El documento describe la evolución de la biología, incluyendo la biotecnología tradicional y moderna, la ingeniería genética y sus aplicaciones. La ingeniería genética implica la manipulación del ADN para introducir genes de un organismo en otro, creando organismos transgénicos. Algunas aplicaciones incluyen la producción de sustancias humanas en bacterias y la creación de plantas y animales resistentes.

1. L'EVOLUCIÓ DE
LA BIOLOGIA
4º E.S.O

2. ÍNDICE 1. Biotecnología
2. Ingeniería genética
2.1 Etapas
2.2 Herramientas básicas:
- Enzimas para "cortar" y "pegar"
- Vectores
3. Aplicaciones
3.1 Fábrica de sustancias humanas
3.2 Organismos transgénicos
3.3 Clonación
3.4 Prueba de ADN
3.5 Proyecto genoma humano
4. Riesgos

3. 1. La biotecnologia
 Todas ellas utilizan seres vivos
para obtener nuevos productos
 Objetivo principal: búsqueda de beneficios que faciliten la vida ser humano
 Se remonta a los inicios de la historia de la Humanidad.
 Multidisciplinar
Biotecnología
Medicina
Biología
Agricultura
Producción
alimentaria
Química
¿Qué tienen en común
estas disciplinas?
 Estrecha relación con las
necesidades de la sociedad

4. 1. La biotecnologia tradicional
 Conjunto de técnicas que utilizan de organismos vivos o sus componentes
para obtener o modificar un producto de interés para el ser humano
 La Biotecnología tradicional se ha basado en la técnica de la
cruzamiento selectivo e hibridación.
 Aplicaciones biotecnología tradicional:
Cruzando individuos
con una
característica
especial con el fin de
que aparezca en sus
descendientes
Agricultura y ramaderia
Industria alimentaria
Indústria farmacéutica
Mejora de plantas para
cultivar
Domesticación
animales
Mayor producción
Colores más agradables
Pan: fermentación de harina por levaduras
Yogur: fermentación de leche por bacterias
Queso: enzimas + microorganismos cuajan
y fermentan la leche
Embutidos: fermentación de la carne por
microorganismos
Bebidas alcohólicas: fermentación de
jugos vegetales por microorganismos
Se usan microorganismos
para obtener medicamentos
Hongo Penicillium produce
la penicilina, antibiótico que
mata bacterias

5. 1. La biotecnologia moderna
 Conjunto de técnicas y procesos de manipulación del material genético
de organismos vivos o sus componentes para obtener o modificar un
producto de interés para el ser humano.
 Requiere el uso de técnicas de ingeniería genética. Implica la
manipulación del material genético (ADN).
Agricultura y ganadería
Indústria farmacéutica
Medio ambiente
Organismos resistentes:
- plagas / sequías
- bajas Temperaturas
- Variaciones salinidad
- Herbicidas
Organismos:
- crecen + rápido
- mayor producción
- producen sustancias
Organismos que producen:
- antibióticos
- hormonas
- vacunas
Organismos para recuperar el
medio ambiente:
- suelos contaminados
- energía a partir de aguas
residuales
- degradar sustancias tóxicas
- plásticos biodegradables
Medicina
- Diagnóstico enfermedades
genéticas
- Terápica génica
- Pruebas paternidad
- Víctimas/autoria delitos

6. ¿Tradicional o moderna?
1) Obtención de una vaca que produce mucha leche a partir del cruzamiento de
sus padres.
2) Obtención de yogur por fermentación de la glucosa.
3) Producción de pan por el uso de levaduras.
4) Producción de plásticos a partir de bacterias
5) Producción de cerveza con levaduras que fermentan la cebada.
6) Obtención de proteínas que no generan rechazo en un paciente.
7) Obtención de vino a partir de mosto.
8) Pruebas comparativas de ADN.
9) Recuperación de suelos contaminados con metales pesados.
10)Terapia génica.
- tradicional -
- tradicional -
- tradicional -
- moderna -
- tradicional -
- moderna -
- tradicional -
- moderna -
- moderna -
- moderna -

7. 2. La ingeniería genética
 Técnicas de manipulación del ADN con el propósito de
introducir/modificar genes de un organismo (virus, bacteria, vegetal,
animal) en el material hereditario de otro organismo.
 "Corta" y "pega" genes o fragmentos de ADN de organismos distintos,
creando nuevas combinaciones de material genético que no existirían de
forma natural en la naturaleza.
Creando organismos transgénicos u organismos
genéticamente modificados (OGM)
 OGM o transgénicos: organismos
que poseen su genoma modificado
por la introducción de uno o más
genes de otra especie usando
técnicas de ingeniería genética.

8. 2.1 ETAPAS
1) Localizar y extraer el gen de interés
(ADN pasajero) que queremos
transferir en el organismo dador
2) Introducir el gen en un "vehículo
de transporte" o vector:
Plásmidos o virus
3) Introducir el vector "cargado"
en el organismo receptor
 Enzimas restricción: cortan
secuencias específicas de ADN
 Enzimas ligasas: pegan fragmentos
de ADN que han sido cortados por los
enzimas de restricción
 Vector: estructuras capaces de
penetrar en las células y que se
utilizan para introducir los fragmentos
de ADN de interés
 Organismo receptor: bacteria,
animal o planta
2.2 HERRAMIENTAS
2. Ingeniería genética

9. 2.2 Herramientas: Vectores
 Vector: estructuras capaces de penetrar en las células y que se utilizan para
introducir los fragmentos de ADN de interés
 Los vectores más utilizados son los plásmidos y los virus
Bacteria
cromosoma
(ADN)
Plásmido
 Plásmidos: son moléculas ADN circular presentes en el citoplasma de las
bacterias.
 Cuando están libres en el medio pueden
penetrar en otras bacterias
2. Ingeniería genética

10. Bacteria
cromosoma
(ADN)
Plásmido
gen de
interés
cromosoma (DNA)
Célula que
contiene el gen
de interés
Gen insertado en
plásmido con ligasas
Bacteria recombinante
Introducción del
plásmido en
bacteria
Extracción del gen de
interés con enzimas
de restricción
Plásmido abierto
con enzimas
restricción
1
2
3
4
3.1 Fábrica sustancias humanas
Bacterias
transgénicas

11. La célula huésped crece en
cultivo, se divide formando
más bacterias que contienen
el gen de interés "clonado"
5
Proteína expresada a
partir del gen de interés
copias
proteína
6
copias del
gen
Gen de
interés
Inserción de genes en
bacterias que digieren
los residuos tóxicos
Hormona crecimiento
para tratar enanismo
Proteínas que disuelven
los coágulos de sangre
para tratar hemofilia
(Factor coagulación VII)
Hormona
insulina
para tratar
la diabetes
Aplicaciones
farmacia
bacteriana
Aplicaciones
medio ambiente 6
Bacterias
transgénicas

12. Genes marcadores
12
En los vectores, además del gen de interés se colocan otros
genes denominados marcadores.
Son genes que permiten identificar aquellas células que han
incorporado el ADN del vector.
En general, estos genes dan a
la célula que los contiene
resistencia a antibióticos, de tal
forma que si añadimos el
antibiótico a una mezcla de
células con y sin el ADN de
interés, las que no lo tengan (y
por tanto, tampoco el gen de
resistencia al antibiótico),
morirán.

14. 3. Aplicaciones ingeniería genética
 Tipos de OMG:
Bacterias
transgénicas
Animales
transgénicos
Plantas
transgénicas
Alimentos
transgénicos

16. 3.2 Organismos transgénicos: Plantas y alimentos
 Introducir genes en células vegetales es más complicada que en bacterias.
 Dificultades en plantas:
Bacteria
cromosoma
(ADN)
Plásmido
pared celular
 Gen de interés (ADN pasajero ):
Plantas y alimentos transgénicos (OMG)
cromosoma
(ADN)
 Organismo hospedador: célula vegetal
gen vegetal, animal o bacteria
 Vector: plásmido

17. Bacteria
cromosoma
(ADN)
Plásmido
gen de
interés
cromosoma (DNA)
Célula que
contiene el gen
de interés
Gen insertado en
plásmido con ligasas
Bacteria recombinante
Introducción del
plásmido en
bacteria
Extracción del gen de
interés con enzimas
de restricción
Plásmido abierto
con enzimas
restricción
1
2
3
4
Plantas y alimentos transgénicos (OMG)

18. La célula huésped crece en
cultivo, se divide formando
más bacterias que contienen
el gen de interés "clonado"
5
6
copias del
gen
Gen de
interés
Inserción de genes en
plantas resistentes a
plagas
Aplicaciones
Inserción de genes en
plantas resistentes a
herbicidas
Inserción de genes en
plantas resistentes a
las heladas
Inserción de genes en
plantas retraso en
maduración
Plantas y alimentos transgénicos (OMG)

19. ¿Existen controles?
AUTORIDAD EUROPEA DE
SEGURIDAD ALIMENTARIA
 Agencia de la Unión Europea creada en 2002 con sede en Italia
 Objetivo: alerta y detecta todos aquellos problemas que afecten a la
seguridad alimentaria de los estados miembros de la UE
 La EFSA no está a favor ni en contra de los OMG, su labor es
puramente científica.
 Elaboran informes científicos que entregan a los responsables
políticos, que son quienes toman las decisiones y pueden autorizar o no
una planta transgénica en el mercado europeo

20. ¿El OGM es tóxico para
animales o humanos en
comparación con el NO-
OMG?
¿El maíz OGM resulta
perjudicial para el
medio ambiente al
cultivarla?
¿Cuál es el trabajo de la EFSA?
maíz
OG
M
maíz
NO-OGM
comparando
¿El OGM es igual
de seguro que el
NO-OGM?
¿El OGM provoca reacciones
alérgicas en personas o
animales en comparación con
NO-OGM?
¿El maíz OGM es igual de
nutritivo que el maíz NO-OGM
para animales y humanos si se
utiliza en alimentos y piensos?

21.  Los OGM solo pueden ser comercializados en la UE si cuentan con una
autorización que solo se concede con determinadas condiciones, para usos
concretos y tras una evaluación científica del riesgo.
¿Cómo llega un OGM al mercado?
¿Cuántos OGM hay aprobados ahora mismo en EU?
 Hay 43 OMG autorizados en la UE para usos
alimenticios y piensos: maíz, soja, algodón, colza,
remolacha azucarera, patata y clavel.
 Sólo se ha permitido el cultivo en todo el territorio de
la UE a 2 maíces y 1 patata. Para el resto, está
permitida su comercialización en la UE, pero no su
cultivo

22. ¿Cómo puedo saber si un alimento contiene
OGM?
 Cualquier producto con
OMG deberá estar
indicado en su etiqueta.
Se debe garantizar al
consumidor, tanto en el
etiquetado como en la
presentación de estos
productos esta
información.
 En la etiqueta figurará, tras la mención del ingrediente en cuestión, y entre
paréntesis, el texto: «modificado genéticamente» o
«producido a partir de [(nombre del ingrediente] modificado genéticamente»

23. Se pueden encontrar en el Registro de la UE para alimentos y
piensos modificados genéticamente:
http://ec.europa.eu/food/dyna/gm_register/index_en.cfm
Paises EU productores de OGM:
http://gmoinfo.jrc.ec.europa.eu/gmc_browse.aspx

24. 3.3 Organismos transgénicos: Animales
 Introducir genes en células animales es más complicado que en bacterias y
en vegetales.
 Dificultades en animales:
 Gen de interés (ADN pasajero ):
gen vegetal, animal o bacteria
Organismo hospedador: célula
animal
Vector: virus
Animales
transgénicos
 Desarrollo más complejo
 No se dispone de células
capaces de regenerar un
organismo entero después
de insertar un gen.
 Las únicas células
animales totipotentes son
el huevo fecundado y las
células embrionarias. Pero
su obtención es muy cara y
bajo rendimiento

26. 3.4 Clonación  ¿Qué es un clon?
Los clones son organismos
genéticamente idénticos
 ¿Los clones ocurren de forma
natural?
Si. La naturaleza está llena de clones naturales
Las bacterias, plantas y algunos animales, pueden
reproducirse asexualmente para formar clones que
son genéticamente idénticos a sus padres.
Gemelos humanos
idénticos son
también clones.
Un esqueje también puede utilizarse
para generar un clon
¿Los gemelos
idénticos son
genéticamente
iguales a los
padres?

27. Reproducción sexual Reproducción asexual
2 parentales 1 parental
No hay fusión de
gametos
Hay fusión de
gametos
No se mezcla el material
genético
Mezcla del material
genético
descendientes
genéticamente
idénticos (clones)
descendientes
genéticamente
diferentes
Cada uno de los
brotes de la patata
por lo tanto crea un
clon de la planta
madre.
Repaso reproducción sexual y asexual
En la reproducción asexual, un nuevo individuo se genera a
partir de una copia de una sola célula del organismo padre.

28. La historia de una vida…

29. ¿Qué es una célula madre?
célula madre
célula madre célula diferenciada
e.g cél. múscular, nerviosa ...
REGENERACIÓN
(copia)
DIFERENCIACIÓN
(especialización)

30. ¿Por qué se
regeneran y se
diferencian?
4 Células especializadas
Diferenciación: reemplaza células
muertas o dañadas durante la vida
1 célula madre
Auto-regeneración –
mantiene
reserva de células madre
1 célula madre

31. ¿Dónde están las cél. madre?
cél. madre embrionarias
blastocisto – embrión temprano
cél. madre adultas
feto, bebé y vida adulta

32. Células madre embrionarias
cél. madre
embrionarias
masa celular
interna
activación genes
específicos
TOTIPOTENTES

33. Células madre adultas
cerebro
músculos
piel
superfície
del ojo
testículos
médula ósea
intestinos
pecho

34. Células madre adultas
MULTIPOTENTES
cél. madre
sanguínea
se encuentra en
médula ósea
diferenciación
sólo tipos de células
sanguíneas: glóbulos rojos,
góbulos blancos, plaquetas ...

35. Clonación

36. Clonación
 CLONACIÓN (artificial): proceso que permite obtener una o más copias
exactas de un individuo por mecanismos de reproducción asexual.
 Hay dos tipos clonación:
Clonación terapéutica
Usos: hacer 2 individuos idénticos
Muy difícil de hacer
Ilegal hacerlo con humanos
Usos: producir cél. madre embrionarias
con el mismo DNA que la célula dadora
Entender enfermedades y desarrollar
nuevos tratamientos para enfermedades

37. bajo condiciones B
piel
neuronas
sangre
hígado
células madre
embrionarias
crecimiento (in vitro)
medio + nutrientes
Técnicas Diferenciación in vitro:
condiciones A, B, C y D
Clonación terapéutica

38. Clonación reproductiva
célula del cuerpo óvulo
Oveja Dolly
Clon
Idéntica al individuo
que donó el núcleo
oveja A = oveja D
extraer
núcleo
núcleo
(2n)
eliminar
núcleo
transferencia
nuclear
óvulo sin
núcleo
implantación
A B
C
D

39. Prueba ADN

40. Relación estructural entre cromosomas,
DNA y genes
1. Lás células son la unidad estructural de
todos los seres vivos.
2. En una célula, el ADN está empaquetado
en cromosomas dentro del núcleo.
3. El DNA es una molécula grande (está
polimerizada)
4. Un gen es un segmento de una molécula
de ADN de un cromosoma. Es la unidad
básica de herencia. Los genes determinan
las características del cuerpo de un
organismo.
5. Cada característica heredada está
controlada por uno o varios genes.

41. Examinando el DNA
ADN parece una escalera
retorcida increíblemente
larga. Doble hélice
Los lados de la escalera
están compuestos de
azúcares (columna
vertebral).
Los escalones están
unidos a la columna
vertebral y se conocen
como bases

42. DNA
Cada escalón se compone
de dos bases unidas. Hay
cuatro bases – adenina
(A), timina (T), guanina (G)
y citosina (C).
Por su naturaleza química,
A sólo se unirá con T y G
sólo enlazará con C.
Ninguna base puede
unirse con ella misma

43. Actividad 1

44. Actividad 1
Decide si las siguientes afirmaciones son VERDADERAS o FALSAS
a) Hay 46 pares de cromosoma en el núcleo de cada
célula humana.
b) Los cromosomas están compuestos por DNA y
proteínas.
c) El DNA determina las características del cuerpo de un
organismo.
d) El DNA puede extraerse de los glóbulos rojos de una
muestra de sangre.
F
V
V
F
El ADN se encuentra en casi todas las células del cuerpo. Una
excepción son los glóbulos rojos de la sangre (carecen de núcleo)
Hay 23 pares de cromosomas

45. Actividad 1
e) El pelo y los dientes de la misma persona están
compuestos por las mismas moléculas de DNA.
f) Los gemelos idénticos tienen diferentes secuencia de
bases de ADN.
g) En la estructura del ADN, adenina (A) sólo enlazará
con la citosina (C) y la guanina (G) sólo enlazará con la
timina (T).
V
F
F
Siempre enlazarán A-T y C-G

46. Actividad 2

47. Actividad 2
El ADN tiene dos cadenas. La secuencia de una hebra
determina la secuencia de otra. Si la secuencia de bases
de una hebra de ADN es:
hh GATCCTCATA
¿Cuál es la secuencia de bases de la otra cadena?
G A T C C T C A T A
C T A G G A G T A T

48. ¿En qué se basa la prueba ADN?
Más del 99% de la secuencia de bases de ADN es el
mismo en todos los seres humanos. Menos de 1% es única
para cada individuo.
Los científicos hacen uso de esta diferencia para generar
huellas genéticas que son únicas para cada individuo y
determinar si dos muestras de ADN son de la misma
persona, personas relacionadas o no relacionadas.
Diferencia del 1% : ADN hipervariable
prueba ADN = huella genética = DNA fingerprint

49. ¿Cómo se hace una huella genética?
1. Se corta el ADN con
enzimas de restricción
2. Se hacen miles de copias de cada fragmento
3. Se separan los fragmentos (electroforesis)
pocillos
Los fragmentos de ADN
más pequeños se mueven
más rápido y van más
lejos que los fragmentos
más grandes

50. ¿Cómo es una huella genética?
Elaborar de un patrón de
bandas del DNA hipervariable
que caracteriza de manera
inequívoca a una persona
http://www.pbslearningmedia.org/asset/tdc
02_int_creatednafp2/

51. Aplicaciones prueba ADN
 Test paternidad
 Análisis ADN fósil
 Identificación especies
 Parentesco evolutivo
 Medicina forense: identificación de sospechosos y
víctimas de delitos

52. Test paternidad
MADRE PADRE
HIJA
BIOLÓGICO
HIJO
BIOLÓGICO
1. El ADN variable
establece un perfil
único para cada
individuo.
2. El ADN variable de
un individuo lo
hereda de su padre
y de su madre (o es
una mezcla de los
dos).
El ADN variable de
un individuo nunca
tendrá secuencias
que sus padres no
tienen.
HIJO NO
BIOLÓGICO
HIJA SEMI
BIOLÓGICA

54. Actividad 3
Análisis huella genética

55. Actividad 3
Análisis huella genética
Caso 1
La familia del señor Mr. Chan se compone de mamá, papá y cuatro niños. Los
padres tienen una hija y un hijo juntos, otra hija es del matrimonio anterior de la
madre y finalmente un hijo adoptado. Aquí están los resultados del análisis de ADN:
1. Qué niño es adoptado?
Por qué?
2. Qué niño es del
matrimonio anterior de
la madre? Por qué?
3. Quiénes son los hijos
biológicos del señor y
la señora Chan?
El niño 4 es adoptado
El niño 2 corresponde al
hijo de un matrimonio
anterior de la madre
Los niños 1 y 3 son hijos biológicos del
matrimonio Chan

56. Actividad 3
Análisis huella genética
Caso 2
A Ana, la joven hija de una afamada actriz televisiva, le han entrado dudas sobre la
identidad de su padre después de sorprender a su madre hablando de ello con una
amiga. Ana puede ser hija de Pablo, al que desde siempre ha tenido como padre o de
un tal Víctor, actor con el que su madre rodó una película hace años.
Intrigada Ana solicita a un juez la prueba de ADN para los implicados y estos son los
resultados:
¿Quién es el
verdadero padre
biológico de Ana?
El padre biológico es
Pablo. Las bandas
de Ana coinciden con
las transmitidas por
su madre y Pablo.