BIOTECNOLOGÍA

Ingeniería genética

Conjunto de técnicas que permiten la manipulación y la modificación del ADN, así como su transferencia de unos organismos a otros.

Organismo modificado genéticamente (OMG)

Su información genética ha sido modificada por mutaciones o delación de una determinada secuencia de su material genético.

Organismo transgénico

Organismo modificado al que se le ha introducido un gen diferente. 2 tipos:

1. Planta transgénica

Organismo con un gen diferente introducido por el hombre para mejorar su adaptación al entorno y hacerla más resistente contra plagas y enfermedades.

2. Animal transgénico

Su material genético se ha alterado mediante mutación o eliminación de secuencias de ADN. Esto paraliza el crecimiento.

ADN recombinante

Secuencia de ADN híbrida, resultante de la unión de dos secuencias de ADN. Se unen gracias a la ADN ligasa (enzima que une fragmentos de ADN).

Enzima de restricción

Enzima que cataliza el corte de la molécula de ADN en una secuencia específica.

Utilidad: Son cortadores de 4, 5, 6 hasta 8 pares de bases, reconocen las posiciones con una secuencia de 4 o 6 nucleótidos.

ADN ligasa

Enzima que cataliza la unión de dos fragmentos de ADN.

Vector de clonación

Molécula de ADN capaz de replicarse dentro de una célula, introduciéndose otro fragmento de ADN, creando una molécula de ADN recombinante. Vectores más comunes:

1. Plásmidos

Es una forma circular de ADN autorreplicante que los científicos pueden manipular para transportar y clonar otros trozos de ADN.

Se pueden encontrar plásmidos de ADN principalmente en bacterias. Los plásmidos se consideran ADN extracromosómico porque están presentes en el citoplasma bacteriano aparte del cromosoma bacteriano. Los plásmidos son pequeños y autoreplicantes.

2. Fagos

Un virus que infecta a las bacterias. Los virus son microorganismos acelulares constituidos por ADN o ARN encerrado en una cápsida proteica que puede estar rodeada por una envoltura lipoproteica. Son parásitos obligados de células.

• Los genomas de fagos pueden constar de ADN o ARN, y pueden contener tan solo cuatro genes o tantos como cientos.
• La cápside de un bacteriófago puede ser icosaédrica, filamentosa o en forma cabeza-cola.

Gen marcador

Gen que se utiliza para seleccionar los organismos modificados genéticamente, diferenciándolos de aquellos que no han sido modificados, mediante el crecimiento en un medio selectivo. Generalmente codifican para resistencias a antibióticos o para enzimas metabólicas esenciales.

Microorganismos recombinantes

Bacterias, levaduras u hongos filamentosos en los cuales el material genético se ha modificado mediante técnicas de ácidos nucleicos in vitro, incluyendo el uso de ácido desoxirribonucleico (ADN) recombinante y la inyección directa de ácido nucleico en células u orgánulos.

Terapia génica

Consiste en introducir, en células o tejidos enfermos, secuencias funcionales de ADN que restablezcan los daños genéticos causantes de la enfermedad.

CRISPR

¿En qué consiste?

CRISPR utiliza unas guías y una proteína para dirigirse a zonas elegidas del ADN y cortar. A partir de ahí, se pueden pegar los extremos cortados e inactivar el gen, o introducir moldes de ADN, lo que permite editar sus ‘letras’ a voluntad.

Las secuencias CRISPR generan fragmentos de ARN que las proteínas reconocen y toman como guía para cortar las secuencias complementarias de los virus. Así se defienden de nuevas infecciones virales.

Las secuencias CRISPR son secuencias repetidas, separadas entre sí mediante secuencias espaciadoras (PAM), que están presentes en el genoma de muchas bacterias y que contienen secuencias de ADN de virus que infectaron previamente a esas bacterias. Asociadas a estas secuencias se encuentran los genes Cas, que codifican para endonucleasas que cortan el ADN de forma específica.

Aplicaciones

• Está siendo muy útil en investigación básica para generar modelos de enfermedades que antes apenas se podían estudiar.
• Para estudiar nuevas dianas y fármacos.
• Está permitiendo producir con mayor seguridad plantas transgénicas, lo que lleva a conflictos legales, ya que en realidad no se introduce ningún gen, sino que se modifica uno ya existente.

Biorremediación

Es la restauración de ambientes en los que se ha producido algún tipo de contaminación, mediante el empleo de:

• Seres vivos modificados genéticamente o no modificados. Principalmente se usan bacterias, que pueden llegar a degradar prácticamente cualquier tipo de materia, transformándola en productos inocuos como agua o dióxido de carbono.
• Bacterias descomponedoras para el tratamiento de suelos y acuíferos contaminados por restos de explotaciones agropecuarias.
• Bacterias capaces de secuestrar metales pesados de residuos mineros, entre otros casos.

MUTACIONES

Mutaciones Génicas

Alteraciones de uno o varios nucleótidos de la secuencia de un gen, produciendo alelos diferentes de ese gen.

Mutaciones cromosómicas

Afectan a un segmento del cromosoma implicando varios genes.

Mutaciones genómicas

Afectan al número de cromosomas de una especie. Suele ser por el fallo en el proceso de la división celular. Pueden ser:

1. Euploidías. Afectan a todo el juego de cromosomas. 2 tipos:
   • Monoploidías (n). Se pierde uno de los cromosomas de cada una de las parejas homólogos y queda un único cromosoma par.
   • Poliploidías (3n, 4n). Se forma más de un juego completo de cromosomas.
2. Aneuploidías. Afectan a un par de cromosomas de toda la dotación. Se produce una separación errónea de los cromosomas homólogos en una de las divisiones meióticas, debido a un mal sobrecruzamiento, por lo que no se producirá la disyunción de la meiosis I. Estas mutaciones pueden darse en cromosomas sexuales. 2 tipos:
   • Monosomías (2n-1). Acaba teniendo un cromosoma menos. Llamándose aneuploide. Por ejemplo, las células somáticas.
   • Trisomías (2n+1). Acaba con un cromosoma de más. Un óvulo o espermatozoide normal tiene un juego de cromosomas (n=23).

No disyunción de los cromosomas

La alteración de los números de cromosomas son causados por la no disyunción, ocurre cuando los cromosomas homólogos no se separan en la división celular.

• Meiosis I. Si los cromosomas homólogos no se separan da lugar a la producción de gametos aneuploides (óvulos y espermatozoides).
• Meiosis II. Si las cromátidas hermanas no se separan, dan lugar a gametos con más o menos cromosomas.
• Cuando un óvulo o espermatozoide aneuploide se combina con uno normal en la fecundación, da lugar a un cigoto aneuploide.
• Mitosis. Esto no se heredará a los hijos, pero puede causar otros problemas como las células cancerosas.

Consecuencias de las mutaciones

• Mutaciones génicas: Las mutaciones por sustitución que afectan a un nucleótido no afectan al organismo a no ser que sea de un triplete de parada o que codifique un aminoácido del centro activo de una enzima. Las mutaciones por adición o deleción implican el cambio de lectura de los aminoácidos pudiendo provocar alteraciones.
• Mutaciones cromosómicas: Las deleciones pueden ser graves si el fragmento perdido contiene muchos genes. Las duplicaciones pueden causar desequilibrios en la expresión de los genes.
• Mutaciones genómicas: Las aneuploidías viables son las monosomías y trisomías que causan síndromes o enfermedades.

Agentes mutagénicos

Mutágenos endógenos

Los radicales libres son sustancias con electrones libres que atacan a lípidos de las membranas, inactivan enzimas y provocan mutaciones en el ADN. Los transposones son fragmentos de ADN que pueden cambiar de posición o translocarse a un cromosoma diferente provocando una deleción en el fragmento de ADN abandonado y una adición donde se insertan.

Mutágenos exógenos biológicos

Hay mutaciones que provocan la transformación celular (cáncer). El cáncer es una enfermedad genética causada por mutaciones en genes que controlan el crecimiento y la división de celulares. Todos los cánceres coinciden en el crecimiento descontrolado de células dañando tejidos. Algunas células realizan la metástasis migrando a órganos y tejidos a través de la sangre.

Mutágenos exógenos físicos

Las radiaciones ionizantes son las radiaciones de longitud de onda corta y de alta energía que provocan la ionización de los átomos de las sustancias que atraviesan y las destruyen. La radiación ultravioleta provoca que dos bases nitrogenadas pirimidínicas contiguas reaccionen y queden unidas formando dímeros que impiden la unión de bases nitrogenadas afectando a la replicación y transcripción.

Mutágenos exógenos químicos

Los modificadores de bases nitrogenadas provocan mutaciones puntuales pero pueden inducir el cáncer si afectan a un gen clave. Los análogos a las bases nitrogenadas son sustancias similares a las bases que pueden sustituirlas en el ADN y provocar errores de apareamiento entre las dos hélices. Las sustancias intercalantes son moléculas que se intercalan en la cadena nucleotídica del ADN y provocan mutaciones por inserción o deleción.

INMUNOLOGÍA

Infección

El patógeno invade al individuo.

1. MECANISMO DE DEFENSA ORGÁNICA

• Piel: Actúa como barrera que impide que cualquier agente externo penetre en el organismo.
• Fagocitos: Se encuentra en tejidos y defiende el organismo mediante fagocitosis.
• Sistema inmunitario: Los linfocitos actúan de manera específica ante los patógenos.

2. LINFOCITOS

• Linfocitos B: Se originan y maduran en la médula ósea. Son los responsables de la respuesta humoral.
• Linfocitos T: Se originan en la médula ósea y maduran en el timo. Intervienen en la respuesta celular.

3. RESPUESTA PRIMARIA Y SECUNDARIA

• Primaria: Se crea la memoria inmune, ya que se forman las células de la memoria.
• Secundaria: El antígeno accede por segunda vez al organismo.

4. ANTÍGENOS

Son proteínas. Sustancia ajena al organismo capaz de desencadenar una respuesta inmune. Desencadenan la formación de anticuerpos.

5. RESPUESTA HUMORAL

Responde introduciendo anticuerpos que se unen a los antígenos, destruyendo los patógenos.

Células implicadas:

• Células plasmáticas: Producen anticuerpos que acceden a la zona infectada a través de la linfa.
• Células de la memoria: Permanecen en la sangre y continúan fabricando anticuerpos para la próxima infección. Intervienen los linfocitos B y T.

6. MACRÓFAGOS

Glóbulo blanco que rodea los microorganismos y los destruye.

7. RESPUESTA CELULAR

Producen células especializadas que reducen los patógenos y los destruyen.

Intervienen los linfocitos B y T.

• Linfocitos T citotóxicos: Destruyen las células infectadas por virus o bacterias patógenas liberando citotoxinas.
• Linfocitos T colaboradores Th: Activan a los linfocitos B. Inician la proliferación de linfocitos T citotóxicos.
• Células asesinas o células NK: Destruyen algunos tipos de células cancerosas o células infectadas por virus.
• Linfocitos T reguladores: Detienen la respuesta inmune.
• Células de memoria: Están preparadas para responder a nuevas exposiciones.

8. ANTICUERPOS

Molécula producidas por linfocitos B. Son proteínas compuestas por 4 cadenas de aminoácidos:

• Dos cadenas pesadas y dos ligeras.

Estas se unen por enlaces covalentes y tienen forma de Y.

Función: Destrucción de los gérmenes, enfermedades como bacterias y virus.

Antígeno-anticuerpo: El anticuerpo se acopla al antígeno de manera específica, en la que se produce anticuerpos contra sí mismo.

9. DEFINICIONES

• Inmunidad innata: Inmunidad que poseen las especies por su propia naturaleza.
• Inmunidad adquirida: Inmunidad que se va adquiriendo a lo largo de su vida.
• Inmunidad: Es el sistema inmunitario que protege el cuerpo contra las enfermedades.
• Inmunidad pasiva: Los anticuerpos no son sintetizados por el organismo.
• Memoria inmune: Capacidad que tiene el sistema de detectar al intruso. Linfocitos B, T y NK.
• Inmunidad artificial: Preparados de antígenos que llevan patógenos (vacunas).