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Animal transgénico

Organismo animal que tiene incorporados en su genoma uno o varios genes procedentes de otros organismos, los cuales expresan de manera estable. Existen dos métodos fundamentales por los que se pueden obtener animales transgénicos, cuya diferencia fundamental radica en el tipo de células al que se le introduce el ADN foráneo. El primero de ellos consiste en la introducción del ADN en huevos fecundados, método por el que se obtiene una elevada proporción de animales transgénicos; en el segundo, el ADN se introduce en un tipo de células especiales, denominadas embrioblastos. Un huevo fecundado es la célula que resulta justo después de la fecundación de un óvulo por un espermatozoide. Esta célula contiene dos núcleos denominados pronúcleos: uno masculino, procedente del espermatozoide, y otro femenino, procedente del óvulo. En ellos se encuentra todo el ADN con la información necesaria para la creación de un nuevo ejemplar. Los animales más utilizados en este tipo de experimentación...

Anticuerpos

También denominados inmunoglobulinas, son proteínas elaboradas por el sistema inmunitario como respuesta a la presencia de sustancia que el organismo considera extrañas y que se llaman antígenos (pueden ser microorganismos, toxinas o simplemente sustancias ajenas al organismo). Los anticuerpos son específicos para cada antígeno y su objetivo es bloquearlos y eliminarlos. Están producidos por los linfocitos B que, una vez activados por el agente externo, se convierten en células plasmáticas. Los anticuerpos viajan en la sangre y en la linfa. Las inmunoglobulinas y los anticuerpos elaboran una gran cantidad de proteínas protectoras para destruir a los antígenos. Cuando los anticuerpos detectan a su antígeno se unen a él para neutralizarlo. Cada linfocito B es sólo capaz de reconocer a un antígeno concreto pero la totalidad de los linfocitos B presentes en un organismo pueden identificar prácticamente a todos los agentes externos. Los anticuerpos se clasifican en cinco clases...

Aplicaciones de la ingeniería genética. Clonación y genomas

La ingeniería genética permite la manipulación del ADN, con lo que se consigue, entre otras cosas, la obtención de copias idénticas de un fragmento concreto de ácido nucleico o de individuos enteros (clonación), la mutación de determinados puntos o secuencias de genes (mutagénesis dirigida), o el estudio de la secuencia de nucleótidos de genomas enteros o de parte de ellos (secuenciación). El método de clonación permite, además, utilizar células como fábricas para la obtención de ciertas proteínas de gran interés comercial, como por ejemplo, la insulina. Con la secuenciación se ha conseguido asimismo descifrar cómo están «escritas» las instrucciones que definen a cada organismo, es decir, su genoma. Entre los genomas secuenciados destaca, especialmente, el humano, abriéndose el camino a multitud de posibilidades terapéuticas. Además, ha servido para averiguar, por ejemplo, que los hombres y los chimpancés tienen en común el 98% de sus secuencias génicas, o que el tamaño del genoma...

Bacterias artificiales

Microorganismos bacterianos creados sintéticamente capaces de la propiedad de la autorreplicación que es característica de los seres biológicos. Todavía en los primeros estadios de la investigación, estos organismos supondrían un paso inicial hacia la creación de otras formas de vida artificial. El primer anuncio de la creación de una bacteria artificial fue realizado en mayo de 2010 por genetistas del Instituto Craig Venter. Este científico estadounidense, uno de los impulsores del Proyecto Genoma Humano, dirigió un equipo de investigación que pudo construir los genes de una bacteria por medio de la incorporación en los mismos de fragmentos de genoma de otra bacteria. El resultado era una célula «sintética» controlada por un genoma ajeno. La creación artificial de bacterias podría utilizarse en numerosos sectores de la industria y la protección del medio ambiente. Especialmente interesante es la línea de investigación dirigida a la obtención de bacterias artificiales capaces de...

Bacteriófago

Los bacteriófagos, también denominados simplemente fagos, son virus que infectan sólo a células bacterianas y que pueden reproducirse en ellas a gran velocidad causando su muerte por dos procedimientos a los que se conoce como ciclos lítico y lisogénico. Presentan una característica estructura constituida por una cabeza poliédrica, que contiene el material genético, una vaina contráctil y unas espinas y fibras terminales con las que se fijan a la célula infectada. En el ciclo lítico las bacterias infectadas son disgregadas mediante lisis de la unidad celular después de que el virus se replique y se encapsule, quedando libre para infectar nuevas células. Por el contrario, en el ciclo lisogénico la célula bacteriana no muere de inmediato, sino que el material genético del fago queda integrado en el ADN de la bacteria replicándose al mismo tiempo que ella hasta que, en determinadas condiciones (degradación del entorno celular, falta de nutrientes, etc.), los fagos endógenos, también...

Biodiversidad

La noción de biodiversidad se asocia a la variedad del acervo genético de nuestro planeta, tanto en lo que se refiere a la cantidad de especies que existen, bien a nivel global o bien en áreas o ecosistemas determinados, como en lo que respecta a las diferencias genéticas presentes en una especie concreta. Es sin embargo la primera de estas acepciones la que ha adquirido reconocimiento en el ámbito general de las ciencias ambientales. Como todo concepto ecológico, la biodiversidad presenta múltiples factores que influyen en su ámbito, dado lo elevado del número de interrelaciones que se establecen entre los distintos constituyentes bióticos y abióticos de los ecosistemas. No obstante, cabe reseñar algunos de especial significación. Condiciones ambientales. Las condiciones climáticas son el principal de los condicionantes naturales del nivel de biodiversidad. Los inhóspitos hielos antárticos hacen del continente helado el menos biodiversificado de los entornos, mientras que los...

Biotecnología

Disciplina científica y tecnológica basada en el empleo de organismos vivos o compuestos derivados de los mismos para obtener productos útiles. Es una forma de tecnología basada en la biología, que presenta numerosas aplicaciones en el campo de la agricultura y la agronomía, la alimentación, las ciencias médicas y farmacéuticas y la ecología y el medio ambiente. Los organismos vivos utilizados en biotecnología pueden ser bacterias, hongos, plantas o animales. En un sentido amplio, los orígenes de la biotecnología se remontan a unos diez mil años de antigüedad, cuando con el asentamiento de la agricultura y la ganadería entre las poblaciones humanas del llamado Creciente Fértil se idearon métodos para la mejora dirigida de las especies mediante procesos de selección artificial en las especies vegetales y animales domesticadas. Posteriormente se aprendió a utilizar ciertos organismos vivos, como las levaduras (unos hongos), para inducir el proceso de la fermentación y fabricar...

Biotecnología agrícola

La intervención del ser humano en la mejora de las condiciones y los rendimientos de los cultivos agrícolas es algo inherente a la propia actividad agrícola desde sus orígenes. No obstante, la moderna agronomía, y muy especialmente la parte de la misma relacionada con la ingeniería genética, ha configurado un área que se ha dado en llamar biotecnología agrícola, que define toda una serie de técnicas y procedimientos basados en la incorporación de mejoras a la dotación genética de las especies cultivadas. La agronomía tradicional basó durante siglos la consecución de avances en las características de las plantas en el cruzamiento e hibridación de especies afines, la selección de las mejor adaptadas y el sucesivo perfeccionamiento de éstas a través de nuevos cruzamientos y combinaciones. No obstante, el desarrollo de la genómica y la secuenciación del genoma de algunas plantas de cultivo masivo, como la del arroz, obtenida en 2002, abrió nuevos cauces a esta disciplina. Mediante la...

Clonación de organismos (Transferencia nuclear)

El proceso de clonación puede ser utilizado para la obtención de un organismo genéticamente idéntico a otro, es decir, clónico. La metodología es bastante compleja, siendo muy difícil obtener unos buenos resultados. Este tipo de clonación, también denominada transferencia nuclear o transferencia de núcleos diploides, consiste, básicamente, en extraer el material genético de una célula sexual femenina de un organismo determinado e introducir, en esa célula “vacía”, un nuevo ADN procedente de otro organismo. Aunque se han desarrollado diferentes procedimientos según la especie de la que se trate, el proceso de clonación sigue unas pautas comunes. En primer lugar, se extrae el material genético de un oocito (u ovocito, célula sexual femenina que se encuentra en los ovarios y que se transforma en óvulo durante el período de la ovulación), y se sustituye por el material genético diploide procedente de las células de otro organismo adulto de la misma especie. El oocito así manipulado es...

Clonación genética

La clonación es el proceso por el que se obtienen copias idénticas, bien de un fragmento de ADN, bien de un organismo entero. El proceso de clonación de genes, la clonación genética, permite obtener un gran número de copias de un fragmento de ADN concreto. Actualmente, mediante el uso de esta técnica es posible aislar un gen determinado de cualquier genoma en concentraciones suficientes como para llevar a cabo su caracterización (determinar su secuencia, su función, su regulación, etc.), metodología que, antes del desarrollo de la ingeniería genética, era prácticamente impensable. Además de esta aplicación de carácter analítico, indispensable en investigación básica y aplicada, el proceso de clonación tiene una aplicación farmacológica o biomédica, ya que permite, aprovechando la producción de numerosas copias de un fragmento de ADN, la obtención masiva de proteínas de interés, llamadas proteínas recombinantes, como puede ser la insulina. La clonación de genes se puede llevar a...

Células madre

Células indiferencias que tienen la capacidad de dividirse de modo ininterrumpido sin perder sus características originales y que, dependiendo de las circunstancias y de las necesidades, pueden transformarse en cualquier célula especializada. También se denominan células troncales. En el ser humano (y en los mamíferos superiores) la capacidad de división de las células es reducida. Existen tejidos que sí pueden «regenerarse» como ocurre con la piel y con las células sanguíneas (continuamente se están formando nuevos glóbulos blancos como los hematíes). También es significativa la división de las células sexuales masculinas con la elaboración de gran número de espermatozoides. Algunos otros órganos pueden reparar asimismo daños ocasionados mediante la multiplicación de las células, como ocurre en el hígado. En todos los órganos y tejidos existen células que, aunque no suelen dividirse tienen esa capacidad y en determinadas circunstancias se activan y reparan posibles alteraciones....

Eugenesia

Ciencia que estudia la mejora de los individuos de una especie (válido tanto para especies animales como vegetales) desde un punto de vista biológico y atendiendo a los caracteres hereditarios de los progenitores y el resultado de los posibles cruces. La ciencia como tal es relativamente reciente (ha sido en el siglo XX cuando los avances genéticos han acelerado y modificado muchas ideas eugenésicas). Sin embargo, ya en la Grecia antigua se eliminaban niños con malformaciones. Platón sugirió programas de matrimonios con fines eugenésicos o de mejora de los individuos. En torno a 1870 es cuando surge como tal la eugenesia científica. Su creador fue Francis Galton, un pariente de Darwin. Por un lado trata de impedir la reproducción de los no adecuados (eugenesia negativa) y por otro intenta favorecer la reproducción de aquéllos mejor dotados que pueden mejorar la raza (eugenesia positiva). La eugenesia científica siempre ha corrido el riesgo de ser mal interpretada, ya que sus...

Fecundación in vitro

Técnica de reproducción asistida que consiste en la obtención de óvulos para su fecundación en el laboratorio e implantación posterior de los embriones en el útero. Está indicada cuando existe obstrucción de ambas trompas uterinas (lo que hace imposible la llegada de espermatozoides al lugar de la fecundación), recuento o calidad de espermatozoides baja, problemas graves del endometrio o tras inseminaciones intrauterinas infructuosas. El procedimiento se divide en cinco etapas:. Estimulación del ovario. Mediante el empleo adecuado de inyecciones hormonales se consigue estimular al ovario para obtener un mayor número de óvulos (en ciclos normales suele madurar un único folículo, tras tratamientos estimuladores se consiguen hasta diez). Extracción de los óvulos. Se hará con la paciente sedada. Se realiza una punción a través de la vagina con ayuda de un ecógrafo. El procedimiento dura aproximadamente 15 minutos. Existen complicaciones en una de cada 2.500 pacientes. Fecundación en...

Ingeniería genética

Ingeniería genética. El término de ingeniería genética engloba diversas técnicas que permiten la modificación programada de seres vivos o, lo que es lo mismo, cambiar el genoma de cualquier individuo de una manera selectiva. Este conjunto de técnicas –a las que se las denomina, indistintamente, técnicas de clonación, del ADN recombinante o de manipulación genética– permiten manipular el ADN de prácticamente cualquier organismo, clonándolo, mutándolo en puntos concretos, analizando su secuencia, transfiriéndolo a otras células u organismos para que se exprese, etc. Para llevar a cabo todos los procesos que engloba la ingeniería genética, se dispone de una serie de elementos y de técnicas que los hacen posible: las enzimas de restricción, los vectores, la transferencia génica, la reacción en cadena de la polimerasa (abreviado en inglés, PCR) o la secuenciación. Este conjunto de metodologías constituye una importantísima herramienta para poder llevar a cabo investigaciones sobre la...

Inmunogenética

La inmunogenética es una de las disciplinas científicas que más se ha desarrollado en los últimos años y mayores aplicaciones tiene en la medicina actual. Destacan en particular dos de sus áreas de aplicación médica: los grupos sanguíneos y el complejo principal de histocompatibilidad. La inmunogenética es la rama de la medicina dedicada al estudio de las interrelaciones entre herencia, enfermedad y sistema inmunitario. Su forma de trabajo consiste en el uso de métodos inmunológicos para estudiar la herencia de ciertos rasgos. La investigación inmunogenética actual se concentra en dos categorías principales de estructuras moleculares: las presentes en los líquidos corporales (sobre todo, la sangre) y las expresadas en la superficie de las células. En la primera categoría ocupan una posición destacada las inmunoglobulinas o anticuerpos, proteínas que el sistema inmunitario produce frente a una enorme cantidad de sustancias diferentes (denominadas antígenos) y que son capaces de...

La problemática bioética

El debate acerca de la conciliación en las distintas épocas y sociedades de los principios morales con el avance científico se remonta a tiempos antiguos. En la cultura occidental ha adoptado a menudo la forma de un desencuentro entre ciencia y religión. Especialmente conocido es, por ejemplo, el proceso que emprendió la jerarquía de la Iglesia católica contra Galileo Galilei en el siglo xvii cuando éste sostuvo públicamente que la Tierra no era el centro del Universo. Tal consideración poseía, para los jueces de los tribunales de inquisición, un aspecto próximo a la herejía que fue suficiente para condenar a este sabio de Pisa a reclusión perpetua en su domicilio. Ya en el siglo xix, se produjo una situación semejante, aunque de menor dramatismo, con la propuesta por Charles Darwin de su teoría de la evolución de las especies. Contraria a la lectura literal de la Biblia, esta hipótesis expone que las especies vivas, incluido el hombre, proceden de un cambio progresivo en su...

Levaduras

Las levaduras son hongos unicelulares. Presentan forma esférica o elíptica y su tamaño se sitúa entre 3 y 12 micras de longitud, por lo que son considerados microorganismos (al igual que las células bacterianas, aunque son mucho más grandes que éstas). Al contrario que la mayoría de los hongos, las levaduras se desarrollan y crecen en su estado unicelular, aunque algunas, como Candida albicans, necesitan formar filamentos (estructuras multicelulares) para poder llevar a cabo su ciclo vital. El principal hábitat de las levaduras son lugares con abundante presencia de azúcares como, por ejemplo, las frutas o las flores, y algunas viven en asociación íntima (simbiosis) con ciertos animales, como los insectos. Las levaduras son heterótrofas, es decir, que dependen de fuentes externas de carbono para sobrevivir. La facilidad de cultivo de las levaduras en el laboratorio resulta de gran utilidad para el estudio de estos eucariotas. Así, se ha podido averiguar que, al contrario que la...

Organismos y productos genéticamente modificados

Los organismos genéticamente modificados, a los que también se les denomina transgénicos, son organismos que tienen incorporados en su genoma uno o varios genes de otros organismos, denominados foráneos, los cuales expresan de manera estable. Existen tanto plantas como animales genéticamente modificados, teniendo una amplia variedad de aplicaciones: la investigación con plantas transgénicas ha permitido obtener especies resistentes a las condiciones más adversas, o capaces de fabricar vacunas o anticuerpos; por otro lado, los animales se utilizan para la producción de proteínas recombinantes, para estudios farmacológicos y toxicológicos, o para la investigación básica para el estudio de función de los genes. Los métodos que se utilizan para la obtención de organismos genéticamente modificados son diferentes según se trate de animales o plantas. En animales, el ADN foráneo se introduce directamente en células determinadas, mientras que en las plantas, lo más habitual es utilizar...

Planta transgénica

Organismo vegetal que tiene incorporados en su genoma uno o varios genes procedentes de otros organismos, los cuales expresan de manera estable. La manipulación genética de las plantas es mucho más sencilla que la de los animales, ya que aquéllas tienen un poder regenerativo mucho mayor. En muchos casos, a partir de una sola célula vegetal se puede obtener una planta entera, por lo que, en ingeniería genética, se puede conseguir una planta transgénica completa modificando únicamente el genoma de una sola célula. El modelo de planta más utilizado en la modificación genética es la Arabidopsis thaliana, una mala hierba que crece muy rápidamente y bajo una gama muy amplia de condiciones de cultivo. Los métodos de modificación genética en plantas más comunes son: la transferencia de ADN foráneo mediada por Agrobacterium tumefaciens, la transferencia a protoplastos, la transferencia mediada por vectores virales, y la mediada por microproyectiles. A. tumefaciens es una bacteria que vive...

Producto transgénico

Producto obtenido a partir de la modificación genética de un animal o una planta, en la que se introduce un gen de interés que será expresado de manera estable. Entre los diversos productos génicos que se están desarrollando destacan las vacunas, las proteínas terapéuticas y los anticuerpos. Una de las principales aplicaciones de los organismos modificados genéticamente es la obtención de productos genéticos. Tanto los animales como las plantas pueden ser manipulados por el ser humano para producir diversos productos que le son de gran utilidad. En la actualidad, ya se están comercializando numerosos compuestos de este tipo, como por ejemplo, la hormona del crecimiento o la insulina, producidos por ingeniería genética en bacterias, levaduras o células de mamíferos cultivadas "in vitro", y que presentan un gran interés desde el punto de vista farmacológico y médico. En las plantas y en los animales ya se producen también proteínas terapéuticas, anticuerpos y vacunas, además de otro...