Power-Point sobre Biotecnologia elaborado por Víctor Martinez, Laura F.García, Vanessa lopez y Pedro Oña, alumn@ del IES Alhamilla de Almeria, para la asignatura de C.M.C.

1. BIOTECNOLOGÍA

3. a) Explicación del ADN combinante.

4. b) Explicar la obtención de vacunas.

5. c ) Explicar la obtención de transgénicos.

6. d) Conocer algunos ejemplos de aplicación de la agricultura y la mejora del medio ambiente.

7. INTRODUCCIÓN La ingeniería genética se define como el estudio y manipulación de los genes de organismos vivos para mejorar la vida del hombre. Y actualmente tiene importantes aplicaciones en diversas áreas .

8. A) Explicación del ADN El ADN recombinante, o ADN recombinado, es una molécula de ADN artificial formada de manera deliberada In Vitro por la unión de secuencias de ADN provenientes de dos organismos de especies diferentes que normalmente no se encuentran juntos. Al introducirse este ADN recombinante en un organismo se produce una modificación genética que permite la adición de un nuevo ADN al organismo conllevando a la modificación de rasgos existentes o la expresión de nuevos rasgos. La producción de una proteína no presente en un organismo determinado y producidas a partir de ADN recombinante se llaman proteínas recombinantes .

11. Utilización de vectores de expresión . El vector que se utiliza contiene secuencias de ADN que al ser replicadas confieren resistencia a antibióticos específicos. Esta técnica ha sido ampliamente utilizada en el campo de la medicina y ha permitido el desarrollo de importantes avances terapéuticos como por ejemplo la producción de insulina recombinante. Con el uso de ADN recombinante se ha logrado obtener plantas transgénicas resistentes a insectos, hongos, bacterias y herbicidas, con mejores características de calidad durante poscosecha y con alto contenido.

12. Producción y terapia con proteínas recombinantes Para que estas proteínas sean útiles desde el punto de vista terapéutico tienen que conservar su actividad. Además, se debe evitar que sean inmunogénicas para el ser humano. Para ello es importante decidir para cada proteína recombinante cual es el organismo de expresión más adecuado. Producción en bacterias Estas proteínas recombinantes han intentado expresarse en bacterias como E. coli,ya que son fáciles de mantener, crecen rápido y se conoce bien su genoma. Sin embargo, el mayor problema que presenta la producción en bacterias es que en ellas no existe glicosilación proteica, por lo que algunas proteínas producidas en bacterias pierden totalmente su función. Aún así se han logrado producir con éxito algunas proteínas recombinantes en bacterias .

13. Produccion en levaduras Al ser células eucariotas y por lo tanto más similares a las humanas que las bacterias y ser muy fáciles de emplear industrialmente, las levaduras constituyen otro grupo de organismos susceptibles de producir proteínas recombinantes para uso humano. Sin embargo, aunque sí presentan glicosilación proteica, al contrario que las bacterias, esta es totalmente distinta a la humana, por lo que estas proteínas presentan problemas, en muchos casos incluso inmunogénicos . Producción en células de insecto Más cercanas aún a las células humanas que las levaduras son las de insecto, como las de Spodoptera frugiperda, que se cultivan fácilmente in Vitro, aunque el medio de cultivo es caro. Dicho medio, además, no contiene suero, lo que hace más fácil el procesado de la proteína. Otra de las propuestas ha sido el uso no de células de insecto, sino de los insectos completos para la producción de estas prote ínas. Para ello se infectan a los insectos con baculovirus modificados para que expresen la proteína recombinante. Sin embargo, este sistema presenta exactamente el mismo problema que el de levaduras: que las células de insecto presentan glicosilación, pero esta es totalmente distinta a la de mamíferos .

14. B) L a obtención de vacunas. La vacuna es un preparado de antígenos que una vez dentro del organismos provoca la producción de anticuerpos y con ello una respuesta de defensa ante microorganismos patógenos. Esta respuesta genera, en algunos casos, cierta memoria inmunitaria produciendo inmunidad transitoria frente al ataque patógeno correspondiente. La primera vacuna descubierta fue la usada para combatir la viruela por Edwards Jenner en 1796.

15. CLASIFICACIÓN: · Vacunas vivas o atenuadas. Una vacuna atenuada consiste en utilizar uno o varios agentes infecciosos vivos y homólogos cuya virulencia haya sido atenuada, de manera que sin producir ninguna lesión secundaria al animal, induzca inmunidad duradera frente al agente homólogo virulento. ·Vacunas muertas o inactivadas. Las vacunas inactivadas están formadas por el o los microorganismos completos pero inactivado por algún método físico o químico. Estas vacunas, presentan como principales ventajas, frente a las vacunas atenuadas, su estabilidad y seguridad, así como su conservación. Sin embargo, suelen inducir una respuesta inmunitaria menor que las vacunas atenuadas.

16. MÉTODO DE OBTENCIÓN: 1. Vacunas avirulentas preparadas a partir de formas no peligrosas del microorganismo patógeno. 2. Vacunas posificadas a partir de organismos muertos o inactivos. 3. Antígenos purificados: Teniendo en cuenta que las bacterias y virus contienen numerosos antígenos constitutivos, de los cuales solo algunos están relacionados con los fenómenos de inmunidad adquirida, es evidente que la vacuna ideal seria la preparada exclusivamente con los antígenos inmunizantes, eliminando los demás antígenos y sustancias que no solo no intervienen en la inmunización, sino que, además, pueden interferir y ser causa de acciones secundarias. Los avances logrados en el último decenio en el campo de la inmunoquimica han permitido obtener los antígenos inmunizantes de algunas especies bacterianas con un elevado grado de pureza lo que ha hecho posible la preparación de nuevas vacunas. 4. Vacunas genéticas.

17. Fase preparatoria de la vacunación: normas generales ·Comprobar las características del producto que se va a administrar: ·Modo de conservación. ·Forma de administración. ·Vía de administración. ·Lugar de administración. ·Fecha de caducidad. ·Comprobar el aspecto físico de la vacuna ·Algunos productos biológicos liofilizados tienen, tras su reconstitución, una validez limitada y son vulnerables a la luz y al calor. ·Agitar enérgicamente las vacunas hasta conseguir la homogeneización del producto . ·Elegir la aguja adecuada según la vía de administración, la edad del paciente, el lugar anatómico y el tipo de vacuna. ·Utilizar jeringas y agujas estériles de un solo uso desechándolas tras su utilización. ·No mezclar varias vacunas en las mismas jeringas. ·Para la limpieza de la piel se utilizará agua destilada. ·En un mismo acto vacunal sólo se administrará una inyección por miembro.

18. C)DEFICIÓN DE ORGANISMOS TRANSGÉNICOS La obtención de un transgénico implica la participación de un organismo que dona el gen de interés y un organismo receptor del gen que expresará la nueva característica deseada.

19. LAS ETAPAS DEL TRABAJO 1) Corroborar que existe un gen que codifica para la característica de interés Cuando se encuentra una característica en un organismo que resulta interesante para transferir a otro organismo debe verificarse que es producto de un gen. 2) Clonado del gen Una vez que se determinó que el organismo donante posee un gen que codifica para la característica de interés, los biólogos moleculares se lanzan a la tarea de conseguir ese gen, es decir: “clonar” el gen. La tarea de clonar involucra varias técnicas que se describen a continuación: i) Extracción de ADN. ii) Búsqueda de un gen entre la mezcla de genes del ADN. La técnica de PCR permite amplificar la cantidad de ADN y esto facilita el clonado del gen de interés. iii) Secuenciación. iv) Construcción del vector recombinante

20. LAS ETAPAS DEL TRABAJO 3) Modificar el gen La ventaja de tener el gen clonado en un vector, es que se puede transferir a una bacteria que, al multiplicarse en el laboratorio, también multiplica al vector que porta. 4) Transferir el gen al organismo receptor El gen de interés se puede introducir en células vegetales o animales y dar lugar a la formación de un organismo genéticamente modificado (OGM) o transgénico. En la producción de estos cultivos hay una primera etapa en la que se introduce el gen de interés en las células vegetales. Este proceso también se denomina transformación. La segunda etapa consiste en regenerar una planta completa a partir de la única célula transformada. Existen varias técnicas para transferir genes a células de mamíferos con el objetivo de que se integre al genoma. Una de ellas es la microinye cción del ADN de interés directamente en un óvulo fecundado.

21. LAS ETAPAS DEL TRABAJO 5) Caracterizar el organismo receptor transformado. Una vez obtenido el OGM, se debe demostrar, entre otras cosas, si tiene una (o más) copias del transgén, y cómo y en qué tejidos se expresa el gen. Para lograrlo se extrae el ADN del organismo y se lo analiza. . La técnica de PCR, ya explicada, permite amplificar el transgén, si es que está en el genoma del organismo, y es una técnica rápida para verificar si el organismo ha sido transformado o no.

22. D) Ejemplos de aplicación de la agricultura y la mejora del medio ambiente . La biotecnología vegetal es una extensión de la tradición de modificar las plantas, con una diferencia muy importante: la biotecnología vegetal permite la transferencia de una mayor variedad de información genética de una manera más precisa y controlada. Algunas aplicaciones de la biotecnologia como la alimentacion y el malteado, se han utilizado durante milenios. Otras son más recientes, pero están igualmente consolidadas. Por ejemplo, durante decenios se han utilizado microorganismos como fábricas vivas para la producción de antibióticos destinados a salvar vidas humanas, entre ellos la penicilina, obtenida a partir del hongo Penicillium, y la estreptomicina, obtenida a partir de la bacteria Streptomyces. Los detergentes modernos se basan en enzimas producidas por medios biotecnológicos, la producción de queso de pasta dura se basa en gran medida en cuajo producido mediante levaduras biotecnológicas y la insulina humana para los diabéticos se produce actualmente gracias a la biote cnología.

23. La biotecnología y la mejora del medio ambiente La biotecnología ofrece muchas posibilidades para la mejora del medio ambiente. Una de las aplicaciones más interesantes es la eliminación de metales pesados en los ecosistemas. Existen microorganismos capaces de metabolizarlos y hacerlos desaparecer.De la misma forma, la eliminación de las mareas negras se puede llevar a cabo por bacterias capaces de digerir los hidrocarburos del petróleo, con una gran eficacia. Estas mismas bacterias son aplicables al tratamiento de diferentes tipos de contaminación asociados a la industria del petróleo, así como a las separaciones selectivas de mezclas de hidrocarburos.

24. También en relación con la lucha contra los contaminantes , es posible utilizable microorganismos para el tratamiento de la contaminación producida por herbicidas, pesticidas e insecticidas, así como para el procesado de diferentes tipos de residuos urbanos e industriales. Existen microorganismos que podrían ser utilizados para ensayos sobre la toxicidad de diversos compuestos en la naturaleza, detección de metales, recuperación de metales preciosos, etc. Por último, una aplicación de la mayor importancia es el uso de diversas especies de microorganismos seleccionados mediante técnicas biotecnológicas, para la producción de energía. Se conseguiría así una fuente de energía barata y no contaminante. La biotecnología ambiental se ocupa de la aplicación de los procesos biotecnológicos para proteger y mantener la calidad del medio ambiente.

25. Microorganismos y medio ambiente Diversas técnicas biotecnológicas permiten resolver, de diferentes y novedosas maneras, el problema de la contaminación ambiental. Se pueden utilizar diversos microorganismos para afrontar problemas de tratamiento y control de la contaminación química en los ecosistemas, ya que algunos de ellos, principalmente bacterias, tienen la capacidad de eliminar del medio o degradar con enzimas gran número de compuestos tóxicos y peligrosos. En la actualidad en los laboratorios se están creando bacterias, levaduras y enzimas específicas para conseguir la degradación de los residuos mediante las siguientes técnicas: Biometanización. Es un proceso de digestión anaerobia (sin oxígeno) de la materia orgánica por microorganismos, que la descomponen dando lugar a una mezcla de gases, principalmente metano y dióxido de carbono.

26. Lagunas de estabilización. Se utilizan bacterias y algas para depurar residuos líquidos por procesos naturales. Filtros percoladores. Con filtros que contienen una población de microorganismos que degradan la materia orgánica que haya en el residuo .

27. FIN THE END