El documento describe los diversos usos de la tecnología del ADN recombinante, incluyendo la producción de insulina y hormona de crecimiento humanas para tratar la diabetes y otros trastornos, el desarrollo de terapias génicas para enfermedades genéticas, y aplicaciones en agricultura como hacer plantas resistentes a herbicidas e insectos. También menciona el uso de esta tecnología para crear bioplásticos renovables y bacterias para limpiar derrames de petróleo.

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2014
Universidad Nacional San Luís Gonzaga de Ica
Facultad de Medicina Humana “Daniel Alcides Carrión”
LOS USOS DEL ADN RECOMBINANTE
MEDICINA:
Las hormonas como la insulina o la hormona de crecimiento humanas, son
creadas en cuerpos que funcionan normalmente. Estas hormonas son
proteínas y las proteínas están hechas de una secuencia específica de
aminoácidos. La secuencia de aminoácidos está determinada por el ADN de
una persona. Anteriormente, los diabéticos usaban insulina porcina, pero no
era bien tolerada por todos los pacientes ya que su secuencia de aminoácidos
es levemente diferente. Hoy en día, los científicos han desarrollado bacterias
que poseen el gen humano para la insulina que se ha insertado dentro de ellas
utilizando técnicas de ADN recombinante. Como la secuencia de aminoácidos
es la misma, los diabéticos la toleran rápidamente aún cuando ha sido
producida por una bacteria. De forma similar, los científicos han elaborado
protocolos para los factores de la coagulación, la hormona de crecimiento,
proteínas para luchar contra los virus y muchas otras medicinas que están en
desarrollo.
TERAPIAS GENETICAS
Muchas enfermedades debilitantes están codificadas genéticamente. La
enfermedad de células falciformes, la enfermedad de Huntington y otras
innumerables patologías son causadas
por anomalías en el ADN. Si bien los
científicos todavía no pueden curar todas
las enfermedades genéticas, están
usando las ideas del ADN recombinante
para crear técnicas llamadas terapias
génicas. El objetivo de las terapias
génicas es eliminar el ADN anormal de las
células de una persona y reemplazarlo por
ADN normal de otra fuente. Esta tarea es
extremadamente difícil ya que el cuerpo
humano está formado por alrededor de 10
trillones de células. Sin embargo, en las
enfermedades de la sangre, si la médula
ósea de una persona es tratada y
reparada, toda la sangre nueva que crea
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esa persona estará también reparada. Todavía no es una ciencia perfecta pero
las ideas son consistentes y escucharás más y más sobre esto en los próximos
años.
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AGRICULTURA
Los granjeros actualmente también se benefician con las técnicas de ADN
recombinante. Los científicos han desarrollado numerosos avances que
pueden ser utilizados para prevenir la muerte de las plantas debida a insectos,
insecticidas, herbicidas e incluso por las heladas. Puede insertarse ADN en las
plantas para hacerlas resistentes a los herbicidas comunes. Por consiguiente,
cuando el granjero fumiga para eliminar las malezas, sólo estas mueren y las
plantas buenas quedan indemnes. Esto también puede ser utilizado para hacer
que las plantas no se vean afectadas por los insecticidas, e incluso éstas
pueden liberar químicos que ahuyentan a los insectos. Los granjeros también
pueden cubrir los campos de fresas con bacterias con ADN recombinante que
ayudan a proteger a las plantas de los choques térmicos y las heladas.
BIOPLASTICOS
Los plásticos comunes son polímeros creados a partir del petróleo, que es una
fuente de combustible fósil no renovable. Cuando se acabe el petróleo,
podríamos quedarnos no sólo sin combustible para nuestros autos, sino
también sin plástico. Esta posibilidad ha estimulado a la ciencia para crear
bioplásticos. Estos son creados a partir de productos de las plantas, a menudo
a través de métodos de ADN recombinante. Los científicos han creado un gen
que producirá un compuesto casi idéntico al plástico comercial y su aplicación
es hoy en día una zona caliente de la investigación. De tener éxito, los
científicos se habrán asegurado de que nunca nos quedemos sin plástico o
tengamos que preocuparnos sobre la polución que produce la fabricación de
plástico a partir de las antiguas tecnologías no renovables.
OTROS USOS
Las aplicaciones de la tecnología del ADN recombinante están limitadas sólo
por el ingenio de los científicos que aplican esta ciencia. Otros usos que se le
ha dado a esta tecnología han sido fabricar bacterias que pueden procesar un
derrame de petróleo como el ocurrido en la catástrofe de Exxon Valdez.
Los ingenieros genéticos espera aplicar bacterias que puedan metabolizar el
petróleo y transformarlo en un producto biodegradable. Además, pueden
programar las bacterias para morir una vez que el petróleo se haya consumido,
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de tal manera que no tengan que preocuparse por haber creado un problema
secundario con la nueva cepa de bacterias. Otros se han centrado en la
introducción de genes para enfermedades como el mal de Alzheimer o el
cáncer en ratones y otros organismos modelo. El introducir la enfermedad en
los animales, les permite a los médicos estudiar los efectos 2014
Año
en un período de
tiempo más rápido y aplicar esos hallazgos a la investigación en humanos.
PROS Y CONTRAS DE LA TECNOLOGIA DEL ADN
RECOMBINANTE
Los rápidos avances en la tecnología del ADN recombinante han abierto
puertas que generaciones anteriores nunca soñaron podrían existir. La
tecnología del ADN recombinante (también conocida como ingeniería genética)
combina el ADN de un organismo con el de otro para crear un híbrido con
propiedades específicamente diseñadas, como una semilla que se ha hecho
resistente a las plagas a través de la combinación con ADN animal. Esta
tecnología de rápido crecimiento presenta una variedad de beneficios
potenciales; y también de peligros potenciales.
BENEFICIOS MEDICOS
El ADN recombinante ha llevado a algunos cambios revolucionarios en el área
de la medicina. Un ejemplo es su uso en la producción de insulina, una
necesidad para salvar la vida de las personas con diabetes tipo 1. La insulina
purificada procedente de vacas y cerdos fue utilizada anteriormente, pero la
tecnología del ADN recombinante ha permitido a los científicos desarrollar
insulina humana sintética. El ADN recombinante también ha sido utilizado en el
desarrollo de vacunas para enfermedades como el herpes, la gripe, la hepatitis
y otras enfermedades infecciosas. El interferón, que se utiliza para tratar el
linfoma y la leucemia mielógena, es también resultado de la tecnología de ADN
recombinante.
BENEFICIOS AGRICOLAS
Otra ventaja de la tecnología del ADN recombinante es su uso en la agricultura.
Según el sitio web del Proyecto del Genoma Humano, en 2006 había 252
millones de acres (102 millones de hectáreas) de cultivos transgénicos
plantados por 10,3 millones de agricultores en 22 países diferentes. Muchos de
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éstos fueron modificados genéticamente para ser resistentes a los insectos sin
necesidad de herbicidas químicos y algunos fueron desarrollados para resistir
los virus que destruyen los cultivos y sobrevivir los climas extremos. La
ingeniería genética también estuvo detrás del desarrollo del arroz que contiene
niveles elevados de hierro y vitaminas, para su uso en 2014
los Año
países asiáticos
donde la desnutrición crónica es un problema. Según el sitio, las nuevas áreas
de desarrollo incluyen plátanos que producen vacunas para prevenir las
enfermedades infecciosas y el ganado resistente a la encefalopatía
espongiforme bovina (enfermedad de las vacas locas).
PROBLEMAS DE SALUD
Una de las principales preocupaciones sobre el uso de ADN recombinante en
los alimentos es que los efectos a largo plazo sobre la salud humana aún no se
conocen. De hecho, un número de científicos ha expresado su preocupación
por los posibles riesgos de esta tecnología para la salud. Según el profesor
británico Mae Wan-Ho, saltear la cría convencional con "elementos parasitarios
construidos artificialmente [como] los virus" puede ser riesgoso, ya que la
inserción de genes extraños en un genoma huésped "ha sido conocido por
tener muchos efectos nocivos y mortales, como el cáncer". El científico Dr.
Michael Antoniu señala que la combinación artificial de "material genético de
especies no relacionadas" altera el mapa genético del organismo huésped "con
consecuencias totalmente impredecibles", y señala que el ADN recombinante
se ha traducido en la producción accidental de sustancias tóxicas en "las
bacterias, levaduras, plantas y animales genéticamente modificados".
PREOCUPACIONES ETICAS
Esta tecnología también plantea problemas éticos, particularmente cuando los
genes humanos se insertan en organismos no humanos que luego se
convierten parcialmente en humanos. En China, el ADN humano se está
poniendo en tomates y pimientos para acelerar su crecimiento. Surge la
pregunta: ¿comer un tomate que contenía ADN humano me convierte en un
caníbal? El afamado físico Stephen Hawking, aunque no es un biotecnólogo,
señala que la ingeniería genética ha provocado un cambio científico en el que
ya no sólo exploramos el mundo natural y sus mecanismos, sino que en
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realidad lo rediseñamos. La tecnología de ADN, dice, presagia el fin de la
evolución natural. Por primera vez en la historia de la humanidad, nuestra
especie puede usar la ciencia y la tecnología para hacer evolucionar nuestra
propia composición genética.
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HUELLA GENETICA
La huella genética (también llamada prueba de ADN o análisis de ADN) es una
técnica que se utiliza para distinguir entre los individuos de una misma especie
utilizando muestras de su ADN. Su invención se debe el doctor Alec Jeffreys,
de la Universidad de Leicester, quien dio a conocer su nueva técnica en 1984.1
El primer resultado práctico en medicina forense sirvió para condenar a Colin
Pitchfork por los asesinatos de Narborough en 1983 y de Enderby en 1986.
La técnica se basa en que dos seres humanos tienen una gran parte de su
secuencia de ADN en común y para distinguir a dos individuos se puede
explotar la repetición de secuencias altamente variables llamadas minisatélites
o satélites. Dos seres humanos no relacionados será poco probable que tengan
el mismo número de minisatélites en un determinado locus. En el SSR/STR de
perfiles (que es distinto de impronta genética) la reacción en cadena de la
polimerasa (PCR) se utiliza para obtener suficiente ADN que permita detectar
el número de repeticiones en varios loci. Es posible establecer una selección
que es muy poco probable que haya surgido por casualidad, salvo en el caso
de gemelos idénticos, que tendrán idénticos perfiles genéticos.
La huella genética se utiliza en la medicina forense para identificar a los
sospechosos con muestras de sangre, cabello, saliva o semen. También ha
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dado lugar a varias exoneraciones de condenados. Igualmente se utiliza en
aplicaciones como la identificación de los restos humanos, las pruebas de
paternidad, la compatibilidad en la donación de órganos, el estudio de las
poblaciones de animales silvestres, y el establecimiento del origen o la
composición de alimentos. También se ha utilizado para 2014
Año
generar hipótesis
sobre las migraciones de los seres humanos en la prehistoria.
Los microsatélites muestran una mayor variación que el resto del genoma ya
que en ellos se encuentran unas secuencias en distinta repetición y con
diferente grado de recombinación debido a la inestabilidad del locus.
TECNICAS DE IDENTIFICACION DE LA HUELLA
GENETICA
ANALISIS DE LA RFLP
El análisis consiste en hacer un ensayo de hibridación de Southern (o Southern
blot, un método que sirve para verificar si una determinada secuencia
de ADN está o no presente en una muestra de ADN analizada) y usar sondas
específicas para detectar los VNTR (número variable de repeticiones en
tándem).
En primer lugar el ADN que se va a analizar se separa de otros materiales. A
continuación, debe cortarse en fragmentos de diferentes tamaños
usando enzimas de restricción, que son proteínas que cortan el ADN sin dañar
las bases.
Los fragmentos se ordenan por tamaño empleando la electroforesis en gel. El
ADN, que tiene carga negativa, avanza en el campo eléctrico. Las moléculas
más pequeñas se mueven más rápidamente a través del gel, por lo que se
localizarán más alejadas del origen que los fragmentos más grandes. Luego
por calor o solución alcalina, se aplica gel con el fin de desnaturalizar el ADN y
se separa en fragmentos individuales. Una vez realizado esto el ADN esta
ahora listo para ser analizados utilizando una sonda radiactiva de reacción de
hibridación.
Para hacer la sonda radiactiva, se necesita la polimerasa del ADN. El ADN que
se va someter a la radiactividad se coloca en un tubo de ensayo. A
continuación se agrega la polimerasa en el tubo. Se disuelve y se espera a que
comience a funcionar. Como los parches de polimerasa de ADN rompen el
ADN, los actuales son sustituidos por los nuevos nucleótidos en el tubo. Cada
vez que la muestra tenga una base guanina, la citosina será puesto en
radiactividad. En la repetición del ADN, la polimerasa también se vuelve
radioactiva. Las piezas radioactivas están listas para su utilización. Ahora la
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sonda radioactiva puede ser usada para crear una reacción de hibridación. La
hibridación sucede cuando dos secuencias genéticas se unen a causa del
hidrógeno que se encuentra en los pares de las bases. Hay dos de estos entre
adenina (A) o timina (T) y tres de citosina (C) o guanina (G). Para realizar la
hibridación el ADN tiene que estar desnaturalizado.
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El ADN desnaturalizado radioactivo y la sonda deber ser puestos en una bolsa
de plástico con líquido salino y sellado fuertemente. La sonda se adherirá a la
desnaturalización de ADN dondequiera que se encuentre de forma apropiada.
La sonda y el ADN no tienen que encajar de forma exacta. Este proceso
termina haciendo un patrón de ADN de las huellas digitales. Toda persona
tiene un VNTR que ha heredado de uno de sus padres y los VNTR son únicos
para cada persona.
ANALISIS POR PCR
Consiste en aplicar la técnica de PCR para amplificar regiones específicas con
los cebadores adecuados. Con la invención de la reacción en cadena de la
polimerasa (PCR) la tecnología genética tuvo un importante avance en la
capacidad de recuperación de información a partir de muestras muy pequeñas.
PCR consiste en la amplificación de regiones específicas de ADN usando
temperatura y una enzima polimerasa termoestable junto con fluorescencia
etiquetada en una secuencia específica del ADN. Existen kits comerciales que
utilizan polimorfismos de núcleotido único (SNP) de discriminación disponible,
estos kits de uso de PCR usados para amplificar regiones específicas con
variaciones conocidas e hibridación con sondas de anclado en tarjetas, lo que
resulta en una mancha de color correspondiente a una orden en particular.
AmpFLP
Se trata de una técnica de amplificación de regiones polimórficas (con muchos
polimorfismos [6]), preferiblemente el locus D1S80. Este análisis pueden ser
automatizado, y permite la fácil creación de árboles filogenéticos basados en la
comparación de las muestras individuales de ADN.
Basado en el número variable de repeticiones en tándem (VTNR) para
distinguir diversos polimorfismos alelos, que son separados en un gel de
poliacrilamida utilizado en una escalera alelica (en oposición a un peso
molecular). Bandas podrían ser visualizados por tinción de gel de plata. Un
lugar popular para la toma de huellas dactilares es el locus D1S80. Al igual que
los métodos basados en PCR, el ADN degradado o en cantidades muy
pequeñas de ADN puede causar alélica de abandono.
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Análisis STR
Consiste en la amplificación de secuencias con pequeñas repeticiones en
tandem que no se conservan dentro de la especie. Una vez amplificadas se
separan los fragmentos para comprobar el número de repeticiones
(mediante electroforesis capilar o en gel), de forma que se pueden distinguir
patrones de repeticiones que pueden ser comparables y asociables.
Este método usa regiones altamente polimórficas que tienen secuencias cortas
repetidas de ADN (el más común es de 4 bases repetidas, pero hay otras
longitudes en uso, incluyendo bases 3 y 5). Porque diferentes personas tienen
diferentes números de unidades de repetición y estas regiones de la DNA se
puede utilizar para diferenciar entre las personas. Estos STR loci (lugares) son
atacados con primers específicos de secuencia y se amplifican mediante PCR.
Los fragmentos de ADN que son resultado entonces detectados y separados
mediante electroforesis. Existen dos métodos de separación y detección, la
electroforesis capilar (CE) y la electroforesis en gel.
Los polimorfismos STR mostrados en cada región son de por sí muy comunes,
por lo general, cada polimorfismo es compartida por alrededor de un 5 - 20%
de las personas. Cuando observamos múltiples loci, es la única combinación
de estos polimorfismos de un individuo que hace que este método de
discriminación sea un instrumento de identificación. Las regiones STR que se
ponen a prueba en una persona se convierten en una discriminación de la
prueba.
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Análisis STR
Consiste en la amplificación de secuencias con pequeñas repeticiones en
tandem que no se conservan dentro de la especie. Una vez amplificadas se
separan los fragmentos para comprobar el número de repeticiones
(mediante electroforesis capilar o en gel), de forma que se pueden distinguir
patrones de repeticiones que pueden ser comparables y asociables.
Este método usa regiones altamente polimórficas que tienen secuencias cortas
repetidas de ADN (el más común es de 4 bases repetidas, pero hay otras
longitudes en uso, incluyendo bases 3 y 5). Porque diferentes personas tienen
diferentes números de unidades de repetición y estas regiones de la DNA se
puede utilizar para diferenciar entre las personas. Estos STR loci (lugares) son
atacados con primers específicos de secuencia y se amplifican mediante PCR.
Los fragmentos de ADN que son resultado entonces detectados y separados
mediante electroforesis. Existen dos métodos de separación y detección, la
electroforesis capilar (CE) y la electroforesis en gel.
Los polimorfismos STR mostrados en cada región son de por sí muy comunes,
por lo general, cada polimorfismo es compartida por alrededor de un 5 - 20%
de las personas. Cuando observamos múltiples loci, es la única combinación
de estos polimorfismos de un individuo que hace que este método de
discriminación sea un instrumento de identificación. Las regiones STR que se
ponen a prueba en una persona se convierten en una discriminación de la
prueba.
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