Biotecnología Tradicional vs. Ingeniería Genética
Existe una diferencia fundamental en la velocidad y el alcance de la manipulación genética entre estas dos áreas:
| Biotecnología Tradicional | Ingeniería Genética (IG) |
|---|---|
| Es lenta; necesita muchas generaciones para obtener la característica deseada. | Permite cambios genéticos rápidos en una sola generación. |
| Recombina material genético de la misma especie. | Recombina ADN de distintas especies. |
| No manipula la secuencia de ADN de los genes directamente. | Implica la producción de nuevos genes y la manipulación directa de la secuencia de ADN. |
Conceptos Clave en Ingeniería Genética
Tecnología del ADN Recombinante (ADNr)
Procedimiento mediante el cual los ADN de diferentes especies son aislados, cortados, unidos y amplificados hasta obtener cantidades útiles. Es una herramienta fundamental de la Ingeniería Genética.
Ingeniería Genética (IG)
Alteración voluntaria del contenido de información de las moléculas de ADN, resultando en cambios genéticos específicos.
Actividades de la Tecnología del ADN Recombinante
- Procedimientos basados en el uso de enzimas para cortar las moléculas de ADN.
- Los fragmentos se insertan en herramientas de clonación, como los plásmidos.
- Se identifican los fragmentos que contienen los genes de interés.
Objetivos de la Ingeniería Genética
- Aprender más sobre los procesos de herencia y expresión de genes.
- Ofrecer mejor comprensión y tratamiento de las enfermedades y trastornos.
- Generar ventajas económicas y sociales mediante la producción de moléculas biológicas eficientes y la mejora de plantas y animales.
Mecanismos Naturales de Recombinación Genética
a. Reproducción Sexual (Meiosis)
En la Meiosis I, ocurre el intercambio de ADN entre cada cromosoma materno y el ADN homólogo del paterno. Esto resulta en cromosomas que contienen nuevas combinaciones de alelos diferentes.
b. Transferencia Bacteriana
Las bacterias capturan ADN del ambiente. Los genes presentes en los plásmidos permiten a la bacteria diseminarse e infectar nuevos huéspedes. Un ejemplo común es la diseminación de plásmidos resistentes a los antibióticos en un paciente.
c. Infección Viral
Dentro de la célula infectada:
- Los genes virales se replican y dirigen la síntesis de proteínas virales. Estos componentes se ensamblan y, al salir de la célula, infectan a una nueva.
- Segmentos de ADN del huésped pueden incorporarse al genoma viral y transferirse a otros huéspedes.
Recombinación del ADN en Laboratorio
El ADN se corta en fragmentos específicos y reproducibles, los cuales se insertan en un vector de clonación, lo que posibilita su replicación.
Molécula de ADN Recombinado
Una molécula de ADN recombinado es la unión de un fragmento de ADN de interés y un vector.
Pasos para la Creación de ADN Recombinado
- Aislamiento del ADN con el gen o genes de estudio.
- Fragmentación del ADN con enzimas de restricción (tijeras moleculares).
- Aislamiento y corte de un vector de clonación con la misma enzima empleada para el ADN genómico.
- Unión del ADN vector con el gen a clonar por la zona de los extremos pegajosos, con la ayuda de enzimas llamadas ligasas (pegamento molecular).
- Introducción del ADN en un organismo huésped para que pueda replicarse.
- Selección y detección del clon deseado a partir de la biblioteca genética (que contiene el genoma completo de un organismo cortado en pequeños fragmentos).
Nota: Los pasos 1 y 2 se refieren a la creación de la biblioteca genética, mientras que los pasos 3 a 6 se enfocan en la clonación específica.
%IMAGE%
Aplicaciones en Organismos Transgénicos
Plantas Transgénicas
Son difíciles de manipular con la IG porque sus células vegetales no poseen los vectores necesarios de forma natural. 
Poseen una pared celular gruesa que impide la inserción directa de ADN. Por ello, se utiliza frecuentemente una bacteria (como Agrobacterium tumefaciens) que causa el crecimiento de tejidos en forma de tumor para que transporte los genes donantes.
Alternativamente, se usan técnicas como la pistola de genes o disparos de electricidad (electroporación, que causa la formación de poros en la membrana plasmática).
La transferencia de genes extraños ha producido cultivos resistentes a plagas. Ejemplo: Los granos de soya modificados.
Animales Transgénicos
Existen técnicas, como la microinyección y el mezclado de vórtice, para insertar genes directamente en los óvulos animales.
Son la descendencia resultante de la fertilización de estos óvulos modificados. Por ejemplo, animales que reciben el gen de la hormona del crecimiento.
Producción de Proteínas Humanas Recombinantes
- Insulina: Trata la diabetes.
IG: Gen humano insertado en una bacteria. - Citocinas humanas: Regulan sistemas inmunitarios.
IG: Gen humano insertado en levaduras. - Anticuerpos: Combaten infecciones en el Sistema Inmunitario.
IG: Gen de anticuerpo recombinante en el revestimiento celular de un hámster criado. - Enzimas: Utilizadas en el tratamiento de ataque cardíaco y en la producción de quesos.
IG: Gen humano en Revs. Cel. De un hámster criado. - Proteínas virales: Utilizadas en vacunas contra hepatitis B y para el diagnóstico de infecciones virales.
IG: Gen viral en levadura.
Terapia Génica
Consiste en insertar material genético en células humanas con fines terapéuticos.
Ventajas
Puede detectar enfermedades o genes defectuosos para iniciar tratamientos dirigidos.
Desventajas
Si el gen no se incorpora en un número suficiente de células del paciente o no se integra correctamente, el gen podría no expresarse eficientemente.