Ingeniería Genética: Conceptos y Técnicas

La ingeniería genética es el conjunto de técnicas que permiten manipular el material genético de un organismo para transferirlo a otro y que se exprese en él. Gracias a esto, se pueden eliminar genes, introducir otros nuevos, modificar la información o hacer copias de un gen.

Técnicas de Trabajo en Ingeniería Genética

Las técnicas de trabajo son variadas y dependen de los objetivos perseguidos. Las más empleadas son:

• Obtención de ADN recombinante
• Utilización de vectores (agentes que transfieren información genética entre dos organismos)
• Técnica de reacción en cadena de la polimerasa (PCR)

ADN Recombinante

El ADN recombinante es una molécula de ADN artificial obtenida a partir del gen de un organismo y de un vector. Las fases para obtenerlo son:

1. Se localiza el gen que se va a manipular y se analiza su secuencia de nucleótidos.
2. Se aísla el gen utilizando enzimas (endonucleasas de restricción) que cortan el ADN en zonas específicas.
3. El gen se une a un vector (ADN de una bacteria o virus) que lo transportará. La unión gen+vector se llama ADN recombinante.
4. El ADN recombinante se introduce en una célula, que expresa la proteína correspondiente.

PCR (Reacción en Cadena de la Polimerasa)

La PCR se utiliza para obtener, en poco tiempo, millones de copias de un fragmento de ADN. Para ello, es necesaria la acción de la enzima ADN polimerasa.

1. El ADN se calienta para separar sus dos hebras.
2. Utilizando la enzima ADN polimerasa, se sintetiza la cadena complementaria de cada una de las dos hebras obtenidas.
3. Se separan las hebras de las moléculas recién formadas.
4. El ciclo se repite varias veces hasta conseguir la cantidad de ADN necesaria. La replicación del ADN llevada a cabo por la enzima polimerasa crece de una manera exponencial, la cantidad de ADN es muy grande.

Clonación: Tipos y Aplicaciones

La clonación es el proceso de obtención de copias idénticas a la muestra de un gen (clonación genética) o de un organismo (clonación de organismos). Tiene múltiples aplicaciones, como la producción de proteínas a gran escala o la de insulina a partir de bacterias modificadas.

Proceso de clonación genética:

1. Se fragmenta el ADN con enzimas de restricción y se aísla el gen.
2. Se obtiene un vector bacteriano.
3. Se forma un ADN recombinante con participación de una enzima ligasa.
4. Se introduce en la célula hospedadora.
5. Las células con el gen introducido se reproducen.

Técnicas de Clonación Animal

Son animales clónicos los que proceden de una reproducción asexual y gemelos. Por otras vías, es necesario un óvulo, con su núcleo extraído, y una célula del individuo que se va a clonar.

Clonación Terapéutica

• Consiste en clonar tejidos y órganos para trasplantarlos a pacientes enfermos.
• El núcleo de una célula diferenciada adulta del paciente se introduce en un ovocito, al que se le ha extraído el núcleo, resultando así un embrión con idéntica dotación genética que el paciente.
• De este blastocito se obtendrán células madre para producir el tejido u órgano que se quiera trasplantar, que será compatible con el receptor.

Clonación Reproductiva

• Consiste en clonar individuos genéticamente iguales.
• Es una técnica que conlleva riesgos; los individuos obtenidos suelen envejecer rápidamente y desarrollar algunas enfermedades. Es una técnica prohibida en seres humanos.

Ejemplo de clonación reproductiva en ovejas:

1. Se extrae el óvulo inmaduro de una oveja y se elimina su núcleo.
2. Se sustituye el núcleo por el de una célula somática de otra oveja por fusión celular.
3. Se implanta el embrión en una tercera oveja que lleva el embarazo.
4. La oveja es idéntica a la que ha donado el núcleo.

Organismos Modificados Genéticamente (OMG)

Los Organismos Modificados Genéticamente (OMG) son aquellos cuyo material genético ha sido alterado utilizando técnicas de ingeniería genética. Se llaman organismos transgénicos porque se modifican mediante transgénesis (introduciendo uno o varios genes en su genoma). El objetivo es transferirles propiedades que no posean o modificar las que tienen. Tienen distintas aplicaciones:

• Se usan bacterias para la fabricación de productos terapéuticos (insulina, hormona de crecimiento o vacunas como la de la hepatitis B).
• Se utilizan virus para introducir genes necesarios en terapias génicas.
• Se modifican animales con el fin de potenciar características (mayor producción de leche).
• Se producen plantas comestibles resistentes a plagas y herbicidas.

Proceso de obtención de una planta transgénica resistente a insectos: Bacteria, extracción y aislamiento del ADN, clonación y diseño de genes, transformación (célula vegetal), cultivo de células y tejidos, y cultivo de plantas.

Conceptos Básicos de Genética y Leyes de Mendel

Conceptos Básicos

• Gen: fragmento de ADN que contiene información para un carácter.

Leyes de Mendel

• Primera ley de Mendel: cuando se cruzan dos individuos distintos de raza pura (homocigóticos), todos los descendientes de la primera generación filial (F₁, grupo de individuos con los mismos progenitores) son iguales entre sí, tanto en genotipo como en fenotipo.
• Segunda ley de Mendel: cuando se cruzan dos individuos de la primera generación filial obtenida antes, aparece una segunda generación filial (F₂) integrada por dos tipos de fenotipos.
• Tercera ley de Mendel: cuando se cruzan dos individuos que difieren en más de un carácter, la transmisión de cada carácter es independiente al resto.

Genes Ligados

La tercera ley de Mendel demuestra que los diferentes caracteres hereditarios se transmiten de forma independiente unos de otros. Algunos caracteres lo hacen juntos. Esto es debido a que algunas parejas de alelos están en la misma pareja cromosómica, se dice que los genes correspondientes están ligados.

Teoría Cromosómica de la Herencia

Explicación de las leyes de Mendel:

1. Los genes están en los cromosomas. Un determinado trozo de la cadena de ADN (material genético) que forma los cromosomas, constituye el gen.
2. Cada gen ocupa un lugar (locus) concreto en un cromosoma. Los distintos genes están ordenados linealmente a lo largo de los cromosomas.
3. Los dos alelos que determinan un carácter están en dos cromosomas del mismo tamaño y aspecto, llamados cromosomas homólogos.

Enfermedades Ligadas al Sexo

Daltonismo

El daltonismo es una herencia ligada al sexo; los alelos que codifican para los pigmentos del ojo se encuentran en el segmento diferencial del cromosoma X. Es un defecto de la visión que incapacita para distinguir colores (con distintos grados). X^d: alelo dañado.

Hemofilia

La hemofilia es la incapacidad de coagular la sangre y alguna de ellas es de carácter genético. Los alelos se encuentran en los cromosomas sexuales. X^h: alelo dañado.