genoma

Célula

cromosomas

genes los genes

contienen instrucciones para hacer proteínas ADN

proteínas

las proteínas actúan solas o en complejos para realizar las funciones celulares

ADN ADN

ARN

PROTEÍNAS

BASES MOLECULARESDE LA VIDA

.

Marcadores

Ingeniería Genética

Tecnología del ADN

Fármacos Anti-cáncer

DiagnósticosCultivo de Células Vegetales

Transferencia de genes en animales

Síntesis de Sondas de

ADN

Localización desórdenes

genéticos

Clonación

Solución de crimenes

Producción de Proteínas humanas

TerapiaGénica

Bancos de ADN, ARN Proteínas

Mapas de Genomas completos

BiologíaMolecular

BiologíaMolecular

Cultivos

Celulare

s

Cultivos

Celulare

s

Anticuerpos Monoclonales

Anticuerpos Monoclonales

Síntesis de Nuevas Proteínas

NuevosAntibióticos

NuevasPlantas yAnimales

NuevosAlimentos

Recursos humanos químicos raros

BIOTECNOLOGÍABIOTECNOLOGÍA

Es el medio o vía de manipulación de las formas de vida (organismos) para proveer un producto deseable para el uso del hombre. Areas cubiertas por el término Biotecnología incluyen: i) Biología Molecular: ADN recombinante, cultivo de células animales, cultivo de tejidos vegetales, inmunología, mejoramiento animal y vegetal, ii) Fermentación, iii) Sistema de Enzimas y iv) Otras.

BIOTECNOLOGÍA

Áreas cubiertas por el término Biotecnología incluyen: 1.- Biología Molecular: - ADN recombinante, - cultivo de células animales, - cultivo de tejidos vegetales, - inmunología, -mejoramiento animal y vegetal,

2.- Fermentación

3.- Sistema de Enzimas 5.- Otras.

Tecnología del ADN (Diagnóstico Molecular) PCR - REACCIÓN EN CADENA DE LA POLIMERASA

El PCR utiliza la capacidad de las Enzimas polimerasas que catalizan la formación y reparación de ADN (y ARN), mediante un mecanismo que permite iniciar y parar su actividad en un punto específico de una hebra de ADN, para lo cual se emplean polimerasas obtenidas de arqueobacterias como Termophillus aquaticus que resisten temperaturas arriba de los 100°C.

Tecnología del ADN FINGERPRINTINGEl ADN tiene muchas regiones que son muy variables en su estructura y pueden ser usadas para ADN fingerprintings. El ADN puede ser obtenido de sangre, fluidos corporales y otros tejidos incluyendo hueso, y es relativamente estable, frecuentemente sobre muchos años. Se requieren cantidades muy pequeñas y las muestras pueden ser obtenidas de manera no invasiva.

MADRE PADRE NIÑO 1 NIÑO 2 NIÑO 3 NIÑO 4

Tecnología del ADN (identificación de paternidad)

Campo convergente de la biología, computación e información tecnológica en una misma disciplina. La meta última de este campo es posibilitar el descubrimiento de nuevas ideas biológicas

Tecnología del ADN

BIOINFORMÁTICA

Es el estudio del genoma y su acción. El genoma es la suma total del material genético presente en un organismo particular e incluye el ADN presente en los cromosomas y en los orgánulos subcelulares (ej., mitocondrias) y además el genoma del ARN de algunos virus.

Tecnología del ADN

GENÓMICA

Humanos30,000 genes

GENOMAS

Chimpancé30,000 genes

A. thaliana25,000 genes

Ratón30,000 genes

C. elegans19,000 genes

D. melanogaster13,000 genes

95% idéntico

70%

20%

60%

De 289 geneshumanos implicados enenfermedades,hay 177cercanamentesimilares a los genes deDrosophila.

Entre una persona y otra el ADN solo difiere en 0.2%

El genoma de un organismo es el juego completo de ADN. La planificación del Proyecto Genoma Humano se inició en

1986, previsto para el 2007. En Junio de 2000 se presentó el 90% del borrador con la secuenciación de unos 30,000 genes y 3 mil millones de pares de bases (pb). Los genes son secuencias específicas de bases que codifican instrucciones para hacer proteínas. Los genes son un 2% del genoma humano.

IDENTIDAD GENÉTICA

Tecnología del ADN

La Proteómica es la “caracterización sistemática a gran escala de las proteínas presentes en una célula, tejido u organismo”. La investigación del Proteoma (conjunto de todas las proteínas que intervienen en los procesos biológicos de una especie) aborda problemas tales como el nivel de proteínas o actividades que cambian entre dos condiciones experimentales .

Tecnología del ADNPROTEÓMICA

La Ingeniería Genética o tecnología del ADNr se inició en la década de los 70s. Se refiere a un grupo de tecnologías usadas para cambiar la composición genética de las células y mover genes a través de las fronteras de las especies para producir nuevos organismos. Se pueden aislar genes, modificarlos, introducirlos a nuevos hospederos, y clonarlos para obtener una ventaja novedosa sobre el organismo natural.

INGENIERÍA GENÉTICA O ADNr

1. Agrobacterium. Uso de la bacteriaComo "Ingeniero Genético". La bacteria conteniendo el inserto, infecta las células de la planta produciendo la recombinación genética.2. Acelerador de Partículas (Gene Gun). Un cañón artificial bombardea micropartículas con el inserto, sobre la célula.3. Electroporación. Uso de carga eléctrica para que el ADN atraviese la membrana nuclear. 4. Polietilenglicol. Exposición de las membranas al PEG, facilita el movimiento de las moléculas de ADN.5. Silicon Wiskers. Inyección con fibras microscópi-cas, que atraviesan las membranas con los insertos.

Ingeniería Genética SISTEMAS DE TRANSFERENCIA GENÉTICA

Enzimas producidas por Biotecnología mediante el ADN recombinante se usan como aditivos en dietas de aves, para digerir carbohidratos complejos como las

beta-glucanasas, alfa-amilasas, maltasas, oligo 1-6 glucosidasas, xilanasas, sacarasas; lipasas; proteasas y fitasas (para la utilización del fósforo).

En México, tienen un gran impacto en la producción avícola proporcionando 3/5 de carne de aves para el consumo de proteína animal.

Ingeniería Genética

NUEVAS PROTEÍNAS

ARROZ con altos niveles de tolerancia a diferentes condiciones ambientales de estrés. Se insertaron dos genes fusionados de trehalosa de E. Coli y un promotor tejido específico dependiente del estrés. Los genes de trehalosa permiten la producción de arroz aún si está estresado por frio, sequía o altos niveles de salinidad e incrementa la producción en 20%. La composición química de los granos no cambia. El azúcar trehalosa ayuda a estabilizar moléculas biológicas: lípidos, enzimas y otras proteínas, en organismos en condiciones de estrés.

Ingeniería Genética NUEVAS PLANTAS

• 1987 secreción de Beta-lactoglobulina en leche de ratón.

• Producción de proteína C humana en leche de cerdos, para desórdenes como hemofilia.

• Hormonas de crecimiento humano en tejido seminal de cerdo.

• Antitrombina humana III, anti-coagulante sanguíneo secretada en leche de cabras transgénicas.

• Cabras transgénicas para producirBioSteel fibra hecha por el hombre con propiedades de tela de araña.

Ingeniería Genética

NUEVOS ANIMALES

ARROZ DORADO con beta caroteno de genes de narciso y de Erwinia uredovora, pigmentos que se transforman en pro-vitamina A al ser ingeridos.

ARROZ fortificado con un gen de la ferritina del frijol de soya. ARROZ con aa esenciales.

Ingeniería Genética

NUEVOS ALIMENTOS

Salmón transgénico por hormona de crecimiento. Cuenta con el promotor de la proteína de anti congelamiento de otra especie de pez. Crece de 4 a 6 veces más rápido que un salmón no transgénico.

Cerdo transgénico

Ingeniería Genética

NUEVOS ALIMENTOS

PAPA con la vacuna que previene la insulina dependencia de la diabetes mellitus 100 veces más poderosa que la actual vacuna. PAPA con la sub-unidad B antigénica de la enterotoxina del Vibrio cholerae causante del cólera). FRIJOL de SOYA con anticuerpos que protegen contra el virus 2 de Herpes simplex. TABACO con anticuerpos que previenen la caries dental producida por Streptococcus mutans.

Ingeniería Genética

NUEVOS ANTIBIÓTICOS

Ingeniería Genética

CLONACIONTérmino genérico para la replicación en un laboratorio de genes, células u organismos de una entidad original, con copias genéticas exactas del gen, célula u organismo original. Esta técnica ha producido avances sensacionales en medicinas y vacunas. También hay investigación en clonación de células humanas, órganos y otros tejidos. Esto puede producir el reemplazo de piel, cartilagos y hueso para victimas de quemaduras y accidentes, o de órganos.

CELULAS MADRE

BLASTOCISTO

Células NERVIOSAS

Células PANCREATICAS Células CARDIACAS

CélulasFormadoras deSANGRE

MASA DE CELULAS INTERNAS

Células MADRE para transplantes de Organos

DÍ A 4

Cavidad

Masa de células internas(células MadreEmbrionarias)Masa de células

internas

células de cubiertainterna

Modificado de: Scientific American, 2001

Ingeniería Genética

TERAPIA DE CÉLULAS MADRE

Ingeniería Genética

TERAPIA GÉNICARafael Valdes del Hospital de Niños de México Implantó células de cerdo en 12 adolescentes en procura de curar su diabetes.En su método, usó células especializadas para proteger el transplante de los sistemas inmunológicos de los pacientes hospederos, que nunca había sido ensayado en humanos. Los implantes en los pacientes constan de células pancreáticas de cerdo, las cuales producen insulina (hay 150 millones de diabéticos en el mundo) . Para prevenir el rechazo del transplante implantó células de Sertoli (de testículo de cerdo) que han mostrado que protegen a los tejidos transplantados del sistema inmune recipiente en algunos modelos animales. Uno de los pacientes ha dejado de inyectarse insulina y cinco otros están tomando menos insulina que antes. Los resultados han llegado sin usar medicamentos Inmuno-supresores, los cuales tienen que ser dados por el resto de sus vidas a recipientes de transplantes (Nature/Vol. 419/5 sept. 2002).

Marcadores SONDAS DE ADN

COMPAÑÍA PRODUCTO GENES CARACTERÍSTICAS

Affimetrix GeneChip Human Genoma + 12000

GeneChip Human Cancer + 1700 Selección de investigadores

GeneChip Custom Arrays + 12000 Arreglos diseñados por clientes

MBG Biotech Pan Human array 30000 Genes humanos en 3 slides

Clontech Atlas Human 1.0 1081

Atlas Human Apoptosis array 205

Atlas Human Cardiovas array 588

Atlas Human Neurobiol array 588

Atlas Human Oncogene array 588

El microarreglo de ADN pone secuencias de genes en una lámina. Los ARNm de una célula particular con “tags” fluorescentes, se hibridizan, a las secuencias cuando son complementarias. Un escáner mide la fluorescencia de cada muestra sobre la lámina, para determinar la presencia o actividad de los genes.

TAMBIÉN EXISTEN LOS MARCADORES DE DESORDENES GENÉTICOS Y EN EL FUTURO SE ESPERA QUE LA NANOTECNOLOGÍA SEA USADA COMO FUTUROS MARCADORES.