Biotecno

1. 04/06/2013
1
TEMA 9:
LA INGENIERÍA
GENÉTICA
DR. JUAN ALBERTO OSINAGA HEREDIA
CARRERA BIOQUÍMICA Y FARMACIA
CATEDRA DE BIOTECNOLOGÍA
AÑO 2013
EL NACIMIENTO DE LA
BIOTECNOLOGÍA MODERNA
• Conocida también como “ tecnología del ADN
recombinante”, la ingeniería genética es sinónimo de
manipulación génica, modificación genética, nueva
genética, clonación génica, etc.
• El término recombinante o recombinación genética
hace referencia al fenómeno que ocurre normalmente
como consecuencia del intercambio de fragmentos
cromosómicos durante la meiosis. Manipulando,
cortando o uniendo pequeños pedazos de ADN de
individuos de una u otra especie.

2. 04/06/2013
2
• Con la tecnología del ADN recombinante se puede
transferir un gen de una especie a otra, uniendo
moléculas de ADN de diferentes orígenes, y
obtener una combinación nueva que no existe en la
naturaleza.
• La tecnología del ADN recombinante es un
instrumento valioso para:
- El estudio de los genomas.
- La producción de proteínas en organismos
modificados genéticamente.
- La generación de organismos transgénicos con
propiedades nuevas.
LAS PRIMERAS EXPERIENCIAS
• En un periodo de 25 años, se esclarecieron temas
importantes, como la estructura de los ácidos
nucleicos, el código genético, la acción de los
agentes mutágenos, la genética de las bacterias y
de los virus, la estructura y la síntesis de las
proteínas, la regulación de la expresión genética.
• Se realizaron varios experimentos y la
extraordinaria novedad consistió en trasferir
genes de una especia a otra muy distante en la
escala evolutiva, un fenómeno normalmente
limitado a una misma especie o a especies muy
próximas.

3. 04/06/2013
3
MITOS Y REALIDADES
• Con las infinitas posibilidades de la tecnología del
ADN recombinante despertaron algunos de los
antiguos mitos, por ejemplo, leer en el libro acerca de
Prometeo y Pandora...
• En 1974 varios investigadores publicaron en revistas
una carta en la cual alertaban a sus colegas sobre los
posibles riesgos de la nueva tecnología pidiendo una
moratoria para los experimentos.
• Considerando que “el uso de esta tecnología presenta
riesgos potenciales, ya que si no existieran los
controles adecuados podrían introducirse en el
ambiente nuevos tipos de organismos, algunos de ellos
potencialmente peligrosos”.
• En 1975, se reunieron varios investigadores de
diferentes países y se clasificó de acuerdo a su riesgo
(bajo, medio o alto), determinando que no debían
realizarse los experimentos de alto riesgo mientras no
se establecieran las formas de contención adecuadas.
• En 1976, se publicó un conjunto de normas de trabajo
que, es revisada periódicamente y debe ser seguida por
todos los investigadores.
• Vale destacar la preocupación sobre la seguridad que
mostraron oportunamente los investigadores y las
instituciones científicas involucradas. Pues 30 años
después no hay registro o relato de ningún accidente
relacionado con la tecnología del ADN recombinante.

4. 04/06/2013
4
LAS BIBLIOTECAS DE GENES
• El tamaño de un genoma dificulta tanto el mapeo como la
localización de un gen, una forma de facilitar la
manipulación es cortar el ADN extraído de un organismo con
enzimas de restricción e insertar los fragmentos en
plásmidos bacterianos.
• Y una vez que la bacteria se multiplica se obtienen un
conjunto de clones, que pueden representar al genoma entero
de un organismo, es lo que constituye la llamada biblioteca
genómica.
• Otra forma de organizar una biblioteca de genes consiste en
utilizar las secuencias de ADN que no codifican ni proteínas
ni genes (ADN «basura»), como método alternativo al
anterior.
• Incluso los virus se pueden utilizar en la construcción de
estas bibliotecas.
LA CONSTRUCCIÓN DE UN
MICROORGANISMO RECOMBINANTE
• La transferencia de genes de una especie u otra
permite obtener microorganismos que sinteticen
alguna sustancia diferente generalmente pensando
en un cultivo a gran escala, el gen de interés
siempre se selecciona y estudia usando la bacteria
de laboratorio Escherichia coli como sistema de
clonado y luego se la transfiere a la especie donde se
quiere producir la proteína correspondiente.
• Así, la primera proteína de un origen recombinante
fue la somatostatina u hormona de crecimiento.

5. 04/06/2013
5
• Además de Escherichia coli y Saccharomyces
cerevisiae, existen otros microorganismos que se
usan como hospedadores: Bacillus subtilis,
Picchia pastoris, Pseudomonas, Aspergillus
nidulans, que se utilizan en la producción d
fármacos (insulina, hormona de crecimiento,
vacunas), enzimas (quimosina) y en la degradación
de contaminantes.
OBTENER EL GEN
• El gen puede ser localizado por rastreo de una
biblioteca genómica o de ADNc. En caso de no haber
biblioteca es necesario construirla como un primer
paso para encontrar el gen de interés.
• El segundo paso es la obtención de numerosas copias
del gen, se lo puede hacer por multiplicación del clon
correspondiente de la biblioteca y aislamiento del gen
buscado. Otra es por amplificación del gen por PCR.
• Cualquier camino a seguir para obtener varias
copias de un gen y si desea producir la proteína
correspondiente éstas copias deberán finalmente
transferirse a un hospedador definitivo.

6. 04/06/2013
6
TRANSFERIR EL GEN
VECTORES DE EXPRESIÓN GÉNICA
• La transferencia de un fragmento de ADN es
facilitado por la utilización de un vector.
• Un vector es una molécula de ADN que se
multiplica de manera autónoma dentro de una
célula conteniendo varios genes.
• El fragmento de ADN será insertado en el vector
para su replicación o integración en el genoma.
• Las primeras experiencias de ingeniería genética
se hicieron en E. coli, pero este no es un
organismo ideal para la expresión de genes
eucariontes y ha sido reemplazado por otras
células como la levadura Saccharomyces
cerevisiae o por células de mamífero.
TRANSFORMACIÓN Y TRANSFECCIÓN
• Existen diversos métodos para introducir el ADN
recombinante en la célula. Como la adición de cloruro de
calcio, o la aplicación de pulsos eléctricos, electroporación
que facilita la entrada del ADN a la célula al abrir los
poros en la membrana, y otras técnicas.
• Así, los plásmidos atraviesan la membrana celular en un
proceso denominado transformación, que ocurre en
determinadas condiciones fisiológicas de la célula
hospedadora.
• Otra forma es el de vectores virales, proceso que se
denomina transfección, aquí la infección viral (o sea el
virus trae el gen a transferirse) promueve la entrada del
ADN exógeno dentro de la célula.

7. 04/06/2013
7
LA CONSTRUCCIÓN DE PLANTAS
TRANSGÉNICAS
• Las plantas
transgénicas se originan
por cultivo in vitro a
partir de células
vegetales modificadas
genéticamente.
• Su obtención tiene como
objetivo el mejoramiento
de la propiedades
agronómicas y
nutritivas de los
vegetales y también, su
utilización para producir
sustancias nuevas
(biofábricas).
Ver capítulo XIII del libro

8. 04/06/2013
8

9. 04/06/2013
9
CÉLULAS Y ANIMALES TRANSGÉNICOS
LA TRANSFERENCIA GÉNICA A CÉLULAS ANIMALES
• Uno de los objetivos de ingeniería genética es la producción de
proteínas recombinantes en cultivos celulares.
• Con respecto a los microorganismos, las células animales tienen la
ventaja de poseer todos los mecanismos de transcripción y
procesamiento de las proteínas que son indispensables para la
expresión de los genes de organismos superiores.
• Una forma de introducir un gen exógeno en una célula animal es
por ingestión de micropartículas formadas por precipitación del
ADN correspondiente con fosfato de calcio.
• Las partículas son transportadas hasta el núcleo, donde el ADN
puede ser transcripto por algunos días, pero sólo en un 0,1% de las
células el ADN se integra de manera estable.

10. 04/06/2013
10
LOS ANIMALES TRANSGÉNICOS
• La mayor parte de los animales se obtuvieron por micro
inyección, una técnica con alto número de fracasos.
• En particular es posible que un número variable de
copias se incorpore en cualquier lugar del ADN de la
célula receptora, interrumpiendo tal vez la expresión de
otros genes o sin funcionar como lo esperado; fenómeno
que sólo será evidenciado en la siguiente generación.
• Los primeros experimentos de construcción de un
animal transgénico data de 1983 y originaron un ratón
que tenia el gen de la hormona de crecimiento de rata.
• Así se obtuvieron ratones transgénicos para genes que
determinan algunas enfermedades humanas, como
cáncer de mama, Huntington, anemia falciforme, etc..
Ver capítulos XIV y XX del libro

11. 04/06/2013
11
LA CLONACIÓN
G R A C I A S
ATTE. DR. JUAN ALBERTO OSINAGA HEREDIA