Abarca un tema del temario oficial de la asignatura Ciencias para el Mundo Contemporáneo

1. Biotecnología Composición química del ADN El ADN es una molécula formada por la unión de otras moléculas más sencillas llamadas nucleótidos Los nucleótidos están compuestos por: Una molécula de ácido fosfórico. Una pentosa (desoxiribosa). Una base nitrogenada que puede ser adenina, guanina, citosina o timina Los nucleótidos se unen formando una secuencia en la que reside la información genética

2. Biotecnología Composición química del ARN El ARN es una molécula formada por la unión de otras moléculas más sencillas llamadas nucleótidos Los nucleótidos están compuestos por: Una molécula de ácido fosfórico. Una pentosa (ribosa). Una base nitrogenada que puede ser adenina, guanina, citosina o uracilo El ARN está formado por una sola cadena de nucleótidos que se une al ADN, por sus bases complementarias: A-U, C-G.

3. Biotecnología El ADN está constituido por dos largas cadenas enrolladas en una doble hélice. Las dos cadenas son complementarias químicamente. Las bases nitrogenadas se unen entre sí por medio de un doble o triple enlace de puentes de hidrógeno, de forma que se complementan uniéndose según los siguientes pares de bases: A=T, G=C. Estructura del ADN

4. Biotecnología El ADN de los virus está formado por una molécula lineal encerrada en una cubierta protectora llamada cápsida. El ADN de las bacterias, mitocondrias y cloroplastos es una doble hélice circular. En las células eucariotas el ADN está asociado a una proteinas especiales llamadas histonas, formando la cormatina. Durante la división celular se condensa y forma cromosomas lineales. Estructura del ADN

5. Biotecnología EL ADN se replica En la replicación el ADN se libera de las histonas y se abre como una cremallera, de manera que cada hebra sirve como molde para que se sintetice su cadena complementaria. Las enzimas ADN polimerasas van uniendo cada uno de los nucleótidos. Dada la complementariaedad de las bases se forman dos nuevas cadenas complementarias a las que han servido de molde. Durante la replicación del ADN se producen mutaciones.

6. Biotecnología EL ADN transmite información Los genes llevan información para la síntesis de proteinas. Las proteinas son moléculas formadas por la unión de aminoácidos. Cada proteina se caracteriza por la estructura que adopta en el espacio y por la secuencia en que están dispuestos los aminoácidos.

7. Biotecnología Transcripción del ADN El primer proceso para transmitir la información es la transcripción. La TRANSCRIPCIÓN es el proceso de copia de un gen o fragmento de ADN utilizando ribonucléotidos y originándose diferentes tipos de ARN. El ADN se abre en la región a copiar. Por medio de la ARN-polimerasa se unen nucleótidos de ARN complementarios a las bases del ADN. La cadena formada es complementaria a la original y se denomina ARN mensajero. El ARN mensajero se traslada hasta los ribosomas donde se produce la traducción de la información en una proteína.

8. Biotecnología Traducción del ADN El segundo proceso para transmitir la información es la traducción. La TRADUCCIÓN es el proceso de síntesis de proteínas llevado a cabo en los ribosomas, a partir de la información aportada por el ARN mensajero que es, a su vez, una copia de un gen. El código de traducción está basado en secuencias de tres bases de ARN, llamadas codones , A cada codón le corresponde un aminoácido.

9. Biotecnología Traducción del ADN El ARN mensajero se une a un ribosoma, donde se produce la traducción.El ribosoma se mueve a lo largo de la cadena leyendo cada codón y uniendo los aminoácidos que llegan transportados por el ARN de transferencia. Este ARN está formado por tres bases aunidas a una cadena de proteina en cuyo extremo transporta el aminoácido correspondiente.

11. Técnicas de ingeniería genética (OGM).

12. Técnicas de clonación celular.

15. Ligasas: Unen distintos fragmentos de ADN pegando sus extremos. Enzimas celulares Clonación del ADN Amplificación del ADN Secuenciación del ADN

16. Biotecnología Tecnología del ADN recombinante La clonación de un fragmento de ADN consiste en la obtención de miles de millones de copias idénticas de dicho fragmento. Para clonar un fragmento de ADN este debe ser introducido en una molécula transportadora llamada vector. Un vector de clonación es una molécula de ADN pequeña capaz de entrar en una bacteria y de autoreplicación dentro de ella. Uno de los más empleados es un plásmido bacteriano . Clonación del ADN

18. SELECCIÓN: El plásmido suele incorporar un gen que confiere resistencia a un antibiótico. Las bacterias se cultivan en presencia de este antibiótico con lo que se seleccionan las que portan el plásmido.

19. DUPLICACIÓN: Cada colonia de bacterias se cultivan y se obtiene así gran cantidad de ADN que se extrae de las bacterias . Clonación del ADN

20. Biotecnología Tecnología del ADN recombinante La clonación de un fragmento de ADN consiste en la obtención de miles de millones de copias idénticas de dicho fragmento. Para clonar un fragmento de ADN este debe ser introducido en una molécula transportadora llamada vector. Un vector de clonación es una molécula de ADN pequeña capaz de entrar en una bacteria y de autoreplicación dentro de ella. Uno de los más empleados es un plásmido bacteriano .

21. Biotecnología Tecnología del ADN recombinante La clonación de un fragmento de ADN consiste en la obtención de miles de millones de copias idénticas de dicho fragmento. Para clonar un fragmento de ADN este debe ser introducido en una molécula transportadora llamada vector. Un vector de clonación es una molécula de ADN pequeña capaz de entrar en una bacteria y de autoreplicación dentro de ella. Uno de los más empleados es un plásmido bacteriano . Clonación del ADN

23. Alineamiento /Unión del cebador: Se une una pequeña cadena de ADN que iniciará la copia.

24. Extensión: Cada una de las cadenas se duplica.

25. Repetición del ciclo. Amplificación del ADN

26. Biotecnología Tecnología del ADN recombinante La secuenciación consiste en conocer la secuencia de bases y la posicicón de los distintos genes en la cadena de ADN. La secuenciación incluye varias técnicas de separación de fragmentos, reconocimiento de genes mediante sondas, hibridación y biochips.: Se realiza la separación de fragmentos de ADN mediante la técnica de electroforesis en gel. Esta técnica separa los distintos fragmentos de ADN en función del tamaño de la cadena. Secuenciación del ADN Análisis de fragmentos

28. Se ponen las muestras de ADN en los pocillos del gel.

29. Se aplica una corriente eléctrica que obliga al ADN a desplazarse hacia el polo positivo.

30. El ADN se separa de acuerdo a su longitd, los fragmentos más cortos avanzan más.

31. Para visializarlo se tiñe con un tinte que fluorece con la luz ultravioleta. Análisis de fragmentos Electroforesis en gel

32. Biotecnología Tecnología del ADN recombinante La hibridación es el proceso en el que dos hebras de ADN de cadena sencilla, con una secuencia de bases complementarias, se unen para originar una molécula de ADN de cadena doble. Una sonda de ADN es un fragmento de ADN de cadena sencilla marcada radiactivamente o con fluorescencia y cuya secuencia de nucleótidos es complementaria a la secuencia del gen que se desea detectar. Los biochips son láminas de vidriocon microceldas donde se fija en cada celda una cantidad de fragmentos de ADN de cadena simple cuya secuencia actúa como sonda para un gen determinado. Hibridación mediante sondas

33. Biotecnología Tecnología del ADN recombinante La Secuenciación de ADN es un conjunto de métodos y técnicas bioquímicas cuya finalidad es la determinación del orden de los nucleótidos (A, C, G y T) en una cadena de ADN. Los instrumentos modernos automáticos de secuenciación del ADN (secuenciadores de ADN) pueden secuenciar más de 384 muestras marcadas por fluoresciencia de una sola vez y llevar a cabo 24 ciclos de secuenciación al día. Los secuenciadores automáticos de ADN llevan a cabo solamente separación del ADN basada en el tamaño (por electroforesis capilar), detección y registro de la coloración fluorescente, y los datos resultantes se dan como cromatogramas Secuenciación

34. Biotecnología Técnicas de ingeniería genética Las técnicas de ingeniería genética son un conjunto de procedimientos que permiten la manipulación del ADN de un organismo para conseguir nuevas formas de vida con combinaciones únicas de genes adecuadas a nuestras necesidades. Mediante ingeniería genética se pueden transferir genes entre especies distintas, es decir, de un organismo a cualquier otro. Las aplicaciones practicas de estas técnicas son numerosas e influyen en nuestras vidas de muchas formas. Algunas de dichas aplicaciones son la obtención de organismos genéticamente modificados y la terapia génica. TIG OGM Terapia genética

35. Biotecnología Técnicas de ingeniería genética Para introducir un transgén en un organismo determinado se utilizan vectores de expresión, como algunos virus o plásmidos bacterianos, en los que se han insertado los genes de un organismo y que posteriormente se usan para introducir dichos genes en otro organismo. Cuando el transgén se expresa, elabora la misma proteína en el organismo transgénico que la que elabora en el organismo del que ha sido transferido. Los organismos genéticamente modificados (OGM) o transgénicos son los organismos (bacterias, hongos, animales plantas) que contienen un gen procedente de otro organismo o transgén . Organismo Genéticamente Modificados

37. Eliminación de metales pesados del agua.

39. Antibióticos: Sustancias que se usan para matar o inhibir el crecimiente de las bacterias. La penicilina es producida por bacterias y hongos genéticamente medificados.

40. Obtención de proteinas. Las bacterias y las levaduras modificadas genéticamente se usan para producir proteínas humanas utilizadas en medicina, como la insulina humana. Organismo Genéticamente Modificados Microrganismos

43. Resistencia a las heladas, las sequías o al exceso de acidez y salinidad del suelo.

44. Retrasar la maduración.

45. Mejorar el valor nutritivo de las plantas empleadas en agricultura.

46. Producir sustancias de interés farmacológico. Organismo Genéticamente Modificados Plantas

48. Diseñar animales knockout. (Sin determinados genes para estudiar su función).

49. Fabricar órganos de animales para trasplantes. (Xenotransplantes)

50. Creación de granjas farmacéuticas (Producción de fármacos) Organismo Genéticamente Modificados Animales

52. Terapia génica de la línea germinal . Consiste en introducir células transgénicas en un óvulo fecundado, de modo que cualquier gen terapéutico formara parte del código genético de todas las células del cuerpo, incluidas las de la línea germinal futura. (Todavía no de aplicación en humanos) Terápia génica La terapia génica tiene como objetivo tratar, curar y prevenir enfermedades producidas por un solo gen defectuoso introduciendo en el paciente un gen terapéutico o funcional.

53. Biotecnología Técnicas de ingeniería genética La transferencia de genes terapéuticos a ias células somáticas se puede realizar en el iaboratorio (ex vivo) o directamente a Ias células del cuerpo (in vivo). En la forma ex vivo, se extraen algunas celulas del tejido afectado, se exponen ai virus portador del gen. Tras su modificación mediante la inserción del gen funcional, se reinyectan en el cuerpo del paciente. En la forma in vivo, el vector portador del gen funcional se inyecta en Ia sangre del paciente desde donde llega a las celulas diana o directamente en el tejido de destino. Terápia génica

54. Biotecnología Técnicas de clonación La clonación es el proceso mediante el cual se producen organismos genéticamente identicos entre sí. Algunos seres vivos pueden reproducirse asexualmente y originar copias exactas de si mismos o clones naturales. Esta técnica consiste en eliminar el núcleo de un ovulo de un animal donante y reemplazarlo per el núcleo de una célula somática procedente del animal que se quiere clonar. Asi, se crea un embrión «artificial» que posteriermente se implanta en el útero de una hembra de la misma especie para que finalice su desarrollo embrionario. El organismo que se obtiene es genéticamente identico al individuo del que procede el núcleo de la célula somática utilizada. Técnicas de clonación reproductiva

55. Biotecnología Técnicas de clonación Técnicas de clonación reproductiva

57. Investigación del Cáncer

58. Inmunología.

59. Ingeniería de proteínas. Por la producción de proteínas en líneas celulares : interferón, insulina.

60. Aplicaciones diagnósticas.

61. Aplicaciones médicas : mantenimiento y producción de tejidos para transplante.

62. Aplicaciones agronómicas : producción por reproducción "in vitro" de clones de plantas.

64. Células madre adultas

66. Pluripotentes

67. Multipotentes

68. Unipotentes Técnicas de cultivo de células y tejidos Células madre Tipos

69. Biotecnología Técnicas de cultivo de células y tejidos Después de que un espermatozoide fecunda a un óvulo, se forma el cigoto , una única célula totipotente que es capaz de generar, a través de sucesivas divisiones celulares, toda la variedad de células diferentes del nuevo organismo y, por tanto, cualquier tejido, y la placenta. El embrión temprano esta integrado entonces por una serie de células que forman una esfera casi hueca llamada blastocisto, en el que se pueden apreciar dos tipos de células: las que forman la capa superficial, de las que se ha de originar la placenta, y las que ocupan parte del interior, que son las células madre embrionarias. Las células madre embrionarias son células pluripotentes , porque, son el origen de todos los tipos celulares y tejidos del individuo adulto. Células madre embrionarias Totipotentes Pluripotentes

70. Biotecnología Técnicas de cultivo de células y tejidos Se encuentran en una gran cantidad de tejidos del organismo adulto, como la sangre o la piel. Su principal función es reemplazar las células que mueren dentro de un órgano o de un tejido. Las células madre adultas son células multipotentes, capaces de originar muchos tipos celulares, pero no todos. . Las células madre fetales, que son células que pueden aislarse de fetos cuyo desarrollo ha sido interrumpido por causas naturales o por razones médicas; las células madre extraídas del cordón umbilical tras el nacimiento, que son células adultas con plasticidad similar a las de origen embrionario Células madre adultas Multipotentes Células madre fetales Pluripotentes

72. Terapias celulares y trasplantes. l­loy en día existen terapias basadas en el uso de células madre adultas que se utilizan para reparar órganos y tejidos dañados. Sin embargo, para algunos científicos la verdadera medicina regenerativa comenzará cuando se puedan emplear células madre embrionarias y, sobretodo, células embrionarias derivadas del propio paciente. Pero, ¿cómo se obtendrían las células madre embrionarias de un individuo que ya ha nacido si estas células proceden de embriones? Para conseguir células embrionarias se debería utilizarla clonación con finalidad terapéutica, una tecnica excepcionalmente compleja y que conlleva numerosos problemas eticos y legales, a pesar de no tener como finalidad la clonación de personas, sino generar un embrión clónico del que obtener células para usos médicos.