La biotecnología moderna implica la manipulación del ADN mediante ingeniería genética. Esta permite insertar genes de un organismo en otro y crear organismos transgénicos. Técnicas como la tecnología del ADN recombinante, la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) y la secuenciación han permitido aplicaciones como la terapia génica y el diagnóstico molecular de enfermedades.

1. BIOTECNOLOGÍABIOTECNOLOGÍA
Cualquier proceso tecnológico que permita obtener recursos (fármacos, alimentos u otras
sustancias de utilidad ) empleando seres vivos.
Muchos procesos conocidos desde antiguo como la fabricación de pan, la obtención de queso,
vino, tintes, técnicas de cultivo, de ganadería, …. son procesos biotecnológicos.
Pero lala BIOTECNOLOGÍA MODERNABIOTECNOLOGÍA MODERNA
implica la utilización de la
INGENIERIA GENÉTICA, que
consiste en técnicas para
la manipulación del ADN .
CAMPOS DE APLICACIÓN DE
LA INGENIERIA GENÉTICA:
 Agricultura y Ganadería
 Medicina y Farmacia
 Industria
 Producción de energía
 Descontaminación ambiental
(Biorremediación)
 Investigaciones policiales
 Estudios evolutivos

2. TÉCNICAS DE INGENIERIA GENÉTICATÉCNICAS DE INGENIERIA GENÉTICA
• Tecnología del ADN recombinanteTecnología del ADN recombinante: consiste en insertar
fragmentos de ADN de un organismo en otro, permite obtener
organismos transgénicos
• Técnica PCR (Reacción en cadena de la polimerasa):Técnica PCR (Reacción en cadena de la polimerasa):
permite obtener grandes cantidades de ADN a partir de una
cantidad pequeña
• SecuenciaciónSecuenciación: permite leer la secuencia de bases
nitrogenadas de un fragmento de ADN

3. TECNICAS DE INGENIERIA GENÉTICA
A) TECNOLOGÍA DEL ADN RECOMBINANTEA) TECNOLOGÍA DEL ADN RECOMBINANTE: permite aislar un fragmento
de ADN de un organismo (transgén) e insertarlo en el ADN de otro
organismo que puede ser de otra especie.
• Esta técnica permite la obtención de transgénicos: organismos que portan
genes de otra especie
• Dentro de los transgénicos podemos diferenciar:
a) Clonación moleculara) Clonación molecular: se utilizan microorganismos y la finalidad es obtenerobtener
de forma continua grandes cantidades de una sustancia determinadade forma continua grandes cantidades de una sustancia determinada que
producen estos microorganismos a los que se les ha insertado un gen de
otra especie.
• Ejemplo, la síntesis de insulina humana a partir de bacterias o levaduras,
para ello se incorpora a estos microorganismos el gen humano que codifica
la síntesis de esta proteína
• Otras producciones: hormona del crecimiento, factores de coagulación,
antígenos para vacunas, antibióticos, aminoácidos, enzimas para mejorar la
actividad de detergentes, …

5. b) Obtención de organismos transgénicos u Organismos Modificadosb) Obtención de organismos transgénicos u Organismos Modificados
Geneticamente (OMG)Geneticamente (OMG)
Aplicaciones:
 En la agricultura, plantas resistentes a condiciones ambientales (sequía, suelos
salinos, suelos pobres), enfermedades, herbicidas, mejorar la calidad nutritiva,
prologar el proceso de maduración, aumentar la productividad, etc
 En la ganadería: animales más productivos y resistentes
 En Medicina y Farmacología:
 Cultivos farmacéuticos (Biofarmacia): Conseguir plantas que sintetizan fármacos
en grandes cantidades e incluso se puedan administrar mediante el consumo de la
propia planta (por ejemplo vacunas)
 Animales de laboratorio transgénicos que sirven como modelo experimental para el
estudio de enfermedades y fármacos
 Obtener órganos de animales para trasplantes
 Granjas farmacéuticas: animales que producen fármacos y los excretan por la leche
 En la industria: Obtener plásticos biodegradables, microorganismos para industria
alimentaria
 Contaminación ambiental : Biorremediación mediante el uso de microorganismos y
plantas transgénicas
 Obtención de biocombustibles a partir de plantas transgénicas

6. Obtención de maíz resistente a insectos

7. B) REACCIÓN EN CADENA DE LA POLIMERASA, TÉCNICA PCRB) REACCIÓN EN CADENA DE LA POLIMERASA, TÉCNICA PCR
• Permite obtener grandes cantidades de ADN a partir de una muestra muy pequeña
Aplicaciones:
• Obtención de cantidad suficiente de ADN para su secuenciación (leer el orden de las bases
nitrogenadas) y poder determinar si existe alguna mutación o simplemente conocer la
disposición normal de las bases (se utiliza en el estudio de los genomas)
• Análisis de ADN fósil
• Estudios de parentesco evolutivo: el grado de similitud en el ADN permite establecer relaciones
de parentesco entre especies
• Identificación de especies
• Determinación de huellas genéticas, permite obtener suficiente cantidad de ADN a partir de
muestras pequeñas (gotas de sangre, semen, bulbo de cabello, restos de piel) para poder
realizar estudios comparativos (investigaciones policiales, medicina forense, pruebas de
paternidad)

8. Genómica Forense
• El primer caso de identificación criminal por medio de pruebas de ADN,
ocurrió en 1985. La identificación criminal por ADN es un aspecto
importante de la investigación criminal que emplea evidencias biológicas
recolectadas en el lugar de un delito, como homicidio, violación,
secuestro, robo o hurto e identificación de restos mortales.
• Las evidencias biológicas, como la sangre, el semen o los cabellos,
encontrados en la escena de un delito, deben ser transportados,
compilados y almacenado correctamente para su estudio mediante
técnicas moleculares y de laboratorio, permitiendo así, la identificación
del presunto sospechoso.

9. Genómica Forense – Análisis de
ADN

10. Genómica Forense
• El ADN recogido en la escena del delito
solamente es analizado en algunas regiones que
representan mayor diversidad.
• Estas regiones son marcadores genéticos o
moleculares, que se utilizan para caracterizar el
ADN de una persona en un perfil de fragmentos
que es particular o propio.

11. Método STR
• El método de STR (Short Tanden Repeats o repeticiones en tándem cortas o
microsatélites) es el más utilizado hoy en día; con esta técnica es posible hacer la
tipificación del ADN utilizando mínimas cantidades de muestra: como cabellos, piel,
sangre, saliva o semen. Este proceso se hace in vitro para hacer muchas copias de
fragmentos de ADN. El proceso de esta técnica podemos observarlo en la imagen
anterior.
• Cuando un resultado de prueba de ADN hallado en la escena del crimen se compara
con el ADN de un sospechoso y los perfiles coinciden, se puede aseverar que ese
sospechoso estuvo implicado en el delito que se investiga.

12. Prueba de Paternidad
• El estudio del ADN o información genética de una
persona, permite también establecer vínculos
genealógicos, entre ellos la paternidad (y también
maternidad) de una persona.
• Para el caso de una prueba de paternidad de un recién
nacido, se toma una muestra de sangre del talón del
bebé (por ejemplo) o una muestra de tejido y saliva
tomadas con un hisopo, de la boca del niño, como
explicaremos más adelante.
• De la misma manera, se toma una muestra del ADN
del presunto padre. Conociendo el mapa genético del
niño y de la madre, es más sencillo complementar el
mapa genético del niño con el ADN del padre, ya que
sabemos que los hijos reciben la mitad de la
información genética de un progenitor y la otra mitad
del otro.

14. C) SECUENCIACIÓNC) SECUENCIACIÓN
• Consiste en poder determinar la secuencia de nucleótidos (de bases
nitrogenadas) de un fragmento de ADN
• Permite identificar posibles mutaciones diagnosticar enfermedades
asociadas a estas mutaciones: DIAGNÓSTICO MOLECULARDIAGNÓSTICO MOLECULAR
• El diagnóstico molecular permite diagnosticar la enfermedad antes de que
se manifieste clínicamente lo cual puede permitir un mejor control de la
misma.
• Se utiliza en el diagnóstico prenatal, en el consejo genético y en la
selección de embriones para evitar enfermedades hereditarias

15. Estas tres técnicas han permitido el desarrollo de la TERAPIA GÉNICATERAPIA GÉNICA
 Consiste en introducir genes sanos en células que presentan estos genes
defectuosos
 Para la introducción de los genes se requiere un vector o vehículo que
puede ser un virus, o más recientemente preparados moleculares.
 La terapia génica puede ser la solución para corregir las enfermedades
hereditarias y algunos tipos de cánceres.
 Existen dos métodos:
• Terapia génica in vivo: se inocula al paciente directamente con el vector y
los genes que deben alcanzar las células diana o blanco.

16. Terapia génica ex vivo: Las células a tratar son extraídas del paciente,
manipuladas en el laboratorio y finalmente reintroducidas de nuevo en el
paciente

17. ADRENOLEUCODISTROFIAADRENOLEUCODISTROFIA
El 'milagro' de Andy y Ángel
Un ensayo confirma la eficacia de la terapia
genética en una enfermedad rara
Los pacientes, que están haciendo su vida
normal, han sido tres menores españoles
La investigación supone un nuevo impulso
para este tipo de tratamientos
Jueves 5/11/2009
El procedimiento
El tratamiento al que hace referencia 'Science' consiste en la extracción de células
madre sanguíneas obtenidas en sangre periférica, gracias a su movilización desde la
médula ósea con la ayuda de tratamiento farmacológico. Una vez en el laboratorio,
éstas son infectadas y tratadas con el virus de inmunodeficiencia humana (VIH), que ha
sido previamente modificado para evitar su efecto patógeno. De esta forma actúa como
un 'taxi' biológico para transportar la versión correcta del gen que está defectuoso
[localizado en una región del cromosoma llamada Xq28] que causa la enfermedad.
http://www.elmundo.es/elmundosalud/2009/11/05/neurociencia/1257443955.html

19. Las células madreLas células madre
• Las células madre o células troncales (en inglés, stem cells) son células indiferenciadas que
pueden dividirse indefinidamente produciendo nuevas células madre, pero en condiciones
adecuadas se diferencian en uno o varios tipos celulares especializados.
• Por lo tanto presentan tres características,
 son indiferenciadas, es decir, no tienen ninguna especialización que les permita realizar una
función determinada,
 tienen la capacidad de autorrenovación (división)
 y pueden diferenciarse, son capaces de generar células especializadas con funciones y
características muy determinadas.
Las células madre
pueden ser
Totipotentes
Capaces de generar
un
organismo completo
(primeras divisiones del cigoto)
Pluripotentes
Capaces de generar
cualquier tipo
de tejido
(hasta 5º día)
Multipotentes
Pueden generar
diversos
tejidos de un tipo
celular determinado

20. TIPOS DE CÉLULAS MADRETIPOS DE CÉLULAS MADRE
No todas las células madre son iguales, se diferencian por su origen y por su
capacidad de diferenciación.
 CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS
 CÉLULAS MADRE ADULTAS
 CÉLULAS MADRE PLURIPOTENTES INDUCIDAS

21. CÉLULAS MADRE EMBRIONARIASCÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS
• Las células madres embrionarias (ESC, en inglés embryonic stem cells) son
células que se obtienen de la masa celular interna del blastocisto. En esta fase
embrionaria temprana (a partir del 5º día tras la fecundación), se aprecian dos
grupos de células: las que forman la capa superficial, de las que se ha de originar la
placenta, y las que ocupan la parte interior, que forman la masa celular interna.
• Estas células que, en condiciones normales, seguirán su proceso de diferenciación
dando lugar a los tres grupos de tejidos embrionarios (ectodermo, endodermo y
mesodermo en la fase de gástrula), cuando se extraen y se colocan en un medio de
cultivo adecuado pueden dar lugar a cualquier tipo celular.
• Debido a esta capacidad de diferenciación, las células madre embrionarias se
consideran células pluripotentes, porque, aunque no pueden dar lugar a un
organismo completo, son el origen de todos los tipos celulares y tejidos de un
individuo.

22. PROBLEMASPROBLEMAS
• Primero, para evitar problemas de rechazo es necesario que las células
embrionarias procedan del mismo individuo que las va a recibir. La única
manera de conseguir esto es mediante la clonación terapéutica, lo que
implica la formación de un embrión clon (con el material genético del
paciente) que será destruido para obtener las células madre.
• Segundo, las células madre embrionarias degeneran con mucha frecuencia
en células tumorales, lo que supone un serio inconveniente.
• Tercero, se precisa la destrucción de embriones para poder obtener las
células madre embrionarias. Esto supone un dilema ético sobre el uso de
estas células.
• Cuarto, se necesitan muchos embriones para obtener una línea celular
adecuada

23. CÉLULAS MADRE ADULTASCÉLULAS MADRE ADULTAS
• Se les llama células madres adultas (ASC, adult stem cells) porque son
células madre que se obtienen de diversos tejidos adultos. Su principal
función es reemplazar las células que mueren en un tejido u órgano.
• Se ha descubierto la existencia de estas células en muchos tejidos como la
médula ósea, tejido graso, piel e incluso en tejidos que tiene una baja tasa
de renovación celular como el tejido nervioso.
• Y algo mucho más interesante, estas células que inicialmente se catalogan
como células multipotentes, pueden ser capaces de originar muchos tipos
de tejidos.
Células madre de tejido
adiposo
Células madre de la
piel

24. • Son las primeras células madre que se están utilizando en medicina
regenerativa y los ensayos clínicos son muy esperanzadores, para empezar
tenemos dos ventajas :
• Primera, no hay problemas de rechazo puesto que las células provienen del
mismo receptor
• y segunda, no se trabaja
con embriones
Desventajas: son escasas y
difíciles de cultivar.

25. CÉLULAS MADRE PLURIPOTENTES INDUCIDASCÉLULAS MADRE PLURIPOTENTES INDUCIDAS
• Las células madre pluripotentes inducidas (células iPS, induced
pluripotent stem cells) son la gran esperanza de los que aspiran a conseguir
una plasticidad parecida a la de las células madre embrionarias pero sin la
necesidad de trabajar con embriones.
• Fueron descubiertas en 2007 y desde entonces la técnica para su
obtención ha ido mejorando a pasos agigantados aunque todavía no se
pueden utilizar pues comparten uno de los inconvenientes de las células
madre embrionarias, la capacidad de degenerar en células tumorales.
• Se obtienen a partir de células somáticas adultas mediante una técnica de
reprogramación celular: se utiliza un virus para insertar en el núcleo unos
genes que provocan una regresión de la célula hasta un estado
indiferenciado embrionario, convirtiéndola en una célula madre embrionaria
pero inducida.

26. POR CLONACIÓN TERAPÉUTICA