GENÉTICA MOLECULAR Y BIOTECNOLOGÍA
LA BIOTECNOLOGÍA ES LA MANIPULACIÓN DE LAS BASES MOLECULARES DE LA
HERENCIA POR CIERTOS MÉTODOS, LLAMADOS EN CONJUNTO TECNOLOGÍA DEL DNA
RECOMBINANTE. LA BIOTECNOLOGÍA SE PRACTICA PARA LOGRAR UNA O MAS DE TRES METAS.
1. ENTENDER MAS LOS PROCESOS DE LA HERENCIA Y EXPRESIÓN GENÉTICA.
2. PROPORCIONAR UN AVANCE EN EL CONOCIMIENTO Y TRATAMIENTO DE DIVERSAS
ENFERMEDADES.
3. GENERAR BENEFICIOS ECONÓMICOS.
RECOMBINACIÓN DEL DNA EN LA NATURALEZA
LA RECOMBINACIÓN DEL DNA COMPRENDE 2 PROCESOS DISTINTOS: (1) EL CAMBIO
DE LA COMPOSICIÓN DE NUCLEÓTIDOS DEL DNA DE UNA SOLA CÉLULA, UNAS CUANTAS CÉLULAS
O DE UN ORGANISMO COMPLETO (2) LA SELECCIÓN DE DNA VALIOSAS.
LA RECOMBINACIÓN DEL DNA SUCEDE DE MANERA NATURAL MEDIANTE
PROCESOS COMO LA REPRODUCCIÓN SEXUAL, LA TRANSFORMACIÓN BACTERIANA Y LA INFECCIÓN
VIRAL
LA RECOMBINACIÓN GENÉTICA SE DA CON EL ENTRECRUZAMIENTO DURANTE LA
MEIOSIS I, CUANDO LOS GENES DE UN CROMOSOMA MATERNO Y UN CROMOSOMA PATERNO
PRODUCEN UN CROMOSOMA CON UNA COMBINACIÓN NUEVA DE ALELOS QUE PROBABLEMENTE
NUNCA ANTES EXISTIÓ.
LA TRANSFORMACIÓN PUEDE COMBINAR DNA DE DIFERENTES ESPECIES
BACTERIANAS
LA TRANSFORMACIÓN TAMBIÉN PUEDE OCURRIR CUANDO UNA BACTERIA TOMA
PEQUEÑAS PARTÍCULAS DE DNA, LLAMADAS PLASMIDOS. LOS PLASMIDOS SON "PARÁSITOS"
QUE SE AUTODUPLICAN Y NORMALMENTE SE ENCUENTRAN EN EL CITOPLASMA DE MUCHAS
BACTERIAS. CUANDO MUERE UNA BACTERIA QUE CONTIENE UN PLASMIDO, SUS PLASMIDOS
PUEDEN LIBERARSE AL MEDIO Y TRANSFORMAR OTRAS BACTERIAS.
LOS VIRUS PUEDEN TRANSFERIR DNA ENTRE ESPECIES EUCARIÓTICAS
EL DNA DE CIERTOS VIRUS PUEDE INSERTARSE EN UN CROMOSOMA DE SU HUÉSPED EUCARIÓTICO
Y PERMANECER DÍAS, MESES O HASTA AÑOS. AL FINAL EL DNA VIRAL ABANDONA EL
CROMOSOMA Y LLEVA OCASIONALMENTE UNA PARTE DEL DNA EUCARIÓTICO CON EL.
ENTONCES, EL DNA VIRAL PARTICIPA EN EL METABOLISMO CELULAR DEL HUÉSPED, SE
DUPLICA Y DIRIGE LA SÍNTESIS DE NUEVOS VIRUS. ASÍ, LOS VIRUS CRÍA PUEDEN
INCLUIR ALGO DEL DNA DEL HUÉSPED.
EXISTEN SIMILITUDES Y DIFERENCIA ENTRE LA RECOMBINACIÓN EN
LA NATURALEZA Y EN EL LABORATORIO
1. TANTO LA RECOMBINACIÓN DE DNA NATURAL COMO LA EFECTUADA EN EL
LABORATORIO INCLUYEN EL INTERCAMBIO DE DNA ENTRE ORGANISMOS.
2. LAS RECOMBINACIONES DE DNA QUE OCURREN DE MANERA NATURAL SUCEDEN AL
AZAR Y DE MANERA NO DIRIGIDA.
3. LA "UTILIDAD" DE LAS RECOMBINACIONES DE DNA QUE OCURREN DE
MANERA NATURAL ESTA DETERMINADA POR LA SELECCIÓN NATURAL.
TECNOLOGÍA DEL DNA RECOMBINANTE
LA BIBLIOTECA DEL DNA CONSTA DEL DNA DE UN ORGANISMO EN
PARTICULAR INSERTADO EN PLASMIDOS BACTERIANOS
LA PRIMERA TAREA EN LA TECNOLOGÍA DEL DNA RECOMBINANTE ES PRODUCIR UNA
BIBLIOTECA DEL DNA. UNA BIBLIOTECA DEL DNA ORGANIZA EL DNA DE MANERA QUE LOS
INVESTIGADORES PUEDAN UTILIZARLO.
LAS ENZIMAS DE RESTRICCIÓN CORTAN EL DNA EN SECUENCIAS
ESPECIFICAS DE NUCLEÓTIDOS
MUCHAS BACTERIAS PRODUCEN ENZIMAS DE RESTRICCIÓN QUE SEPARAN EL DNA EN
SECUENCIAS PARTICULARES DE NUCLEÓTIDOS. LAS BACTERIAS HUÉSPED PROTEGEN SU
PROPIO DNA DE SER CORTADO POR LAS ENZIMAS, UNIENDO PROBABLEMENTE GRUPOS METILO
A ALGUNAS DE LAS BASES DEL DNA.
LAS ENZIMAS DE RESTRICCIÓN SE UTILIZAN PARA INSERTAR DNA EN
PLASMIDOS PARA CONSTRUIR UNA BIBLIOTECA DE DNA
LOS GENES DE INTERÉS DEBEN IDENTIFICARSE EN LA BIBLIOTECA
DEL DNA
EL GENOMA HUMANO CONTIENE 6 MIL MILLONES DE NUCLEÓTIDOS APROX. UNA PROTEÍNA
TIENE EN PROMEDIO 300 A 400 AMINOÁCIDOS, DE TAL MANERA QUE SI SON NECESARIOS 3 NUCLEÓTIDOS
PARA CODIFICAR UN AMINOÁCIDO, APROXIMADAMENTE 1000 NUCLEÓTIDOS CODIFICAN LA INFORMACIÓN
PARA UNA PROTEÍNA COMÚN.
ES MUY PROBABLE ENCONTRAR UN GEN SI PRIMERO SE CONOCE LA SECUENCIA DE AMINOÁCIDOS
DE LA PROTEÍNA QUE CODIFICA.
OTRA FORMA DE IDENTIFICAR UN GEN ES LA DE ENCONTRAR UNA CÉLULA QUE SE
SABE QUE SINTETIZA CANTIDADES IMPORTANTES DE UNA PROTEÍNA EN PARTICULAR.
SECUENCIAS ESPECIFICAS DE DNA PUEDEN AMPLIFICARSE EN LAS
BIBLIOTECAS
AHORA QUE HEMOS LOCALIZADO EL GEN EN LA BIBLIOTECA, PODEMOS DUPLICARLO
HACIENDO MILES O MILES DE MILLONES DE COPIAS PARA SU USO POSTERIOR, ESTE
PROCESO SE LLAMA CLONACIÓN.
OTRO MÉTODO PARA PRODUCIR COPIAS DE FRAGMENTOS ESPECÍFICOS DE DNA NO
SOLO A PARTIR DE LAS BIBLIOTECAS DE DNA, SINO DE CÉLULAS ÚNICAS RECIBE EL
NOMBRE DE REACCIÓN EN CADENA DE LA POLIMERASA (RCP)
LOS GENES DUPLICADOS PUEDEN UTILIZARSE PARA PRODUCIR
CANTIDADES ÚTILES DE PROTEÍNAS VALIOSAS PARA FINES COMERCIALES
UNA DUPLICACIÓN IMPORTANTE DEL DNA RECOMBINANTE ES PRODUCIR GRANDES
CANTIDADES DE PROTEÍNAS HUMANAS PARA USO MEDICO.
PROTEÍNAS VIRALES PUEDEN SINTETIZARSE PARA UTILIZARLAS COMO
VACUNAS
LAS VACUNAS SON EFICACES PRINCIPALMENTE EN CONTRA DE ENFERMEDADES
VIRALES, COMO LA VIRUELA Y LA PAROTIDITIS.
PODRÍA SINTETIZARSE UNA VACUNA MAS SEGURA Y, POTENCIALMENTE MAS EFICAZ
UTILIZANDO LAS TÉCNICAS DE DNA RECOMBINANTE. LA TECNOLOGÍA DE DNA RECOMBINANTE PODRÍA
UTILIZARSE PARA ENCONTRAR LOS GENES PARA LAS PROTEÍNAS VIRALES APROPIADAS,
INSERTARLOS EN BACTERIAS Y PRODUCIR GRANDES CANTIDADES DE PROTEÍNAS.
LOS GENES DUPLICADOS PUEDEN UTILIZARSE PARA TRATAR
ENFERMEDADES GENÉTICAS
CADA AÑO NACEN NIÑOS CON INMUNODEFICIENCIA COMBINADA, EN LA QUE LA
PERSONA AFECTADA CASI NO TIENE DEFENSAS CONTRA LAS ENFERMEDADES. EL 14 DE
SEPTIEMBRE DE 1990 A LAS 12:25 PM SE INICIO EL PRIMER ESTUDIO CLÍNICO DE
TERAPIA GENÉTICA HUMANA: UNA NIÑA DE 4 AÑOS RECIBIÓ UNA TRANSFUSIÓN DE SUS
LEUCOCITOS QUE FUERON PROCESADOS MEDIANTE INGENIERÍA GENÉTICA PARA QUE
CONTUVIERAN EL ALELO NORMAL. EL TRATAMIENTO FUNCIONO; EN LA ACTUALIDAD TIENE UN
SISTEMA INMUNE FUNCIONAL Y ASISTE A LA ESCUELA. DESAFORTUNADAMENTE, SOLO 2 DE
10 PACIENTES HAN RESPONDIDO POSITIVAMENTE AL TRATAMIENTO.
EN 1994, SE INICIARON ESTUDIOS EXPERIMENTALES PARA COMBATIR LA FIBROSIS
QUISTICA, UNA ENFERMEDAD PULMONAR HEREDITARIA, CASI SIEMPRE MORTAL, CON UN
"AEROSOL NASAL" QUE CONTENÍA VIRUS PROCESADOS MEDIANTE INGENIERÍA GENÉTICA
PARA QUE INFECTARAN LAS CÉLULAS PULMONARES Y LES PROPORCIONARON UNA PROTEÍNA
QUE AYUDA A PREVENIR LA FORMACIÓN DE LIQUIDO EN LOS PULMONES.
LOCALIZACIÓN DE GENES
TODAS LAS APLICACIONES DE LA BIOTECNOLOGÍA
QUE HEMOS ANALIZADO HASTA ESTE MOMENTO SE BASAN EN CIERTO CONOCIMIENTO PREVIO;
LOS GENES DE INTERÉS YA SE CONOCEN SEA POR SUS PRODUCTOS PROTEICOS, SU RNAm O,
EN ALGUNOS CASOS, AL MENOS POR UNA PARTE DE SU SECUENCIA.
PARA LOCALIZAR UN GEN NO IDENTIFICADO EN UNA BIBLIOTECA DE DNA PUEDE
ELABORAR UNA SONDA PARA UN MARCADOR GENÉTICO CONOCIDO Y QUE EL ANÁLISIS DEL
ENLAZAMIENTO LE DIGA QUE SE ENCUENTRA CERCA DEL GEN NO IDENTIFICADO.
EL USO DEL ANÁLISIS DE ENLAZAMIENTO ORDINARIO PARA LOCALIZAR UN GEN EN
UNA BIBLIOTECA DE DNA, PRESENTA 2 PROBLEMAS. EN PRIMER LUGAR, LOS GENETISTAS EN
GENERAL CONOCEN LA LOCALIZACIÓN DE RELATIVAMENTE POCOS GENES EN CUALQUIER
CROMOSOMA DADO, Y LOS CROMOSOMAS EUCARIÓTICOS SON MUY LARGOS. EL SEGUNDO
PROBLEMA RELACIONADO CON EL ANÁLISIS DE ENLAZAMIENTO ES LA RELATIVA ESCASEZ DE
GENES EN EL GENOMA EUCARIÓTICO.
LAS ENZIMAS DE RESTRICCIÓN PUEDEN UTILIZARSE COMO MARCADORES
EN UN CROMOSOMA
EL DNA SE CORTA EN PIEZAS LLAMADAS FRAGMENTOS DE RESTRICCIÓN. ESTOS
FRAGMENTOS PUEDEN SEPARARSE POR TAMAÑO, UTILIZANDO UN MÉTODO CONOCIDO COMO GEL
DE ELECTROFORESIS. EL GEL DE ELECTROFORESIS MUESTRA 3 PIEZAS DE DNA DEL
CROMOSOMA SUPERIOR Y 2 DEL INFERIOR. ESTAS DIFERENCIAS EN EL TAMAÑO DE LAS
PIEZAS DE DNA RECIBEN EL NOMBRE DE POLIMORFISMOS DE LONGITUD DEL FRAGMENTO DE RESTRICCIÓN
(PLFR)
PUEDEN UTILIZARSE POLIMORFISMOS DE LONGITUD DEL FRAGMENTO DE
RESTRICCIÓN PARA LOCALIZAR UN GEN
LA LOCALIZACIÓN GENÉTICA MEDIANTE EL ANÁLISIS DE PLFR ES PARECIDA A LA LOCALIZACIÓN
DE UN GEN POR MEDIO DEL ENTRECRUZAMIENTO. EN EL ANÁLISIS PLFR DE UNA ENFERMEDAD
GENÉTICA HUMANA, LOS INVESTIGADORES BUSCAN UN "SITIO DE CORTE" PARA
UNA ENZIMA DE RESTRICCIÓN QUE SIEMPRE SE HEREDA JUNTO CON LA ENFERMEDAD.
OTROS USOS DEL PLFR
EL ANÁLISIS DE PLFR TAMBIÉN PUEDE UTILIZARSE PARA EL DIAGNOSTICO
PRENATAL DE CIERTOS DEFECTOS GENÉTICOS.
DETERMINACIÓN DE LA SECUENCIA DE GENES
¿ POR QUE ES ÚTIL CONOCER LA SECUENCIA DE NUCLEÓTIDOS DE UN GEN ? POR
UNA SENCILLA RAZÓN, PORQUE DETERMINA LA SECUENCIA DE AMINOÁCIDOS DE LA PROTEÍNA
CODIFICADA.
REFLEXIONES ÉTICAS SOBRE LA BIOTECNOLOGÍA
ALGUNOS USOS DE LA BIOTECNOLOGÍA TIENEN UN IMPACTO SOCIAL
ORGANISMOS PRODUCIDOS POR BIOINGENIERÍA PUEDEN LIBERARSE EN
EL MEDIO
LA BIOTECNOLOGÍA PODRÁ CON EL TIEMPO ALTERAR EL GENOMA
HUMANO