Temas Selectos de Biología Molecular “Animales transgénicos: técnicas de obtención y ejemplos de aplicaciones prácticas”

Universidad Nacional Autónoma de México

Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán

Medicina Veterinaria y Zootecnia

Alumno

• Mendoza Martínez Oscar Alberto

Profesor:

• Carlos Ignacio Soto Zárate

Asignatura:

• Temas Selectos de Biología Molecular

“Animales transgénicos: técnicas de obtención y ejemplos de aplicaciones prácticas”

        Junio, 2016

Contenido

Introducción

Bases moleculares de las herramientas de la ingeniería genética

El material genético se organiza como DNA

Estructura del DNA

Los cromosomas como la unidad de empaquetamiento de DNA

El genoma

Replicación del DNA

Enzimas involucradas en la síntesis/replicación del DNA

Estructura de los genes

Transcripción del DNA

Síntesis del RNA

Procesamiento del RNA

Traducción del DNA

El código genético

Organismos Modificados Genéticamente

Definición

Transgénicos

Definición

Animales transgénicos

Técnicas de transgénesis en animales

Introducción

Desde los comienzos de la agricultura y la ganadería, el ser humano ha manipulado a su conveniencia a las plantas y a los animales, en el caso de las plantas, ya sea para obtener una mayor cantidad de frutos o semillas, o aquellas cuya porción comestible posea un mayor tamaño, mientras que los animales eran seleccionados por su mayor masa muscular, mayor fecundidad o que muestren un comportamiento dócil (Bueno, 2011).

Con el progreso de la civilización, y el desarrollo y perfeccionamiento de nuevas tecnologías en las diversas actividades llevadas a cabo por el ser humano, es indudable que

“Los retos más importantes del siglo XXI se centran en la alimentación, la salud y el medio ambiente”

Bases moleculares de las herramientas de ingeniería genética

Todos los organismos vivos de éste planeta están conformados por células, ya sea una célula única (por ejemplo, las bacterias), o pueden ser un complejo formado por miles de células (por ejemplo, plantas, animales, y los seres humanos). No obstante, todas las células se han originado por división celular a partir de células progenitoras idénticas. Por lo tanto, la célula es el vehículo por el cual se transmite el material genético que definirá a cada especie, además la célula tiene la capacidad de obtener los nutrientes necesarios para poder reproducirse y transmitir ese material genético (Alberts et al, 2010).

El material genético se organiza DNA

La información hereditaria de todas las células, se almacena como cromosomas, los cuales están constituidos por moléculas de DNA (ácido desoxirribonucleico). La información hereditaria, se encarga de determinar las características biológicas de los individuos, y si se quiere ser más específico, de todas las moléculas y estructuras que le permiten llevar a cabo todos sus procesos fisiológicos (Alberts et al, 2010; Bueno, 2011).

Estructura del DNA

En 1953 Rosalind Franklin utilizó la técnica difracción por rayos X (método que permite determinar la estructura tridimensional de una molécula a una resolución atómica) fue una herramienta que indicó que el DNA estaba compuesto por dos hebras del polímero enrollados en una hélice. Sin embargo, la predicción del modelo estructural de la molécula de DNA, fue hecha en 1953 por James Watson y Francis Crick., es importante recalcar que el DNA se aloja en el núcleo de las células eucariotas (Bolsover et al, 2004; Alberts et al, 2010; Chandar & Viselli, 2011).

Una molécula de DNA es un polímero extremadamente largo, y está conformada por dos largas cadenas de nucleótidos, que se unen entre  sí mediante enlaces de hidrógeno que se forman entre las bases de nucleótidos (Alberts et al, 2010; Chandar & Viselli, 2011).

Los nucleótidos están formados por un azúcar de cinco carbonos (pentosa), que tiene unidos tanto un grupo fosfato, y una base nitrogenada. En el caso particular de los nucleótidos del DNA,  el azúcar es la desoxirribosa, la cual está unida a un grupo fosfato y a una base nitrogenada; las bases nitrogenadas pueden derivarse una purina, como por ejemplo: adenina (A) y guanina (G), o en el caso de la citosina (C) o timina (T), pueden derivarse de la pirimidina (Bolsover et al, 2004; Alberts et al, 2010; Thieman & Palladino, 2010; Chandar & Viselli, 2011).

Los nucleótidos se unen entre sí por medio de enlaces covalentes; lo hacen de la siguiente manera: el azúcar de cada nucleótido se une a otro azúcar de otro nucleótido de la misma cadena mediante un enlace de los grupos fosfato, al cual se le denomina enlace fosfodiéster. Para ser más específicos, el enlance se establece entre el grupo hidroxilo del carbono 3’ de la desoxirribosa de un nucleótido y el fosfato α unido al carbono 5’ del siguiente nucleótido. Dichos enlaces ocurren entre muchos nucleótidos de la misma cadena, lo que da lugar a la formación de polímeros, en cuyo eje central se encuentran las uniones azúcar – fosfato, y las bases nitrogenadas sobresalen de dicho eje, para posteriormente unirse a las bases nitrogenadas de la otra cadena  mediante puentes de hidrógeno. Las bases nitrogenadas deben enlazarse siguiendo una estricta norma de complementariedad, es decir, A se une T, y C se une a G; además, los débiles enlaces establecidos entre las bases por los puentes de hidrógeno que las unen, brindan la posibilidad de separar las cadenas de DNA, sin la necesidad de romper su esqueleto  (Alberts et al, 2010; Bueno, 2011).

Los cromosomas como la unidad de empaquetamiento de DNA

El DNA debe estar sumamente compactado para caber dentro del núcleo celular, para lograr esto, el DNA se asocia a otras proteínas para formar la cromatina. En una primera fase, la doble hélice de DNA se une a proteínas denominadas histonas (complejo proteico compuesto por dos moléculas de cada una de las cuatro subunidades H2A, H2B, H3 y H4), un segmento de 146 pb de DNA se enrolla alrededor de una histona, constituyendo de esta manera un nucleosoma [Fig de Histonas] (Bolsover et al, 2004).

El genoma

El genoma, se puede definir como el conjunto de material genético almacenado en el DNA de un organismo, el cual contiene la información de todas las proteínas y moléculas de RNA que va a sintetizar cada organismo (Alberts et al, 2010; Chandar & Viselli, 2011).

Es bien sabido que cada célula tiene cierto tiempo de vida, por lo cual debe transmitir la información a las células que desciendan de ella, este proceso se logra por un mecanismo de replicación, el cual puede explicarse por la complementariedad que existe entre las   bases nitrogenadas, gracias a esto, una secuencia de nucleótidos sirve como molde o patrón para la síntesis de una cadena complementaria (Alberts et al, 2010).

Replicación del DNA

El DNA porta la información genética codificada en la secuencia de las cuatro bases, esta información debe transferirse a las células hijas, para lograr este objetivo, durante la replicación o duplicación del DNA que se lleva a cabo durante la fase S del ciclo celular [Fig. de ciclo celular], para poder llevarse a cabo, es necesario que la doble hélice se abra, para que de esta manera, cada cadena sencilla sirva de molde para la síntesis de la cadena complementaria (Bolsover et al, 2004; Chandar & Viselli, 2011).

Una característica de la replicación del DNA es que se trata de un proceso semiconservador, es decir, cuando el DNA se replica durante la división celular, una hebra del DNA original se distribuye a una hebra recién sintetizada con una orientación antiparalela para formar la doble hélice. Como la información genética en ambas hebras es similar, al final del proceso cada cadena hija tiene una hebra de DNA nuevo y otra de DNA viejo, por lo que se dice que es un proceso semiconservador (Chandar & Viselli, 2011).

La replicación del DNA es bidireccional y tiene varios orígenes de replicación, para poder completarse al final de la fase S del ciclo celular, a medida que la replicación se acerca a término, las “burbujas” de nuevo DNA replicado se van juntando y se forman nuevas moléculas (Chandar & Viselli, 2011).

Una característica importante de la replicación del DNA, es que necesita fragmentos cortos de RNA que sirvan de molde para iniciar el proceso, los cuales son  complementarios y antiparalelos a la plantilla de DNA, y son sintetizados por la DNA-primasa (Chandar & Viselli, 2011).

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