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i
MONOGRAFÍA
Examen de Suficiencia Profesional Res. N°1042-2019-D-FAC
Presentada por:
Contreras Huamanyauri, Franklin
Portada
La tecnología del ADN recombinante. Genoma humano
Para optar al Título Profesional de Licenciado en Educación
Especialidad: A.P: Biología – A.S: Informática
Lima, Perú
2019
UNIVERSIDAD NACIONAL DE EDUCACIÓN
Enrique Guzmán y Valle
Alma Máter del Magisterio Nacional
FACULTAD DE CIENCIAS
Escuela Profesional de Ciencias Naturales
ii
Designación de Jurado Resolución Nº1042-2019-D-FAC
__________________________________
Dra. Cruz Neyra Lidia Luz
Presidente
__________________________________
Mg. Vargas Cairo Carlos Augusto
Secretario
___________________________________
Mg. Osorio Mejía Victor Raúl
Vocal
Línea de investigación: Educación experimental en sistemas bióticos y abióticos.
Hoja de firmas de jurados MONOGRAFÍA
La tecnología del ADN recombinante. Genoma humano
iv
Portada .................................................................................................................................... i
Hoja de firmas de jurados ...................................................................................................... ii
Dedicatoria ........................................................................................................................... iii
Índice de contenidos ............................................................................................................. iv
Lista de Tablas ..................................................................................................................... vii
Lista de Figuras .................................................................................................................. viii
Introducción ........................................................................................................................... x
Capítulo I ............................................................................................................................. 12
ADN Recombinante ............................................................................................................. 12
1.1 Historia del ADN recombinante ............................................................................ 12
1.2 Definición .............................................................................................................. 13
1.3. Estructura del ADN ............................................................................................... 14
1.4. Creación de ADN recombinante ............................................................................... 15
1.5. Expresión del ADN recombinante ............................................................................ 16
1.6. Propiedades de organismos que contienen ADN recombinante ............................... 17
1.7. Proceso de Producción .............................................................................................. 18
Capitulo II ............................................................................................................................ 19
Aplicaciones de la tecnología de ADN recombinante ......................................................... 19
2.1. Tecnología del ADN ................................................................................................. 19
2.1.1. Quimosina recombinante ....................................................................................... 20
2.1.2. Insulina humana recombinante .............................................................................. 21
2.1.3. Hormona del crecimiento humano recombinante (HGH, somatotropina) ............. 22
2.1.4. Factor de coagulación VIII recombinante .............................................................. 22
2.1.5. Vacuna contra la hepatitis B recombinante ........................................................... 23
2.1.6. Diagnóstico de infección con VIH ......................................................................... 24
Índice de contenidos
v
2.1.7. Arroz dorado .......................................................................................................... 25
2.1.8. Cultivo resistente a herbicida ................................................................................. 25
2.1.9. Cultivos resistentes a insectos ................................................................................ 26
2.2. Producción y terapia con proteínas recombinantes ................................................... 27
2.2.1. Producción en bacterias ...................................................................................... 27
2.2.2. Producción en levaduras ..................................................................................... 28
2.2.3 Producción en células de insecto ......................................................................... 29
2.2.4 Producción en células de mamífero ..................................................................... 29
Capítulo III ........................................................................................................................... 31
El Genoma Humano ............................................................................................................. 31
3.1. Historia ...................................................................................................................... 31
3.2. Concepto de gen y de genoma .................................................................................. 31
3.3. ¿Qué es el genoma? .................................................................................................. 32
3.3.1 Antecedentes Históricos del Genoma .................................................................. 33
3.3.2. Cronología del ADN (desde los guisantes de Mendel hasta la oveja Dolly y el
genoma) ............................................................................................................................ 33
3.4. El genoma humano ................................................................................................... 46
3.5. Componentes ............................................................................................................. 47
3.5.1. Cromosomas ....................................................................................................... 47
3.5.2. Alteraciones cromosómicas ................................................................................ 49
Capitulo IV........................................................................................................................... 50
Enfermedades genéticas ....................................................................................................... 50
4.1. Alteración de la secuencia de ADN .......................................................................... 50
4.2. Mutaciones genéticas ................................................................................................ 51
4.2.1. Trastornos monogénicos ..................................................................................... 52
4.3. Trastornos poligénicos y multifactoriales ................................................................. 57
Aplicación Didáctica ............................................................................................................ 58
Síntesis ................................................................................................................................. 68
vi
Apreciación crítica y sugerencias ........................................................................................ 69
Conclusiones ........................................................................................................................ 70
Referencias ........................................................................................................................... 71
vii
Lista de Tablas
Tabla 1. Distribución de los cromosomas ......................................................................................... 48
Tabla 2 Distribución de los cromosomas. ......................................................................................... 53
viii
Lista de Figuras
Figura 1. ADN recombinado ................................................................................................ 13
Figura 2. Estructura del ADN .............................................................................................. 14
Figura 3. Estructura de la quimosina .................................................................................. 21
Figura 4. Estructura de la insulina ....................................................................................... 21
Figura 5. Hormona de crecimiento ...................................................................................... 22
Figura 6. Importancia del factor VIII .................................................................................. 23
Figura 7. Vacuna Hepatitis B ............................................................................................... 24
Figura 8 Test Elisa .............................................................................................................. 24
Figura 9. Comparación del arroz dorado (derecha) con el arroz blanco tradicional
(izquierda) ............................................................................................................................ 25
Figura 10. Formula química del glisofato ............................................................................ 26
Figura 11. Esporas y cristales bipiramidales de la cepa T08025 de Bacillus thuringiensis
morrisoni .............................................................................................................................. 26
Figura 12. Producción en levaduras ..................................................................................... 28
Figura 13. Spodoptera frugiperda (polilla parásita del maíz y del algodón) ....................... 29
Figura 14. Células CHO ....................................................................................................... 30
Figura 15. Elige dos plantas de guisantes. ........................................................................... 34
Figura 16. Evaluando la relación de genes y cromosomas .................................................. 34
Figura 17, Comprobando los rayos X .................................................................................. 35
Figura 18. Ostwald T. Avery ............................................................................................... 35
Figura 19, Maclyn McCarty ................................................................................................. 36
Figura 20. Colin Munro MacLeod ....................................................................................... 36
Figura 21. Maurice Wilkins ................................................................................................. 36
Figura 22. Rosalind Franklin ............................................................................................... 37
ix
Figura 23. Renacuajos clonados .......................................................................................... 37
Figura 24, Francis Crick ...................................................................................................... 38
Figura 25. James Dewey Watson ......................................................................................... 38
Figura 26. John Franklin Enders .......................................................................................... 39
Figura 27. Arthur Kornberg ................................................................................................. 39
Figura 28. Replicación del DNA ......................................................................................... 40
Figura 29.Severo Ochoa....................................................................................................... 40
Figura 30, Marianne Grunberg Manago .............................................................................. 41
Figura 31. ARN mensajero .................................................................................................. 41
Figura 32. François Jacob .................................................................................................... 42
Figura 33. Jacques L. Monod ............................................................................................... 42
Figura 34. Premio nobel de medicina .................................................................................. 42
x
Introducción
Todo iorganismo, iaún iel imás isimple, icontiene iuna ienorme icantidad ide iinformación.
iEsta iinformación ise iencuentra ialmacenada ien iuna imacromolécula ique ise ihalla ien itodas
ilas icélulas: iel iADN.
iEste iADN iestá idividido ien igran icantidad ide isub-unidades (la cantidad varía de
acuerdo con la especie) illamadas igenes. iCada igen icontiene ila iinformación inecesaria ipara
ique ila icélula isintetice iuna iproteína. iAsí, iel igenoma1 iva ia iser iel iresponsable ide ilas
icaracterísticas idel iindividuo. iLos igenes icontrolan itodos ilos iaspectos ide ila ivida ide icada
iorganismo, iincluyendo imetabolismo, iforma, idesarrollo iy ireproducción. iPor iejemplo, ila
isíntesis iuna iproteína iX ihará ique ien iel iindividuo ise imanifieste iel irasgo "pelo oscuro",
mientras que la iproteína iY ideterminará iel irasgo "pelo claro".
iEste itrabajo ide iinvestigación iconsta ide i5 icapítulos ien iel ique idetallo iy iresalto
iespecíficamente ilo isiguiente:
• Capítulo I - ADN recombinante. - iencontraremos iinformación icon irespecto ia ila
ihistoria, idefinición, iestructura, icreación, iexpresión, ipropiedades iy iproceso ide iADN
irecombinante.
• Capítulo II - Aplicaciones de la tecnología del ADN recombinante. – ise iah
itratado ide iser ilo imás idetallado ial ihacer imención ia ila iTecnología idel iADN iactual
iy isus ivariaciones idesde iaños ianteriores ia ila iactualidad.
• Capítulo III – Genoma Humano. – ien iel isiguiente icapítulo itambién ihago imención
ia itemas iexactos icomo ila ihistoria iy iel ifamoso iproyecto idel igenoma ihumano,
ihaciendo imención ia ila ievolución ide ila iciencia icientífica idesde iaños ianteriores
ihasta ila iactualidad.
xi
• Capítulo IV – Enfermedades Genéticas. - ial iindagar ien idistintas ifuentes iescritas
iy/o ivirtuales, itrato ide iresaltar ien ieste icapitulo ila ievolución ide ila iciencia ien ila
iactualidad icon ila icreación ide inuevos iproyectos icomo iclonaciones iy icreación ide
inuevos imedicamentos ipara iel icura ide idistintas ienfermedades ique iaun iestá ien
iproceso ide iencontrar iel icura iindicado.
• Capítulo V – Evolución genómica. - idichos iestudios ipermiten iahondar ien iel
iconocimiento ide iaspectos ievolutivos ide iescala itemporal iy iespacial imuy idiversa,
idesde iel iestudio ide ila ievolución ide ilos iprimeros iseres ivivos ihace imiles ide
imillones ide iaños io ilas iradiaciones ifilogenéticas ien imamíferos, ihasta iel iestudio ide
ilas imigraciones ide iseres ihumanos ien ilos iúltimos 100 000 iaños, ique iexplican ila
iactual idistribución ide ilas idistintas irazas ihumanas.
12
Capítulo I
ADN Recombinante
1.1 Historia del ADN recombinante
iLa iidea idel iADN irecombinante ifue ipropuesta ipor iprimera ivez ipor Peter Lobban, iun
iestudiante igraduado idel iprofesor Dale Kaiser ien iel iDepartamento ide iBioquímica ien ila
iEscuela ide iMedicina ide ila iUniversidad ide iStanford. iLas iprimeras ipublicaciones
idescribiendo ila iexitosa iproducción iy ila ireplicación iintracelular idel iADN irecombinante
iaparecieron ien 1972 y en 1973 (Bruce, 2006).
iLa iUniversidad iStanford iaplicó ipara iuna ipatente ide Estados Unidos para el ADN
recombinante en 1974, ienlistando ia ilos iinventores: iStanley iN. Cohen y Herbert W. Boyer; ila
ipatente ifue iconcedida ien i1980. iLa iprimera idroga iautorizada iutilizando ila itecnología ide
iADN irecombinante ifue ila iinsulina ihumana, idesarrollada ipor iGenentech iy iautorizada ipor
iEli Lilly and Company.
13
1.2 Definición
iEl iADN irecombinante, io iADN irecombinado, ies iuna imolécula ide iADN iartificial iformada
ide imanera ideliberada iin ivitro ipor ila iunión ide isecuencias ide iADN iprovenientes ide idos
iorganismos idistintos ique inormalmente ino ise iencuentran ijuntos.
iAl iintroducirse ieste iADN irecombinante ien iun iorganismo, ise iproduce iuna
imodificación igenética ique ipermite ila iadición ide iuna inueva isecuencia ide iADN ial
iorganismo, iconllevando ia ila imodificación ide irasgos iexistentes io ila iexpresión ide inuevos
irasgos. iLa iproducción ide iuna iproteína ino ipresente ien iun iorganismo ideterminado iy
iproducidas ia ipartir ide iADN irecombinante, ise illaman iproteínas irecombinantes (Merino,
2015).
iEl iADN irecombinante ies iresultado idel iuso ide idiversas itécnicas ique ilos ibiólogos
imoleculares iutilizan ipara imanipular ilas imoléculas ide iADN iy idifiere ide ila irecombinación
igenética ique iocurre isin iintervención identro ide ila icélula.
iEl iproceso iconsiste ien itomar iuna imolécula ide ADN de un organismo, isea ivirus,
iplanta io iuna ibacteria iy ien iel ilaboratorio imanipularla iy iponerla ide inuevo identro ide iotro
iorganismo. iEsto ise ipuede ihacer ipara iestudiar ila iexpresión ide iun igen, para producir
proteínas en iel itratamiento ide iuna ienfermedad igenética, ivacunas io icon ifines ieconómicos iy
científicos (Merino, 2015).
Figura 1. ADN recombinado
14
1.3. Estructura del ADN
iUna imolécula ide ADN está formada por idos icadenas ide inucleótidos. iA iesta “cadena” ise
ile iconoce icomo ihebra ide iADN.
iLas idos ihebras ise iencuentran iunidas ipor ipuentes ide ihidrógeno ientre ilas ibases
icomplementarias. iLas ibases initrogenadas iestán ienlazadas ide imanera icovalente ia iun
iesqueleto ide iazucares iy ifosfatos.
iCada inucleótido iubicado ien iuna ihebra ipuede iacoplarse icon iotro inucleótido
iespecífico ide ila iotra ihebra, ipara iformar ila iconocida idoble ihélice. iCon iel ifin ide
iformar iuna iestructura ieficiente, iA isiempre ise iacopla icon iT ipor imedio ide dos
ipuentes ide hidrógeno, y G con C por tres puentes (Bernot, 2007, p.43).
Figura 2. Estructura del ADN
iLa iimportancia ide iconocer iacabadamente iel igenoma ies ique imuchas ienfermedades
itienen iun icomponente igenético, itanto ilas ihereditarias icomo ilas iresultantes ide irespuestas
icorporales ial imedio iambiente.
15
1.4. Creación de ADN recombinante
La clonación molecular es iun iproceso ide ilaboratorio iusado ipara icrear iADN
irecombinante. iEs iuno ide ilos idos imétodos imás iutilizados, ijunto icon ila iReacción ien
icadena ide ila ipolimerasa (PCR), iusada ipara idirigir ila ireplicación ide icualquier icadena ide
iADN iespecífica iescogida ipor iel iexperimentador.
iLa idiferencia ifundamental ientre iambos imétodos, ies ique ila iclonación imolecular
iimplica ila ireplicación ide iADN identro ide iuna icélula iviva, imientras ique PCR ireplica iel
iADN ien iel itubo ide iensayo, isin icélulas ivivas.
iLa iformación de ADN recombinante irequiere iun ivector ide iclonación, iuna
imolécula ide iADN ique ise ireplica ien iuna icélula iviva. iLos ivectores igeneralmente ison
iderivados ide iplásmidos io ivirus, iy irepresentan isegmentos irelativamente ipequeños ide
ADN ique icontienen iseñales igenéticas inecesarias ipara ila ireplicación, iasí icomo ielementos
iadicionales ide iconveniencia ipara iinsertar ADN iforáneo, iidentificando icélulas ique
icontienen ADN irecombinante iy, icuándo iy idónde isea iapropiado, isiendo icapaz ide
iexpresar iel ADN iforáneo.
iEl itipo ide ivector ique ise iutilizará ipara iclonación imolecular idepende ien ila ielección
idel iorganismo ihuésped, iel itamaño ide iADN ique iserá iclonado iy ide ila imanera ien ila ique
iel iADN iforáneo iserá iexpresado. iLos isegmentos ide iADN ipueden iser icombinados iusando
iuna igran ivariedad ide imétodos, icomo ila irestricción ide iclonación ide ienzima/ligasa o la
Asamblea de Gibson.
iEn iprotocolos ide iclonación iestándar, ila iclonación ide icualquier ifragmento ide ADN
iimplica iesencialmente isiete ipasos:
16
• iElección idel iorganismo ihuésped iy idel ivector ide iclonación.
• iPreparación idel ivector ide iADN.
• iPreparación idel iADN ipara iclonación.
• iCreación idel iADN irecombinante.
• iIntroducción idel iADN irecombinante ien iel iorganismo ihuésped.
• iSelección ide iorganismos ique icontengan iADN irecombinante.
• iProyecciones ipara iclones icon ilas iinserciones idel iADN ideseado iy icon
ipropiedades ibiológicas.
1.5. Expresión del ADN recombinante
iDespués idel itrasplante ien iel iorganismo ihuésped, iel iADN iforáneo icontenido ien ila
iestructura idel ADN irecombinante ipuede io ino iser iexpresado.
iSignifica ique iel iADN ipuede iser isimplemente ireplicado isin iexpresarse, io ipuede iser
itranscrito iy itraducido, icausando ique iuna iproteína irecombinante isea iproducida.
iGeneralmente, ila iexpresión ide iun igen iforáneo irequiere ique ila ireestructura idel igen
iincluya isecuencias inecesarias ipara iproducir iuna imolécula ide iRNA imensajero (ARNm)
ique ipueda iser iusada ipor iel iaparato ide itraducción idel ihuésped (Bruce, 2006).
iCambios iespecíficos ien iel iorganismo ihuésped ipueden iser irealizados ipara imejorar
ila iexpresión idel igen iectópico. iAdemás, ise ipueden irequerir icambios itambién ien ilas
isecuencias ide icodificación, ipara ioptimizar ila itraducción, ihacer ila iproteína isoluble,
idirigir ila iproteína irecombinante ia isu icorrecta ilocalización icelular io iextracelular, iy
iestabilizar ila iproteína ide ila idegradación.
17
1.6. Propiedades de organismos que contienen ADN recombinante
iEn ila imayor iparte ide ilos icasos, ilos iorganismos ique icontienen iADN irecombinante
iaparentemente itienen iun ifenotipo inormal.
iEsto isignifica ique isu iapariencia, icomportamiento iy imetabolismo ison iusualmente
iinalterados, iy ila iúnica imanera ide idemostrar ila ipresencia ide isecuencias irecombinantes ies
iel iexamen idel iADN, ique inormalmente ise ihace icon iel itest ide ila ireacción ien icadena ide
ila ipolimerasa (PCR). iHay iexcepciones isignificativas ique iserán idiscutidas iabajo.
Si las secuencias de ADNr codifican un gen ique iestá iexpresado, ila ipresencia ide
iARN y/o ide ilos iproductos ide ila iproteína idel igen irecombinado ipueden iser idetectados,
inormalmente iutilizando imétodos icomo PCR io ihibridación iWestern.8 iLos icambios
ifenotípicos ibrutos ino ison inormativos, ia imenos ique iel igen irecombinante iha isido
iescogido iy imodificado ipara igenerar iactividad ibiológica ien iel iorganismo ihuésped.
iFenotipos iadicionales ique ison iencontrados iincluyen itoxicidad ipara iel iorganismo
ihuésped iinducida ipor iel iproducto idel igen irecombinante, iespecialmente isi ies isobre-
expresado io iexpresado ien icélulas io itejidos iinapropiados.
iEn ialgunos icasos, iel ADN recombinante ipuede itener iefectos iperjudiciales iincluso
icuando ino iestá iexpresado. iUn imecanismo ipor iel ique ilo ianterior isucede ies ila
iinactivación iinsercional, ien iel ique la ADNr se inserta en el gen de ila icélula ihuésped. iEn
iciertas iocasiones, ilos iinvestigadores iutilizan idicho ifenómeno ipara "bloquear" igenes ipara
ideterminar isu ifunción ibiológica iy isu iimportancia.
iOtro imecanismo ipor iel ique ila iinserción ide ADNr ien iel ADN icromosomal ipuede
iafectar ila iexpresión idel igen ies ipor iactivación iinapropiada ide igenes ide icélulas ihuésped
18
ique iya ihabían isido iinexpresados. Lo anterior puede suceder, por ejemplo, icuando iun
ifragmento ide ADN irecombinante ique contiene un promotor activo illega ia ilocalizarse ia
ilado idel igen ide iuna icélula ihuésped ipreviamente isilenciado, io icuando iuna icélula
ihuésped ique ifunciona ipara irestringir ila iexpresión igenómica ipasa ipor iinactivación
iinsercional ipor iel iADN irecombinante
1.7. Proceso de Producción
iEl iproceso ide iproducción ide iun iADN irecombinante icomienza icon ila iidentificación
idesde iun iorganismo ide iuna isecuencia ide iADN ide iinterés icon iel ifin ide ipropagarlo ien
iotro iorganismo ique carece de la secuencia y, por ende, del producto proteico de esa
secuencia ide iADN. iAsí ise ipueden iproducir icantidades iilimitadas ide ila iproteína
icodificada ipor iel isusodicho igen. En términos simples, el procedimiento consiste en:
- iLocalización ide igenes iy isus ifunciones.
- iClonación idel iADN, iy isu iposterior ialmacenamiento ien igenes.
- iReacción ien icadena ide ila ipolimerasa (PCR).
- iUtilización ide ivectores ide iexpresión.
19
Capitulo II
Aplicaciones de la tecnología de ADN recombinante
2.1. Tecnología del ADN
iEl iADN irecombinante ies iampliamente iutilizado ien ibiotecnología, imedicina iy ien
iinvestigación. iHoy ien idía, ilas iproteínas irecombinantes iy iotros iproductos iresultantes ide
ila iutilización ide ila itecnología ide ADN recombinante son iencontrados iesencialmente ien
icualquier ifarmacia ioccidental, en oficinas de idoctores iy iveterinarios, ilaboratorios ide
ipruebas imédicas, iy ien ilaboratorios ide iinvestigación ibiológica.
iAdemás, ilos iorganismos ique ihan isido imanipulados iusando itecnología ide iADN
irecombinante, iasí icomo iproductos iderivados ide iesos iorganismos, ihan iencontrado
isu icamino ia idiversas igranjas, isupermercados, igabinetes iimédicos ien icasa, ie iincluso
ia itiendas ide imascotas, icomo iaquellas ique ivenden GloFish y otros ianimales
imodificados igenéticamente (Francis, 1990, p.121).
iLa iaplicación imás icomún idel iADN irecombinante ies ien ila iinvestigación ibásica, ien
ila icual ila itecnología ies ide igran irelevancia ipara ila imayoría idel itrabajo ique ise iestá
illevando ia icabo ien ilas iciencias ibiológicas iy ibiomédicas.
20
El ADN recombinante es utilizado para iidentificar, imapear iy iobtener ila isecuencia
ide igenes, iy ideterminar isu ifunción. iLa iinvestigación ide ADNr ies iutilizada ipara ianalizar
la iexpresión ide igenes ien ilas icélulas de ilos iindividuos, iy ia itravés ide ilos itejidos ide
iorganismos icompletos.
iLas iproteínas irecombinantes ison iampliamente iutilizadas icomo ireactivos ien
iexperimentos ide ilaboratorio iy ipara igenerar iinvestigaciones ipara iexaminar ila isíntesis ide
iproteínas identro ide ilas icélulas iorganismos.
iMuchas iaplicaciones iadicionales idel iADN irecombinante ison iencontradas ien ila
iindustria, iproducción ide ialimentos, imedicina ihumana iy iveterinaria, iagricultura, iy ien
ibioingeniería.
Algunos de estos ejemplos específicos son identificados a continuación:
2.1.1. Quimosina recombinante
iEncontrada ien iel icuajo, ila iquimosina ies iuna ienzima iutilizada ipara ila imanufactura
idel iqueso. iFue iel iprimer iaditivo ialimentario idiseñado igenéticamente ique ifue iutilizado
ien iel iambiente icomercial.
iTradicionalmente, ilos iprocesadores iobtuvieron ila iquimosina idel icuajo, iuna
ipreparación iderivada idel icuarto iestómago ide ilos iterneros ique ise ialimentan ide ileche. iLos
icientíficos idiseñaron iuna cadena (K-12) no ipatogénica ide ila ibacteria "E. coli" ipara ila
iproducción ia igran iescala ien iel ilaboratorio ide ila ienzima.
iDicha ienzima irecombinante imicrobiológicamente iiproducida, iestructuralmente
iidéntica ia ila ienzima iderivada idel iternero, cuesta menos y es producida en cantidades
abundantes. iHoy ien idía, icerca idel 60% idel iqueso iduro ide iEstados iUnidos iestá ihecho
21
icon iquimosina idiseñada igenéticamente. En 1990, la FDA ile iconcedió ia ila iquimosina iel
iestado ide "generalmente reconocida como segura" (GRAS), ibasado ien iinformación ique
imostraba ique ila ienzima iera isegura.
Figura 3. Estructura de la quimosina
2.1.2. Insulina humana recombinante
iCasi icompletamente ireemplaza ia ila iinsulina iderivada ide ianimales (e.j. puercos y
ganado) ipara iel itratamiento ide idiabetes (que requiere insulina). iUna ivariedad ide
idiferentes ipreparaciones ide iinsulina irecombinada ise iencuentra ien iusa iextenso. iLa
iinsulina irecombinada ies isintetizada iinsertando iel igen ide iinsulina ihumana ien E. coli, io
ien ilevadura (saccharomyces cerevisiae) ique iluego iproduce iinsulina ipara iuso ihumano.
Figura 4. Estructura de la insulina
22
2.1.3. Hormona del crecimiento humano recombinante (HGH, somatotropina)
iAdministrada ia ipacientes icuya iglándula ipituitaria igenera icantidades iinsuficientes
ipara isostener iun icrecimiento iy idesarrollo inormal.
iAntes ide ique ila ihormona irecombinante iestuviera idisponible, ila ihormona ipara iuso
iterapéutico iera iobtenida ide ilas iglándulas ipituitarias ide icadáveres, ipráctica iinsegura ique
iconllevaba ia ique ialgunos ipacientes idesarrollaran ila Enfermedad de Creutzfeldt–Jakob.
iLa ihormona irecombinante ieliminó idicho iproblema iy iahora ies iutilizada
iterapéuticamente. iTambién ise iha ihecho iun imal iuso ide iella ipara imejorar iel irendimiento
ide iatletas ientre iotros icasos.
Figura 5. Hormona de crecimiento
2.1.4. Factor de coagulación VIII recombinante
iProteína ide icoagulación isanguínea iadministrada ia ipacientes icon iel idesorden ide
isangrado iconocido icomo ihemofilia, iquienes ison iincapaces ide iproducir iel ifactor ide
icoagulación VIII en icantidades isuficientes ipara imantener ila icoagulación isanguínea
inormal.
23
iAntes idel idesarrollo idel ifactor ide icoagulación VIII recombinante, ila iproteína iera
iobtenida imediante iel iprocesamiento de igrandes icantidades de sangre humana de
imúltiples idonadores, lo icual iconllevaba iun iriesgo imuy igrande ide itransmisión ide
ienfermedades itransmitidas ipor ila isangre, icomo iel iVIH iy ila ihepatitis B.
Figura 6. Importancia del factor VIII
2.1.5. Vacuna contra la hepatitis B recombinante
iLa iHepatitis iB ies iuna iinfección icontrolada ia itravés idel iuso ide iuna ivacuna ide
ihepatitis iB irecombinante, ila icual icontiene iuna iforma idel iantígeno ide isuperficie idel
ivirus ide ila ihepatitis B iproducido ien ilas icélulas de levadura.
iEl idesarrollo ide ila ivacuna irecombinante ifue iimportante iy inecesario iya ique iel
ivirus ide ila ihepatitis B, ia idiferencia ide iotros ivirus icomo ipoliovirus, ino ipueden iser
icultivados iin ivitro.
24
Figura 7. Vacuna Hepatitis B
2.1.6. Diagnóstico de infección con VIH
iCada iuno ide ilos itres imétodos imás iutilizados ipara idiagnosticar ila iinfección ide VIH
ha isido idesarrollada iutilizando iADN irecombinante. iEl itest ide ianticuerpos (ELISA o
western blot) iutiliza iuna iproteína ide VIH recombinante ipara iencontrar ila ipresencia ide
ianticuerpos ique iel icuerpo iha iproducido ien irespuesta ia iuna iinfección ide VIH.
Figura 8 Test Elisa
iEl itest ide iADN ibusca ila ipresencia idel imaterial igenético idel VIH iutilizando RT-
PCR (Reacción en cadena de la polimerasa con transcriptasa inversa). iEl idesarrollo ide ila
iprueba RT-PCR ifue iposible igracias ia ila iclonación imolecular iy ila isecuencia ide ianálisis
idel igenoma idel VIH.
25
2.1.7. Arroz dorado
iUna ivariedad irecombinante ide iarroz ique iha isido idiseñado ipara iexpresar ilas
ienzimas iresponsables ide ila ibiosíntesis ide icaroteno.
iEl iarroz imencionado isostiene iuna ipromesa isustancial ide ireducir ila iincidencia ide
ila iDeficiencia ide ivitamina iA ien ila ipoblación imundial. iEl iarroz idorado ino ise iencuentra
ien iuso, iya ique isigue ipendiente ila iresolución ide ilos iasuntos ide iregulación iy ide
ipropiedad iintelectual.
Figura 9. Comparación del arroz dorado (derecha) con el arroz blanco tradicional
(izquierda)
2.1.8. Cultivo resistente a herbicida
iVariedades icomerciales ide iimportante icultivo iagricultural (iincluyendo isoya, imaíz,
isorgo, icanola, ialfalfa iy ialgodón) ihan isido idesarrollados iincorporando iun igen
irecombinante ique iles ida ila icapacidad ide iresistir iel iherbicida iglifosato iy isimplifica iel
icontrol ide ila ihierba icon ila iaplicación ide iglifosato.
26
iDichos icultivos ise iencuentran ien iuso icomercial ien ivarios ipaíses.
Figura 10. Formula química del glisofato
2.1.9. Cultivos resistentes a insectos
Bacillus thuringeiensis es iuna ibacteria ique iproduce inaturalmente iuna iproteína icon
ipropiedades ide iinsecticida. iLa ibacteria iha isido iaplicada ia ilos icultivos icomo iuna
iestrategia ipara icontrol ide iinsectos ipor imuchos iaños, ipráctica ique iha isido iextensamente
iadoptada ien iagricultura iy ijardinería.
iRecientemente, ilas iplantas ihan iexpresado iuna iforma irecombinante ide ila iproteína
bacterial, la cual puede controlar iefectivamente ia ialgunos iinsectos ipredadores. iLos
iasuntos iambientales icon ila iutilización ide ilos icultivos itransgénicos ino ihan isido iresueltos
iaún.
Figura 11. Esporas y cristales bipiramidales de la cepa T08025 de Bacillus thuringiensis
morrisoni
27
2.2. Producción y terapia con proteínas recombinantes
iLas iproteínas irecombinantes ison iaquellas ique ise iproducen imediante ila técnica del ADN
recombinante, es decir, expresando iun igen ide iun iorganismo ien iotro iorganismo idistinto.
iPara ique iestas iproteínas isean iútiles idesde iel ipunto ide ivista iterapéutico itienen ique
iconservar isu iactividad. iAdemás, ise idebe ievitar ique isean iinmunogénicas ipara iel iser
ihumano. iPara iello ies iimportante idecidir ipara icada iproteína irecombinante icual ies iel
iorganismo ide iexpresión imás iadecuado.
2.2.1. Producción en bacterias
iEstas iproteínas irecombinantes ihan iintentado iexpresarse ien ibacterias icomo E. coli,
iya ique ison ifáciles ide imantener, icrecen irápido iy ise iconoce ibien isu igenoma. iSin
iembargo, iel imayor iproblema ique ipresenta ila iproducción ien ibacterias ies ique ien iellas ino
iexiste iglicosilación iproteica, ipor ilo ique ialgunas iproteínas iproducidas ien ibacterias
ipierden itotalmente isu ifunción.
Aun así, se han logrado producir con éxito algunas proteínas recombinantes en
bacterias. La primera proteína recombinante que se produjo en E. coli fue la somatostatina,
una hormona anti-crecimiento ide 14 iaminoácidos. iSin iembargo, iaunque idesde iel ipunto
ide ivista icientífico ifue iun iiéxito, idesde iel ipunto ide ivista ieconómico ifue iun ifracaso, iya
ique isu iutilidad iestaba ireducida ia ipersonas icon iproblemas ide igigantismo iy isimilares,
ique ison ipoco icomunes. iPosteriormente ise ilogró iun igran iéxito ien ieste icampo imediante
ila iproducción ide iinsulina ien ibacterias (Francis, 1990).
iLa iinsulina ipresenta ila iventaja ide ino inecesitar imodificaciones ipostraduccionales,
ipor ilo ique ise ievita ieste iproblema ide isu iproducción ien ibacterias. iAdemás, la idiabetes ies
28
una enfermedad muy frecuente ien ila isociedad, icon iunos 347 millones ide idiabéticos. iEn
EEUU el 6% ide ila ipoblación (20 millones de habitantes) ison idiabéticos iy iesta
ienfermedad ies ila isexta icausa ide imuerte. iAntes ide iesta iproducción ien ibacterias, ise iusaba
iinsulina iporcina.
2.2.2. Producción en levaduras
iAl iser icélulas ieucariotas iy ipor ilo itanto imás isimilares ia ilas ihumanas ique ilas
ibacterias iy iser imuy ifáciles ide iemplear iindustrialmente, ilas ilevaduras iconstituyen iotro
igrupo ide iorganismos isusceptibles ide iproducir iproteínas irecombinantes ipara iuso
ihumano.
iSin iembargo, iaunque isí ipresentan iglicosilación iproteica, ial icontrario ique ilas
ibacterias, iesta ies itotalmente idistinta ia ila ihumana, ipor ilo ique iestas iproteínas ipresentan
iproblemas, ien imuchos icasos iincluso iinmunogénicos.
Figura 12. Producción en levaduras
29
2.2.3 Producción en células de insecto
iMás icercanas iaún ia ilas icélulas ihumanas ique ilas ilevaduras ison ilas ide iinsecto,
icomo ilas de Spodoptera frugiperda (una polilla parásita del maíz y del algodón), ique ise
icultivan ifácilmente iin iVitro, iaunque iel imedio ide icultivo ies icaro.
iDicho imedio, iademás, ino icontiene isuero, ilo ique ihace imás ifácil iel iprocesado ide ila
iproteína. iOtra ide ilas ipropuestas iha isido iel iuso ino ide icélulas ide iinsecto, isino ide ilos
iinsectos icompletos ipara ila iproducción ide iestas iproteínas.
iPara iello ise iinfectan ia ilos iinsectos icon baculovirus imodificados (que además no
infectan a los seres humanos) ipara ique iexpresen ila iproteína iirecombinante. iSin iembargo,
ieste isistema ipresenta iexactamente iel imismo iproblema ique iel ide ilevaduras: ique ilas
icélulas ide iinsecto ipresentan iglicosilación, ipero iesta ies itotalmente idistinta ia ila ide
imamíferos.
Figura 13. Spodoptera frugiperda (polilla parásita del maíz y del algodón)
2.2.4 Producción en células de mamífero
iAl iser icélulas imás iparecidas ia ilas ihumanas, iel iprocesamiento ique isufren ilas
iproteínas irecombinantes iproducidas ien icélulas ide imamífero itambién ies imás isimilar, ipor
30
lo ique ise iconserva isu ifunción (aunque puede haber ligeros cambios en el patrón de
glicosilación).
Los inconvenientes de este método es que el crecimiento celular es más lento,
tardando de 6 a 24 ihoras ien iduplicarse ilas iicélulas, que los cultivos pueden isufrir
icontaminación ide ibacterias iu ihongos iy ique ise ipuede icontaminar iel iproducto icon ivirus
ique iinfecten ia ihumanos.
iPara ila iproducción ien imamíferos ise iusan ilas icélulas iCHO, ide iovario ide iratón
ichino, ique ipresentan ila iventaja ide ique icrecen ibien iy iexisten igran cantidad de mutantes
de glicosilación.
Además, se está intentando que los animales secreten estas proteínas en la orina, en
la leche, etc.
Figura 14. Células CHO
31
Capítulo III
El Genoma Humano
3.1. Historia
iEl igenoma ihumano itiene itanta itrascendencia ien iel idesarrollo ide ila ihumanidad,
isólo icomparable icon iel idescubrimiento ide ifuego, ila iagricultura iy ila irueda, ique
imarcaron ihitos ifronterizos ien ilas iepatas idel idesarrollo ide ilas icivilizaciones,
iúltimamente iel igenoma ihumano, ique ies iel iequivalente ial ieslabón iperdido, isólo
ique iesta ivez iha isido iencontrado, isituación ique ide isuyo inos igenera iy igenerará
imuchas iinterrogantes (Mueller, 1999, p.243).
3.2. Concepto de gen y de genoma
El diccionario de la real Academia Española (vigésima primera edición impreso en abril de
1997) define el gen como cada una de las partículas dispuestas en él, un orden fijo a lo
largo de los cromosomas (Cada uno de ciertos corpúsculos, casi siempre en forma de
filamentos, que existen en el núcleo de las células y solamente son visibles durante la
mitosis) y que determinan la aparición de los caracteres hereditarios en los virus, las
bacterias, las plantas y los animales.
32
iEn icuanto irespecta ial igenoma, iel iDiccionario iya icitado idefine icomo iel iconjunto
ide ilos icromosomas ide iuna icélula. Según Benjamín Lewin (“Genes VII .- MARBAN
LIBROS, S. L.- Traducción al español a cargo de la Dra. . Rodríguez Dapena y otros.
Madrid España. 2001) La naturaleza básica del gen fue definida por Mendel hace ya
mas de un siglo. Resumido en dos de sus leyes, el gen fue identificado como un “factor
particulado” que se trasmite sin modificaciones de los padres a su descendencia. Se dice
que cada cromosoma está constituido por una serie lineal de genes.
3.3. ¿Qué es el genoma?
iAl iconjunto ide igenes ilo idenominamos igenoma, ies idecir, ies ila iformación igenética ide iun
iser iviviente, iel ique iya idescifrado inos idará ia iconocer ila iesencia ide inuestras
icaracterísticas.
iEl igenoma ies iun iconcepto ique ise irefiere ial icontenido igenético ide iun iorganismo;
ivale idecir, itoda ila iinformación ique ise iencuentran ien iel inúcleo ide ilas icélulas;
icodificada, ien iel icaso ide ilos iseres ihumanos, icomo iuna icomplicadísima isecuencia ide
ADN (ácido desoxirribonucleico, químicamente obtenido) desconocido hasta antes de
1944.
iTodos ilos iseres ihumanos itenemos iuna “carga genética”, es decir todos tenemos un
conjunto de genes que podríamos denominar “defectuosos” iy ique ison iresponsables ide
ique isuframos ialguna ienfermedad, ipor ieso itener ila isecuencia icompleta idel igenoma
ihumano inos iva ia ipermitir iidentificar iaquellos “genes malos”; ies idecir igenes
33
idefectuososi. Siempre icon iel iconsentimiento idel ipaciente ipodrá iser ireemplazado ipor iun
igen ibueno.
iEl iraciocinio isimple: ise itrata ide ialcanzar imediante ila itecnología igenética iel
iorganismo iperfecto ique ifuncione icon ieficiencia itotal.
3.3.1 Antecedentes Históricos del Genoma
Benjamín Lewin (Ob. Cit.) hace una breve historia de la genética en el siguiente
orden cronológico:
• i1865.- iLos igenes ison ielementos iparticulados.
• i1903.- iLos icromosomas ison iunidades ihereditarias.
• i1910.- iLos igenes iestán ien ilos icromosomas.
• i1913.- iLos icromosomas itienen iseries ilineales ide igenes.
• i1927.- iLas imutaciones ison icambios imorfológicos ide ilos igenes.
• i1931.- iLa irecombinación ise idebe ia isobrecruzamientos.
• i1944.- iEl iADN ies iel imaterial igenético.
• i1945.- iEl icodifica iuna iproteína.
• i1953.- iEl iADN ies iuna idoble ihélice.
• i1958.- iEl iADN ise ireplica ide iforma isemiconservativa.
• i1961.- iEl icódigo igenético iestá ien itripletes.
• i1977.- iEl iADN ipuede iser isecuenciado.
• i1997.- iLos igenomas ise ipueden isecuenciar.
34
3.3.2. Cronología del ADN (desde los guisantes de Mendel hasta la oveja Dolly y
el genoma)
El desarrollo del ADN ha seguido la siguiente cronología:
a) 1856 - El monje austriaco Gregor Mendel
iDescubre ilas iprimeras ireglas ide ila iherencia igenética, isegún ilas icuales iexistían
ielementos iautónomos iy ireproducibles ide ilos icaracteres ihereditarios, inació iel i20 ide ijulio
ide 1822 en Heinzendorf al norte de Moravia, República Checa.
Figura 15. Elige dos plantas de guisantes.
b) 1910.- Thomas H. Morgan
iComienza ia iestablecer ila irelación ientre igenes iy icromosomas, ifue igalardonado icon
iel Premio Nobel de Fisiología y Medicina en 1933 ipor ila idemostración ide ique ilas
iMazacuata ison iportadores ide ilos igenes, inació ien Lexington, Kentucky el 25 de
septiembre 1856.
Figura 16. Evaluando la relación de genes y cromosomas
35
c) 1927 - Herman J. Muller
iComprueba ique ilos irayos X pueden icausar imutaciones ial imodificar iel ADN, ipor
iestos itrabajos ile ifue iconcedido iel iPremio iNobel ide iFisiología io iMedicina ien 1946, nació
en Nueva York, 21 de diciembre de 1890.
Figura 17, Comprobando los rayos X
d) 1944.- Ostwald T. Avery, McCarty y C.M. MacLeod
iDemuestran ique iel iAND ipuede itransferir iuna icaracterística ihereditaria ide iuna
icepa ibacteriana ia iotra.
iFue iuno ide ilos iprimeros ibiólogos imoleculares iy iun
ipionero ien iel icampo ide ila iinmunoquímica, inació ien Halifax –
Canadá el 21 de octubre del 1877.
Figura 18. Ostwald T. Avery
36
iFue iel imiembro imás ijoven idel iequipo ide iinvestigación
iresponsable ide iesta ihazaña (conocido como el experimento
de Avery-MacLeod-McCarty), nació en 1911 en South Bend,
Indiana.
Figura 19, Maclyn McCarty
iDemostró ique iel iADN ies iel icomponente iactivo
iresponsable ide ila itransformación ibacteriana iy, ien
iretrospectiva, inació iel i28 ide ienero ide 1909 en Nueva
Escocia, Canadá.
Figura 20. Colin Munro MacLeod
e) 1951.- M. Wilkins y R. Franklin
iCon ila itécnica ide idifracción ide irayos X, iobtienen ie iinterpretan ilas iprimeras
iimágenes ide iun icristal ide ADN.
iFue iun ifísico idescubridor ide ila iestructura idel ADN y
iestudioso ide ilos irayos iX, nació en Pongaroa, Nueva Zelanda 15
de diciembre de 1916.
Figura 21. Maurice Wilkins
37
iFue iuna iquímica iy icristalógrafa iinglesa, iresponsable
ide iimportantes icontribuciones ia ila icomprensión ide ila
iestructura idel iADN (las imágenes por difracción de rayos X
que revelaron la forma de doble hélice de esta molécula son
de su autoría), idel iARN, ide ilos iivirus, idel icarbón iy idel
igrafito, inació en Reino Unido, Londres el 25 de julio de
1920. Figura 22. Rosalind Franklin
f) 1952.- King y Briggs
iCrean ipor iprimera ivez iseres iclónicos: irenacuajos icapaces ide inadar.
Figura 23. Renacuajos clonados
g) 1953.- Francis Crick y James Watson
iPublican ien ila irevista Nature (y en un par de páginas que devendrían en las más
celebradas y famosas de la biología molecular) iun irevolucionario ipostulado iteórico: iel
iácido idesoxirribonucleico ise ienrolla iformando iuna idoble ihélice, icomo isi ise itratara ide
iun iespiral. iAllí idebía ihallarse ilos igenes, iun ivocablo ique, iacuñado ien 1909 ipor iel
científico W. L. Johannsen, ivenía ia icorregir iel ipangene ique iHugo ide iVries ihabía
38
inventado para designar los factores hereditarios. Los rayos X manejados por R. Franklin y
Maurice Wilkins, fueron un instrumento básico para el trabajo de Crick y Watson.
iFue iun ifísico, ibiólogo imolecular iy ineurocientífico
ibritánico, iconocido isobre itodo ipor iser iuno ide ilos
icuatro idescubridores ide ila iestructura imolecular idel
iADN ien i1953, inació iel i8 ide ijunio de 1916 en
Weston Favell, un pequeño pueblo cercano a
Northampton.
Figura 24, Francis Crick
iEs iun ibiólogo iestadounidense, ifamoso ipor iser iuno
ide ilos icuatro idescubridores ide ila iestructura
imolecular idel iADN en 1953, nació el 6 de abril de
1928 en Chicago, Illinois, Estados Unidos Estados
Unidos.
Figura 25. James Dewey Watson
39
h) 1954 - J. F. Enders y T. H. Séller
iCultivan ien iuna iprobeta iel ivirus ide ila ipoliomielitis, ia ipartir
ide icultivos icelulares ifetales ide iriñón.
iFue iun icientífico ibiomédico iestadounidense iy iPremio
iNobel, itambién illamado "El padre de las vacunas
modernas”, nació el 10 de febrero de 1897, West Hartford,
Connecticut.
Figura 26. John Franklin Enders
i) 1957 - A. Kornberg
Identifica la ADN polimerasa, la Enzima que duplica la doble Hélice del ADN.
iFue iun ibioquímico iestadounidense, ipropuso ique iel PPi
(pirofosfato) iera iun icompuesto isecundario idel
imetabolismo ique idebía iser ihidrolizado por ila PPasa
(pirofosfatasa) icitosólica ipara idarle idireccionalidad ia ilas
ireacciones ibiosintéticas ide ila icélula. En consecuencia, la
ienergía icontenida ien ila iunión fosfo ianhidra de ieste
icompuesto ise iliberarían en forma de calor, nació el 3 de
marzo de 1918, Brooklyn (Nueva York, Estados Unidos)
Figura 27. Arthur Kornberg
40
j) 1958
iSe iprueba ique, ipara ireplicarse, ila idoble ihélice ise idisociaba.
Figura 28. Replicación del DNA
k) 1959 - Severo Ochoa y Marianne Grumberg Manago
iObtienen ARN polimerasa in Vitro y ise ida iinicio ia ila icarrera ipara idescifrar iel
icódigo igenético, ilo ique ise ipodía ihacer icon ila ienzima idescubierta ipor iOchoa, quien
recibió el Nóbel en 1959.
iFue iun icientífico iespañol, inacionalizado
iestadounidense ien 1956. En 1959 ifue i
igalardonado icon iel iPremio iNobel ide
Fisiología y Medicina. Nació el 24 de
septiembre de 1905 en Luarca, España.
Figura 29.Severo Ochoa
41
iFue iuna ibioquímica ifrancesa ide iorigen iruso.
iDescubrió ijunto ia iSevero iOchoa iel ARN -
polimerasa, nacio el, 6 de enero de 1921 en San
Petersburgo, Unión Sovietica.
Figura 30, Marianne Grunberg Manago
l) 1960
iSe idescubre iel ARN imensajero (ARNm), icuya imisión ies ila itransferencia ide ila
iinformación icontenida en el ADN ihasta iel iaparato ique ifabrica ilas iproteínas.
Figura 31. ARN mensajero
42
m) 1961 - F. Jacob y J. Monod
iProponen iun imodelo ide iregulación ide ilos igenes ibasado ien ila iactividad
iinhibidora ide ideterminadas iproteínas.
iFue iun imédico iy ibiólogo ifrancés, igalardonado icon iel Premio
Nobel de Fisiología o Medicina en 1965, nació el 17 de junio de
1920 en Nancy, Francia.
Figura 32. François Jacob
iFue iun ibioquímico ifrancés, iganador idel iPremio Nobel de
Fisiología o Medicina en 1965, nació en Paris el 10 de febrero de
1910, Francia.
Figura 33. Jacques L. Monod
n) i1962 - iJ. iWatson iy iCrick
iReciben iel iNóbel ipor ila ideterminación idel iADN.
Figura 34. Premio nobel de medicina
43
i) 1964
iLa iDeclaración ide Helsinki idefine ilas idirectrices ibiomédicas.
j) 1965
iSe icultivan ipor iprimera ivez iprobocitos ihumanos ihasta ique ialcanzan ila imadurez.
k)1966
iEntre iel iequipo ide iOchoa iy iel ide Marshall Nirenberg iconsiguen idescifrar ilos 64
itripletes ique icodifican ilos 20 aminoácidos.
l)1969 - L. Eron, J. Shapiro y J. Beckwith
iAíslan iun igen ipor iprimera ivez, iconcretamente iel ide ila ilactosa, ientre los 3,000 que
tiene la bacteria Escherischia coli.
m) 1970 - H. Gobind Khorana
iSintetiza ipor iprimera ivez iun igen ide iun iaminoácido, iconstituido ipor 77 ipares ide iibases.
iAdemás, ise iaísla ipor iprimera ivez ila ienzima ide irestricción icapaz ide icortar itrozos
ide ADN ipor ilugares iespecíficos icon itijeras imoleculares ique ipermitan icortar ila idoble
ihélice.
n) 1972
iSe iencuentra ila iligasa, ila ienzima ique ipermite ipegar igenes.
iLa iprimera imolécula ide iADN irecombinante, icon ila iunión ide itrozos ide iADN ide
iespecies idiferentes, ies iobtenida en 1972 por Paul Berg y Peter Lobban, de forma
independeiente.
44
o) 1975
iEl ihallazgo ide Berg y Lobman illeva ia ique ise iproponga iuna imoratoria imundial ien
ila iconferencia ide Asilomar, iCalifornia, para detener ciertos experimentos con ADN
recombinante.
p) 1977
iSe iconstituye “Génetech”, ila iprimera iempresa idel imundo iespecializada ien ifabricar
imedicamentos icon ADN recombinante. iEse imismo iaño isea icrea ila iprimera imolécula de
mamífero con estas técnicas.
q) 1978
iSe iconcede iel iPremio Nóbel a los idescubridores ide ilas ienzimas ide irestricción iy ise
ifabrica ila iprimera ihormona ihumana con técnicas de ADN recombinante.
r) 1979
iSe irelajan ilas inormas iimpuestas ipor iel iInstituto Nacional de la Salud de EE.UU.
ipara ihacer iinvestigaciones icon ADN recombinante.
s) 1980
Se iconcede iel Premio Nóbel ia ilos iinvestigadores ique, icon ienzimas ide icortas iy
ipegar, icrearon ipor iprimera ivez iuna imolécula de ADN artificial, ila ipuerta ide iingreso ia ila
iingeniería igenética.
t) 1983 - Kary Mullis
iIdea ila ireacción ien icadena ide ila ipolimerasa, técnica de PCR, ique ipermite iobtener
imúltiples icopias ide iun ifragmento cualquiera de ADN.
45
u) 1985 - Alec Jeffreys
iPone ia ipunto ila itécnica ide ila iHuella de ADN, ilo ique iha ivenido ia illamarse iel
código ide ibarras ide icada ipersona. Ese mismo año, Walter Gilbert propone que el proyecto
genoma humano se haga a escala mundial.
w) 1990 - Craig Venter
iEntonces ien ilos NIH ipropuso ipatentar isecuencias ialeatorias idel igenoma ique iestaba
idescifrando, iaún isin iconocer isus ifunciones.
x) 1996
iSe ipublica iel igenoma icompleto ide ila ilevadura, iproyecto ien iel ique iintervienen 40
laboratorios de Europa y EE.UU.
y) 1997
iEs iel iaño ide ila ioveja Dolly, el imas ifamoso ianimal iclónico ifabricado ihasta ila
fecha, aunque no el único.
z) 1998 - R. Yanagimachi
iAparece icon i31 iratones iclónicos, iocho ide ilos cuales procedían a su vez de clones.
a.1) 2000
iCinco iaños iantes ide ilo iprevisto, ise ianuncia ilos iresultados idel iproyecto igenoma.
46
3.4. El genoma humano
iEl igenoma ihumano ies iel igenoma idel iHomo isapiens, ies idecir, ila isecuencia ide ADN
icontenida ien 23 ipares ide icromosomas ien iel inúcleo ide icada icélula ihumana idiploide. De
los 23 pares, 22 son icromosomas iautosómicos iy iun ipar ideterminante idel isexo (dos
cromosomas X en mujeres, y un X y un Y en varones).
iEl igenoma ihaploide (es decir, una sola representación por cada par) itiene iuna
ilongitud itotal iaproximada ide i3200 millones ide ipares ide ibases ide iADN (3200 Mb) ique
icontienen iunos i20 000-25 000 genes1. De las 3200 Mb, 2950 Mb corresponden a
eucromatina y unas 250 Mb a heterocromatina. iEl iProyecto iGenoma iHumano iprodujo
iuna isecuencia ide ireferencia idel igenoma ihumano eucromático, iusado ien itodo iel imundo
ien ilas iciencias ibiomédicas.
iEl igenoma ihumano ipresenta iuna idensidad ide igenes imuy iinferior ia ila ique
iinicialmente ise ihabía ipredicho, con sólo 1.5 %2 ide isu ilongitud icompuesta ipor iexones
icodificantes ide iproteínas. Un 70 % está icompuesto ipor ADN extragénico iy iun 30% por
isecuencias irelacionadas icon igenes.
iDel itotal ide iADN iextragénico, iaproximadamente iun 70 % icorresponde ia
irepeticiones idispersas, ide imanera ique, imás io imenos, ila imitad idel igenoma ihumano
icorresponde ia isecuencias irepetitivas ide iADN. iPor isu iparte, idel itotal ide iADN
irelacionado icon igenes ise iestima ique iel 95 % icorresponde ia iADN ino icodificante:
ipseudogenes, ifragmentos ide igenes, iintrones io isecuencias UTR, entre otros.
iEn iel igenoma ihumano ise idetectan imás ide 280 000 ielementos ireguladores,
iaproximadamente iun itotal ide 7Mb ide isecuencia, ique ise ioriginaron ipor imedio ide
47
inserciones ide ielementos imóviles. iEstas iregiones ireguladoras ise iconservan ien ielementos
ino exónicos (CNEEs), ifueron inombrados icomo: SINE, LINE, LTR.2 iSe isabe ique ial
imenos ientre iun 11 % y un 20 % ide iestas isecuencias ireguladoras ide igenes, que están
conservadas entre especies, fue formado por elementos móviles.
iEl iProyecto iGenoma iHumano, ique ise iinició ien iel iaño 1990, ituvo icomo ipropósito
idescifrar iel icódigo igenético icontenido ien ilos i23 ipares ide icromosomas, ien isu itotalidad.
iEn 2005 ise idio ipor ifinalizado ieste iestudio illegando ia isecuenciarse iaproximadamente 28
000 genes. Y, el 2 de junio de 2016, ilos icientíficos ianunciaron iformalmente iel iProyecto
iGenoma iHumano-Escrito (acrónimo en inglés HGP-Write) un plan para sintetizar el
genoma humano.
3.5. Componentes
3.5.1. Cromosomas
iEl igenoma ihumano (como el de cualquier organismo eucariota) iestá iformado ipor
icromosomas, ique ison ilargas isecuencias icontinuas ide iADN ialtamente iorganizadas
iespacialmente (con ayuda de proteínas histónicas y no histónicas) ipara iadoptar iuna iforma
iultracondensada ien imetafase. iSon iobservables icon imicroscopía ióptica iconvencional io ide
ifluorescencia imediante itécnicas ide icitogenética iy ise iordenan iformando iun icariotipo.
48
Tabla 1. Distribución de los cromosomas
iCromosoma • iGenes • iNúmero ide ipares ide
ibases
iPares ide ibases
isecuenciados
22 1092 49 528 953 34 893 953
21 578 46 944 323 34 171 998
20 1008 62 435 965 59 505 254
19 1555 63 806 651 55 785 651
18 519 76 117 153 74 656 155
17 1672 78 654 742 77 800 220
16 909 88 822 254 78 884 754
15 921 100 338 915 81341915
14 1347 106 360 585 88 290 585
13 924 114 127 980 95 559 980
12 1430 132 289 534 130 303 534
11 379 134 452 384 131 130 853
10 1793 135 374 737 131 624 737
9 1920 140 442 298 120 312 298
8 1106 146 274 826 142 612 826
7 2135 158 821424 154 952 424
6 2281 170 896 993 167 273 993
5 609 180 837 866 177 702 766
4 446 191 263 063 187 297 063
3 1550 199 446 827 194 704 827
2 149 1 242 751 149 237 712 649
1 4220 247 199 719 224 999 719
49
X (cromosoma
sexual)
1846 154 913 754 151 058 754
Y (cromosoma
sexual)
454 57 741 652 25 121 652
Total 32 185 3 079 843 747 2 857 698 560
3.5.2. Alteraciones cromosómicas
iLas ialteraciones igenéticas ipueden iproducirse itambién ia iescala icromosómica
(cromosomopatías), icausando iseveros itrastornos ique iafectan ia imúltiples igenes iy ique ien
imuchas iocasiones son letales provocando abortos prematuros.
iFrecuentemente iestán iprovocadas ipor iun ierror idurante ila idivisión icelular, ique isin
iembargo ino iimpide isu iconclusión. iLas ialteraciones icromosómicas ireflejan iuna
ianormalidad ien iel inúmero io ien ila iestructura ide ilos icromosomas, ipor ilo ique ise
iclasifican ien inuméricas iy iestructurales.
iProvocan ifenotipos imuy idiversos, ipero ifrecuentemente ipresentan iunos irasgos
icomunes:
• iRetraso imental iy iretraso idel idesarrollo.
• iAlteraciones ifaciales iy ianomalías ien icabeza iy icuello.
• iMalformaciones icongénitas, icon iafectación ipreferente ide iextremidades, icorazón,
ietc.
50
Capitulo IV
Enfermedades genéticas
4.1. Alteración de la secuencia de ADN
iConstituye iel igenoma ihumano ipuede icausar ila iexpresión ianormal ide iuno io imás igenes,
ioriginando iun ifenotipo ipatológico.
iLas ienfermedades igenéticas ipueden iestar icausadas ipor imutación ide ila isecuencia
ide iADN, icon iafectación ide ila isecuencia icodificante (produciendo proteínas incorrectas)
io ide isecuencias ireguladoras (alterando el nivel de expresión de un gen), io ipor
ialteraciones icromosómicas, inuméricas io iestructurales.
iLa ialteración idel igenoma ide ilas icélulas igerminales ide iun iindividuo ise itransmite
ifrecuentemente ia isu idescendencia. iActualmente iel inúmero ide ienfermedades igenéticas
iconocidas ies iaproximadamente ide 4 000, isiendo ila imás icomún ila ifibrosis iquística.
51
iEl iestudio ide ilas ienfermedades igenéticas ifrecuentemente ise iha ienglobado identro
de la genética de poblaciones. iLos iresultados idel iProyecto iGenoma iHumano ison ide igran
iimportancia ipara ila iidentificación ide inuevas ienfermedades igenéticas iy ipara iel idesarrollo
ide inuevos iy imejores iisistemas ide idiagnóstico igenético, iasí icomo ipara ila iinvestigación
ien inuevos itratamientos, iincluida ila iterapia igénica
4.2. Mutaciones genéticas
Pueden ser:
• iSustituciones (cambios de un nucleótido por otro): iLas isustituciones ise idenominan
itransiciones isi isuponen iun icambio ientre ibases idel imismo itipo iquímico, io
itransversiones isi ison iun icambio ipurina (A, G)→pirimidina (C, T) o
pirimidina→purina.
• iDeleciones io iinserciones: ison irespectivamente ila ieliminación io iadición ide iuna
ideterminada isecuencia ide inucleótidos, ide ilongitud ivariable. iLas igrandes
ideleciones ipueden iafectar iincluso ia ivarios igenes, hasta el punto de ser apreciables
a nivel cromosómico con itécnicas ide icitogenética. iInserciones io ideleciones ide
iunas ipocas ipares ide ibases ien iuna isecuencia icodificante ipueden iprovocar
idesplazamiento idel imarco ide ilectura (frameshift), de modo que la secuencia de
nucleótidos del ARNm se lee de manera incorrecta.
Las mutaciones géneticas pueden afectar a:
• ADN codificante: iSi iel icambio ien iun inucleótido iprovoca ien icambio ide iun
iaminoácido ide ila iproteína ila imutación ise idenomina ino isinónima. iEn icaso
icontrario ise idenominan isinónimas io isilenciosas (posible porque el código
genético es degenerado). iLas imutaciones ino isinónimas iasimismo ise iclasifican ien
imutaciones icon icambio ide isentido (missense) isi iprovocan iel icambio ide iun
52
iaminoácido ipor iotro, imutaciones isin isentido (non-sense) isi icambian iun icodón
icodificante ipor iun icodón ide iparada (TAA, TAG, TGA) io icon iganancia ide
isentido isi isucede ia ila iinversa.
• ADN no codificante: iPueden iafectar ia isecuencias ireguladoras, ipromotoras io
iimplicadas ien iel iayuste (splicing). iEstas iúltimas ipueden icausar iun ierróneo
iprocesamiento idel ARNm, icon iconsecuencias idiversas ien ila iexpresión ide ila
iproteína icodificada ipor iese igen.
4.2.1. Trastornos monogénicos
iSon ienfermedades igenéticas icausadas ipor imutación ien iun isolo igen, ique ipresentan
iuna iherencia ide itipo imendeliano, ifácilmente ipredecible. iEn ila itabla ise iresumen ilos
iprincipales ipatrones ide iherencia ique ipueden imostrar, isus icaracterísticas iy ialgunos
iejemplos.
53
Patrón
hereditario
Descripción
Ejemplos
Autosómico
dominante
iEnfermedades ique ise imanifiestan ien iindividuos ineterocigóticos. iEs isuficiente icon iuna imutación
ien iuna ide ilas idos icopias (recuérdese que cada individuo posee un par de cada cromosoma) ide iun
igen ipara ique ise imanifieste ila ienfermedad. iLos iindividuos ienfermos igeneralmente itienen iuno ide
isus idos iprogenitores ienfermos. iLa iprobabilidad ide itener idescendencia iafectada ies idel 50 %
idado ique icada iprogenitor iaporta iuno ide ilos icromosomas ide icada ipar. Frecuentemente
corresponden a mutaciones con ganancia de función (de modo que el alelo mutado no es inactivo
sino que posee una nueva función que provoca el desarrollo de 1a enfermedad) o por pérdida de
función del alelo mutado con efecto de dosis génica también conocido como naploinsuficiencia.
iFrecuentemente ison ienfermedades icon ibaja ipenetrancia, ies idecir, isólo iuna iparte ide ilos
iindividuos ique iportan ila imutación idesarrollan ila ienfermedad.
Enfermedad de Huntington,
neurofibromatosis 1,
síndrome de Marfan, cáncer
colorrectal hereditario no
polipósico
Tabla 2 Distribución de los cromosomas.
54
Autosómico
recesivo
La enfermedad sólo se manifiesta en individuos nomocigóticos recesivos,es decir,aquellos en los
que ambas copias de un gen están mutadas.Son mutaciones que causan pérdida de función,de
modo que la causa de la enfermedad es la ausencia de la acción de un gen. La mutación sólo en
una de las dos copias es compensada por la existencia de la otra (cuando una sola copia no es
suficiente se origina naploinsuficiencia,con herencia autosómica dominante). Habitualmente un
individuo enfermo tiene ambos progenitores sanos pero portadores de la mutación (genotipo
neterocigótico:Aa). En tal caso un 25 % de la descendencia estará afectada.
Fibrosis quistica,anemia de
células falciformes,
enfermedad de Tay-Sacns,
atrofia muscular espinal
Dominante
ligado al X
iLas ienfermedades idominantes iligadas ial icromosoma iX iestán icausadas ipor imutaciones ien idicho
icromosoma, y ipresentan iun ipatrón ihereditario iespecial. Sólo unas pocas enfermedades
hereditarias presentan este patrón. iLas imujeres itienen imayor iprevalencia ide ila ienfermedad ique
ilos inombres, idado ique ireciben iun icromosoma X de su madre iy iotro ide isu ipadre, icualquiera ide
ilos icuales ipuede iportar ila imutación. iLos ivarones ien icambio isiempre reciben el cromosoma Y de
su padre.Así,un varón enfermo {XY) tendrá todos sus hijos varones sanos (XY) y todas las hijas
enfermas (XX), mientras que una mujer enferma (XX) tendrá un 50 % de su descendencia
Hipofosfatemia,síndrome de
Aicardi
55
enferma, independientemente del sexo.Algunas de estas enfermedades son letales en varones
(xY), de modo que sólo existen mujeres enfermas (Y varones con síndrome de Klinefelter,XXV).
Recesivo
ligado al X
iLas ienfermedades irecesivas iligadas ial X itambién iestán icausadas ipor imutaciones ien iel
icromosoma X. iLos ivarones iestán imás ifrecuentemente afectados. iUn ivarón iportador isiempre
iserá ienfermo {XY) dado que sólo posee un cromosoma X, ique iestá imutado. iSu idescendencia
iserán ivarones isanos (XY) ie ihijas iportadoras (XX). iUna imujer iportadora, itendrá iuna
idescendencia icompuesta ipor iun 50 % de hijas portadoras y un 50 % de varones enfermos.
Hemofilia A,distrofia
muscular de Ducnenne,
daltonismo,distrofia muscular
alopecia androgénica
ligado a Y
Son enfermedades causadas por mutación en el cromosoma Y.E.n consecuencia,sólo puede
manifestarse en varones,cuya descendencia será del 100 % de hijas sanas y el 100 % de hijos
varones enfermos.Dadas las funciones del cromosoma Y,frecuentemente estas enfermedades sólo
causan infertilidad,que a menudo puede ser superada terapéuticamente.
Infertilidad masculina
nereditaria
56
Mitocondrial
Enfermedades causadas por mutación en genes del genoma mitocondrial. Dadas la
particularidades de dicho genoma, isu itransmisión ies imatrilineal (el genoma mitocondrial se
transfiere de madres a hijos). iLa igravedad ide iuna imutación idepende idel iporcentaje ide igenomas
iafectados ien ila ipoblación ide mitocondrias, ifenómeno idenominado ineteroplasmia (en contraste
con neterocigosis), ique ivaría ipor isegregación imitótica iasimétrica.
Neuropatía óptica nereditaria
de Leber (LHON)
57
4.3. Trastornos poligénicos y multifactoriales
iOtras ialteraciones igenéticas ipueden iser imucho imás icomplejas ien isu iasociación icon iun
ifenotipo ipatológico.
iSon ilas ienfermedades imultifactoriales io ipoligénicas, ies idecir, iaquellas ique iestán
icausadas ipor ila combinación de múltiples alelos genotípicos y de factores exógenos, itales
icomo iel iambiente io iel iestilo ide ivida. En consecuencia, no presentan un ipatrón ihereditario
iclaro, iy ila idiversidad ide ifactores ietiológicos iy ide iriesgo idificulta ila iestimación idel iriesgo,
iel idiagnóstico iy iel itratamiento.
Algunos ejemplos de enfermedades multifactoriales con etiología parcialmente genética
son:
• Autismo
• Enfermedad cardiovascular
• Hipertensión
• Diabetes
• Obesidad
• Cáncer
58
Aplicación Didáctica
Sesión de aprendizaje
I. DATOS INFORMATIVOS
1.1. I.E. : Marino Chavez Revollar
1.2. ÁREA : Ciencia y tecnología
1.3. FECHA : ………/……/20………
1.4. GRADO : 2° SECCIÓN: A
1.5. TIEMPO : 2 horas pedagógicas
1.6. DOCENTE: Franklin Contreras Huamanyauri
TITULO DE LA SESION
La importancia del ADN recombinante y el Genoma Humano
II. APRENDIZAJES ESPERADOS
COMPETENCIA
CAPACIDAD
DESEMPEÑO
Explica el mundo físico
basándose en conocimientos
sobre los seres vivos, materia y
energía, biodiversidad, tierra y
universo.
Comprende y usa
conocimientos sobre los
seres vivos, materia y
energía, biodiversidad,
Tierra y universo.
Establece relaciones entre varios
conceptos y los transfiere a nuevas
situaciones. Esto le permite
construir representaciones del
mundo natural y artificial.
Evalúa las implicancias del
saber y del quehacer
científico y tecnológico.
Analiza situaciones socio
científicas en las que se ponen en
juego las intenciones del trabajo
59
de los científicos y los efectos de
este en la sociedad y la naturaleza.
III. SECUENCIA DIDACTICA
INICIO (15 minutos)
El docente saluda y les recuerda las normas de convivencia que rige en el aula.
Se presenta el siguiente caso (se sugiere acompañar el texto con una imagen alusiva o recrearlo
mímicamente, mientras un estudiante lo lee) en el anexo 1:
La biotecnología en nuestra vida cotidiana
El docente hace la siguiente pregunta: ¿Qué llama tu atención del caso presentado? ¿Por qué? (Se
busca que los estudiantes mencionen la importancia de la insulina en nuestro cuerpo).
Luego se lanza el siguiente reto cognitivo: ¿Es posible crear insulina para tratar a pacientes que
presenten diabetes? ¿Por qué?
El docente señala que para responder a esta pregunta se formarán equipos de trabajo. Cada equipo
debe proponer posibles respuestas a la interrogante presentada, las cuales son anotadas en la pizarra
por el docente.
El docente da a conocer el propósito de la sesión, manifestando que se espera que ellos analicen
situaciones socio científicas en las que se ponen en juego las intenciones del trabajo de los científicos
y los efectos de este en la sociedad y la naturaleza. Luego, presenta el título de la sesión.
DESARROLLO (60 minutos)
El docente les recuerda a los estudiantes que el trabajo durante toda la sesión se realizara en grupos.
Se le entrega una copia a cada estudiante con la información de la ¨Tecnología del ADN
Recombinante¨ acompañado por imágenes. (anexo1) Lo cual darán una lectura rápida.
Actividad 1: Análisis de situaciones sociocientíficas.
Después de la lectura el docente les muestra a los estudiantes los siguientes videos:
• La producción de insulina a través del ADN recombinante
https://www.youtube.com/watch?v=9C5CLlKXxok (3:50 minutos). Consulta 15 de junio de
2016.
“HOY EN DIA EN NUESTRO PAIS 7 DE CADA 100 PERSONAS ES DIABETICO ESTA ENFERMEDAD
BASICAMENTE SE PRESENTA POR EL EXCESO DE GLUCOSA EN LA SANGRE YA SEA POR QUE
NUESTRO PANCREAS NO PRODUCE INSULINA LO SUFICIENTE O CUANDO EL ORGANISMO NO LO
UTILIZA EFECIENTEMENTE PROVOCANDO DAÑOS EN MUCHOS ORGANOS Y SISTEMAS COMO
NERVIOS, OJOS, RIÑONES, CORAZON ENTRE OTROS. ES DECIR, LA DIABETES CONCIERNE A CADA
FAMILIA ¿PODRIAS PREVENIR EN LA TUYA?”.
60
• ¿Qué es el ADN recombinante?
https://www.youtube.com/watch?v=oTbq5m_EnWs (2:48 minutos). Consulta 15 de junio de
2016.
Luego, en base a la información contenida en el video se propicia el dialogo acerca de lo que se a
comprendido del video.
Luego, el docente refuerza los temas explicando, con el apoyo de imágenes y esquemas, de cómo es
el proceso de formación de un ADN recombinante.
Los grupos de trabajo elaboran 5 propuestas acerca de la importancia del ADN recombinante de
manera gráfica o mediante esquemas.
Actividad 2: construcción de argumentos.
Se les presenta un video acerca del Genoma Humano
• El genoma humano
https://www.youtube.com/watch?v=9GXTtc-NP48 (7:25 minutos).
El docente presenta una maqueta del ADN explicando la estructura, la secuencia de cadenas de
nucleótidos y bases nitrogenadas que lo conforman.
Para entender que los seres vivos están formados de ADN, se muestra a los estudiantes el siguiente
video:
• Extracción del ADN de un vegetal:
https://www.youtube.com/watch?v=PkjtFM_UVxk (6:13 minutos)
Para llevar esta práctica el docente les ha pedido a los grupos traer los materiales como se muestra en
el video en la sesión anterior. Cada grupo deberá ejecutar paso a paso con el objetivo de separar el
ADN del tomate. Mientras tanto el docente monitorea y apoya a los estudiantes que tengan dificultad.
El objetivo es que cada grupo de estudiantes logren extraer el ADN.
Finalizada esta práctica y con el éxito de haber extraído el ADN del tomate, el docente complementa
la información y precisa en las ideas.
Los equipos de estudiantes elaboran sus conclusiones.
CIERRE ( 15 minutos)
El docente pregunta a los estudiantes: ¿Qué beneficios aporta la tecnología del ADN recombinante al
ser humano? ¿Qué es un Genoma? ¿Cuáles son las características del Genoma Humano?
El docente elabora un cuadro de resumen y refuerza el tema destacando los componentes que
conforman el Genoma Humano.
El docente desarrolla la metacognición a través de preguntas como: ¿Qué han aprendido? ¿Cómo lo
lograron? ¿Por qué es importante el tema abordado? ¿En qué situaciones de la vida diaria puede
aplicarse lo aprendido? ¿Qué fue lo que más les gustó de la sesión? ¿Qué dificultades tuvieron? ¿Cómo
se podrían mejorar las dificultades?
61
MATERIALES A UTILIZAR
Ministerio de Educación. (2012). Libro de Ciencia, Tecnología y Ambiente de 4º grado de Educación
Secundaria. Lima: Grupo Editorial Santillana.
Plumones, cuaderno, pizarra, papelógrafos, limpia tipos e impresiones de fotografías/imágenes,
recursos multimedia
EVALUACION
Evaluación formativa. El docente hace uso de una Lista de cotejo (Anexo 2) para evaluar los
aprendizajes previstos.
62
ANEXO 1
FORMULARIO
La biotecnología en nuestra vida cotidiana
LA TECNOLOGIA DEL ADN RECOMBINANTE
¿Qué es la tecnología del ADN recombinante?
ADN recombinante es una molécula que proviene de
la unión artificial de dos fragmentos de ADN, Por lo tanto,
la tecnología del ADN recombinante es el conjunto de
técnicas que permiten aislar un gen de un organismo, para
su posterior manipulación e inserción en otro diferente. De
esta manera podemos hacer que un organismo (animal,
vegetal, bacteria, hongo) o un virus produzca una proteína
que le sea totalmente extraña.
“HOY EN DIA EN NUESTRO PAIS 7 De CADA 100 PERSONAS ES DIABETICO ESTA ENFERMEDAD
BASICAMENTE SE PRESENTA POR EL EXCESO DE GLUCOSA EN LA SANGRE YA SEA POR QUE
NUESTRO PANCREAS NO PRODUCE INSULINA LO SUFICIENTE O CUANDO EL ORGANISMO NO LO
UTILIZA EFECIENTEMENTE PROVOCANDO DAÑOS EN MUCHOS ORGANOS Y SISTEMAS COMO
NERVIOS, OJOS, RIÑONES, CORAZON ENTRE OTROS. ES DECIR, LA DIABETES CONCIERNE A CADA
FAMILIA ¿PODRIAS PREVENIR EN LA TUYA?”.
63
¿Cómo cortar y pegar el ADN? Tijeras moleculares; enzimas de restricción
En 1975 Daniel Nathans y Hamilton Smith descubrieron un tipo de proteínas las
enzimas endonucleasas o enzimas de restricción que actúan como tijeras moleculares,
cortando la doble cadena de ADN atreves del esqueleto del fosfato sin dañar las bases. El
descubrimiento de estas enzimas condujo a dichos microbiólogos al Nobel en 1978 y dio
origen a la ingeniería genética.
Las enzimas de restricción cortan dejando extremos cohesivos o romos. Los extremos
cohesivos son generados cuando la enzima corta las dos hebras asimétricamente, dejando los
extremos de cada hebra de simple cadena complementarios entre sí. Por otro lado, los
extremos romos son generados cuando la enzima corta las dos hebras por el mismo lugar,
generando dos extremos doble cadena
64
¿Cómo introducir ADN recombinante en las bacterias?
Una vez que los biólogos encontraron como fabricar ADN recombinante usando
enzimas de restricción y ligasas, el desafío siguiente fue como producir grandes cantidades de
genes y como introducirlos en bacterias u otras células huésped. El primer problema fue
solucionado con el uso de plásmidos pequeñas moléculas de ADN circular presentes en
muchas bacterias.
Podemos crear una molécula de ADN recombinante usando un plásmido. Este proceso
consta de las siguientes etapas:
1. Cortamos el ADN circular del plásmido con enzimas de restricción, para generar
extremos cohesivos.
2. Cortamos el ADN que queremos multiplicar. Debemos asegurarnos de que los extremos
del plásmido y los del ADN a insertar sean complementarios y puedan unirse.
65
3. Unimos el gen que queremos introducir (inserto) por medio de la enzima ADN-ligasa y
luego introducimos el plásmido con inserto en bacterias.
4. Seleccionamos las bacterias que hayan introducido el plásmido con la ayuda de
antibióticos. Dado que los plásmidos contienen un gen de resistencia a antibiótico, al
exponer las bacterias a ese antibiótico, sólo las que hayan incorporado el plásmido (y
con él la resistencia) sobrevivirán, mientras que las que no lo tengan morirán.
66
EVALUACION
• NOMBRE Y APELLIDOS:
• GRADO Y SECION:
• FECHA Y HORA:
1 ¿Que es el ADN recombinante?
2 ¿Cuáles son los componentes del ADN recombinante?
3 ¿Cuáles son los beneficios en la sociedad la tecnología del ADN recombinante?
4 En base al adnr recombinante mencione las diferencias entre un vector y un huesped
HUESPED / VECTOR DIFERENCIAS
•
•
•
•
•
67
5 Según la imagen mostrada explique el proceso de elaboración de una molécula
recombinante
PROCESO DE FORMACION DEL ADN RECOMBINANTE
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
68
Síntesis
Tecnología del ADN Recombinante
iLa itécnica idel iADN irecombinante ies iuna iherramienta ide ila ibiotecnología imoderna
ique ipermite iel iuso idel iADN ipara ila ielaboración ide isustancias ique inecesita ila imedicina.
iLa igeneración ide iADN irecombinante iimplica ila ipropagación ide iuna isecuencia ide
iADN ique ialberga iun iinterés iparticular, ipara illevarla ia iun iorganismo ique ino idispone ide iesa
isecuencia y, ipor ilo itanto, tampoco de sus productos. iA ipartir ide iestos iprocesos, ies iposible
iobtener imicroorganismos ialterados idesde iel ipunto ide ivista igenético ipara idesarrollar
ifármacos, iobtener ialimentos itransgénicos iy icrear iplantas ique iresisten el ataque de plagas.
El Genoma Humano
iEn ijunio idel iaño 2000, exactamente 100 años después idel iredescubrimiento idel
itrabajo ipionero ide Gregor MENDEL, iel Presidente de los EE. UU. Bill CLINTON,
iconjuntamente icon iel iPrimer iMinistro iBritánico Tony BLAIR, ianunciaron ial imundo ique ilos
icientíficos idel iConsorcio iInternacional idel iProyecto idel iGenoma iHumano y ide ila icompañía
iprivada iCelera iGenomics Corporation, ihabían iconcluido iel iprimer iborrador ide ila isecuencia
inucleotídica icompleta idel imaterial igenético idel ihombre, iy ien ifebrero idel iaño 2001, ilas
Revistas Nature y Science dedicaron sus inúmeros ide iese 1ra. ipublicación ide ilos iresultados
iobtenidos isobre ila isecuencia itotal ide ibases initrogenadas idel imaterial ihereditario idel
ihombre. Nature incluyó la isecuencia iobtenida ipor iel Proyecto del Genoma Humano iliderado
ipor Francis COLUNS, imuestra ique iScience ifocalizaba ien iel iborrador ireportado ipor ila
icompañía iprivada Gelera Genomics ibajo iel iliderazgo ide Craig VENTER.
69
Apreciación crítica y sugerencias
iLos imúltiples ipeligros ique ipodría isuponer idicha itecnología ia ilargo itiempo iaún ino
iestán iconocidos idel itodo.
iEste ihecho iha illevado ia ivarios idebates ientre ilos iinvestigadores ique iintegran ila
icomunidad icientífica iy ihan ioriginado idiversas ipropuestas ide iautorregulación ipor icuestiones
iéticas.
iLos iavances ique ise ihan iproducido ien ilos iúltimos iaños ihan iprovocado iuna irevolución
irespecto ial ianálisis ide ilos igenes ihumanos, ino isolo ien irelación ial iestudio idel iorigen ide ilas
ienfermedades iy isu ievolución ien iel itiempo, isino itambién ien iel icampo idel idiagnóstico ide ila
iidentidad iindividual, ial ihaber ihallado ien icada icélula ila ihuella igenética ide ila ipersona.
iIndudablemente iel iProyecto igenoma ihumano ipresenta idiversas iaplicaciones ique ien ila
iactualidad- ial ino itener iuna iamplia icobertura ilegal, imotiva ique ise iplantee numerosos
problemas legales y éticos.
iEllo iha iocasionado iinnumerables iproblemas iéticos, iy iha idado ilugar ia ique ise ihaya
iescuchado ilas iopiniones iy ipropuestas ide igrupos ide iexpertos ien igenética iy ibioética
iocupados ien idilucidar iel icamino ia iseguir ien iun ifuturo iinmediato ipara igarantizar ila iética
isin illegar ia icortar iel icauce ide iconocimientos iy iprogresos iaportados ia inuestro imundo ipor ila
igenética.
70
Conclusiones
iLos iavances ien iel icampo ide ila ibiología imolecular ihan ipermitido iampliar
ienormemente inuestros iconocimientos isobre ilas ienfermedades igenéticas, ihereditarias io
iadquiridas, ide ilas ique iantaño iteníamos inociones ilimitadas isobre isus ibases ibioquímicas, y
en la actualidad ipueden iser idefinidas icon igran iprecisión idesde iel ipunto ide ivista imolecular.
iLos itrastornos imoleculares ide ialgunas ide ilas ienfermedades imonogénicas ison ibien
iconocidas. iEn iunos icasos ise iha iclonado iel igen iresponsable ia ipartir ide ila iproteína ipara ila
ique ise icodifica, mientras que en iotros iha isido ipreciso irecurrir ia ila idenominada igenética
iinversa. iSin iembargo, ipara imuchas ienfermedades ihereditarias imonogénicas ino ise ihan
iidentificado itodavía ilos igenes iimplicados ien isu iorigen, iaunque imuchos iya ise ihan
ilocalizado ien iel igenoma.
iA ipesar ide itodas ilas iventajas iy ilos iavances ique iha ipermitido ila itecnología idel iADN
irecombinante, ino iestá iexenta ide iriesgos ien isalud iasociados.
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Referencias
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