Ingeniería Genética y sus Aplicaciones
1. Plantas Transgénicas
Las plantas transgénicas son plantas cuyo genoma ha sido modificado mediante la inserción de un gen de interés proveniente de otra especie. Este proceso se lleva a cabo mediante la utilización de la bacteria Agrobacterium tumefaciens, la cual posee un plásmido Ti que puede transferir genes a las células vegetales.
1.1. Etapas de la Obtención de Plantas Transgénicas
La obtención de plantas transgénicas consta de dos etapas principales:
- Transformación: Se inserta el gen de interés en la región T del plásmido Ti. Para ello, se aísla el plásmido, se inserta el gen en la región T, se introduce el plásmido en la bacteria y se deja que infecte las células vegetales. El gen se insertará en el genoma de la planta.
- Regeneración: Después de la transformación, las células que recibieron los genes de interés se seleccionan empleando antibióticos o herbicidas. Las células que han sobrevivido son las que han sufrido la transformación. Entonces se cultivan in vitro y se obtienen plantas completas.
1.2. Plantas Resistentes a Herbicidas
Las plantas tolerantes a glifosato, un herbicida ampliamente utilizado, tienen el gen epsps de la cepa CP4 de la bacteria del suelo. Este gen produce una enzima EPSPS que no es inhibida por el glifosato. Como la enzima EPSPS producida por esta cepa bacteriana no es afectada por el glifosato, su introducción en el genoma de las plantas las vuelve tolerantes.
La introducción de este gen se realiza de la siguiente manera:
- Se introduce el gen epsps en la región T del plásmido Ti.
- Se infectan células vegetales con la bacteria que tiene ese plásmido recombinante con el gen epsps resistente al herbicida.
- Algunas células se habrán transformado y serán resistentes al herbicida.
- Para seleccionar estas células se añade herbicida glifosfato al medio de cultivo.
- De las células que resistan se obtendrán plantas completas resistentes al herbicida.
Los objetivos de la agricultura biotecnológica son hacer plantas resistentes a plagas y herbicidas, y más productivas.
2. Bacterias Transgénicas: Biorremediación
Ciertos microorganismos se utilizan para eliminar contaminantes del medio ambiente. Los genes de los organismos que eliminan contaminantes se pueden introducir en otros organismos, así eliminamos mareas negras, vertidos tóxicos, etc.
La utilización de seres vivos para eliminar la contaminación se llama biorremediación.
La más famosa es la eliminación de mareas negras a través de bacterias que digieren los hidrocarburos del petróleo haciéndolo menos contaminante. También se ha utilizado la biorremediación para eliminar metales pesados o para degradar plásticos biodegradables.
3. Ingeniería Genética y Medicina: Obtención de Insulina
La insulina fue la primera proteína obtenida por ingeniería genética. Está formada por dos polipéptidos: la cadena A y la cadena B.
Para obtener insulina mediante ingeniería genética se siguen los siguientes pasos:
- Se sintetizan químicamente las dos cadenas de ADN que codifican para los polipéptidos A y B.
- Los genes se insertan por separado en plásmidos, obteniendo plásmidos recombinantes.
- Los plásmidos recombinantes se introducen en cepas distintas de la bacteria E. coli.
- En E. coli se obtiene una proteína de fusión que es más estable.
- Estas proteínas de fusión se procesan para separar de ellas los polipéptidos A y B.
- En el laboratorio se unen los polipéptidos A y B para obtener insulina activa.
4. Alteraciones del Sistema Inmune
4.1. Hipersensibilidad y Alergia
La hipersensibilidad es una respuesta inmune específica que se produce de una forma exagerada ante la exposición a un antígeno poco peligroso. La alergia se refiere a ciertas reacciones de hipersensibilidad y el alérgeno es un antígeno que provoca hipersensibilidad.
Existen dos tipos de reacciones de hipersensibilidad:
- Inmediata: Los efectos aparecen a los pocos minutos. Es conocida como reacción alérgica. Es una respuesta muy rápida que aparece a los 15-20 minutos. La reacción tiene 3 fases:
- Sensibilización: Los macrófagos fagocitan el alérgeno y muestran sus fragmentos en su superficie gracias a las proteínas del MHC. Los linfocitos T colaboradores lo reconocen y liberan linfocinas que causan la maduración de linfocitos B que se transforman en células plasmáticas liberando muchos anticuerpos IgE. No hay síntomas.
- Activación de mastocitos: A partir del segundo contacto, las moléculas de alérgeno se unen a las IgE de los basófilos y mastocitos produciendo la liberación de mediadores químicos.
- Fase de alergia: La liberación de los mediadores químicos provoca los síntomas de la alergia.
Un segundo contacto con el alérgeno puede provocar efectos graves o la muerte, lo que se denomina anafilaxis. El choque anafiláctico produce la constricción de los bronquios, hemorragias intestinales e insuficiencia cardíaca. El tratamiento son los antihistamínicos.
4.2. Inmunodeficiencia
La inmunodeficiencia es la incapacidad del sistema inmunitario de actuar contra las infecciones microbianas. Las causas pueden ser genéticas, infecciones víricas, etc.
La inmunodeficiencia primaria es genética por defectos en linfocitos B o anomalías en linfocitos T. Las infecciones por microbios pueden llevar a la muerte en estos casos.
La inmunodeficiencia secundaria se desarrolla con posterioridad al nacimiento tras una infección microbiana o a partir de enfermedades autoinmunes.
4.3. Autoinmunidad
La autoinmunidad es la actuación del sistema inmunológico contra componentes del propio organismo a los que no reconoce como propios, dando lugar a enfermedades autoinmunes.