El ADN: La Molécula de la Vida

El ADN constituye la molécula fundamental de la vida, responsable de la enorme diversidad de seres vivos y del funcionamiento preciso de los organismos. El conocimiento de la molécula de ADN y sus propiedades en la célula ha permitido el desarrollo de la biotecnología. Es la biomolécula encargada de almacenar la información genética de la célula.

Se encuentra en el núcleo de las células eucariotas y forma parte de los cromosomas. Pertenece al grupo de los ácidos nucleicos. Está formado por la unión de tres moléculas: un monosacárido, un ácido fosfórico y una base nitrogenada. El ADN está constituido por cuatro tipos de nucleótidos que se designan con las letras A, T, C y G, según la base nitrogenada que contienen: adenina, timina, citosina y guanina. La clonación es el proceso que permite producir células o individuos genéticamente idénticos llamados clones.

Las Enzimas: Catalizadores Biológicos

Las enzimas son proteínas que controlan las reacciones químicas que ocurren en los seres vivos. También se denominan biocatalizadores, ya que aceleran dichas reacciones químicas que, en ausencia de enzimas, serían demasiado lentas o no se producirían en las condiciones que requieren las células. Son moléculas específicas: cada una solo interviene en una determinada reacción. Esta especificidad depende de su estructura y de su secuencia de aminoácidos, ya que son proteínas.

Los genes controlan el conjunto de reacciones químicas que tienen lugar en las células. Las enzimas tienen numerosas aplicaciones industriales y, por tanto, su producción a gran escala es un importante reto de la biotecnología.

Biotecnología: Aplicaciones para la Vida

La biotecnología es el conjunto de tecnologías genéticas y bioquímicas que permiten la modificación de los organismos, sistemas o procesos biológicos, para obtener productos útiles para las personas, la agricultura y la producción de alimentos.

Amplificación del ADN

La PCR (Reacción en Cadena de la Polimerasa) es una técnica que permite obtener, de manera rápida y muy sencilla, millones de copias de un fragmento de ADN. El proceso de amplificación se realiza en un aparato denominado termociclador, que permite realizar ciclos sucesivos de calentamiento y enfriamiento en presencia de determinadas enzimas. En cada uno de estos ciclos, el ADN se duplica, produciendo una nueva copia.

A partir de una muestra que contenga una cantidad mínima de material genético, se pueden obtener grandes cantidades de ADN idéntico al de partida, lo que permite hacer análisis más precisos del mismo. Las aplicaciones de esta técnica son:

• Identificación de microorganismos patógenos en fluidos biológicos de pacientes.
• Análisis de alteraciones genéticas.
• Determinación de la huella genética para la identificación de sospechosos.
• Análisis de material biológico presente en restos arqueológicos.

Terapia Génica

La terapia génica es un procedimiento para tratar enfermedades genéticas mediante tecnología de ADN. Consiste en introducir en las células del paciente un gen normal que remplace al gen defectuoso. Se pretende con ello que el nuevo gen se integre en el ADN de las células del individuo y sea capaz de producir la proteína que el gen defectuoso no es capaz de producir.

Medicamentos y Compuestos Biotecnológicos en el Mercado

• Insulina humana: Se obtiene actualmente mediante la tecnología de ADN. La molécula producida en las bacterias es idéntica a la que se produce en el páncreas humano y, así, se evitan los problemas de alergia que podía provocar la insulina de origen animal.
• Hormona del crecimiento: Se produce en la glándula hipófisis y su déficit provoca enanismo. Durante años, el único tratamiento eran inyecciones de hormona del crecimiento obtenida de hipófisis de cadáveres humanos.
• Factor VIII: Es una proteína presente en la sangre que interviene en la coagulación. Las personas que padecen hemofilia carecen del gen que produce el factor VIII.
• Vacunas: Para la hepatitis A y B, así como algunos cuerpos monoclonales, también se producen por biotecnología.
• Antibióticos: Son moléculas producidas por hongos o bacterias que impiden la multiplicación y el desarrollo de otros microorganismos.
• Factores estimulantes de la hematopoyesis: Como la eritropoyetina, para pacientes anémicos y para los tratados con quimioterapia agresiva, y las moléculas antivirales.

Clonación: Reproduciendo la Vida

La clonación es el proceso que permite producir células o individuos genéticamente idénticos, que se denominan clones. Esto es posible porque muchas de las células adultas diferenciadas retienen la capacidad de originar un nuevo organismo; es más frecuente en las plantas. En animales, la clonación es un proceso muy complejo y no ocurre de forma natural como en las plantas. Hay algunos ejemplos, como la regeneración de la cola de las lagartijas, de las salamandras o de los brazos de las estrellas de mar. Estos animales poseen células capaces de regenerar, por clonación, la parte del cuerpo perdida.

Tipos de Células Madre

• Células madre embrionarias: Derivan de la masa celular interna del embrión y son capaces de generar todos los tipos diferentes de células del cuerpo, por eso se llaman células madre pluripotenciales.
• Células madre adultas: Son células capaces de generar células de su propia estirpe. Se denominan células multipotenciales o células madre órgano-específicas.

Reproducción Asistida: Tecnologías para la Fertilidad

Las tecnologías reproductivas más utilizadas son:

• Tratamientos hormonales: Consisten en tratamientos con hormonas que inducen la maduración de nuevos óvulos en el ovario. Mediante ecografía, se determina el momento en el que se va a producir la ovulación (la salida del óvulo del ovario hacia la trompa, donde puede ser fecundado por el espermatozoide), de manera que se pueda hacer coincidir con el acto sexual.
• Fecundación in vitro: Consiste en extraer uno o más óvulos de la madre y fecundarlos en el laboratorio con espermatozoides del padre o de un donante. Si se produce la fecundación, el embrión comienza a dividirse. Cuando llega a 8-16 células, se transfiere al útero para que se implante y prosiga su desarrollo. Generalmente, se fecunda más de un óvulo y los embriones sobrantes se conservan congelados por si hubiera que repetir el proceso. Estos embriones pueden ser donados o ser utilizados para investigación.
• Transferencia de gametos a las trompas de Falopio: La mezcla de óvulos y esperma se transfiere inmediatamente a las trompas de Falopio para que la fecundación tenga lugar allí. Esta técnica ofrece mejores resultados, dado que las trompas de Falopio proporcionan un ambiente más favorable para la fecundación.
• Inseminación artificial: Consiste en depositar la muestra de esperma directamente en el útero de la mujer. En algunos casos de infertilidad severa, en los que la mujer no es capaz de producir óvulos, se pueden obtener de una mujer donante y fecundarlos luego con esperma de la pareja de la primera mujer. La donación de óvulos es un proceso complicado.

Bioética: El Debate Ético de la Biotecnología

La bioética es la disciplina que trata de los aspectos éticos relacionados con las aplicaciones de la biomedicina y la biotecnología. Incluye todos los problemas éticos que tienen que ver con la vida, extendiendo de esta manera su campo a cuestiones relacionadas con el medio ambiente y al debido trato a los animales.

El Genoma Humano: Descifrando el Libro de la Vida

El genoma está formado por moléculas de ADN organizadas en 23 cromosomas; contiene 3.200 millones de pares de nucleótidos y entre 30.000 y 40.000 genes. Actualmente, el reto consiste en descifrar la función de cada uno de los genes y cómo interactúan entre ellos.

La utilidad del genoma humano es que permite acelerar la identificación de los genes que causan enfermedades y desarrollar herramientas para diagnosticar a personas portadoras de genes defectuosos.

La Huella Genética: Identificación por ADN

La huella genética se utiliza en una técnica que permite la identificación de individuos mediante el análisis de su ADN.