El documento describe la ingeniería genética, incluyendo su definición como la manipulación y transferencia de ADN entre organismos. Explica técnicas como la reacción en cadena de la polimerasa y la clonación de genes, y aplicaciones como la terapia génica y la producción de alimentos y medicamentos.

1. INGENIERÍA GENÉTICA La ingeniería genética intenta dar respuesta a preguntas como: ¿puede un gen funcional expresarse en una especie completamente distinta? ¿se puede aislar y manipular el ADN? DEFINICIÓN: La ingeniería genética es una rama de la genética que se centra en el estudio de ADN. Más concretamente la podemos definir como la biotecnología de la manipulación y transferencia de ADN de un organismo a otro.

2. INGENIERÍA GENÉTICA Con el fin: fabricación de numerosos compuestos la manipulación genética de individuos con un fin predeterminado: creación de nuevas especies, la corrección de defectos genéticos… 1973 : genes de una especie se introducen en organismos de otra especie y funcionan correctamente . 1978 : se clona el gen de la insulina humana . 1996 : se completa la secuencia del genoma de un organismo eucariótico, la levadura cervecera "Saccharomyces cerevisiae" . 1997: Clonación del primer mamífero, una oveja llamada "Dolly".

3. TECNOLOGÍA DEL DNA RECOMBINANTE Corte específico del ADN : 1º 2º Inserción de los fragmentos de ADN : - por plásmidos - por bacteriófagos

4. TECNOLOGÍA DEL DNA RECOMBINANTE Métodos de introducción del vector: - Transformación Transducción Clonado del ADN .

5. REACCIÓN EN CADENA DE LA POLIMERASA (PCR) PCR: Es una técnica que permite duplicar un número ilimitado de veces un fragmento de ADN en un tubo de ensayo. Mediante esta técnica pueden generarse millones de moléculas idénticas, a partir de una molécula de ADN.

6. REACCIÓN EN CADENA DE LA POLIMERASA (PCR) APLICACIONES DE LA PCR: Secuenciación Estudios evolutivos Huellas dactilares del ADN.

7. ETAPAS EN UN EXPERIMENTO DE INGENIERÍA GENÉTICA Aislar, secuenciar y sintetizar Digestión con enzimas de restricción Replicación del DNA y la reacción en cadena de la polimerasa Conjugación Transducción Transformación Transcripción Transcripción inversa Traducción

8. Aislar, secuenciar y sintetizar DNA ETAPAS EN UN EXPERIMENTO DE INGENIERIA GENETICA

9. Digestión con enzimas de restricción ETAPAS EN UN EXPERIMENTO DE INGENIERÍA GENÉTICA

10. Replicación del DNA y la reacción en cadena de la polimerasa ETAPAS EN UN EXPERIMENTO DE INGENIERÍA GENÉTICA

11. Conjugación, Transducción y Transformación ETAPAS EN UN EXPERIMENTO DE INGENIERÍA GENÉTICA

12. Transcripción ETAPAS EN UN EXPERIMENTO DE INGENIERÍA GENÉTICA

13. Transcripción inversa ETAPAS EN UN EXPERIMENTO DE INGENIERÍA GENÉTICA

14. Traducción ETAPAS EN UN EXPERIMENTO DE INGENIERÍA GENÉTICA

15. ALGUNAS TÉCNICAS DE MODIFICACIÓN GENÉTICA INSERCION DE DNA EXTRAÑO EN LAS CELULAS Existen varias maneras de introducir el DNA en las células. transformación: método por el cual una célula es capaz de tomar un fragmento de ADN del medio extracelular y expresar los genes en él contenidos. ELECTROPORACION : utiliza una corriente eléctrica para formar poros microscópicos en las membranas de las células. Aplicable a todas las células. Fusión de protoplastos: 1. Las paredes celulares bacterianas se digieren por métodos enzimáticos y se producen protoplastos; 2. En solución, los protoplastos se tratan con polietilenglicol; 3. Los protoplastos se fusionan; 4. Se recombinan segmentos de los cromosomas; 5. La célula recombinante forma nueva pared celular. Este método es especialmente valioso en la manipulación genética de las células de las plantas y las algas. microinyección.

16. ALGUNAS TÉCNICAS DE MODIFICACIÓN GENÉTICA OBTENCION DEL DNA ¿Cómo hacen los biólogos para obtener los genes que les interesan? Hay dos fuentes principales de genes: GENOTECAS que contienen copias naturales de genes o copias de cDNA de genes formados a partir del mRNA. 2) DNA sintético.

17. ALGUNAS TÉCNICAS DE MODIFICACIÓN GENÉTICA SELECCIÓN DE UN CLON En clonación es necesario seleccionar la célula particular que contiene el gen específico de interés. Existe un procedimiento de selección conocido como selección de azul y blanco. Se utilizan los dos genes, denominados genes marcadores, de modo que pueda determinarse la inserción de DNA del plásmido en la bacteria huésped. Tanto el DNA del plásmido como el DNA extraño son cortados por la misma enzima de restricción. El DNA extraño se inserta en el plásmido, donde inactiva al gen lacZ. El plásmido recombinante se introduce en una bacteria, que se convierte en resistente a la ampicilina. Todas las bacterias tratadas se siembran en una placa con agar nutritivo que contiene ampicilina y el X-gal, que es el sustrato β-galactosidasa, y se incuban. Las colonias blancas que aparecen deben contener el DNA extraño. Las colonias azules no contienen el DNA extraño. Con el procedimiento descrito se han aislado colonias blancas que se sabe que contienen DNA extraño pero aún no se sabe si este es el fragmento de DNA extraño deseado. Por ello se necesita un segundo procedimiento: la hibridación de la colonia

18. ALGUNAS TÉCNICAS DE MODIFICACIÓN GENÉTICA FORMACIÓN DE UN PRODUCTO GÉNICO En casi todos los trabajos iniciales sobre modificación genética se utilizó E. coli para sintetizar los productos génicos. E. coli crece con facilidad y los investigadores están muy familiarizados con esta bacteria y su genética. Sin embrago, E. coli también tiene varias desventajas. Sin embargo, existen más probabilidades de que las bacterias Gram positivas, como Bacillus subtilis , segreguen sus productos y por esa razón a menudo se las prefiere al nivel industrial. Otro microbio que se utiliza como vehículo para la expresión de genes por ingeniería genética es la levadura del pan, Saccharomyces cerevisiae . Las células de mamíferos son más convenientes para sintetizar productos proteicos de uso médico porque segregan sus productos y hay un riesgo bajo de formación de toxinas o alergenos. Las células vegetales también se desarrollan en cultivos, alterados por técnicas de DNA recombinante, y luego se utilizan para generar plantas modificadas genéticamente .

19. LA TERAPIA GÉNICA Aportación de un gen funcional a las células que carecen de esta función, con el fin de corregir una alteración genética o enfermedad adquirida. La terapia génica se divide en dos categorías : Alteración de células germinales Terapia somática celular

20. Dentro de la terapia génica tenemos: Fabricación de péptidos de interés sanitario Xenotansplantes Diagnóstico y tratamiento de enfermedades hereditarias Fabricación de vacunas transgénicas Fabricación de antibióticos LA TERAPIA GÉNICA

21. Fabricación de péptidos de interés sanitario La insulina es el primer caso de proteína por ingeniería genética aprobada para uso en humanos. El defecto de su síntesis conduce a la diabetes La hormona de crecimiento es un péptido de 191 aminoácidos producido por la hipófisis (glándula pituitaria), que estimula el crecimiento normal La DNasa-I para el tratamiento de la fibrosis quística. La DNasa-I, administrada como aerosol, puede romper el componente ADN del moco acumulado en los pulmones del enfermo Activador tisular del plasminógeno, cataliza la conversión del plasminógeno en plasmina, que a su vez disuelve la fibrina de los coágulos sanguíneos. LA TERAPIA GÉNICA

22. Xenotrasplantes Trasplantes de tejidos y órganos de animales a humanos, aunque estos procedimientos aun están en fase de experimentación. Diagnóstico y tratamiento de enfermedades hereditarias; Se realiza a través de sondas de ADN y anticuerpos monoclonados. O otra técnica de diagnóstico de enfermedades genéticas que son las técnicas de bandeo cromosómico Fabricación de vacunas transgénicas Nuevas vacunas atenuadas La actual vacuna de la hepatitis B, es una vacuna transgénica y se trabaja en vacunas para la malaria, encefalitis y el SIDA. LA TERAPIA GÉNICA

23. Fabricación de antibióticos La ingeniería genética para producir antibióticos modificados, alterando las enzimas que los fabrican . Obtención de anticuerpos monoclonales . Utilizados en la obtención del interferón . Se usan en las enfermedades infecciosas LA TERAPIA GÉNICA

24. BIOTECNOLOGÍA La biotecnología consiste en la utilización de bacterias, levaduras y células animales en cultivo para la fabricación de sustancias específicas. Permiten, gracias a la aplicación integrada de los conocimientos y técnicas de la bioquímica, la microbiología y la ingeniería química aprovechar en el plano tecnológico las propiedades de los microorganismos y los cultivos celulares. Permiten producir a partir de recursos renovables y disponibles en abundancia gran número de sustancias y compuestos.

25. BIOTECNOLOGÍA Aplicaciones más comunes Industria alimentaria Alimentos transgénicos animales Alimentos transgénicos vegetales Enzimas recombinantes alimentarias Industria farmaceútica Obtención de proteínas de mamíferos Obtención de vacunas recombinantes Industria química Aminoácidos Colorantes Melaninas

26. BIOTECNOLOGÍA Obtención de la hembra del cerdo transgénico Un gen híbrido que contiene el gen humano que codifica la síntesis de una proteína de interés biológico junto con el promotor del gen que codifica una proteína de la leche de rata, se introducen por microinyección en un óvulo de cerda fecundado. El desarrollo de ese óvulo da lugar a un animal transgénico que tiene en todas sus células el gen híbrido. Debido al promotor elegido, ese gen solamente se expresa en la glándula mamaria de la hembra de cerdo induciendo la producción de la proteína humana en la leche. Industria alimentaria

27. BIOTECNOLOGÍA Alimentos transgénicos vegetales Cultivos transgénicos 1.Arroz dorado : Es un producto resultado de desarrollar variedades de arroz que produzcan provitaminas A para sofocar la carencia de retinol o vitamina A en la alimentación de las personas pobres y desfavorecidas de los países en vías de desarrollo. Proceso: Insertando en el genoma del arroz dos genes del narciso y otro de la bacteria Erwinia uredovora, que producían enzimas para convertir el GGDP en provitamina A.Cuando el organismo humano ingiere este arroz divide la provitamina A para fabricar vitamina A.

28. BIOTECNOLOGÍA 2.Tomate : Se están investigando técnicas para producir variedades con un mayor contenido de licopeno, un componente natural del tomate relacionado con la vitamina A. También suscita interés la maduración tardía, pues así los tomates pueden permanecer en la mata por más tiempo y adquieren mejor sabor, a diferencia de las variedades que se comercializan que se cosechan cuando aun están verdes. 3.Soja : Se utiliza en un 40-60 % de los alimentos siguientes: aceite, margarina, alimentos dietéticos e infantiles, cerveza, etc. A este producto trasgénico, se le ha transferido un gen que produce resistencia al glifosato, que es el elemento activo del herbicida Roundup.

29. BIOTECNOLOGÍA 4.El maíz transgénico: El maíz transgénico que se cultiva en España lleva genes de bacteria que le permiten producir una sustancia insecticida. La diferencia fundamental con las técnicas tradicionales de mejora genética es que permiten franquear las barreras entre especies para crear seres vivos que no existían en la naturaleza. Se trata de un experimento a gran escala basado en un modelo científico que está en entredicho. El maíz transgénico adquiere capacidades como : a) Resistencia al uso de herbicidas. b) La propia planta adquiere la propiedad de matar insectos que la atacan. c) Sus semillas pierden la capacidad de reproducirse naturalmente.

30. BIOTECNOLOGÍA Enzimas recombinantes alimentarias Las enzimas microbianas se emplean sobre todo en la obtención de jarabes de glucosa y fructosa, en detergentes y en textiles Suelen ser enzimas que hidrolizan polímeros, como proteínas y polisacáridos. De la producción industrial de enzimas ,el 70% se debe a los productos del género Bacillus. Para usar un microorganismo que produzca enzimas de consumo humano, se deben de cumplir una serie de requisitos legales, que se centran en que tal microorganismo debe figurar en la llamada lista "GRAS", es decir, que haya demostrado una larga historia de seguridad. Existen unos 50 microorganismos GRAS aprobados para la industria alimentaria, de los cuales citamos los siguientes: Bacillus, como p. ej. B. subtilis y B. licheniformis. Saccharomyces cerevisiae (levadura de panadería). Aspergillus niger y A. oryzae. Lactobacillus y estreptococos lácticos.

31. BIOTECNOLOGÍA Industria Farmaceútica Obtención de vacunas recombinantes : El sistema tradicional de obtención de vacunas a partir de microorganismos patógenos inactivos, puede comportar un riesgo potencial. Muchas vacunas, como la de la hepatitis B, se obtienen actualmente por IG. Como la mayoría de los factores antigénicos son proteínas lo que se hace es clonar el gen de la proteína correspondiente. Obtención de proteínas de mamíferos : Una serie de hormonas como la insulina, la hormona del crecimiento, factores de coagulación, etc. tienen un interés médico y comercial muy grande. Antes, la obtención de estas proteínas se realizaba mediante su extracción directa a partir de tejidos o fluidos corporales. En la actualidad, gracias a la tecnología del ADN recombinante, se clonan los genes de ciertas proteínas humanas en microorganismos adecuados para su fabricación comercial. Un ejemplo típico es la producción de insulina que se obtiene a partir de la levadura Sacharomces cerevisae, en la cual se clona el gen de la insulina humana.

32. BIOTECNOLOGÍA Industria química Aminoácidos · Aditivos mejoradores del sabor ·Suplementos de dieta ·En industria química y cosmética Melaninas Las melaninas, usadas para bronceadores, protectores solares de plásticos, etc., se suelen obtener de modo químico o por procedimientos ineficientes de extracción de organismos. Se han localizado y aislado los genes de síntesis de melanina en la bacteria del suelo Streptomyces antibioticus , y se han transferido a otras bacterias más fáciles de manejar, lográndose en ellas su expresión. Colorantes Se ha desarrollado un sistema para producir colorantes de modo limpio en bacterias manipuladas genéticamente (no se requieren sustancias químicas peligrosas como anilinas, formaldehido, cianuro, etc).