Herencia Biológica y Aplicaciones de la Ingeniería Genética

La Genética

La genética es la ciencia que estudia la herencia biológica, es decir, las leyes que rigen la transmisión de caracteres de padres a hijos. Esta ciencia nació a principios del siglo XX gracias al descubrimiento de los tratados de Vries, Correns y Tschermak. En 1909, Bateson y Johannsen propusieron nuevos conceptos:

1. Genotipo: Conjunto de genes que heredamos de nuestros padres. Son internos y se encuentran en los cromosomas.
2. Fenotipo: Apariencia externa de cada individuo, es decir, los caracteres observables.
3. Alelos: Cada una de las formas alternativas que puede tener un gen que codifica para un mismo carácter. Se representan con letras del alfabeto y pueden ser iguales (homocigotos) o distintos (heterocigotos) en los cromosomas del padre y la madre.
4. Homocigoto: Los genes heredados del padre y de la madre para un mismo carácter son idénticos.
5. Heterocigoto: Cuando los alelos o genes heredados del padre y la madre son diferentes.
6. Locus: Lugar concreto del cromosoma donde está situado cada gen.

Ácidos Nucleicos

El ADN es uno de los ácidos nucleicos (ADN y ARN) presentes en las células.

Estos dos ácidos son moléculas grandes y complejas formadas por la repetición de unidades menores llamadas nucleótidos. Cada nucleótido está compuesto por tres elementos:

• Un glúcido (azúcar de 5 carbonos) con forma de pentágono.
• Un ácido fosfórico (H₃PO₄).
• Una base nitrogenada (rica en nitrógeno).

ADN

El ADN contiene desoxirribosa y timina. Se localiza en el núcleo celular y su función es mantener y transmitir la información genética, además de dirigir la actividad celular. Su estructura es una doble cadena en forma de hélice, con bases nitrogenadas enfrentadas. Siempre la adenina (A) se une con la timina (T) y la citosina (C) con la guanina (G).

ARN

El ARN contiene ribosa y uracilo (en lugar de timina). Se localiza en el núcleo y el citoplasma. Su función es ayudar al ADN en la síntesis de proteínas. Su estructura es una sola cadena de nucleótidos, que puede plegarse sobre sí misma y presentar apareamientos de bases.

Procesos Clave

Duplicación

Es la capacidad del ADN de hacer copias idénticas de sí mismo para transmitir la información genética fielmente de padres a hijos.

Transcripción

Propiedad del ADN para formar los distintos tipos de ARN. Se realiza en el núcleo celular. A partir de una cadena de ADN se forma un ARN por complementariedad de bases, teniendo en cuenta que en el ARN no hay timina, sino uracilo.

Traducción

Proceso de convertir la secuencia de bases del ARN mensajero en una proteína, que está formada por una secuencia de aminoácidos (20 distintos).

ADN Recombinante y sus Aplicaciones

El ADN recombinante se obtiene seleccionando los genes de interés, cortando el ADN con enzimas de restricción e insertando el fragmento de ADN en el genoma de otro ser vivo, por ejemplo, una bacteria.

Aplicaciones de la Ingeniería Genética

Los principales campos de aplicación son: farmacia, medicina, agricultura, ganadería y medio ambiente.

Producción de Fármacos

• Interferón: Proteína utilizada para tratar algunos tipos de cáncer e infecciones víricas.
• Insulina: Hormona utilizada para tratar la diabetes.
• Hormona del crecimiento: Utilizada para tratar el enanismo.

Terapia Génica

Consiste en curar enfermedades sustituyendo genes defectuosos por genes sanos. Es una técnica en desarrollo, que se aplica en enfermedades específicas.

Diagnóstico Clínico

El conocimiento de los genes que causan enfermedades permite detectarlas antes de que aparezcan los síntomas.

Aplicaciones en Agricultura y Ganadería

Se basa en la obtención de organismos transgénicos.

Aplicaciones Medioambientales

Creación de bacterias y hongos transgénicos capaces de eliminar residuos generados por la actividad humana (tratamiento de aguas residuales, eliminación de petróleo y metales pesados).

Proyecto Genoma Humano

Descifrar la secuencia del genoma humano ha sido uno de los proyectos científicos más ambiciosos de la biotecnología. Esta información es crucial para el conocimiento de las bases genéticas de las enfermedades y para numerosos avances en medicina, como la producción de fármacos más eficaces o la investigación forense. El genoma humano contiene millones de pares de nucleótidos y entre 30,000 y 40,000 genes. La secuencia del genoma humano está disponible en bases de datos accesibles a través de internet.

Técnicas de Reproducción Asistida

• Tratamientos Hormonales: Suministro de hormonas a la paciente para inducir la maduración de óvulos.
• Fecundación In Vitro: Extracción de óvulos y fecundación en laboratorio con espermatozoides del padre o de un donante.
• Transferencia de Gametos a las Trompas de Falopio: Similar a la fecundación in vitro, pero la mezcla de óvulos y espermatozoides se coloca directamente en las trompas de Falopio.
• Inseminación Artificial: Depósito de una muestra de esperma en el útero de la mujer.

Clonación Celular

Se utiliza con fines médicos para obtener cualquier tejido u órgano que necesite un paciente. Las células madre se pueden obtener a partir de embriones o de células adultas.

Tipos de Clonación

• Clonación de organismos o clonación reproductiva.
• Transferencia nuclear.

Aplicaciones de la Clonación

• Desarrollo de la investigación.
• Reproducción de animales transgénicos.
• Reproducción de animales en peligro de extinción.
• Aplicaciones terapéuticas.