Epigenética.
Más allá de los genes…

1. La Epigenética.
Se define a la epigenética como el estudio
de los cambios heredables que se producen
en la función génica sin ningún cambio en la
secuencia de ADN, es decir, son los factores
que alteran el ADN sin que se altere el orden
de la secuencia de bases nitrogenadas del ADN.
Estos cambios son causados por
factores externos, provocando
alteraciones epigenéticas.
A estas alteraciones se llaman “epimutaciones”.

VIDEO ADJUNTOS

Los genes contienen información.
Su expresión son las proteínas

Utilización de los seres vivos para obtener productos
útiles al ser humano
La ingeniería genética puede definirse como un conjunto
de técnicas, nacidas de la Biología molecular, que permiten
manipular el genoma de un ser vivo.
• Producción de alimentos y bebidas
• Obtención de medicamentos
• Clonación, mapas genéticos,
• Organismos transgénicos, terapia génica
Biotecnología

• ¿Cuáles son las técnicas más importantes?:
 ADN recombinante
 Ingeniería genética
 Clonación celular
 Cultivo de células y tejidos (células madre)

BIOTECNOLOGÍA
Tecnología del ADN recombinante:
Aislamiento de secuencias concretas de ADN, copiarlas y
conocer su composición química (secuencia de
nucleótidos).
Tecnología de ingeniería genética: Transferencia de genes
entre seres vivos (OGM o transgénicos).
Tecnología de clonación celular: Permiten reparar órganos
y tejidos adultos.
Tecnología de cultivo de células y tejidos: Permiten el
desarrollo in vitro de órganos y embriones.

Genómica
• Estudio genoma
• Estructural
• Funcional
Proteómica
• Estudio de las
proteínas de un
organismo
Farmacogenética
• Fabricación de
medicamentos
personalizados
Nuevas disciplinas surgidas de la Ingeniería Genética

• ENZIMAS CELULARES:
- En células vivas los fragmentos
de ADN son cortados y vueltos
a unir mediante el uso de
enzimas específicas (proteínas).
- Enzimas frecuentes:
endonucleasas o rectrictasas
(de origen bacteriano, para
cortar) y ligasas (para unir).
TECNOLOGÍA DEL ADN RECOMBINANTE

Enzimas de restricción:
Son proteínas bacterianas que tienen
la habilidad para cortar ambas cadenas
de la molécula de ADN en
determinados lugares.

Enzimas de restricción
1. Endonucleasas que cortan el ADN por una secuencia (siempre la misma)
corta y conocida.
2. Las secuencias de corte son palindrómicas
3. El corte puede ser:
o Liso
o Escalonado (extremos cohesivos o pegajosos)
Posteriormente, los fragmentos de distintos
ADN cortados con la misma enzima se
podrán unir mediante otro enzima, una ADN
ligasa

Cortar el ADN Enzimas de restricción
Dada la secuencia de ADN siguiente:
...ATGCGAATTCCCGCCAGGTTATGCAATTCATG...
...TACGCTTAAGGGCGGTCCAATACGTTAAGTAC...
¿Cuántos y cuáles serían los fragmentos que originaría si se corta con la enzima de restricción EcoRI?
¿Cuántos y cuáles serían los fragmentos que originaría si se corta con la enzima de restricción EcoRII?

Electroforesis en gel de agarosa

• Vector:
transportador
del fragmento
de ADN
donante a una
célula
huésped
Vectores de
clonado, que son
los agentes
transportadores
capaces de
introducirlos en las
células
hospedadoras.

Plásmidos
Son moléculas de ADN circular, con un tamaño
menor que el del cromosoma. Se replican con
independencia del cromosoma bacteriano ya que
tienen su propio origen de replicación

Además del origen de replicación, los vectores de clonación deben llevar
otros genes denominados marcadores, que sirven para identificar las
células que contienen el vector de clonación. Se suelen utilizar como
marcadores, genes de resistencia a antibióticos y genes de
bioluminiscencia.
Genes de resistencia a antibióticos. Sirven para identificar bacterias que
contienen el vector de clonación, porque estas bacterias serán resistentes al
antibiótico del gen marcador.
Genes de luminiscencia.. En este caso, la célula que contenga el gen que se
quiere clonar, tendrá la propiedad de emitir luz, ya que el marcador que se
le incorpora determina que se exprese esa característica. Este sistema se
emplea cuando la célula hospedadora es una célula eucariota.

Bacteriófago
• Los cósmidos son vectores híbridos desarrollados
por combinación de plásmidos y del genoma del
fago λ. Constan de una molécula de DNA de 5kb
que lleva genes de resistencia a antibióticos, el
origen de replicación de un plásmido bacteriano,
los extremos cos del DNA del fagoλ y sitios únicos
de restricción para la inserción del DNA a clonar

• CLONACIÓN DEL ADN:
- Consiste en la obtención de múltiples copias
idénticas de un fragmento de ADN.
- Para clonarlo, el fragmento debe introducirse
en una molécula transportadora (vector).
- Los vectores más empleados son los
plásmidos bacterianos.
Tecnología del ADN recombinante

Tecnología del ADN recombinante

• HIBRIDACIÓN POR SONDAS DE ADN:
- Hibridación de ADN: dos hebras de ADN de
cadena sencilla, con una secuencia de bases
complementaria, se unen para originar una
molécula de ADN de cadena doble correctamente
apareada.
- Permite identificar la presencia de un gen que
codifica una proteína de interés en un
cromosoma.
- Sonda de ADN: Fragmento artificial de ADN de
cadena sencilla marcada con radiactividad o
fluorescencia y cuya secuencia de nucleótidos es
complementaria a la secuencia del gen que se
desea detectar. La sonda hibridada se puede
detectar por impresión de una película
radiográfica.
Tecnología del ADN recombinante

- Biochips de ADN: Para analizar miles de genes de forma
simultánea, son láminas de vidrio donde se fija una cantidad
muy pequeña de fragmentos de ADN que actúa como sonda
para un gen determinado.
- Los biochips se emplean en: detección de mutaciones, control
de genes relacionados con el cáncer, diagnóstico de
enfermedades infecciosas y personalización de tratamientos
con medicamentos, entre otras cosas.
Tecnología del
ADN
recombinante

Tecnología del ADN recombinante
• AMPLIFICACIÓN DEL ADN: PCR
- El ADN se puede amplificar o copiar en un
tubo de ensayo sin necesidad de clonarlo.
- PCR: Reacción en cadena de la polimerasa,
produce millones de copias de un segmento
específico de ADN mediante la repetición de
múltiples ciclos de replicación del ADN in
vitro.
- Se emplea para amplificar muestras recogidas
en la escena de un crimen o para realizar
diagnóstico prenatal.

PCR: Reacción en cadena
de la polimerasa

Tecnología del ADN recombinante
• SECUENCIACIÓN DEL
ADN:
- Sirve para determinar la
secuencia de nucleótidos
de un fragmento de ADN.
- Actualmente las técnicas
de secuenciación están
automatizadas e
informatizadas.

Aplicaciones
BIOTECNOLOGIA

Ejemplo de clonación reproductiva:
“La ovejita Dolly”, 277 intentos fallidos antes del éxito.

TÉCNICAS DE INGENIERÍA GENÉTICA
• La ingeniería genética
permite transferir genes
entre especies distintas (de
un organismo a otro).
• Aplicamos estas técnicas
para obtener organismos
genéticamente modificados
(OGM) y para llevar a cabo
terapias génicas.

ORGANISMOS GENÉTICAMENTE MODIFICADOS
(OGM O TRANSGÉNICOS):
-Son organismos (bacterias,
hongos, animales y plantas) que
contienen un gen procedente de
otro organismo (transgén).
-Para ello se utilizan vectores de
expresión (virus o plásmidos
bacterianos)

Oveja transgénica: productora de proteínas de intereses diversos

· Normalmente se inyecta el material genético
que nos interesa en un óvulo.
· Se emplean para aumentar la productividad de
los animales (crecimiento), fabricar órganos de
animales para trasplantes o crear granjas
farmacéuticas.
Animales transgénicos: microinyección de material genético a ovulo. Obtención de
diversos productos en animales.

La terapia génica consiste en la inserción de copias funcionales ausentes en el
genoma de un individuo. Se realiza en las células y tejidos con el objetivo de
tratar una enfermedad.
La terapia génica se puede definir como el conjunto de técnicas que permiten
vehiculizar secuencias de ADN o de ARN al interior de células diana, con objeto
de modular la expresión de determinadas proteínas que se encuentran
alteradas, revirtiendo así el trastorno biológico que ello produce.
TERAPIA GÉNICA

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

Secuencias codificantes y reguladoras
• La función primaria del gen es codificar moléculas de ARN
•No todos los genes se expresan en forma de cadena polipétidica
(intron)
•Algunos genes codifican diferentes clases de ARN como tRNA y
rRNA. También contiene otros segmentos o secuencias que contiene
una función puramente reguladora. O Elementos repetidos y
trasladables: pseudogenes (junk DNA)
•Los genes que codifican para un polipétido o RNA se conocen como
genes estructurales (proteínas o enzima). (2%)

Un gen es el conjunto de secuencias de DNA de todo tipo,
estructurales (intrones y exones) y reguladoras, necesarias para
codificar un producto génico, sea este un RNA maduro de cualquier
tipo o una proteína funcional

Pseudogenes: Son genes no funcionales. Pueden considerarse
elementos resultantes de la evolución del genoma (el cual esta
sufriendo cambios continuamente). Productos de mutaciones. (Junk
gene)
Fragmentos de Genes: son aquellos genes que han perdido parte de sus
extremos.
Genes truncados: Pequeñas regiones aisladas del interior de los genes.

Bioética
• Estudia los problemas
éticos que surgen de
la aplicación de las
ciencias biomédicas y
sus tecnologías, que
pueden influir y
modificar la vida
humana y de otros
organismos.

• RIESGOS DE LA BIOTECNOLOGÍA:
- Terapia génica: Debe emplearse únicamente
para curar enfermedades, nunca para mejora
genética de la humanidad.
- Clonación humana con fines reproductivos:
La legislación no acepta su uso en ningún país
y la sociedad la rechaza por considerarla una
técnica poco ética.

• RIESGOS DE LA BIOTECNOLOGÍA:
- Células madre: Se autoriza el uso de células
madre adultas. En 2007 se legaliza el uso de
células madre embrionarias en investigación,
siempre que no hayan sido creadas
expresamente para ello.
- Genoma humano: Problemática de patentar los
genes humanos, de momento no se acepta.
- OGM: Modificación de ecosistemas,
contaminación genética, alergias alimentarias y
manipulación de los recursos alimentarios.