Categoría: Biología

La ingeniería genética es un proceso que emplea tecnologías para alterar la composición del ADN de un organismo.

Métodos principales de manipulación genética

1. La tecnología del ADN recombinante
2. La secuenciación del ADN
3. La reacción en cadena de la polimerasa (PCR)
4. La clonación
5. La terapia génica

La tecnología del ADN recombinante

La tecnología del ADN recombinante consiste en aislar y manipular un fragmento de ADN de un organismo para combinarlo con el ADN de otro organismo. Una de las principales herramientas es la llamada CRISP, que es un tipo de tijera biológica que corta y modifica fragmentos específicos de ADN.

La secuenciación del ADN

La secuenciación de ADN es el conjunto de técnicas para conocer y alterar la secuencia de nucleótidos en la cadena de ADN.

La reacción en cadena de la polimerasa (PCR)

La reacción en cadena de la polimerasa es el conjunto de técnicas que utilizan enzimas especiales para alterar el ADN de un organismo.

La clonación

La clonación es la técnica científica mediante la cual, se crea un organismo vivo idéntico a partir de una de sus células.

La terapia génica

La terapia génica es el conjunto de técnicas por medio del cual se trasfiere material genético a un organismo para la prevención o cura de alguna enfermedad.

Posibles beneficios de la manipulación genética

Los posibles beneficios de la manipulación genética son:

1. Tratamiento genético para enfermedades incurables como fibrosis quística, hemofilia y enfermedad de las células calciformes y otras enfermedades como cáncer o VIH.

• Producción de sustancias orgánicas (medicamento u hormonas artificiales) a través de la modificación genética de bacterias u otros organismos.

Riesgos en la manipulación genética

Los riesgos en la manipulación genética son:

1. Alteraciones perjudiciales en los organismos
2. Que estas alteraciones puedan ser trasmitidas a los descendientes
3. Uso de la tecnología genética para producir armas biológicas
4. Cuestiones éticas y legales en cuanto a la mejora de características genéticas, como la altura, las habilidades mentales, etc.

Mas ejercicios, problemas y preguntas de simulación en nuestra guía desarrollada para el ingreso al bachillerato (COMIPEMS y UNAM):

El desarrollo histórico de los métodos de manipulación genética ha tenido la siguiente evolución:

Genética clásica

1865 Publicación del artículo de Gregor Mendel Experimentos sobre hibridación de plantas

1869 Friedrich Miescher descubre lo que hoy se conoce como ADN.

1880-1890: Walther Flemming, Eduard Strasburger, y Edouard Van Beneden describen la distribución cromosómica durante la división celular.

1910 Thomas Hunt Morgan demuestra que los genes residen en los cromosomas.

1913 Alfred Sturtevant realiza el primer mapa genético de un cromosoma.

1928 Frederick Griffith descubre que el material hereditario de bacterias muertas puede ser incorporado en bacterias vivas.

1931 El entrecruzamiento cromosómico se identifica como la causa de la recombinación genética.

1933 Jean Brachet demuestra que el ADN se encuentra en los cromosomas y que el ARN está presente en el citoplasma de todas las células.

1941 Edward Lawrie Tatum y George Wells Beadle muestran que los genes codifican las proteínas.

La era del ADN

1944 Oswald Theodore Avery, Colin MacLeod y Maclyn McCarty aíslan ADN como material genético

1952 Rosalind Franklin obtiene la llamada Fotografía 51, la primera imagen del ADN realizada mediante difracción de rayos X.

1953 James D. Watson y Francis Crick demuestran la estructura de doble hélice del ADN5

1962 El experimento de clonación utilizando células no embrionarias, en concreto, células del revestimiento intestinal del renacuajo.Gurdon pensaba que los renacuajos tenían la edad suficiente como para que las células extraídas pudieran ser diferenciadas. Gurdon expuso un óvulo de rana a la luz ultravioleta, lo que destruyó su núcleo. Después, extrajo el núcleo de una célula intestinal de renacuajo y lo implantó en el óvulo enucleado. El óvulo se desarrolló y se convirtió en un renacuajo que era genéticamente idéntico al renacuajo donante del ADN

1970 Se descubren las enzimas de restricción, lo que permite a los científicos cortar y pegar fragmentos de ADN.

La era de la genómica

1972 Walter Fiers y su equipo, en el Laboratorio de biología molecular de la Universidad de Gante (Bélgica), fueron los primeros en determinar la secuencia de un gen: el gen para la proteína del pelo del bacteriófago MS2.

1976 Walter Fiers y su equipo determinan la secuencia completa del ARN del bacteriófago MS27

1977 Primera secuenciación del ADN por Fred Sanger, Walter Gilbert y Allan Maxam.

1993 Se publica el procedimiento CRISPR que es la tecnología para modificar directamente el ADN de las células.

1995 Se secuencia por primera vez el genoma de un organismo vivo (Haemophilus influenzae).

1998 Se desarrolla una técnica de edición genética llamada “nucleasas programable”, que dio el paso a el método CRISPR por ser más económico y eficiente.

2003 El Proyecto Genoma Humano publica la primera secuenciación completa del genoma humano con un 99.99% de fidelidad.

2012 El método CRISPR se mejora y ahora se llama CRISPR-Cas9

2013 Se crean los primeros ratones editados genéticamente con la técnica CRISPR –Cas9

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¿Qué es la manipulación genética?

La manipulación genética también llamada ingeniería genética es un proceso tecnológico para alterar el ADN de un organismo.

Esta alteración puede ser desde la modificación de alguna base hasta un segmento grande de ADN.

Uso general de la Manipulación Genética

El uso general de la manipulación genética es agregar un gen de una especie en otro tipo de organismo para producir algún rasgo deseado.

Por ejemplo:

El gen de un hongo que produce algún tipo de antibiótico se puede introducir en alguna bacteria para que esta bacteria genere el antibiótico de manera más rápida.

Usos particulares de la manipulación genética

La manipulación genética ha tenido diferentes aplicaciones, tanto en la medicina como en la industria.

Ejemplos de usos particulares de la manipulación genética son:

• Modificación genética de bacterias para degradar desechos tóxicos
• Modificación genética de algunas plantas de cultivo para resistir plagas o sequias.
• Modificación genética de alimentos para agregarles otras propiedades nutricionales.

Ojo:

Como todos los desarrollos científicos, la manipulación genética también puede tener aspectos negativos, dependiendo para lo que se aplique y dependiendo de la regulación que el gobierno imponga.

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Como ya estudiamos, la herencia es el estudio de la trasmisión de la información genética de los progenitores a sus hijos.

La historia de cómo se fue desarrollando esta ciencia se puede dividir en dos tipos:

1.- LA HERENCIA MENDELIANA

La herencia mendeliana es el conjunto de conocimientos que se obtuvieron gracias a las investigaciones de Gregorio Mendel en 1865.

Los principios de la herencia mendeliana son:

PRINCIPIOS DE LA HERENCIA MENDELIANA

1.- PRINCIPIO DE LA UNIFORMIDAD

Las características heredadas están controladas por factores que se presentan en pares. En la actualidad se utiliza la palabra “alelo” para ese factor, que es un segmento (gen) de ADN que se encuentran en cada uno de los 2 cromosomas homólogos.

2.- PRINCIPIO DE LA SEGREGACIÓN

En un par de factores, uno de ellos oculta al otro, impidiéndole manifestar su efecto. El factor que se manifiesta es el factor DOMINANTE (o alelo dominante) y al que queda oculto, es el factor RECESIVO (o alelo recesivo).

3.- PRINCIPIO DE LA COMBINACIÓN INDEPENDIENTE

Esta hipótesis establece que el par de factores que determina una característica heredable se trasmite de forma independiente a los demás pares de factores que determinan otras características.  Es decir, que el par de factores que determinaba el color de los chicharos, no se veía afectado por el proceso de otro par de factores que determinaba, por ejemplo, la forma del chícharo.

OJO

Estos principios no podían explicar algunas cosas de la herencia, por lo que se necesitó más investigación y se terminaron realizando modificaciones a los principios de Mendel.

2.- LA HERENCIA POSTMENDELIANA

La herencia postmendeliana es el conjunto de conocimientos sobre la herencia que se desarrollaron después de los principios de Gregorio Mendel.

Estos nuevos conocimientos, modificaron y ampliaron los principios de Mendel.

NUEVOS ASPECTOS DE LA HERENCIA POSTMENDELIANA

LA DOMINANCIA INCOMPLETA

La dominancia incompleta es cuando ninguno de los dos alelos es totalmente recesivo y ninguno de los dos es totalmente dominante, más bien los dos se influyen mutuamente para dar una característica intermedia de entre los dos extremos.

ALELOS MÚLTIPLES

Los alelos múltiples significan que a pesar de que un individuo de una especie solo puede tener dos alelos de un gen, en realidad en la especie completa puede tener decenas de ellos debido a todas las mutaciones que entre cada individuo se pueden dar.

Por ejemplo, el tipo de sangre en los seres humanos depende de 3 alelos en la especie, (A, B y O) donde la combinación de estos en pares determina el tipo de sangre del individuo, considerando que A y B son dominantes ante O.

CODOMINANCIA

La codominancia es la expresión simultanea (fenotipo) de dos alelos que son dominantes.

Por ejemplo, en los seres humanos con sangre tipo AB, su cuerpo produce las dos enzimas que codifican A y B respetivamente para producir una glucoproteína especial cada enzima.

LA HERENCIA POLIGÉNICA

La herencia poligénica es cuando uno o más rasgos de los individuos de una especie se deben a la interacción entre dos o más genes.

Por ejemplo, la altura, el color de piel, el peso son rasgos de los seres humanos que no dependen de un solo gen, si no que un conjunto de ellos interactúa para determinar el rasgo.

EL FACTOR AMBIENTE

          Además de que el fenotipo (expresión de su ADN) de un ser vivo depende de su genotipo (código genético) también depende de su ambiente.

          Algunos genes del ADN solo se activan en determinadas condiciones, tales como el frio o el calor, los rayos ultravioletas o la falta de algún alimento. Por lo tanto, el peso, el color de la piel y la estatura de una persona además de ser resultado de la influencia de varios genes también dependen de su ambiente externo.

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Como ya lo estudiamos en otros capítulos, el ADN es una larga cadena de dos hileras unidas por bases nitrogenadas.

Esta cadena se puede enroscar, dividir, segmentar y agrupar, por lo que, estos fenómenos se estudian en este capítulo.

Los cromosomas

Primeramente, el ADN no es una larga cadena de nucleótidos, sino que el ADN, se presenta en segmentos muy enrollados.

Estos segmentos muy enrollados son los cromosomas.

Los seres humanos tenemos 23 pares de cromosomas. Vienen en pares, porque uno representa la información de la madre y otro del padre. Pero cada par tienen el mismo “tipo” de información.

Es decir, en un par de cromosomas, se pueden tener la información para el color de los ojos, en un cromosoma tiene la indicación de que sean verdes como los de la madre, y en el otro cromosoma (llamado cromosoma homologo) indica que el color de los ojos sea café.

Pero, en un cromosoma no solo trae información de una sola característica, sino que tiene la información de muchas características.

GENES

Los genes son pequeños fragmentos de una cadena de ADN que tienen el código para una característica del organismo.

Por lo tanto, los cromosomas, que son medianos tramos de cadena de ADN enroscados en cierta figura, a su vez, están compuestos por estos fragmentos de ADN que son los genes.

Ojo

Los genes que forman los cromosomas no están separados, están unidos entre ellos en la misma cadena del cromosoma.

El genotipo

El genotipo es la información exacta que tiene almacenado el ADN. También se dice que es el conjunto de genes de un individuo.

Esta información, después se tiene que traducir y expresar en los organismos y le puede pasar muchas cosas en ese trayecto.

El fenotipo

El fenotipo es la expresión (las características observables que tiene una persona; ojos, cabello, estatura, color de piel, etc.) de los genes en interacción con el medio ambiente.

Como recordaras, una persona, puede tener información de tener ojos verdes de su madre y ojos cafés de su padre, pero al final, en este caso del color de los ojos, solo será o verdes o café.

Por lo tanto, el color de ojos que tendrá realmente la persona será su FENOTIPO, aunque su GENOTIPO tenga información de dos colores.

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¿Qué es genética?

La genética es el estudio de la herencia, de la trasmisión de características físicas de padres a hijos.

Como, por ejemplo, la estatura, el color de cabello, el color de piel, etc.

Ojo

La herencia no solo trasmite esta información de rasgos físicos, sino que trasmite toda la información sobre cómo está constituido el organismo.

Debido a los avances en la ciencia, hemos podido conocer a buen grado, cómo funciona la herencia y gracias a esto, también se ha podido manipular ciertos aspectos de este mecanismo.

¿Qué aplicaciones tecnológicas tiene la genética?

Las aplicaciones tecnológicas que puede tener la genética, también llamada ingeniería genética, pueden ser:

Tecnología CRISPR

Esta tecnología llamada así por “repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas” es una tecnología que permite modificar directamente el ADN y realizar cambios para ser aplicados en:

• 1.- Mejora de cultivos
• 2.- Medicamentos para enfermedades genéticas
• 3.- Diagnóstico prenatal
• 4.- Cambios genéticos en embriones humanos

Repercusiones de la tecnología genética en la sociedad

Como toda aplicación tecnológica, las aplicaciones genéticas tienen repercusiones tanto positivas como negativas:

REPERCUSIONES POSITIVAS

• Una agricultura más eficiente
• Medicamentos para enfermedades
• Mejores alimentos

REPERCUSIONES NEGATIVAS

• Creación de virus con fines bélicos
• Consecuencias negativas en las modificaciones a embriones humanos

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Métodos para prevenir enfermedades de trasmisión sexual

• 1.- NO tener relaciones sexuales (100% de efectividad para prevenir enfermedades de trasmisión sexual)

• 2.- Usar condones (entre el 80 y 90 % de efectividad para prevenir enfermedades de trasmisión sexual).

Otras recomendaciones para prevenir enfermedades de trasmisión sexual

• 1.- Existen vacunas para el VPN (Virus del Papiloma Humano) y para la hepatitis B

• 2.- Usa barrera de látex para el sexo oral.

• 3.- No compartas objetos personales que puedan tener sangre (cepillos de dientes, cuchillas de afeitar, jeringas, agujas de tatuajes.

• 4.- Limita el número de parejas.

El condón como preservativo más común

El condón masculino es una funda delgada y elástica que se coloca en el pene cuando se tienen relaciones sexuales.

El condón sirve para prevenir enfermedades sexuales y para prevenir embarazos no planeados.

Ojo:

Si quieres disfrutar de una vida sexual verdaderamente placentera y que dure mucho tiempo, es importante que aprendas y te acostumbres a usar el condón.

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¿Qué es la salud sexual?

La salud sexual es el estado de bienestar (físico, mental y social) desde el cual una persona ejerce y disfruta de experiencias sexuales placenteras, seguras, libre de coacción, de discriminación y de violencia.

Para que puedas tener una buena salud sexual es necesario:

• Que conozcas tus derechos sexuales
• Que ejerzas tu sexualidad con responsabilidad y respeto
• Que conozcas los riesgos y las enfermedades sexuales

Enfermedades de trasmisión sexual

Las enfermedades de trasmisión sexual son las enfermedades causadas por ciertas bacterias, parásitos y virus que se trasmiten predominantemente por contacto sexual.

El contacto sexual se puede referir entre mujer-hombre, hombre-hombre y mujer-mujer.

Las enfermedades de trasmisión sexual más comunes son:

Enfermedades más comunes de trasmisión sexual

• Sífilis (actualmente curable)

a.       Causas: La causa una bacteria

b.       Medidas de prevención: Uso de condón y abstinencia.

• Gonorrea (actualmente curable)

a.       Causas: La causa una bacteria

b.       Medidas de prevención: Uso de condón (incluso para sexo oral) y abstinencia.

• Clamidiasis (actualmente curable)

a.       Causas: La causa una bacteria

b.       Medidas de prevención: Uso de condón y abstinencia.

• Tricomoniasis (actualmente curable)

a.       Causas: La causa un parasito

b.       Medidas de prevención: Uso de condón y abstinencia.

• Hepatitis B (NO curable)

a.       Causas: La causa un virus

b.       Medidas de prevención: Vacunarse contra la Hepatitis B, usar condón y realizarse exámenes periódicamente y no compartir jeringas.

• Herpes (NO curable)

a.       Causas: La causa un virus

b.       Medidas de prevención: Uso de condón y abstinencia.

• 7.       VIH (Virus de Inmunodeficiencia Humana) (NO curable)

a.       Causas: La causa un virus

b.       Medidas de prevención: Uso de condón y abstinencia.

• 8.       VPN (Virus del Papiloma Humano) (NO curable)

a.       Causas: La causa un virus

b.       Medidas de prevención: Uso de condón y abstinencia.

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¿Qué es la salud reproductiva?

La salud reproductiva es la forma sana de vivir el proceso reproductivo (fecundación) de los seres humanos.

Para que el proceso reproductivo sea considerado sano deber de tener las siguientes cualidades:

• Tener una sexualidad responsable
• Tener una sexualidad satisfactoria
• Tener una sexualidad segura
• Tener libertad para decidir si tener hijos o no.
• Tener libertad para decidir cuándo tener hijos

Para lograr tener una salud reproductiva se deben tener las siguientes condiciones:

Condiciones para lograr una salud reproductiva

• Tener acceso a servicios de salud durante el embarazo para lograr tener un hijo sano.
• Tener acceso a la educación sobre la sexualidad y la reproducción.
• Tener acceso, libertad y conocimiento sobre los métodos de control de la fertilidad (anticonceptivos).

¿Qué son los anticonceptivos?

Los anticonceptivos son un conjunto de medicamentos, dispositivos o métodos que se usan para prevenir el embarazo.

Las parejas pueden elegir entre muchos tipos diferentes de anticonceptivos dependiendo de los objetivos de las parejas.

Ojo

Algunos anticonceptivos también sirven para prevenir enfermedades de trasmisión sexual

Tipos de anticonceptivos

• Esterilización femenina o masculina

Ligadura de las trompas de Falopio en las mujeres o vasectomía en los hombres.

Este método es el más eficaz para prevenir embarazados y dura toda la vida.

• Dispositivos anticonceptivos

Dispositivos intrauterinos o implantes hormonales. Tiene una duración de entre 3 años a 10 años.

• Métodos hormonales

Píldoras, parches o inyección anticonceptiva.

Son de corta duración y debes tomarlos continuamente

• Métodos de barrera

Condones, diafragmas, esponja o capuchón cervical.

Estos métodos se usan cada vez que tienes relaciones sexuales

• Métodos naturales

El ritmo; consiste en tener relaciones sexuales en determinados días que la fertilidad de la mujer es muy baja.

Método del retiro o coito interrumpido, consiste en retirar el pene de la vagina antes de eyacular.

Ojo

Estos últimos métodos son los menos eficaces para prevenir embarazos y además no previenen enfermedades de trasmisión sexual.

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Como ya lo vimos en el capítulo anterior, la reproducción celular, solo se considera asexual, porque se divide ella misma.

Pero en la reproducción de los organismos multicelulares como las plantas y los animales (incluidos nosotros los seres humanos) se pueden dar dos tipos de reproducción:

La reproducción asexual

La reproducción asexual es la creación de descendencia a partir de un solo progenitor.

Los organismos que pueden llevar a cabo reproducción asexual son: algunos tipos de gusanos, plantas, estrella de mar y bacterias)

Tipos de reproducción asexual

En organismo unicelulares

Bipartición:

Consiste en la división de un organismo en dos células hijas idénticas, como, bacterias, amibas, protozoarios y algas.

Gemación:

Es este proceso un descendiente se origina a partir de una yema o brote del progenitor.

Esporulación:

La célula madre se divide en varias ocasiones para formar células hijas llamadas esporas que después se separan para formas nuevos individuos.  Se forman en hongos, musgos, helechos.

En organismo pluricelulares

Reproducción vegetativa:

En algunas plantas se les puede cortar una parte especial de ellas, llamadas; bulbos (cebolla, gladiola, ajo), estacas (vid, rosal, geranio), tubérculos (papa), estolones (fresas) y hojas (begonia), y después estas partes serán sembradas y crecerán nuevos individuos.

Fragmentación o división múltiple:

Parecido a la reproducción vegetativa, algunos animales pueden dividirse y cada parte crecer como un nuevo individuo. Algunos tipos de gusanos se cortan en dos y cada pedazo puede generar un organismo completo. En algunas especies de estrellas de mar se puede formar un organismo completo a partir de un brazo separado.

La reproducción sexual

La reproducción sexual es la creación de descendencia a partir de 2 progenitores.

Más concretamente:

La reproducción sexual o fecundación es el tipo de reproducción de seres vivos que comprende la fusión de 2 gametos haploides producidos por meiosis pertenecientes por lo general a 2 diferentes progenitores.

Aspectos generales de la reproducción sexual

• 1.- En la reproducción sexual es indispensable la meiosis de las células sexuales. Ya que esta reproducción produce células que se tienen que fusionar con sus complementarias para formas nuevos individuos.
• 2.- La fecundación puede ser de forma interna o externa al organismo. Es decir, la fusión y desarrollo de los gametos puede ser dentro del cuerpo de alguno de los organismos progenitores o fuera de ellos.
• 3.- Cuando un espermatozoide fertiliza a un ovulo, la fusión de estas dos células haploides produce una célula diploide con dos copias de cada tipo de cromosoma.
• 4.-En las gónadas (órganos que generan células sexuales), masculina y femenina, se producen los gametos.

Ventajas de la reproducción sexual

• 1.- La reproducción sexual produce descendientes con variaciones genéticas que pueden ayudar a los organismos recién creados a adaptarse a nuevos ambientes.

Desventajas de la reproducción sexual

• 1.- La reproducción sexual es generalmente más lenta que la reproducción asexual.  Es decir, genera menos individuos en el mismo lapso de tiempo. Lo que puede provocar que toda la descendencia se extinga.

Ojo

Hay animales multicelulares como algunos tipos de lombrices y caracoles que llevan a cabo la reproducción sexual sin la participación de otro miembro de la misma especie. Es decir, un solo organismo, produce óvulos y espermatozoides y después auto fecundarse.

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