Un gen, desde un punto de vista bioquímico básico, es un segmento de ácido desoxirribonucleico (ADN) dentro de cada célula de un organismo que lleva el código genético para ensamblar un producto proteico particular. En un nivel más funcional y dinámico, los genes determinan qué organismos (animales, plantas, hongos e incluso bacterias) son y en qué están destinados a desarrollarse.
Mientras que el comportamiento de los genes está influenciado por factores ambientales (p. Ej. , nutrición) e incluso por otros genes, la composición de su material genético dicta abrumadoramente casi todo sobre usted, visible e invisible, desde el tamaño de su cuerpo hasta su respuesta a los invasores microbianos, alérgenos y otros agentes externos.
La capacidad de cambiar, modificar o diseñar genes de manera específica, por lo tanto, introduciría la opción de poder crear organismos exquisitamente personalizados, incluidos los humanos, utilizando combinaciones dadas de ADN que se sabe que contienen ciertos genes.
El proceso de alterando el genotipo de un organismo (en términos generales, la suma de sus genes individuales) y, por lo tanto, su "modelo" genético se conoce como modificación genética Los desarrollos asociados han aumentado tanto la emoción ante la perspectiva de mejorar la salud humana y calidad de vida y una serie de cuestiones éticas espinosas e ineludibles en varios frentes. La modificación genética es cualquier proceso mediante el cual los genes se manipulan, cambian, eliminan o ajustan para amplificar , cambiar o ajustar cierta característica de un organismo. Es la manipulación de rasgos a nivel absoluto de raíz o celular. Considere la diferencia entre el peinado rutinario de su cabello de cierta manera y poder controlar el color, la longitud y la disposición general de su cabello (p. Ej., recto versus rizado) sin usar ningún producto para el cuidado del cabello, sino que se basa en dar a los componentes invisibles de su cuerpo instrucciones sobre cómo lograr y garantizar un resultado cosmético deseado, y usted tiene una idea de qué se trata la modificación genética. Debido a que todos los organismos vivos contienen ADN, la ingeniería genética se puede realizar en todos y cada uno de los organismos, desde las bacterias hasta las plantas y los seres humanos. Al leer esto, el campo de la ingeniería genética está floreciendo con nuevas posibilidades y prácticas en las áreas de agricultura, medicina, manufactura y otros ámbitos. Es importante entender la diferencia entre cambiar literalmente genes y comportarse en un aw ay que aprovecha un gen existente. Muchos genes no operan independientemente del entorno en el que vive el organismo original. Los hábitos alimenticios, el estrés de varios tipos (p. Ej., Enfermedades crónicas, que pueden tener o no una base genética propia) y otras cosas que los organismos confrontan habitualmente pueden afectar la expresión génica o el nivel al que se usan los genes para fabricar los productos proteicos. para lo que codifican. Si vienes de una familia de personas que están genéticamente inclinadas a ser más altas y pesadas que el promedio, y aspiras a una carrera atlética en un deporte que favorezca la fuerza y el tamaño como el baloncesto o hockey, puede levantar pesas y comer una cantidad robusta de alimentos para maximizar sus posibilidades de ser lo más grande y fuerte posible. Pero esto es diferente de poder insertar nuevos genes en su ADN que prácticamente garantizan una nivel predecible de crecimiento muscular y óseo y, en última instancia, un ser humano con todos los rasgos típicos de una estrella del deporte. Existen muchos tipos de técnicas de ingeniería genética, y no todas requieren la manipulación del gen material de tic utilizando sofisticados equipos de laboratorio. De hecho, cualquier proceso que implique la manipulación activa y sistemática del conjunto de genes de un organismo, o la suma de los genes en cualquier población que se reproduzca por reproducción (es decir, sexualmente), califica como ingeniería genética. Algunos de estos procesos, por supuesto, están a la vanguardia de la tecnología. Selección artificial: también llamada selección simple o cría selectiva, la selección artificial es la elección de organismos progenitores con un genotipo conocido para producir descendencia en cantidades que no ocurrirían si la naturaleza fuera solo el ingeniero, o como mínimo solo ocurrirían en escalas de tiempo mucho mayores. Cuando los granjeros o criadores de perros seleccionan qué plantas o animales criar para asegurar la descendencia con cierta características que los humanos encuentran deseables por alguna razón, están practicando una forma cotidiana de modificación genética. Mutagénesis inducida: es el uso de rayos X o productos químicos para inducir mutaciones (cambios no planificados, a menudo espontáneos en el ADN) en genes específicos o secuencias de ADN de bacterias. Puede dar lugar al descubrimiento de variantes genéticas que funcionan mejor (o si es necesario, peor) que el gen "normal". Este proceso puede ayudar a crear nuevas "líneas" de organismos. Las mutaciones, aunque a menudo dañinas, también son la fuente fundamental de variabilidad genética en la vida en la Tierra. Como resultado, inducirlos en grandes cantidades, mientras crean ciertas poblaciones de organismos menos aptos, también aumenta la probabilidad de una mutación beneficiosa, que luego puede explotarse para propósitos humanos utilizando técnicas adicionales. Viral o vectores de plásmidos: los científicos pueden introducir un gen en un fago (un virus que infecta a las bacterias o sus parientes procariotas, Archaea) o un vector de plásmido, y luego colocar el plásmido o fago modificado en otras células para introducir el nuevo gen en esos células. Las aplicaciones de estos procesos incluyen el aumento de la resistencia a las enfermedades, la superación de la resistencia a los antibióticos y la mejora de la capacidad de un organismo para resistir los factores estresantes ambientales, como las temperaturas extremas y las toxinas. Alternativamente, el uso de tales vectores puede amplificar una característica existente en lugar de crear una nueva. Usando la tecnología de fitomejoramiento, se puede "ordenar" a una planta que florezca más a menudo, o se puede inducir a las bacterias a producir una proteína o químicos que normalmente no harían. Vectores retrovirales: Aquí, porciones de ADN que contienen ciertos genes se colocan en estos tipos especiales de virus, que luego transportan el material genético a las células de otro organismo. Este material se incorpora al genoma del huésped para que pueda expresarse junto con el resto del ADN en ese organismo. En términos simples, esto implica cortar una cadena de ADN del huésped usando enzimas especiales, insertando el nuevo gen en la brecha creada por el corte y la unión del ADN en ambos extremos del gen al ADN del huésped. Tecnología "Knock in, knock": como su nombre lo indica, este tipo de tecnología permite eliminación completa o parcial de ciertas secciones de ADN o ciertos genes ("noqueado"). En líneas similares, los ingenieros humanos detrás de esta forma de modificación genética pueden elegir cuándo y cómo activar ("activar") una nueva sección de ADN o un nuevo gen. Inyección de genes en organismos nacientes: La inyección de genes o vectores que contienen genes en los huevos (ovocitos) puede incorporar los nuevos genes en el genoma del embrión en desarrollo, que por lo tanto se expresan en el organismo que finalmente resulta. La clonación genética es un ejemplo del uso de vectores plasmídicos. Los plásmidos, que son piezas circulares de ADN, se extraen de una célula bacteriana o de levadura. Las enzimas de restricción, que son proteínas que "cortan" el ADN en lugares específicos a lo largo de la molécula, se utilizan para cortar el ADN, creando una cadena lineal de la molécula circular. Luego, el ADN del gen deseado se "pega" en el plásmido, que se introduce en otras células. Finalmente, esas células comienzan a leer y codificar el gen que se agregó artificialmente al plásmido. Contenido relacionado: Definición, función, estructura del ARN La clonación de genes incluye cuatro pasos básicos. En el siguiente ejemplo, su objetivo es producir una cepa de E. coli 1. Aislar el ADN deseado. Primero, necesita encontrar o crear un gen que codifique una proteína con la propiedad requerida, en este caso, brillando en la oscuridad. Ciertas medusas producen tales proteínas, y se ha identificado el gen responsable. Este gen se llama ADN objetivo 2. Corte el ADN usando enzimas de restricción. Estas proteínas mencionadas anteriormente, también llamadas endonucleasas de restricción Algunas de estas enzimas cortan directamente a través de ambas cadenas de la molécula de ADN, mientras que en otros casos producen un "escalonamiento" corte, dejando pequeños trozos de ADN monocatenario expuestos. Estos últimos se denominan extremos adhesivos 3. Combina el ADN objetivo y el ADN vector. Ahora pone los dos tipos de ADN junto con una enzima llamada DNA ligase 4. Introducir el ADN recombinante en la célula huésped. Ahora, tienes el gen que necesitas y un medio para llevarlo a donde pertenece. Hay varias formas de hacerlo, entre ellas transformación Selección artificial: Los criadores de perros pueden seleccionar diferentes rasgos, en particular el color del pelaje. Si un criador determinado de perros perdigueros de Labrador ve un aumento en la demanda de un color determinado de la raza, él o ella puede criar sistemáticamente el color en cuestión. Terapia génica: en alguien con un gen defectuoso, una copia del gen de trabajo se puede introducir en las células de esa persona para que la proteína requerida se pueda hacer con ADN extraño. Cultivos modificados genéticamente: Los métodos de modificación genética se pueden utilizar para crear cultivos modificados genéticamente (GM) como el herbicida resistentes a las plantas, cultivos que producen más frutos en comparación con la reproducción convencional, plantas modificadas genéticamente que son resistentes al frío, cultivos con un rendimiento general mejorado de la cosecha, alimentos con un mayor valor nutricional y así sucesivamente. Más ampliamente, en En el siglo XXI, los organismos genéticamente modificados (OGM) se han convertido en un tema candente en los mercados europeos y estadounidenses debido a las preocupaciones de seguridad alimentaria y ética empresarial que rodean la modificación genética de los cultivos. Animales genéticamente modificados: Un ejemplo de Los alimentos modificados genéticamente en el mundo del ganado están criando pollos que crecen más grandes y más rápidamente para producir más carne de pechuga. Las prácticas de tecnología de ADN recombinante como estas plantean preocupaciones éticas debido al dolor y la incomodidad que puede causar a los animales. Edición de genes: un ejemplo de edición de genes, o edición del genoma, es CRISPR En CRISPR, guía el ácido ribonucleico
. También llamado ingeniería genética
, este tipo de maniobras bioquímicas se ha movido del reino de la ciencia ficción a la realidad en las últimas décadas.
Modificación genética: definición
Qué no es la modificación genética
Tipos de modificación genética
Clonación génica
bacterias que brillan en la oscuridad. (Normalmente, por supuesto, estas bacterias no poseen esta propiedad; si lo tuvieran, los lugares como los sistemas de alcantarillado del mundo y muchas de sus vías fluviales naturales tendrían un carácter claramente diferente, ya que E. coli
son prevalentes en el tracto gastrointestinal humano.)
. Al mismo tiempo, debe determinar qué plásmido usará; este es el vector de ADN .
, son abundantes en el mundo bacteriano. En este paso, utiliza la misma endonucleasa para cortar tanto el ADN objetivo como el ADN del vector.
.
, que funciona como un tipo elaborado de pegamento. Esta enzima invierte el trabajo de las endonucleasas uniendo los extremos de las moléculas. El resultado es una quimera
, o una cadena de ADN recombinante
.
, en las que las llamadas células competentes barren el nuevo ADN, y electroporación
, en el que se utiliza un pulso de electricidad interrumpir brevemente la membrana celular para permitir que la molécula de ADN ingrese a la célula.
Ejemplos de modificación genética
, o agrupadas regularmente interpapadas cortas repeticiones palindrómicas
. " de un método utilizado por las bacterias para defenderse de los virus. Implica una modificación genética altamente dirigida de diferentes porciones del genoma objetivo.
(gRNA), una molécula con la misma secuencia que el sitio objetivo en el genoma, se combina en la célula huésped con una endonucleasa llamada Cas9. El gRNA se unirá al sitio de ADN objetivo, arrastrando a Cas9 junto con él. Esta edición del genoma puede resultar en la "eliminación" de un gen malo (como una variante implicada en causar cáncer) y en algunos casos permitir que el gen malo sea reemplazado por una variante deseable.
