Biotecnología
¿Que es?
Es un conjunto de técnicas que utilizan las potencialidades de los organismos o de sus compuestos para la obtención de productos.
Podemos abarca:
* Biotecnología Tradicional: Como la producción de bebidas alcohólicas, el vinagre, el queso, el yogurt o el pan.
* La biotecnología moderna: Los grandes avances en la biología celular, bioquímica, microbiología, inmunológica e ingeniería genética.
* La biología contemporánea: que incorpora avances como la reprogramación nuclear.
De la biotecnología tradicional a la biotecnología moderna
La ingeniería genética es un conjunto de técnicas que permiten la manipulación y transferencia de genes, obteniéndose así organismos genéticamente modificados.
*Las herramientas básicas para llevar acabo este proceso son las endonucleasas de restricción y las ADN ligasas:
* Las endonucleasas son encimas sintetizadas por bacterias capaces de cortar en fragmentos el ADN.
* Las ADN ligasas son las enzimas-pegamento ya que unen los extremos de fragmentos de ADN.
*El primer paso es obtener un número de copias de un gen mediante la clonación del ADN, consiste en introducirlo en una célula de manera que pueda ser copiado y mantenido. Para ello el gen se inserta en una molécula de ADN llamada vector de clonación capaz de entrar y replicarse de forma independiente de una célula huésped.
El resultado es la formación de un ADN recombinante compuesto por un gen y el vector de clonación. Existen diversos tipos de vectores, los más utilizados son los plásmidos (pequeñas moléculas de ADN que pueden replicarse independientemente en las bacterias.
El proceso de clonación incluye los siguientes pasos:
* Obtención del plásmido recombinante
* Transformación de las bacterias
* Selección de las bacterias transformadas
* Crecimiento de las bacterias transformadas
* Aislamiento de los plásmido recombinantes
*La maquina copiadora del ADN es la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) es un método alternativo a la clonación para conseguir copias de un gen si conocemos las secuencias de nucleótidos.
La PCR sin el uso de células imita la replicación del ADN entre 20 y 30 veces. Para su realización se llevan a cabo los siguientes pasos:
* El ADN se debe amplificar
* Loa cuatro tipos de desoxirribonucleótidos necesarios
* Una enzima AND polimerasa
El proceso consta de 3 etapas:
-Desnaturalización. Se calienta a 95 Cº para separar las cadenas de ADN
-Hibridación. Enfriamiento a 55Cº para promover que los cebadores hibriden con las secuencias correspondientes en cada una de las 2 cadenas.
-Síntesis del ADN. Calentamiento a 72Cº para que la polimerasa trabaje.
Organismos genéticamente modificados
Los organismos transgénicos son aquellos a los que se les ha instado algún gen conocido como transgén procedente de otro organismo.
Las bacterias y las levaduras son las más utilizadas por la biotecnología aunque existen diferencias:
-Las bacterias pueden ser modificadas mediante el empleo de plásmidos, los cuales actúan como vectores de expresión. Con ellos se consigue le proceso de transformación.
-Las levaduras son células eucariotas por lo que es necesario utilizar un cromosoma artificial e introducirlo durante el proceso de mitosis, se puede obtener este cromosoma añadiendo un plásmido a la secuencia de un centrómero.
Pero también se obtienen animales o plantas que han sufrido la recombinación genética así pues según cual sea la generalidad a la que afecte se diferencian en:
* Quimeras Transgénica: Contienen células que han sufrido la recombinación genética y otras que no.
* Organismos transgénicos: Que tienen todas sus células modificadas por un transgén y pueden ser animales (inserción de un gen en un ovulo fecundado) o vegetales (gracias a plásmido Ti)
*La aplicación de los organismos transgénicos es muy variedad:
1. Biofarmaceutica: LA producción de moléculas de interés biológico como son las hormanos, enzimas y componentes para vacunas.
* Las bacterias y levaduras se emplean para producir proteínas.
* Los animales para fabricar proteínas de origen animal.
* Las plantas son utilizadas para producir moléculas de interés.
2. Producción de alimentos y mejora vegetal: Las plantas transgénicas aumentan su producción, son mas resistentes a plagas y enfermedades.
3. Defensa del medio ambiente y biorremediacion: LA manipulación genética permite obtener bacterias que degradan los hidrocarburos del petróleo o que permiten convertir sustancias contaminantes en sustancias menos contaminantes por un proceso de fitorremediacion.
4. Investigación biológica y médica: Destaca el estudio de genes.
5. Obtención de órganos para xenotransplantes: Los trasplantes de órganos procedente de una especie diferente conocidos como xenotrasplantes
Genómica
Las herramientas biotecnológicas han permitido analizar las secuencias de los genomas. El objetivo de la genómica es conocer el genoma humano y el de otras especies, lo cual incluye la localización de los genes y la secuencia de nucleótidos.
El método de trabajo esta basado en el método se Sanger.
*El genoma humano esta formado por unos 25.000 genes localizados en 24 cromosomas.
*¿Y después del genoma, que?
1. El proyecto HapMap: SE inicio la búsqueda de los genes que están relacionados con algunas enfermedades. El 99,9% del ADN de dos personas es idéntico y solo en el 0,1% es el cuales localizan las variaciones.
El proyecto HapMap se planteo el objetivo de desarrollar un mapa de haplotipos del genoma humano y analizar las variaciones.
2. El fármaco genómica: El fármaco génico es un área de investigación que centra su trabajo en la búsqueda de variaciones genéticas relacionadas con la eficiencia de los medicamentos.
Entre sus ventajas destacan:
o La prescripción de fármacos eficaces y seguros.
o Facilitara el descubrimiento de nuevos medicamentos.
3. La medicina personalizada: LA medicina personalizada se fundamenta en la aplicación de los datos genómicos y para dirigir el tratamiento la enfermedad de forma precisa.
4. Chips de ADN: Un chip se utiliza para hibridar con muestras que se unirán aquellos oligonucleotidos de la matriz que sean reconocidos por la secuencia.
Proteosomica
El proteosoma es el conjunto completo de proteínas de un organismo, tipo celular u organico.
El estudio del proteosoma es el campo de la proteosomica. La cual correlaciona las proteinas con los genes como son modificadas cuando y donde en que procesos metabólicos participan y como interactúan unas con otras.
* Los Chips de proteinas sirven para estudiar las interacciones entre las proteínas e identificar los sustratos sobre los que actúan otras moléculas. Entre los distintos tipos cabe destacar:
* Chips de anticuerpos: están formados por colecciones de anticuerpos específicos para las proteinas que se quieren analizar.
* Chips de células vivas: Sirven para estudiar la respuesta de distintos tipos celulares frente a algunas de las proteinas presentes en las mitocondrias utilizadas.
* La nanomedicina es la aplicación de la nanotecnología a la medicina mediante la puesta en funcionamiento de maquinas moleculares que permiten la prevención, el diagnostico y el tratamiento de las enfermedades.
* La realización del diagnostico precoz de enfermedades.
* Aplicación de tratamientos específicos.
* La bioinformática es la rama de la biología que se encarga de adquirir almacenar y poner a disposición de los investigadores la información contenido en las bases de datos de ADN.
Una base de datos es un espacio al que se pueden acceder por Internet y en el que los científicos almacenan las secuencias y otros datos.
Células Madre
El termino células madre hace referencia a las células no especializadas que durante el desarrollo embrionario, mediante le proceso de diferenciación generan todos los tipos celulares.
Las células madres poseen tres caracterizas:
* Son células indiferenciadas, no tienen ninguna especialización.
* Son autorrenovables es decir capaces de dividirse durante largos periodos.
* Son capaces de generar tipos de células especializados.
Las células madre se clasifican en embrionarias y adultas.
* Las células madre embrionarias:
* Se obtienen de las células de la masa células interna situada en el blastocito.
* Se mantienen fácilmente en cultivo y poseen una capacidad de autorrenovación ilimitada.
* Son células pluripolentes.
Otro tipo de células madre embrionarias son las células embrionarias germinales.
*células madres adultas:
* Son células indiferenciadas se localizan entre las células diferenciadas de un órgano.
* Son multiplotentes por que solo pueden generar los tipos de células del tejido.
* Son muy escasas.
* Pueden extraerse del propio paciente.
* Su utilización no provoca problemas éticos.
Sus aplicaciones más prometedoras son las terapias celulares y medicina regenerativa.
Hacia una nueva medicina
Estas nuevas medicina comprende: la terapia genética y la terapia celular o medicina regenerativa:
*LA terapia genética consiste el uso de genes como medicamentos. Consiste en la transferencia a celular específica de un gen. Esto se realiza siempre a células somáticas.
Puede hacerse en el laboratorio o directamente a las células del cuerpo.
En ambos métodos exige el uso de vehículos llamados vectores, los más eficaces son los virus atenuados pero también se utilizan los lisosomas.
*La medicina regenerativa es un conjunto de terapias basadas en la capacidad natural de regeneración.
La medicina regenerativa utiliza diversos elementos: células vivas, soportes y factores.
Bioética
Es el resultado de aplicar los principios filosóficos de la ética a los nuevos hallazgos científicos relacionados con la biología y la medicina.
Podríamos considerar los siguientes:
1. Genómica y proteómica
2. Investigaron con células madre, embriones y clonación humana.
3. Terapia génica y eugenesia.
4. Organismos modificados genéticamente.
Autor: Jesús Cruz Sánchez
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