Biotecnología Consiste en la utilización de un ser vivo o parte de él para la transformación de una sustancia en un producto de interés. Desde antiguo los hombres han aplicado la biotecnología para obtener alimentos o fármacos aunque el término es muy reciente. Fue acuñado por Kart Ereky en 1919. Se pueden distinguir dos etapas en la biotecnología:  1ª Etapa: Biotecnología tradicional, donde no se utilizan técnicas de manipulación del ADN.  2ª Etapa: Biotecnología moderna, desarrollada a partir del conocimiento de la estructura del ADN. En esta técnica se manipula el ADN de los organismos utilizados.

La cerveza, el pan, el yogur y el queso son alimentos que se han consumido desde hace mucho tiempo. Sin embargo, se hacen por procesos biotecnológicos. Actualmente se modifican genéticamente los microorganismos que los realizan para mejorar la producción

La biotecnología tradicional Se basa en el uso de seres vivos naturales para la obtención de productos de interés o el aumento de la producción. Los individuos que se utilizan han sido seleccionados mediante técnicas de selección artificial, esto quiere decir que el hombre ha potenciado el desarrollo de estos organismos por el beneficio que le proporcionan. Aplicaciones de la biotecnología tradicional:  Industria ganadera o agrícola.  Selección de individuos para la mejora de la especie  Industria alimentaria.  Pan: se utilizan levaduras para producir la fermentación de la harina.  Yogur: utiliza bacterias para fermentar la leche.  Queso: utiliza enzimas animales y microorganismos para cuajar y fermentar la leche.  Embutidos: se utilizan microorganismos para fermentar la carne.  Bebidas alcohólicas: se utilizan microorganismos para fermentar el zumo de fruta.  Industria farmacéutica.

 Utilización de microorganismos para la obtención de medicamentos y productos químicos.

La biotecnología moderna Consiste en la utilización de técnicas de manipulación del ADN para la obtención de individuos que den lugar a productos de interés o a la mejora de la producción. La Biotecnología moderna requiere el uso de técnicas de ingeniería genética. Se crean organismos genéticamente modificados (OGM) con distintos fines: ● Industria ganadera o agrícola:  Resistencia a plagas o sequías.  Resistencia a bajas temperaturas.  Resistencia a variaciones de salinidad.  Mayor producción.  Producción de sustancias como vitaminas o proteínas que no posea el organismo sin modificar.

 Resistencia a herbicidas.  Industria farmacéutica:  Se crean organismos genéticamente modificados (OGM) que sean capaces de formar moléculas o sustancias que no le son propias. De esta forma se obtienen antibióticos, hormonas, vacunas, y proteínas que no producen rechazo en el paciente.  Medicina:  Diagnóstico de enfermedades genéticas para detectar enfermedades derivadas de la disfunción de un gen antes de que la enfermedad se desarrolle ( Alzheimer, Parkinson).  Conseguir la curación o el alivio de una enfermedad producida por la disfunción de un gen introduciendo en el enfermo el gen “sano” o inhibiendo la acción del gen defectuoso (terapia génica).  Comparación del ADN de un individuo con otro ADN, para identificar a una víctima, para pruebas de paternidad o para la autoría de un delito.  Medio ambiente (Biorremediación):  Recuperación de suelos contaminados con metales pesados.  Obtención de energía a partir de aguas residuales en las depuradoras.  Degradación de residuos tóxicos.  Obtención de plásticos biodegradables mediante bacterias modificadas.

La ingeniería genética La ingeniería genética es el conjunto de técnicas utilizadas en la manipulación del ADN. De esta forma podemos: • Quitar uno o más genes. • Añadir uno o más genes. • Aumentar el número de moléculas de ADN. • Clonar células. • Clonar individuos. • Crear organismos genéticamente modificados (OGM). La técnica para obtener una proteína por ingeniería genética se realiza en varios pasos: • Selección y obtención del gen. • Selección de un vector. • Formación de un ADN recombinante. • Selección de una célula anfitriona. • Síntesis y obtención de proteínas correspondientes al gen manipulado.

La Tecnologia del ADN Recombinante a.- Se localiza el cromosoma donde está el gen a clonar, tb se selecciona un vector (virus, bacterias) para el como son los Plasmidos son vehiculos para introducir genes entre organismos b.- Se aisla el material genetico de la celula animal y el de la bacteria c.- Se fragmenta el ADN de la celula animal y el plasmido bacteriano, se utiliza enzima de restricción (tijeras biologicas) d.- El gen aislado se une al plasmido mediante enzimas ligasas (pegamento biologico) e.- Se introduce el ADN recombinante en otra bacteria , esta se reproduce y al cabo de varias generaciones tendremos clones de celulas portadoras del gen aislado

Terapia Genica

La TERAPIA GÉNICA es un tratamiento médico que consiste en manipular la información genética de células enfermas para corregir un defecto genético o para dotar a las células de una nueva función que les permita superar una alteración. Con la ayuda de vectores adecuados, que son generalmente virus, se introduce el gen correcto y se integra en el ADN de la célula enferma mediante técnicas de recombinación genética. En principio existen tres formas de tratar enfermedades con estas terapias: • Sustituir genes alterados. Se pueden corregir mutaciones mediante cirugía génica, sustituyendo el gen defectuoso o reparando la secuencia mutada. • Inhibir o contrarrestar efectos dañinos. Se lleva a cabo mediante la inhibición dirigida de la expresión génica. Este proceso se desarrolla bloqueando promotores, interfiriendo con los mecanismos de expresión génica mediante RNAs anti-sentido que son complementarios de RNA-m y se unen a ellos bloqueándolos, o, más recientemente, mediante siRNA ("small interferents RNA", "RNAs pequeños interferentes"), que bloquean secuencias específicas de RNA, por lo que pueden inhibir cualquier gen bloqueando sus RNA-m. • Insertar genes nuevos. Se realiza por supresión dirigida de células específicas. Se insertan genes suicidas que destruyen a la propia célula que los aloja o genes estimuladores de la respuesta inmune. También se puede introducir una copia de un gen normal para sustituir la función de un gen mutante que no fabrica una proteína correcta

Aplicaciones en la Medicina OBTENCIÓN DE PROTEINAS 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 proteinas 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 proteinas humanas en microorganismos adecuados para su fabricación comercial. Un ejemplo típico es la producción de insulina que se obtiene a partir de la levadura Sacharomyces cerevisae, en la cual se clona el gen de la insulina humana.

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 ingeniería genética. Como la mayoría de los factores antigénicos son proteinas lo que se hace es clonar el gen de la proteina correspondiente.

Aplicación en la agricultura Mediante la ingeniería genética han podido modificarse las características de gran cantidad de plantas para hacerlas más útiles al hombre, son las llamadas plantas transgénicas. Las primeras plantas obtenidas mediante estas técnicas fueron un tipo de tomates, en los que sus frutos tardan en madurar algunas semanas después de haber sido cosechados. Plantas que se iluminan En la transfección vegetal con Agrobacterium se ha ensayado un marcador inusual: el gen de la enzimaluciferasa, de las luciérnagas. El sustrato de esta enzima es una proteina llamada luciferina, que con ATP y oxígeno desprende luz. Plásmidos Ti con este marcador, se transfirieron a células de tabaco, con las que se formaron nuevas plantas. Las nuevas plantas obtenidas se regaron en la oscuridad con agua y luciferina disuelta. El resultado fue sorprendente: las plantas se iluminaron como si fuesen unas bombillas de poca potencia o un dibujo de un anuncio fluorescente. PLANTAS TRANSGÉNICAS Entre los principales caracteres que se han transferido a vegetales o se han ensayado en su transfección, merecen destacarse: •

Resistencia a herbicidas, a insectos y a enfermedades microbianas. Ya se dispone de semillas de algodón, que son insensibles a herbicidas. Para la resistencia a los insectos se utilizan cepas de Bacillus thuringiensis que producen una toxina (toxina - Bt) dañina para las larvas de muchos insectos, de modo que no pueden desarrollarse sobre las plantas transgénicas con este gen. Respecto a los virus se

ha demostrado que las plantas transgénicas con el gen de la proteina de la cápsida de un virus, son resistentes a la invasión de dicho virus. •

Incremento del rendimiento fotosintético Para ello se transfieren los genes de la ruta fotosintética de plantas C4 que es más eficiente.

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Mejora en la calidad de los productos agrícolas Tal es el caso de la colza y la soja transgénicas que producen aceites modificados, que no contienen los caracteres indeseables de las plantas comunes.

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Síntesis de productos de interés comercial Existen ya plantas transgénicas que producen anticuerpos animales, interferón, e incluso elementos de un poliéster destinado a la fabricación de plásticos biodegradables

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Asimilación de nitrógeno atmosférico Aunque no hay resultados, se ensaya la transfección del gen nif responsable de la nitrogenasa, existente en microorganismos fijadores de nitrógeno, y que permitiría a las plantas que hospedasen dicho gen, crecer sin necesidad de nitratos o abonos nitrogenados, aumentando la síntesis de proteinas de modo espectacular.

Aplicación Medioambiental •

Biorremediación:es caulquier proceso que utilice microoganismos, hongos, plantas o las enzimas derivadas de ellos para retornar un medio ambiente alterado por contaminantes a su condicion natural. Puede ser empleada para atacar contaminantes específicos del suelo, por ejemplo, la degradación bacteriana de hidrocarburos( limpieza de grandes derrames de petroleo), por medio de la adiccion de fertilizantes con nitraros o sulfatos, para estimular la reproducción de bacterias nativas o exógenas (introducidas) y de esta forma facilitar la descomposicion del petroleo crudo. -La biorremediación usando organismos fué inventado por el científico norteamericano georgue Robinson (este trabajo como ingeniero del petroleo y experimentaba con microbios en frascos contaminados de petroleo).

Reproduccion Asistida

a-inseminacion Artificial

b.- inseminacion in vitro

La clonación La palabra CLON significa copia exacta. Con la ingeniería genética podemos obtener clones de ADN, de células o de organismos completos. Así, se pueden distinguir tres tipos de clonación: ● Clonación celular: se utiliza para obtener copias de ADN mediante unas células llamadas células anfitrionas. Existe otra técnica más rápida en la que se obtiene un mayor número de copias, llamada PCR o Amplificación del ADN. ● Clonación de células: con esta técnica podemos obtener células iguales. De esta forma se crean tejidos reparadores de otros que estén enfermos o deteriorados, sin que se produzca rechazo por parte del enfermo. ● Clonación de organismos completos: se obtienen individuos que son genéticamente idénticos.

Bioetica Desde las publicaciones de los primeros experimentos en ingenieria genética, en la década de los setenta, una enorme controversia se abrió en el mundo científico y social de aquella época. Las perspectivas que abrían los nuevos descubrimientos variaban desde un mundo maravillososin enfermedades, con un increible rendimiento agrícola y ganadero, todo tipo de nuevos fármacos, hasta un mundo catastrofista dominado por una minoría desaprensiva. En 1975 se celebró una Reunión Internacional en el Centro de Conferencias Asimolar de Pacific Grove, en California, en la que se estableció unas directrices para el trabajo con el ADN recombinante, normas que regulaban el confinamiento de los experimentos a "microcosmos" controlados. Como ninguno de los peligros previstos llegó a materializarse, se suavizaron sus lineas directrices. El inicio de la investigación genética en la especie humana, clonación de embriones, etc., ha llevado a nuevas reflexiones y a la creación de un Comité Internacional de Bioética, dependiente de la UNESCO, en 1993. Se ha acuñado el términobioseguridad , formándose incluso un Comité Institucional de Bioseguridad que pretende llegar a acuerdos internacionales en el terreno de la investigación y en la aplicación de los descubrimientos científicos obtenidos. Frente a los múltiples beneficios que ofrece este campo, se encuentran algunos problemas que puede presentar la aplicación de la Ingeniería Genética: •

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Problemas sanitarios. Pueden aparecer nuevos microorganismos patógenos que provoquen enfermedades desconocidas, o el uso de fármacos de diseño provoquen efectos secundarios no deseados. Problemas ecológicos. La liberación de nuevos organismos en el ambiente puede provocar la desaparición de especies

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contra las cuales se lucha, con consecuencias aún desconocidas, ya que cumplen una función en la cadena trófica de la naturaleza. Se puede pensar en posibles nuevas contaminaciones debidas a un metabolismo incontrolado. Problemas sociales y políticos. Las aplicaciones de la Biotecnología en el campo de la producción industrial, agrícola y ganadera, pueden crear diferencias aún más grandes entre países ricos y pobres. El sondeo génico en personas puede llevar a consecuencias nefastas en la contratación laboral, por ejemplo, y atenta contra la intimidad a que tiene derecho toda persona. Problemas éticos y morales. La experimentación en la especie humana puede atentar contra la dignidad de la misma. Poder conocer y modificar el patrimonio genético humano puede ser una puerta abierta al eugenismo. En el campo de la Terapia Génica es defendible este procedimiento cuando se utilice en células somáticas para corregir enfermedades. En la línea germinal se pide su prohibición en todo aquello que sea recomponer un programa genético humano. Los trabajos con embriones humanos con fines puramente experimentales se consideran un atentado a la dignidad de la especie humana.