BIOTECNOLOGÍA

El término biotecnología fue creado en 1917 por el ingeniero húngaro Karl Ereky para describir procesos en los que se formaban productos a partir de materiales crudos, con la ayuda de la actividad metabólica de organismos vivos. Hoy el término biotecnología engloba la utilización de seres vivos o sus componentes para realizar procesos químicos con finalidad industrial. Incluye:
A) procedimientos clásicos, como fermentaciones (levaduras, bebidas, yogures).
B) INGENIERÍA GENÉTICA: se altera intencionalmente la información genética.
1) Identificación y aislamiento de GENES TERAPEÚTICOS, lo que implica la extracción del ARNm, su traducción y obtención de la proteína, y posterior estudio de la posible solución terapéutica.
2) Obtención de ORGANISMOS TRANSGÉNICOS: para la producción de medicamentos o el poder conseguir órganos para trasplante. Estos organismos transgénicos son importantes para el agro, la industria y la medicina. Por ejemplo: obtener individuos que den frutos de maduración lenta. Es posible recolectar tomates maduros que lleguen al consumidor conservando intacto su sabor, color, olor y textura. Los animales se usan con fines farmacológicos, produciendo grandes cantidades de proteínas útiles para tratar enfermedades. Hay animales de granja portadores de genes que mejoran la calidad de su carne o la producción de leche.
Técnicas:
A) Empalme de genes: el ADN de un organismo exótico se introduce en un genoma de una especie diferente, dando como resultado un genoma híbrido con características del donador en el receptor. Ejemplo: gen de insulina humana en bacterias, hormona del crecimiento, factor VIII de la coagulación, interferón (antiviral y anti-cáncer), etc. Se usan: 1- ENZIMAS DE RESTRICCIÓN: son como tijeras químicas que cortan el ADN en regiones precisas.
2-PLÁSMIDOS: pequeños fragmentos circular de ADN fuera del cromosoma bacteriano y de algunas levaduras. Puede tener uno o varios genes, dando a veces resistencia contra antibióticos. El ADN exótico se incorpora a los plásmidos, se cierran, se introducen en las bacterias receptoras. Éstas se dividen, el plásmido se replica y pasa a las células hijas. 3- VIRUS: Se incuba ADN viral con ADN exótico para que se incorporen al genoma del virus. El virus invade una bacteria, se integra a su genoma con ADN viral y exótico. TRANSDUCCIÓN. Las vacunas contra enfermedades virales son otro producto importante de la biotecnología. Todos los virus, como se sabe, consisten en ácido nucleico envuelto por una cubierta proteínica. Son las proteínas exteriores del virus las que determinan si el virus puede unirse o no a la célula blanco y penetrar en ella. En el torrente sanguíneo de los animales, estas proteínas del virus, reconocidas como extrañas por células del sistema inmune, generan la formación de anticuerpos, moléculas que desempeñan un papel central en la inmunidad futura contra el virus. La mayoría de las vacunas se hacen utilizando partículas virales inactivas o modificadas. Las vacunas producidas exclusivamente a partir de las proteínas virales externas sintetizadas en bacterias son más seguras dado que, sin el ácido nucleico viral, no puede ocurrir contaminación de la vacuna por partículas infectivas.
B) AMPLIFICACIÓN GÉNICA: Consiste en formar muchas copias de pequeños fragmentos de ADN. Se usa la Técnica de PCR (Reacción en Cadena de la Polimerasa) Consiste en usar una enzima llamada polimerasa y consta de tres etapas: 1) Desnaturalización: se caliente el ADN para separar las dos cadenas. 2) Templado: la temperatura de la mezcla se rebaja para que los cebadores (fragmentos iniciadores del ADN) se enlacen con las cadenas separadas. 3) Polimerización: se eleva de nuevo la temperatura para que la enzima polimerasa copie rápidamente el ADN. En cada ciclo se duplica todo el ADN y en pocas horas se obtienen más de mil millones de copias de un solo fragmento. Aplicaciones de la PCR: la detección precoz o prenatal de enfermedades genéticas, la detección de infecciones virales latentes o la producción de grandes cantidades de fragmentos de DNA humano a una velocidad muy superior a la posible mediante otros métodos. Esta técnica también se aplica para estudios de identidad y filiación.
C) CLONACIÓN: se producen muchas copias de un solo gen, cromosoma o individuo. "Retoño", en griego. Se utilizan tejidos no reproductivos, sin recombinación sexual. El clon tiene características del organismo del que se toma el núcleo. En el caso de mamíferos se necesita de un útero para que pueda desarrollarse. En 1997 se obtuvo el 1º clon de oveja: "Dolly". En mamíferos 90% de los ensayos no son viables. Lo negativo de esta técnica es que el material genético de los clones es más viejo. Cada vez que las células se dividen se acortan los cromosomas hasta que en un momento la división celular se detiene y mueren las células.
D) TERAPIA GÉNICA: consiste en introducir un gen sano en un individuo en el que ese gen no funciona correctamente, para corregir una alteración heredada o una enfermedad adquirida. Se hacen estudios de diagnóstico prenatal de enfermedades genéticas: se realizan cultivos de células del líquido amniótico extraído del vientre materno entre las 14 y 17 semanas de gestación, así como estudios cromosómicos y metabólicos sobre las vellosidades coriónicas. La falta de una enzima activa, a raíz del problema genético tiene como consecuencia la acumulación excesiva de determinados metabolitos o su ausencia. La detección temprana de estas enfermedades ha hecho posible su tratamiento a través de dietas adecuadas alcanzando la persona un desarrollo neurológico normal. Algunas enfermedades cuyos genes responsables han sido aislados son: -Hemofilia (defecto en el control de hemorragias) -Distrofia muscular (deterioro muscular progresivo) -Fibrosis quística (acumulación mucosa en pulmones) -Síndrome de Down (3 copias del cromosoma 21) -Melanoma maligno (tumores originados en la piel) -Anemia crónica hereditaria. En distintos grados de estudio están: enfermedad de Alzheimer (senilidad precoz) Cáncer de mama (5 a 10 % de casos) Cáncer de colon (5 personas de cada mil tienen este gen y más de la mitad desarrolla la enfermedad). Se han hecho estudios sobre crecimiento celular incontrolado propio del cáncer: diseño de una proteína para que una vez insertada en la célula, reconozca una secuencia específica de ADN (que solo existe en los tumores) e interrumpa la formación de la proteína que activa el desarrollo del cáncer. En el caso de la HEPATITIS B: el cultivar virus es costoso y duran poco. Por ingeniería genética se identifica el ADN que produce los antígenos en el virus y se lo inserta en células intestinales de hamster. Aumenta el número de antígenos como respuesta de las células y se saca el antígeno que, se inyecta al ser humano y fabrica sus propios anticuerpos. De esta manera se hace la vacuna más eficaz y menos costosa.
PROBLEMA PLANTEADO. BIOÉTICA. MANIPULACIÓN DE GENES HUMANOS: La estructura genética del ser humano tiene 3 millones de nucleótidos que conforman 100 mil genes. Actualmente se desarrollan técnicas para generar órganos destinados a transplantes, pero esto lleva a un cuestionamiento ético en relación con la clonación de seres humanos. ¿Cómo se usa esa información? ¿Será confidencial? ¿Se podrá optar por conocer la existencia de alteraciones en el genoma? ¿Habrá discriminación social o laboral en caso de tener alguna alteración génica el individuo.
OTRAS APLICACIONES DE LA BIOTECNOLOGÍA: BIORREMEDIACIÓN: consiste en usar microorganismos frente a la contaminación. 1) Biodegradación del Petróleo: Algunos tipos de bacterias, mohos, levaduras y algas verdes pueden crecer sobre el petróleo, descomponiéndolo a fuentes no contaminantes. Esto es útil cuando se produce un derramamiento. 2) Tratamiento microbiológico de Aguas Residuales: Los microorganismos se emplean para eliminar las sustancias orgánicas que contaminan el agua, mediante reacciones de fermentación. 3) Remediación de vertidos tóxicos: Muchas plantas que poseen una capacidad natural para concentrar metales pesados, pueden potenciar esa cualidad mediante un tratamiento de ingeniería genética. 4) Obtención de energía no contaminante: Una de esas fuentes es el Biogás (metano).Este gas se puede producir usando como materia prima aguas residuales, cianobacterias, algas verdes, arqueobacterias metanógenas y otras bacterias.