1. Transcripción. El gen que va a expresarse es copiado en arn




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Agrobacterium tumefaccium:

  • Cuando la bacteria infecta a una planta inyecta en sus células dicho plásmido Ti el cual se integra en el genoma vegetal y se expresa formando tumores en la zona del cuello.

  • Aprovechamos esta característica del plásmido y lo usamos para integrar los genes deseados.

    • Gen de mejora. Ejem. Producción de una toxina que mata insectos y confiere resistencia a una plaga.

    • Gen de selección celular. Ejem. Resistencia a un antibiótico (ambos genes pueden proceder de bacterias).

    • Gen terminator. Produce esterilidad masculina.

  • Añadimos el plásmido al cultivo celular y practicamos electroporación.

  • Seleccionamos las células resistentes al antibiótico y volvemos a cultivar.

  • Reproducimos vegetativamente “in vitro” hasta obtener un cultivo vegetal en suelo.

  • Dejamos reproducir, obtenemos semillas y ya es estable.



  • Algunos ejemplos:



      • Maíz Bt. Resistente al gusano barrenador europeo

      • Patata Bt. Resistente al escarabajo de la patata en ambos casos se usó un gen bacteriano productor de toxina.

      • Algodón Bt. Resistente al gusano del algodón.

      • Tomate Flav Savr. Bloqueo del gen de reblandecimiento.

      • Tomates y lechugas con sabor más dulce.

      • Algodón de color azul.

      • Soja con más metionina.



    • Para el año 2015 se prevén más de 200 millones de hectáreas de cultivos transgénicos a lo largo de unos 40 países.

    • Actualmente los mayores productores son EEUU, Argentina, Brasil, Canadá, China, India y Sudáfrica.

    • En España se produce maíz Bt y soja y aunque no se consumen directamente se comercializan algunos alimentos que llevan productos derivados (harina, almidón, aceite, grasas, etc.) como galletas, margarinas, bollería, etc.

    • También se usan en la fabricación de piensos para mascotas o ganado pero en ambos casos deben estar etiquetados como OGM.

    • Estos cultivos muestran múltiples beneficios pero las limitaciones en su uso se deben a que el efecto a largo plazo se desconoce y hemos de plantearnos si:

      • ¿Alteramos la evolución natural de los organismos?

      • ¿Modificamos el equilibrio de los ecosistemas?

      • ¿Qué ocurre si se hibridan con especies silvestres?

    http://www.argenbio.org/adc/uploads/imagenes_doc/planta_stransgenicas/transformacion.bmp

    1. Animales transgénicos.



    • Son los que contienen genes de otras especies y pueden transmitirlos a la descendencia.

    • La finalidad de su obtención es aumentar la productividad u obtener un producto.

    • Para conseguirlos hemos de introducir genes en las células totipotentes y ésto es muy difícil.

    • El éxito es mayor si inyectamos ADN lineal en un óvulo recién fecundado e implantamos en un útero en estado de dos células. Tras el parto podremos analizar la descendencia y comprobar el resultado.



    • Los principales resultados son:

      • Oncoratón, 1988. Portador de genes cancerígenos humanos y muy usado en la investigación contra esta enfermedad.

      • Oveja Tracy, 1992. Su leche contiene antitripsina alfa utilizada para tratar el enfisema pulmonar.

      • Cerda Genie, 2001. Produce factor de coagulación humano.

      • Salmones, lubinas y carpas de gran tamaño que han incorporado el gen de la hormona del crecimiento de otras especies.

    • Para obtener estos seres se han producido muchos fracasos, normalmente no se reproducen y han de estar confinados en centros de investigación.



    1. Las bacterias y otros microorganismos en la industria.



    • Desde sus orígenes la humanidad ha utilizado, aún sin saberlo, microorganismos para obtener productos esenciales como pan, queso, vino y otras bebidas alcohólicas.

    • Actualmente, el desarrollo de la investigación biológica, que ha hecho posible manipular el material genético de los microorganismos y su cultivo industrial en grandes fermentadores que controlan los productos de entrada y salida, así como todas las variables fisicoquímicas del proceso, ha permitido convertir las bacterias en auténticas fábricas de productos químicos.

    • En nuestros días la utilización industrial de los microorganismos abarca campos muy variados: obtención de productos biológicos de interés farmacéutico, médico, alimentario, industrial o energético, o la lucha contra la contaminación.

    • Las bacterias presentan unas características muy adecuadas para su estudio y explotación industrial: estructura celular sencilla, alta tasa de reproducción, fácil cultivo, crecimiento muy rápido.



    • Entre las aplicaciones médicas y farmacológicas destacan:

      • La producción de insulina y del factor VIII de la coagulación sanguínea (factor antihemofílico) por bacterias en las que se ha introducido el gen humano.

      • La producción de antibióticos (penicilina por el hongo Penicillium notatum, de estreptomicina por Streptomyces griseus). Aunque muchos hongos y bacterias producen antibióticos de forma natural, actualmente se han seleccionado cepas especialmente productivas.



    • Entre las aplicaciones en alimentación las bacterias son útiles en:

      • La producción de derivados lácteos (yogur, cuajada, queso) se debe a la acción de bacterias (Lactobacillus, Streptococcus) que al formar ácido láctico por fermentación láctica de la leche, desencadenan la transformación.

      • La producción de vinagre se realiza por fermentación del alcohol etílico del vino en ácido acético por las llamadas bacterias del vinagre (Acetobacter principalmente).

      • La fabricación de piensos para el ganado con biomasa bacteriana (cultivo industrial de microorganismos como fuente de proteínas).

      • La producción de vitaminas (como la vitamina B12 por Propionibacterium) que utilizan muchas industrias de alimentación.



    • Otras aplicaciones industriales de los cultivos bacterianos permiten obtener:

      • Proteasas que se utilizan en la fabricación de detergentes bioactivos (a los que se añade para incrementar su poder de limpieza). Algunas de estas enzimas se obtienen de bacterias extremófilas (termófilas, alcalinófilas) para que puedan operar en tales condiciones.

      • Bioplásticos. Algunas bacterias (como Alcaligenes) forman plásticos (polímeros de carbono). Son auténticos plásticos biodegradables (a diferencia de los derivados del petróleo) con los que se pueden fabricar envases y tejidos.



    • Las bacterias pueden producir combustibles mediante diferentes tipos de fermentaciones:

      • Etanol, para motores de automóviles. La obtención de etanol en grandes cantidades se consigue fermentando materia vegetal (maíz, trigo, patata, caña de azúcar) mediante bacterias.

      • Biogás (constituido fundamentalmente por metano) para consumo doméstico o para producir electricidad.



    • También presentan importantes aplicaciones medioambientales:

      • Los vertidos de petróleo son sometidos a un conjunto de microorganismos (Pseudomonas y otros) capaces de degradar los hidrocarburos con relativa eficacia.

      • La destrucción de plásticos es posible mediante el empleo de determinadas especies de microorganismos (Pseudomonas y otras).

      • El tratamiento de las aguas residuales urbanas en Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (E.D.A.R.) se fundamenta en los procesos fermentativos que realizan los microorganismos, degradando toda la materia orgánica que contienen.

      • También son útiles para el tratamiento de basuras y desechos orgánicos. Dado que en estos procesos se produce metano (biogás), generan una fuente de energía (cuya utilización crece continuamente en los últimos años).



    1. La bioética.



    • En 1947 y tras la Segunda Guerra Mundial, debido a los experimentos realizados por los nazis con seres humanos, se promulgó el Código de Nuremberg que impone normas y exige consentimiento en este tipo de situaciones.

    • En 1964 la Declaración de Helsinki define los principios de la investigación médica.

    • A finales de los años 60 surge la bioética que se define como la aplicación de la ética a las ciencias de la vida y señala las obligaciones morales del ser humano con respecto al mundo vivo.

    • En 1997 la UNESCO aprueba la Declaración Universal sobre el Genoma y los Derechos Humanos.

    • En España se firmó en 1997 en Convenio de Oviedo y en 2007 la Ley de Investigación Biomédica.



    • El potencial de la ingeniería genética en medicina, alimentación, agricultura, ganadería, producción industrial, recuperación ambiental y producción energética, es extraordinario.

    • La modificación genética de las cepas que actualmente se utilizan en la eliminación de contaminantes o que produzcan biocombustibles y bioplásticos, alimentos y bebidas y la producción de transgénicos en ganadería y agricultura, constituyen nuevos ejes por lo que transcurrirá el desarrollo económico de la sociedad futura.

    • Pero también han surgido temores a que se desencadenen nuevas enfermedades y a que se produzca una catástrofe ecológica incontrolable.

    • No parece que la Ingeniería Genética pueda generar un mundo feliz en el que se podrían erradicar todas las enfermedades, producir todo tipo de fármacos, aumentar sin límites la producción agrícola y ganadera; ni un mundo catastrofista en el que nuevos seres creados en laboratorio colonizaran todo el planeta.

    • Pero han surgido recelos, inseguridades, dudas éticas y nuevos problemas. Entre ellos:

      • El peligro potencial de que aparezcan nuevos organismos capaces de provocar graves enfermedades frente a las cuales no existen defensas naturales.

      • Peligro potencial de los cultivos transgénicos pues la uniformidad genética de las plantas aumenta su vulnerabilidad: un solo tipo de plaga puede provocar una crisis agrícola de carácter mundial.

      • El peligro de que en un futuro próximo la contratación laboral, los seguros de vida o la obtención de un crédito hipotecario, por ejemplo, puedan estar determinada por las características genéticas de cada persona.

      • El peligro de que se fabriquen, y empleen, armas biológicas incontrolables.

      • Las patentes de OGM. La legislación en el campo de las patentes biotecnológicas es bastante ambigua. Entre los propios científicos existen profundas discrepancias: muchos investigadores piensan que es mejor permitir las patentes, pues así los descubrimientos se hacen públicos y generan beneficios sin los cuales las compañías privadas no podrían asumir la investigación; otros piensan que las compañías privadas está aprovechándose de los datos de los organismos públicos para patentar genes que apenas entienden y que al hacerlo restringen la investigación sobre ellos.

      • La manipulación de embriones humanos desechados en los procesos de reproducción asistida puede proporcionar células para el cultivo, tejidos y órganos para el tratamiento de numerosas enfermedades. Sin embargo, muchas personas sostienen que experimentar con embriones humanos atentacontra la dignidad de la especie humana.



    • ¿Deben establecerse límites a la libertad de los científicos para investigar en un campo nuevo y, por tanto, desconocido? ¿Deben los científicos anular sus investigaciones cuando prevean que son potencialmente peligrosas para las personas? ¿Quién debe regular qué tipo de investigación se realiza y cuál no? ¿Quién es responsable de los daños producidos, en caso de que éstos se produzcan?



    • Debe la legislación permitir o impedir ¿la clonación de un gato? ¿y clonar una especie que se encuentra irremisiblemente abocada a la extinción? ¿Quién debe permitir o impedir que una pareja de personas con enanismo quiera modificar su patrimonio genético para que sus hijos no sufran las consecuencias del enanismo? ¿Es ético o patológico que una pareja quiera clonar a un hijo que acaba de fallecer? ¿Se debe diagnosticar una enfermedad mortal que carece de tratamiento y que no se manifestará hasta pasado los 40 años de vida?



    • Es evidente que muchas de estas preguntas no encontrarán respuestas en la Biología Molecular. La Biología ha abierto un nuevo campo de posibilidades, impensables hace unas décadas y el estudio de estas posibilidades debe regularse. Será la Sociedad en su conjunto, a medida que asuma los cambios, quien decida qué puede realizarse, en qué medida puede desarrollarse y en que campos puede aplicarse.

    • En cualquier caso es incuestionable el derecho a la intimidad y confidencialidad genética de todas las personas. Debe asumirse que en última instancia, independientemente de los derechos individuales, industriales y comerciales, los conocimientos y avances en ingeniería genética son Patrimonio de la Humanidad.



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