Biología Preuniversitaria: Biotecnología y Manipulación Genética

Biotecnología y Manipulación Genética

• La biotecnología es la disciplina biológica que diseña y aplica procedimientos de modificación genética de los organismos para la obtención de bienes y servicios para el ser humano.
• La biotecnología se utiliza en la producción de alimentos, detergentes, vestuario y fármacos, entre otros.
• La epigenética es la rama de la genética que se preocupa del estudio de los mecanismos que regulan la expresión de los genes sin una modificación en la secuencia del ADN.
• La epigenética tiene gran potencial en el desarrollo de la biotecnología, la genética y la medicina.

Conceptos clave de la biotecnología para la manipulación genética

• La técnica del ADN recombinante se utiliza en estudios sobre la regulación de la expresión génica, en la producción comercial de síntesis de proteínas y en el desarrollo de organismos transgénicos.
• La técnica de reacción en cadena de la polimerasa (PCR) se utiliza para amplificar un gen determinado.
• Las enzimas de restricción reconocen una secuencia específica de nucleótidos y cortan en esa secuencia.
• Las enzimas de restricción permiten generar mapas de restricción y crear moléculas recombinantes.

Vectores

• Los vectores son moléculas de ADN transportadoras que se utilizan para introducir genes en células huésped.
• Los vectores deben poder replicarse independientemente, contener sitios de corte para enzimas de restricción y tener algún marcador de selección.
• Los plásmidos bacterianos y los bacteriófagos lambda son dos tipos de vectores comúnmente utilizados.

Aplicaciones de la manipulación genética

• La ingeniería genética o biotecnología moderna utiliza técnicas de ADN recombinante para unir diferentes segmentos de ADN.
• Las plantas transgénicas son organismos vegetales que han sido modificados genéticamente para expresar características deseables o resistencia a condiciones adversas.
• La terapia génica es una aplicación médica de la tecnología del ADN recombinante que busca introducir genes normales en células de un tejido alterado para atenuar el efecto de los genes anómalos.

Terapia Génica

• La terapia génica In vivo consiste en infectar células del paciente con un vector que porta el gen normal.
• La terapia génica Ex vivo implica la modificación genética de células fuera del cuerpo del paciente, que luego se reintroducen.
• Los pasos fundamentales en la terapia génica son la transferencia de los genes seleccionados (transgenes) a las células receptoras y su posterior expresión.

Animales Transgénicos

• Los animales transgénicos son aquellos que han sido genéticamente modificados para expresar genes de interés que no son propios de su especie.
• La producción de hormonas es uno de los campos más destacados en el que se utilizan animales transgénicos.
• La técnica de obtención de animales transgénicos implica la identificación y clonación del gen de interés, la construcción del vector de transgénesis y la introducción del gen en la célula huésped.### Modificación génica y transgénesis
• La modificación génica implica la inserción de genes específicos en organismos vivos para producir proteínas terapéuticas de interés médico.
• El proceso de transgénesis implica la inserción de genes en células germinales o embrionarias, seguido de la selección de células portadoras del transgén, implantación en un embrión o animal receptor, y generación de animales transgénicos.

Aplicaciones terapéuticas de la ingeniería genética

• Producción de insulina sintética para el tratamiento de la diabetes mellitus.
• Producción de hormona del crecimiento humano (hGH) para el tratamiento de trastornos del crecimiento en niños y deficiencia de hGH en adultos.
• Producción de eritropoyetina humana (EPO) para estimular la producción de glóbulos rojos en casos de anemia asociada con enfermedades crónicas.

Otras aplicaciones de la ingeniería genética

• Síntesis de antibióticos, como estreptomicina, bialafos y tetracenomicina.
• Síntesis de aminoácidos, como lisina, glutamato y triptófano, utilizados en industrias química, cosmética, médica y farmacéutica.
• Producción de enzimas para detergentes, como la subtilisina.
• Producción de plásticos biodegradables.
• Producción de melaninas, pigmentos proteicos que protegen contra los rayos UV.

Clonación

• La clonación implica la creación de una copia genéticamente idéntica de una célula, tejido u organismo, mediante la extracción del núcleo de una célula somática y su inserción en un óvulo anucleado.
• La clonación se utiliza para obtener individuos "donantes de órganos" con limitaciones éticas.

Glosario

• ADN exógeno: ADN que proviene de un determinado organismo y se introduce en una célula de otro organismo.
• Vector de clonación: molécula transportadora que transfiere y replica fragmentos de ADN que llevan insertados mediante técnicas de ADN recombinante.
• Plásmido: molécula de ADN extra cromosómico, generalmente circular, que se replica de manera autónoma y se transmite independientemente del ADN cromosómico.
• Enzima de restricción: proteína que corta secuencias de ADN en sitios específicos.
• ADN recombinante: tecnología que utiliza enzimas para cortar y unir secuencias de ADN de interés.
• Organismo transgénico: organismo o célula genéticamente modificada cuyo genoma ha sido alterado mediante la introducción de una o más secuencias de ADN ajenas provenientes de otra especie.### Terapia génica
• La terapia génica es un tratamiento para enfermedades genéticas hereditarias, como la fibrosis quística.
• La fibrosis quística es una enfermedad que afecta principalmente a los pulmones y al sistema digestivo, caracterizada por la acumulación de mucosidad espesa y pegajosa en las vías respiratorias y el páncreas.

Vector de clonación

• El vector de clonación es el gen foráneo que se incorporará en las células receptoras.
• Las células receptoras del gen responsable de la proteína X no son el vector de clonación.

Terapia génica in vivo y ex vivo

• La terapia génica in vivo se administra directamente un vector viral que lleva el gen terapéutico a las células pulmonares del paciente.
• La terapia génica ex vivo, las células del paciente se extraen, se modifican genéticamente en el laboratorio y luego se reintroducen en el organismo.

Aplicación de la terapia génica en la Diabetes mellitus tipo 2

• La hipótesis correcta para explicar la aplicabilidad de la terapia génica en el tratamiento y cura de la Diabetes mellitus tipo 2 es la implantación de genes sanos que actúan sobre el páncreas para que produzca insulina, en personas enfermas.

Secuencia de pasos para desarrollar una investigación científica

• La secuencia correcta de pasos para desarrollar una investigación científica respecto de los efectos del consumo de alimentos transgénicos en la salud humana es: Plantear la pregunta de investigación, generar la hipótesis que responda la pregunta, desarrollar un diseño experimental que pruebe la hipótesis y recolectar datos respecto del consumo de alimentos transgénicos y sus efectos en la salud de quienes los consumen.

Diferencia entre terapias génicas in vivo y ex vivo

• La diferencia entre las terapias génicas in vivo y ex vivo es que en la terapia génica in vivo se introduce el material genético directamente al organismo, mientras que en la terapia ex vivo las células se extraen y se modifican in vitro.

Función del plásmido

• La función del plásmido es Transferir un gen de interés a una célula hospedadora.

Obtención de organismos genéticamente modificados

• La secuencia correcta para obtener organismos genéticamente modificados es: Gen seleccionado, Enzimas de restricción, Multiplicación de copias del gen seleccionado, Introducción del gen seleccionado en el genoma de un organismo.

Clonación

• La clonación puede generar organismos que envejecen prematuramente.
• La pregunta que dio origen a la investigación sobre la clonación es: ¿Cuál es la causa del envejecimiento prematuro en animales obtenidos por clonación?

Diseño experimental

• Un motivo sustancial para refutar el diseño experimental de los estudiantes es la falta de un grupo control en su experimento para comparar resultados.

Vector utilizado en una técnica de ingeniería genética

• El vector utilizado en la imagen es un virus.

Objetivo de la aplicación de una técnica de ingeniería genética

• El objetivo de la aplicación de esta técnica de ingeniería genética es Modificar el genotipo del paciente para que sintetice proteína u hormona X.

Relación entre nutrientes y velocidad de reproducción celular

• La cantidad de nutrientes administrados a un cultivo de células madres y la velocidad de reproducción celular de las mismas, evidencia que hay una relación directa hasta un punto tal en que, si se administra más cantidad de nutrientes, la velocidad de mitosis se mantiene constante.