jueves, 26 de agosto de 2010

MODIFICACION GENETICA

La modificación genética ha acabado significando la manipulación del material genético de un organismo (su ADN) por parte de las "tecnologías genéticas" modernas.
La modificación genética es una manera exacta y efectiva de lograr más características deseables en las plantas, sin necesidad de usar el método tradicional de prueba y error para lograr un cultivo selecto.

Durante siglos los agricultores y jardineros han intentado alterar y mejorar las plantas que cultivaban. En el pasado esto se lograba por medio del cruze de una planta o flor con otra, con la esperanza de producir una planta con cualidades particulares, tales como una flor más grande o un fruto más dulce. Los procedimientos que se utilizaban en el pasado intentaban lograr tales resultados en las plantas combinando todas las características de una planta con las de otra planta.
Pero, con el aumento de nuestros conocimientos sobre la vida vegetal, los científicos han encontrado maneras de acelerar este proceso y hacerlo más preciso y fiable. Ahora es posible identificar exactamente cuáles son los genes responsables de cada atributo. Utilizando esta información los científicos pueden hacer cambios pequeños y específicos en una planta sin afectarla en otras maneras.
Un ejemplo de esto es la patata que ha sido genéticamente modificada para desarrollar una resistencia al escarabajo de Colorado que puede destruir cosechas enteras de patatas; esta patata necesita menos pesticidas químicos.

ENZIMAS DE RESTRICCION
Una enzima de restricción (o endonucleasas de restricción) es aquella que puede reconocer una secuencia característica de nucleótidos dentro de una molécula de ADN y cortar el ADN en ese punto en concreto, llamado sitio o diana de restricción, o en un sitio no muy lejano a éste, dependiendo de la enzima. Los sitios de restricción cuentan con entre 4 y 12 pares de bases, con las que son reconocidos.
El mecanismo de corte de DNA se realiza a través de la ruptura de 2 enlaces fosfodiester en la doble hebra, lo que da lugar a dos extremos de DNA. Éstos pueden ser romos (cuando los enlaces rotos coinciden) o Cohesivos/escalonados. Estos últimos tienen tendencia a volver a unirse de modo espontáneo, ya que los extremos se pueden unir a otros extremos coincidentes que pueda haber en la cercanía (Apareamiento de Watson & Crick).
Corte de EcoRI dejando extremos cohesivos.
Restricción de SmaI dejando extremos romos.Los fragmentos de ADN obtenidos de este modo pueden unirse por otras enzimas llamadas ligasas. Conocemos así el ADN vector, que sería aquel que es capaz de replicarse independientemente del ADN de la célula anfitriona en la cual crece. Dentro de este grupo de vectores están los Plásmidos, moléculas circulares de ADN halladas en las bacterias.
Las enzimas de restricción que a pesar de ser distintas y provenir de distintas especies, tienen la misma secuencia de reconocimiento y dejan el mismo extremo cohesivo, pero no cortan en el mismo sitio, son llamadas Isoesquizómeros. Por ejemplo, están los isoesquizómeros Asp718 y KpnI.
El Premio Nobel de Medicina de 1978 fue concedido a los microbiólogos Werner Arber, Daniel Nathans y Hamilton Smith por el descubrimiento de las endonucleasas de restricción lo que condujo al desarrollo de la tecnología de ADN recombinante. El primer uso práctico de su trabajo fue la manipulación de la bacteria E. coli para producir insulina humana para los diabéticos.
Uno de los campos en los que el uso de enzimas de restricción ha tenido mayor implicación ha sido el diagnóstico de enfermedades genéticas relacionadas con cambios en la secuencia del ADN, ya sean mutaciones puntuales, inserciones o deleciones de fragmentos. Si éstas se producen en un sitio de reconocimiento de la enzima de restricción, al producirse eliminarán o agregarán nuevos sitios de corte. Al aplicar esta enzima al gen de una persona sana y una enferma se deberían observar distintas cantidades de fragmentos para cada caso en una electroforesis.
TRANSGENICOS
Un transgénico (Organismo Modificado Genéticamente, OMG) es un organismo vivo que ha sido creado artificialmente manipulando sus genes. Las técnicas de ingeniería genética consisten en aislar segmentos del ADN (el material genético) de un ser vivo (virus, bacteria, vegetal, animal e incluso humano) para introducirlos en el material hereditario de otro. Por ejemplo, el maíz transgénico que se cultiva en España lleva genes de bacteria que le permiten producir una sustancia insecticida.
La diferencia fundamental con las técnicas tradicionales de mejora genética es que permiten franquear las barreras entre especies para crear seres vivos que no existían en la naturaleza. Se trata de un experimento a gran escala basado en un modelo científico que está en entredicho.
Algunos de los peligros de estos cultivos para el medio ambiente y la agricultura son el incremento del uso de tóxicos en la agricultura, la contaminación genética, la contaminación del suelo, la pérdida de biodiversidad, el desarrollo de resistencias en insectos y "malas hierbas" o los efectos no deseados en otros organismos. Los efectos sobre los ecosistemas son irreversibles e imprevisibles.
- TECNOLOGIA TERMINATOR:
La Tecnología Terminator pertenece a GURT (acrónimo inglés de Grupo de Tecnologías de Restricción de Uso). Terminator es el nombre coloquial con que se conoce los métodos propuestos para la restricción del uso de vegetales genéticamente modificados, por medio de obtener que la segunda generación de semillas devenga estéril.
La tecnología Terminator fue diseñada para crear semillas que deberían “suicidarse”, es decir, la semilla realiza su función de desarrollo pero no permite que se generen nuevas semillas en la planta que se forme. Un agricultor que utiliza semillas tratadas con la tecnología Terminator no podrá nunca esperar recoger nuevas semillas para utilizarlas en el cultivo del próximo año, son semillas de un sólo uso que encierran diversos inconvenientes para los agricultores y quizás para el medioambiente, sin embargo, favorecen a quienes las desarrollan garantizando las ventas cada año.

En realidad Terminator está sujeto al Sistema de Protección de Tecnologías, este se basa en la introducción de determinadas secuencias genéticas en las plantas, las secuencias son responsables de la esterilización que sufre la planta, en un determinado momento del desarrollo se activa el mecanismo genético que niega el desarrollo de las nuevas generaciones. Las semillas transgénicas suelen empaparse de una sustancia química que junto a los cambios genéticos, darán buena cuenta de la segunda generación.
De este modo, las empresas garantizan que los agricultores deban acudir cada año a buscar nuevas semillas para sus cultivos. Se supone que las semillas modificadas genéticamente son de mejor calidad, ofrecen mayores cualidades nutricionales y mayor resistencia frente a las enfermedades o las inclemencias climáticas, entonces, ¿por qué introducir en ellas el suicidio? La industria indica que se trata de un mecanismo que evita la contaminación genética, al no existir nuevas generaciones, no aparecería el polen que podría dispersarse y contaminar otros cultivos fecundándolos.
Esta tecnología fue inicialmente desarrollada por el Departamento de Agricultura de EE.UU. y la Delta and Pine Company en los años 1990s, y aún no fue incorporada a cultivares comerciales, y por supuesto no está autorizada su venta. Debido a que algunos inversionistas expresaron preocupación en que ésta tecnología pudiese generar dependencia en los países más pobres, Monsanto, la compañía dedicada a la producción de bienes para usos agrícolas, consideró no comercializar esta tecnología, aún si llegase a estar comercialmente disponible.
- BIOTECNOLOGIA:

A nivel básico la biotecnología se puede definir como una técnica que utiliza células vivas, cultivo de tejidos o moléculas derivadas de un organismo como las enzimas para obtener o modificar un producto, mejorar una planta o animal o desarrollar un microorganismo para utilizarlo con un propósito específico.
Según esta definición, la fabricación, entre otros, de pan y cerveza que se basa en el empleo de células de levadura es un proceso biotecnológico.
La diferencia aportada por la biotecnología moderna es que actualmente el hombre no sólo sabe cómo usar las células u organismos que le ofrece la naturaleza, sino que ha aprendido a modificarlos y manipularlos en función de sus necesidades. La biotecnología tal como la conocemos actualmente empezó en los años 50 con el descubrimiento por James Watson y Francis Crick de la estructura de la molécula de ADN* (ácido desoxirribonucleico) que es donde se almacena la información genética (la herencia) en todos los seres vivos.
En contra de lo que pueda parecer, la Biotecnología no es un campo nuevo de actividad empresarial, su desarrollo puede remontarse a varios miles de años atrás cuando el hombre aprendió a producir pan y otros productos como el queso, la cerveza y el vino.
El hombre lleva varios miles de años modificando los vegetales que utiliza como alimento. Por ejemplo, las repollitos de Bruselas, la coliflor y el brócoli son variedades artificiales de la misma planta (aunque no lo parezcan). Lo mismo se puede decir de las decenas de variedades de manzanas, maíz, papas, trigo, entre otros. Los antecedentes salvajes de muchas de estas plantas, cuando existen, son tan poco parecidas que no serían reconocidos como tales por alguien que no fuera experto.
En cuanto a la "mezcla de especies", el triticale, un híbrido de trigo y centeno, lleva décadas prosperando en terrenos de mala calidad (útiles para centeno, pero no para trigo), pero con algunas buenas propiedades del trigo, lo que lo hace mucho más valioso para alimentación humana.
Sin embargo, la ingeniería genética permite ahora llevar a cabo, en pocos años y de forma controlada, lo que antes podía costar décadas o siglos, o conseguir efectos que sólo estaban en los sueños de los agricultores, pero que eran imposibles con las viejas técnicas de cruce y selección.
La ingeniería genética se utilizó inicialmente (por su alto coste) para producir sustancias de usos farmacéutico, como la insulina, modificando genéticamente microorganismos. Con los posteriores desarrollos, se obtuvieron también enzimas para uso industrial, como la quimosina recombinante, utilizada, al igual que la obtenida de estómagos de terneros jóvenes (su fuente original, el "cuajo"), para elaborar el queso. Posteriormente se han obtenido vegetales (y animales) modificados genéticamente para mejorar sus propiedades.Los productos de la biotecnología están alrededor nuestro. El yogurt, la cerveza, el vino y el queso de nuestra heladera son productos de la biotecnología. Los pickles, el pan, y el vinagre de nuestra cocina también lo son.Cientos de años atrás, la gente fue descubriendo, casi por accidente, cómo hacer uso de los procesos biológicos que ocurren dentro de las células vivientes. Sin entender los procesos, podían ver los resultados. Descubrieron, por ejemplo, que ciertos microorganismos, como las bacterias y los hongos podían producir vinagre, cerveza o vino cuando crecían en grandes tinas. Estos procesos fueron llamados fermentación. A través de prueba y error, aprendieron el control de estos procesos y a producir grandes cantidades de un amplio rango de productos.
Los científicos actualmente comprenden muchos de estos procesos biológicos y cómo estos ocurren. Esto les ha permitido desarrollar nuevas técnicas para alterar o copiar algunos de estos procesos naturales y por lo tanto lograr una amplia variedad de productos. Algunos, como el queso, son los mismos productos hechos utilizando la biotecnología tradicional, pero con los nuevos métodos son más rápidos, económicos y más confiables. Otros, como algunos de los nuevos productos farmacéuticos no pueden ser fabricados con los métodos antiguos.
Muchas definiciones de biotecnología han sido discutidas a lo largo de estos años. Algunas de las que se han mantenido a través de los años son:"Biotecnología significa la aplicación de principios científicos y de ingeniería para el proceso de materiales a través de agentes biológicos para obtener bienes y servicios. Estos principios cubren una amplia variedad de disciplinas pero se basa principalmente en microbiología, bioquímica, genética e ingeniería genética". OECD 1982, "Biotecnología, Perspectivas y Tendencias Internacionales"."Biotecnología significa la aplicación de la ciencia y de la ingeniería con el uso directo o indirecto de organismos vivos o partes o productos de organismos vivos en su forma natural o modificada". Canadian Environmental Protection Act, 1985.
TRANSFERENCIA GENETICA:

La terapia génica (TG) es el conjunto de procedimientos que permiten la introducción de genes sanos o normales dentro de las células de un organismo, mediante las llamadas Tecnologías de Transferencia de Genes (TTG).
¿Cómo hacer que el gen deseado llegue hasta el núcleo de las células de un organismo vivo y se exprese en el momento y lugar precisos? Ésta es la pregunta clave de la TG, y toda la futura perfección que pueda alcanzar depende casi por completo de la resolución de este problema.
La TTG debe:
1.- Suministrar una transferencia génica eficiente y precisa.
2.- Garantizar una expresión génica persistente y bien regulada.
3.- Procurar una adecuada localización subcelular y un procesamiento adecuado del producto génico (proteína).
Un gen es un fragmento de ADN. Los genes normales que se utilizan para reemplazar los genes defectuosos se pueden obtener a partir de bibliotecas de genes en las cuales se encuentran almacenados, como ya hemos dicho. Estos genes pueden ser llevados a la célula por medio de los llamados vehículos o “vectores”, denominados así por su similitud con los agentes biológicos que transmiten enfermedades. El término vector anteriormente se utilizaba sólo para designar a los plasmidios o a los virus modificados que se utilizaban como vehículos que transportaban el gen deseado a una célula. El mismo ha pasado a ser un término genérico que involucra los diversos medios, ya sean biológicos, químicos o físicos, por medio de los cuales se puede hacer llegar el gen a la célula, y así se emplea en diversos textos y publicaciones aunque algunos prefieren reservar el término vector para los vehículos biológicos propiamente dichos. Es por eso que hablamos de métodos de transferencia o vectores virales y no virales, los cuales pueden cumplir su cometido tanto en células extraídas del paciente que se va a tratar, modificadas in vitro y luego reimplantadas (técnicas ex vivo), o directamente en el paciente (técnicas in vivo).
Los vectores virales se basan en el principio de que los virus son fragmentos de ADN o ARN encapsulados que ingresan a las células y dirigen la maquinaria celular para sus propósitos de reproducción. Estos virus están formados por varios genes y pueden ser modificados por ingeniería genética, extrayéndoseles aquellos que les confieren sus características dañinas e intercambiándose por el o los genes deseados, sin que pierdan la capacidad de encapsularse, pero sí la de autorreproducirse en el individuo. Se cultivan y se purifican en medios celulares especiales hasta que se verifica su inocuidad. En el fondo, los vectores virales son virus modificados con los cuales literalmente se infecta al individuo. Estos virus irán a una gran cantidad de células del organismo, depositando su material genético en el núcleo, el cual posteriormente se expresará como proteínas. Los principales vectores virales son los retrovirus y los adenovirus. Fueron los primeros en ser utilizados porque se conocía bastante bien su constitución y su comportamiento. Sin embargo, cada tipo de virus podría constituirse, con las modificaciones pertinentes, en un vector viral, y hay muchos otros que están siendo utilizados en los protocolos de experimentación.
Los métodos de transferencia no virales fueron desarrollados como alternativa debido a ciertos inconvenientes que presentan los vectores virales. Entre los principales encontramos los liposomas y el DNA desnudo, entre otros. Los liposomas son microesferas compuestas por una membrana lipídica que rodea un medio acuoso interno. Hay dos tipos: los liposomas catiónicos, que están cargados positivamente y que interactúan con el ADN (de carga negativa) para formar un complejo estable. Este complejo puede entrar a las células luego de su administración endovenosa. Entre los más usados está la lipofectina. Por otro lado, los liposomas con carga negativa no forman complejos con el ADN, sino que lo atrapan, formando una cápsula alrededor. Entre sus ventajas está que pueden llevar grandes fragmentos de ADN, potencialmente tan largos como el tamaño de un cromosoma, a diferencia de los vectores virales, que sólo pueden llevar un ADN de longitud más bien pequeña.
El ADN desnudo consiste en inyectar directamente plásmidos de ADN, es decir, constructos de ADN confeccionados por ingeniería genética, los cuales se ha visto presentan cierto grado de expresión en los diversos tejidos luego de su administración.
FAGOS Y USO DE VECTORES

Los bacteriófagos (también llamados fagos), (limento/ingestión) son virus que infectan exclusivamente a bacterias.
Al igual que los virus que infectan células eucariotas, los fagos están constituidos por una cubierta proteica o cápside en cuyo interior está contenido su material genético, que puede ser ADN o ARN de simple o doble cadena, circular o lineal (en el 95% de los fagos conocidos es ADN de doble cadena), de 5.000 a 500.000 pares de bases. El tamaño de los fagos oscila entre 20 y 200 nm aproximadamente.
Los fagos son ubicuos y pueden ser encontrados en diversas poblaciones de bacterias, tanto en el suelo como en la flora intestinal de los animales. Uno de los ambientes más poblados por fagos y otros virus es el agua de mar, donde se estima que puede haber en torno a 10 partículas virales por mililitro, pudiendo estar infectadas por fagos el 70% de las bacterias marinas.
Estructura de un fago.Los fagos pueden generar el ciclo lítico o el ciclo lisogénico, aunque muy pocos son capaces de llevar a cabo ambos. En el ciclo lítico, las células hospedadoras del fago son lisadas (destruidas) tras la replicación y encapsulación de las partículas virales, de forma que los nuevos virus quedan libres para llevar a cabo una nueva infección.
Por el contrario, en el ciclo lisogénico no se produce la lisis inmediata de la célula. El genoma del fago puede integrase en el ADN cromosómico de la bacteria hospedadora, replicándose a la vez que lo hace la bacteria o bien puede mantenerse estable en forma de plásmido, replicándose de forma independiente a la replicación bacteriana. En cualquier caso, el genoma del fago se transmitirá a toda la progenie de la bacteria originalmente infectada. El fago queda así en estado de latencia hasta que las condiciones del medio se vean deterioradas: disminución de nutrientes, aumento de agentes mutagénicos, etc. En este momento, los fagos endógenos o profagos se activan y dan lugar al ciclo lítico que termina con la lisis celular.
En ocasiones, los profagos otorgan beneficios a la bacteria huésped mientras permanecen en estado letárgico al incorporarle nuevas funciones a su genoma; éste fenómeno se conoce como conversión lisogénica. Uno de los ejemplos más famosos es el de la cepa bacteriana inocua Vibrio cholerae, la cual, por acción de un fago, se transforma en una cepa tremendamente virulenta que es la causante del cólera.
Para entrar en una célula, los fagos se acoplan a receptores específicos en la superficie de la bacteria, que pueden ser lipopolisacáridos, ácidos teicoicos, proteínas o incluso flagelos. Por ello, cada fago solo podrá infectar ciertas bacterias según sus receptores. Puesto que los fagos no son móviles, dependen de encuentros al azar con los receptores adecuados en solución para poder infectar un bacteria.
Parece que los bacteriófagos presentan una especie de jeringa mediante la cual introducen su material genético en el interior de la célula. Tras el reconocimiento del receptor adecuado, la cola y cuello del fago se contraen, quedando así el fago acoplado a la superficie celular. El material genético puede ser ahora introducido a través de la membrana o bien simplemente depositado sobre la superficie. No se descarta que pueda haber fagos con otros métodos diferentes para introducir su material genético en la célula.
En términos biológicos, un vector es un agente generalmente orgánico que sirve como medio de transmisión de un organismo a otro. Los vectores biológicos se estudian por ser causas de enfermedades, pero también como posibles curas para el ser humano.
Artículo principal: Vector epidemiológico
Se le llama vector a un mecanismo, generalmente un organismo, que transmite un agente infeccioso o infestante desde los individuos afectados a otros que aún no portan ese agente. Por ejemplo los mosquitos de la familia culícidos son vectores de diversos virus y protistas patógenos. La mayor parte de los vectores son insectos hematófagos, puesto que los virus y bacterias encuentran un medio fácil de transmisión por contacto directo a la circulación sanguínea.
Artículo principal: Vector génico
En genética, un vector es una agente que transfiere información genética, por algún tipo de medio, de un organismo a otro. Un vector con el que los científicos experimentan son los plásmidos, con los que es posible insertar genes foráneos al núcleo de una célula. También se les puede considerar vectores genéticos a todo tipo de virus, puesto que su principal función es insertar información genética en otras células.

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