LA REVOLUCIÓN GENÉTICA: HUELLAS GENÉTICAS.

El ADN de un individuo es una identificación muy precisa, con una secuencia de 3000 millones de letras que solo coinciden con la de un gemelo idéntico o con la de un clon. El 99.9 % de la secuencia del genoma es igual entre todos los seres humanos, las diferencias es el 0.01 % restante.
En 1985 un genetista inglés, Jeffreys, descubrió un método para conseguir una huella genética que distinga con facilidad a unos individuos de otros. La clave estaba en que hay ciertas regiones de ADN en las que unos pequeños fragmentos (minisatélites) se repiten una y otra vez, y resulta que el número de veces que se repite cada minisatélite cambia de un individuo a otro.
Ideó una técnica experimental que analiza la repetición de esas secuencias y da como resultado una especie de código de barras que identifica a cualquier ser vivo.

Aplicaciones:

1) Pruebas de paternidad:

Se comparan las huellas genéticas de la madre, del hijo y de dos posibles padres. La del hijo contiene una serie de bandas que corresponden a la madre y el resto corresponden al padre.

La huella genética no asegura al 100 % la paternidad, pero sí da una probabilidad tan baja de que no lo sea que los tribunales y los padres acabaron aceptando la evidencia.
En investigaciones criminales con un buen análisis del ADN, en general la probabilidad de que dos personas distintas tengan la misma huella genética es de 1 entre 2700000, lo que es más que suficiente para que un tribunal lo acepte como prueba.
La coincidencia de dos huellas genéticas aumenta si hay una muestra de ADN escasa o de que halla parentesco próximo entre dos personas. La fiabilidad de la huella genética depende de cada caso.

2) Investigaciones criminales:

Se compara la huella genética obtenida de una muestra encontrada en el lugar del crimen con las huellas genéticas procedentes de sospechoso. El objetivo es ver si el dibujo de las bandas de la muestra hallada coincide exactamente con las de un sospechoso.

3) Otras aplicaciones:

También con el objetivo de demostrar la denominación de origen y la composición de los alimentos. También para comprobar la identificación y parentesco de personas no documentadas (inmigración ilegal).

LA REVOLUCIÓN GENÉTICA: UNA CAJA DE SORPRESAS.

Conocemos la secuencia de los 3000 millones de pares de bases nitrogenadas que forman el genoma humano y del cual heredamos una versión de cada uno de nuestros programas. Nuestra especie tiene tan solo unos 30000 genes.
Un mismo gen puede fabricar varias proteínas, regulando la expresión de su secuencia.

Resulta que el 95% del genoma humano no contiene genes, sino secuencias que hasta ahora parecían inservibles, sin ninguna función, de ahí que se llamara ADN basura. Este ADN es mucho mas importante de lo que se pensaba, ya que juega un papel importante en la regulación y eficacia de la expresión genética.
El 99.99% de los genes de todas las personas son iguales, pero es ese 0.01% restante el que nos hace diferentes, únicos.
Nuestro genoma al igual que el de las demás especies, está sometido por mutaciones al cambio evolutivo que acompaña el paso del tiempo.
Son estas pequeñas diferencias génicas individuales lo que más interesa a las compañías farmacéuticas, al ser la causa de que muchos medicamentos no tengan el mismo efecto en toda la población. Este echo es el responsable de que un fármaco que se emplea para tratar un tipo de diabetes haya causado ya más de 60 muertes en todo el mundo por toxicidad hepática.
Aislar el gen de la fibrosis quística costó unos 30000000 de dólares; de haber tenido un buen mapa génico hubiera supuesto 100 veces menos. Es un hecho fundamental que facilitará el acceso a las terapias.
Las compañías farmacéuticas están trabajando en lo que se llama farmacogenética, es decir, desarrollar medicamentos "a medida" para el perfil genético del cliente.

LA REVOLUCIÓN GENÉTICA: EL PROYECTO GENOMA HUMANO.

En la página web del GenBank (www.ncbi.nlm.nih.gov) se encontraría todos los genes de las especies humana y muchos mas datos.
Sólo aparecen las letras A,T,C y G que corresponden a las bases adenina, timina, citosina y guanina, respectivamente, repetidas una y otra vez en un orden aparentemente aleatorio; y su extensión sería equivalente a la que contienen más de 200 gruesas guías telefónicas.
El 26 de junio de 2000 el Proyecto Genoma Humano fue uno de los logros mas importantes en la historia de la ciencia.

Los científicos Francis S. Collins y J. Craig Venter:

 

 

Los laboratorios públicos (1100 investigadores trabajan) apostaron por una secuenciación concienzuda y precisa. A partir de células sanguíneas y espermáticas separaban los cromosomas humanos, los cortaban individualmente en fragmentos e identificaban la secuencia de bases de cada uno. Cada fragmento se ubica en el lugar correspondiente del cromosoma.

Se conocieron secuencias de ADN en fragmentos, luego en genes, después en cromosomas y finalmente el genoma completo.

El genoma es el conjunto de todos los genes de un ser vivo.

 

 

 

Craig Venter fundó Celera Genomics. Afrontó la investigación con otro método de trabajo mucho más rápido: fragmentar de forma simultánea todos los cromosomas humanos con sus genes, secuenciarlos y confiar en la potencia de cómputo de los ordenadores para reorganizarlos en el genoma completo.

 





LA REVOLUCIÓN GENÉTICA: TERÁPIAS GÉNICAS.

Trasplantar genes no es solo para curar genes miles de enfermedades hereditarias, sino también para tratar otras muchas que tienen componentes genéticos (el cáncer, el Parkinson o las numerosas enfermedades autoinmunes).

 

CEREBRO SANO

 

 

CEREBRO PARKINSON

 

El proceso no sería diferente al empleado en otros seres, aunque sí las exigencias de seguridad. La ingeniería genética se fijó en el retrovirus porque tienen capacidad de obligar a las células que infectan a realizar copias de los genes víricos e integrarlos en sus cromosomas.

La investigación comenzó por crear retrovirus no patógenos que fueran portadores de un gen humano. Los científicos debieron preguntarse si estos virus harían solo lo que se esperaba o no.

En 1989 tres investigadores estadounidenses  consiguieron permiso para practicar la primera terapia génica en humanos.

El siguiente logro fue curar una enfermedad grave y mortal de la deficiencia inmunitaria combinada grave (existencia de glóbulos blancos defectuosos). Son los niños llamados "niños burbuja".

 

 

 

En septiembre de 1990 se prepararon genéticamente glóbulos blancos con el gen sano y se practicó la terapia. Gracias a la intervención, una niña de tres años salió de la burbuja y por primera vez en su vida, salió al parque y tocar cosas y personas de su entorno. La supervivencia dependería de mas inyecciones similares.

La preocupación social ahora se dirige hacia la terapia de células reproductoras humanas, puesto que los cambios en estas células serían hereditarios. Algunos investigadores han alertado también sobre el dopaje genético, que será indetectable a través de los controles tradicionales.

 

Diagnóstico genético, identidad y derechos de las personas.

 

Si los análisis genéticos pueden identificar mas enfermedades hereditarias será importante el diagnóstico prenatal. La alarma social se centra en la posible discriminación  que se pueda realizar por el perfil genético de la persona. Se ha identificado casi una docena de genes que afectan al riesgo del alcoholismo.

Los seguros médicos podrían descartar la cobertura de personas con una predisposición a manifestar cualquier tipo de enfermedad que les resultara económicamente gravosa, como podría ser la esclerosis múltiple , el Parkinson o el Alzheimer.

Se ha dicho que el ADN de todos los seres humanos es el mismo, pero las diferencias entre personas que son pequeñas, su secuencia exacta nos hace únicos. En el análisis de esas diferencias son el método más fiable para resolver casos de paternidad y de identificación.

Cada vez se emplean mas en las investigaciones criminales (un pelo, trazas de sangre o de semen son suficientes para obtener el ADN).

Se están empleando para resolver algunas dudas históricas y también se están haciendo pruebas similares para poder identificar la descendencia de otros personajes históricos (Cristóbal Colón). 



LA REVOLUCIÓN GENÉTICA: TRANSGÉNICOS.

Existen bacterias creadas con el fin de proporcionar sustancias de interés médico y proteínas de interés industrial, como la renina o quimosina para la fabricación de quesos.
Los seres vivos que tienen genes de otra especie se llaman transgénicos u organismos modificados genéticamente (OMG).
Se desarrollaron las primeras plantas transgénicas gracias a una bacteria del género Agrobacterium  cuyos plásmidos (cadenas circulares de ADN) se integran en el cromosoma del huésped que infecta.
Usando esos plásmidos se crearon los primeros transgénicos vegetales; era el año 1983 y se había realizado con plantas de tabaco. Las siguientes fueron petunias y plantas de algodón. En 1987 fue el primer cultivo de plantas del tabaco.
El vector consistió en perdigones microscópicos de oro en los que se habían anclado los genes y que se disparaban sobre la planta receptora. Así se crearon tomates que tardan mas tiempo en pudrirse, como algodón y patatas resistentes a determinadas especies de escarabajos.

El cultivo de plantas transgénicas fuera del laboratorio y su empleo en alimentación humana provoca una polémica social sobre la salud y la seguridad del medio ambiente.
Es una cuestión en la que intervienen tantos aspectos científicos como intereses económicos, políticos y sociales, por lo que las decisiones deben ser tomadas por la sociedad en su conjunto.
Uno de los descubrimientos (1988) que ha impulsado la transgenia en animales es la capacidad que muestran los embriones de tres días para integrar en el lugar correspondiente del gen que se está trasplantando. Ya existen pollo, vacas, cerdos y ovejas que son transgénicos.
El interés principal es producir sustancias útiles para tratamientos médicos, pero ya se están desarrollando otros objetivos con interés comercial.

CULTIVOS TRANSGÉNICOS

 

LA REVOLUCIÓN GENÉTICA: INGENIERÍA GENÉTICA

La ingeniería genética es la tecnología del control y trasferencias de ADN de un organismo a otro, siendo un conjunto de técnicas cuyo objetivo es trasplantar genes entre las especies.

En 1968 se descubrió que las bacterias sintetizan unas sustancias llamadas enzimas de restricción para defenderse de las infecciones víricas. Lo hacen rompiendo el ADN infeccioso en trozos, reconociendo secuencias de bases nitrogenadas y por allí cortan el ADN, siempre en el mismo lugar.
Con ayuda de estas enzimas de restricción podemos aislar un gen determinado.
En 1972 ya se había conseguido el primer ADN recombinante y en 1973 se obtenía el primer ser vivo manipulado genéticamente. Así nació la ingeniería genética. Se declaro una moratoria de investigación por motivos de seguridad hasta que pudieran controlarse los riesgos.

CULTIVO DE STREPTOMYCES

 

 

Los científicos podían comenzar a crear "nuevas" especies de organismos a partir de los ya conocidos. En 1988 se patentó por primera vez un organismo producido por ingeniería genética.

Se han creado bacterias que degradan el petróleo, plantas que pueden producir insecticidas o que brillan como luciérnagas, conejos que duplican el tamaño de los naturales y gusanos de seda que la fabrican de diferentes colores.

 

 

 

Una de las primeras aplicaciones de la ingeniería genética tuvo lugar en el campo de la salud. Se introdujeron genes humanos en Escherichia coli (bacteria que vive habitualmente en el intestino humano) para fabricar sustancias necesarias en tratamientos médicos.

A finales de los años ochenta del siglo pasado, se empezó a emplear la hormona humana del crecimiento que se obtenía de bacterias (era mas segura y barata que la extraída del cerebro de cadáveres).

Otras hormonas como la insulina, el interferón, una vacuna contra la hepatitis, factores de coagulación sanguínea y muchas otras sustancias se obtienen mediante estas técnicas.

Los trabajos en ingeniería genética están encaminados a conseguir que su ADN se logre fabricar en el laboratorio. Son los primeros pasos para crear "vida artificial". 

LA REVOLUCIÓN GENÉTICA: ADN (TEOREMA CENTRAL DE BIOLOGÍA)

Un gen es un fragmento de ADN que contiene la información necesaria para sintetizar una proteína.
En los cromosomas, el ADN está empaquetado (guardado), está inactivo, está preparado para ser repartido equitativamente entre las células hijas durante la división celular (0.5% de la vida de la célula). Durante el 95.5%, su vida celular está extendido, está activo, está fabricando proteínas.
El ADN es una sustancia blanquecina formada por dos cadenas anti paralelas de nucleótidos (1 molécula de ADN es igual a 2 cadenas de nucleótidos), (Polímeros = ADN/ Monómeros = Nucleótidos).

Los nucleótidos son moléculas formadas por tres moléculas:

* Pentosa: (monosacárido = glucosa):

      a) Desoxirribosa (el ácido nucleico se llama ADN).
      b) Ribosa (el ácido ribolucleico se llama ARN)

* Ácido Fosfórico (H4PO3).
* Base Nitrogenada (base con nitrógeno/ contrario de ácido). Estas bases pueden ser de cuatro tipos:
      a) Adenina (A):
      b) Timina (T):

 

       c) Guanina (G):
       d) Citosina (C):

      
Un nucleótido se diferencia de otro en la base nitrogenada. El ARN es una sustancia capaz de trasladar fuera del núcleo aquellas instrucciones para formar proteínas.

Una molécula de ADN tiene del orden entre 120 y 150 millones de nucleótidos. Una molécula de ADN es igual a dos cadenas de nucleótidos. Estas cadenas están unidas formando una doble hélice. La doble hélice es como una escalera de caracol cuyo pasamanos son las PENTOSAS y el ÁCIDO FOSFÓRICO, y escalones formados por las bases nitrogenadas enfrentadas y unidas.
COMPLEMENTARIEDAD DE BASES:
Siempre va la una con la otra porque forman el numero máximo de enlaces: A - T  y  G - C.

Esto lo descubrieron James Watson y Francis Crick. Se conocieron en un laboratorio y juntos se pusieron a trabajar en las claves de la vida, observando unas fotos de ADN tomadas con rayos x, tuvieron una certeza de que la respuesta tenía relación con la estructura de la molécula y no sólo con los datos de composición química. Watson hizo la estructura del ADN con cartón y se pusieron a resolver el rompecabezas de tal forma que pudieran resolverse todas las incógnitas.

 

 Lo consiguieron en el año 1953. Obtuvieron el premio Nobel de Medicina y Fisiología en 1962 por descubrir la estructura del ADN. 
Las fotos tomadas del ADN con rayos X las proporciono la señora Rosalind Franklin. En 1953 ella mostró a Watson y a Crick una imagen del ADN tomada por ella llamada la fotografía 51 que les reveló la famosa estructura helicoidal. También midió con precisión su unidad mas pequeña. Rosalind murió con 37 años debido a un cáncer de ovarios producido por tantas radiaciones de las cual estuvo sometida toda su vida. Su trabajo fue fundamental para descifrar la estructura del ADN y no pudo recibir ese premio Nobel que recibieron Watson, Crick y Wilkins (mantuvo con este ultimo una tensa y competitiva relación puesto que el era pionero de utilizar la difracción de rayos X para estudiar el ADN). 

Esta doble hélice complementaria es compatible con las propiedades del ADN.

PROPIEDADES:

1- Autoduplicación: el ADN es la única molécula capaz de servir de molde para su duplicación ( se separa las cadenas y sirven como molde para formar otra cadena complementaria).
El ADN se duplica cuando se va a dividir.
  a)DIVISIÓN CELULAR POR MITOSIS: 1duplicación + 1división = MITOSIS (esto hace las células del cuerpo).
  b)DIVISIÓN CELULAR POR MEIOSIS: sólo ocurre en las células germinativas que son las que forman los gametos (ovarios y testículos). Duplicación + 1ª División + 2ª División sin duplicación = MEIOSIS.

2- Código Genético: el gen tiene información para formar una proteína determinada (sus aminoácidos y el orden en el que están colocados). Tiene un "idioma" (CÓDIGO) está formado de letras o código genético (A, T, C, G) y se asocian entre sí para formar palabras que es igual a un concepto (20 aminoácidos distintos).
Las palabras que contienen el código genético se llaman TRIPLETES O CODÓN. Las frases serían el gen, con sentido completo que sería una proteína completa.
El código genético tiene una serie de CARACTERÍSTICAS:

      -  Es universal: todas las especies también.
      -  Es degenerado pero no es imperfecto: que hay varios tripletes que significan el mismo aminoácido.
      -  Sin puntos ni comas: tiene tripletes que dicen donde se inicia y otro que dice donde termina.

3- Transcripción: los genes están en el núcleo y las proteínas están en el citoplasma. Es la forma de como los genes pasan el citoplasma, sacan la copia de un gen de ADN en forma de ARN (por complementación de bases) que sale del núcleo hacia los ribosomas (mensajeros) que fabrican la proteína.

4- Síntesis de proteínas: lo realizan los ribosomas (único orgánulo procariota). Los ribosomas están formado por ARN Ribosómico. El ribosoma lee y traduce el código genético de ARN. Permite que los ARN Trasferente (llevan los aminoácidos) se coloquen en orden (LEER), y une los aminoácidos (TRADUCE).