Unidad 4.- Cuestionario de trabajo (II): La manipulación de los genes. Biotecnología

CUESTIONARIO DE TRABAJO: Utilizando el libro de texto y fuentes documentales, vas a trabajar las siguientes cuestiones:

INTRODUCCIÓN: La tecnología del ADN recombinante, denominada ingeniería genética, permite al ser humano diseñar por primera vez moléculas de ADN. Vas a estudiar, en primer lugar, cómo son las técnicas de ingeniería genética, para luego avanzar en el conocimiento de sus aplicaciones, OMG, células madre y clonación.

1. El ADN Recombinante: herramientas para la biotecnología

A15.- Trata de explicar en qué consiste la técnica del ADN Recombinante, considerando que básicamente consiste en localizar genes, fragmentar el ADN (cortar), duplicar los fragmentos e introducirlos en una célula con algún fin determinado. Observa el dibujo de la página 102 del libro.

2. La fabricación de proteínas (producción de fármacos)

A16.- Una de las aplicaciones de la ingeniería genética consiste en la producción de fármacos. La primera de ellas fue la fabricación de la insulina humana. Explica brevemente cómo se consiguió fabricar esta sustancia de vital importancia para los diabéticos.

A17.- Cita otras proteínas recombinantes comercializadas por la industria farmacéutica.

3. La reacción en cadena de la polimerasa (PCR)

A18.- La reacción en cadena de la polimerasa (PCR) es una técnica que permite amplificar rápidamente muestras de ADN, y que tiene una importante aplicación en la identificación genética. Observa el esquema de la página 104 del libro y trata de resumir en qué consiste esta técnica.

4. Los Organismos Modificados Genéticamente: Transgénicos

A19.- La biotecnología ha permitido generar variantes de especies introduciendo en la misma un gen que no es propio de ella. Es lo que se denomina Organismos Modificado Genéticamente (OMG), dando lugar a los llamados transgénicos. Sus aplicación en se han extendido a la agricultura, la ganadería o el medio ambiente. Sin embargo, es un tema en el que hay posturas enfrentadas. El término «transgénico» está a la orden del día en los medios de comunicación. En un lado se encuentran científicos, agencias gubernamentales e industrias. En el otro lado se encuentran grupos ecologistas, muchos medios de comunicación de masas y el público en general.

Te propongo una pequeña investigación, partiendo de los siguientes interrogantes:

a) Ventajas de estos organismos a nivel farmacológico, de producción y productividad industrial.

b) ¿Cómo afecta su uso contra las plagas?

c) Controles que deben pasar.

d) ¿Se modifica el valor nutricional?

e) ¿Afectan a la biodiversidad?

5. Las células madre y la clonación

A20.- Las células madre son células no diferenciadas que tienen la capacidad de multiplicarse susceptibles de convertirse en células especializadas de otros tipos.

a) ¿Cuáles son sus características?

b) ¿Cuantos tipos de células madre existen?

c) ¿Cuál es tu opinión sobre las células madre? ¿Están bien o está mal?

A21.- La clonación es una de las técnicas más modernas utilizadas en biotecnología para obtener copias idénticas de un organismo que nos interesa. La clonación humana o de tejidos humanos es una de las cuestiones que más polémica generan.

Una vez te hayas informado de la clonación (página 107 y Blog) contesta a las siguientes cuestiones:

a) ¿En qué consiste la clonación?

b) ¿Qué diferencia existe entre clonación reproductiva y clonación terapéutica?

c) ¿Existe alguna posibilidad de clonar tejidos sin tener que crear y destruir un embrión?

500. Discute y debate sobre los argumentos que tendrías para estar a favor o en contra de la clonación humana.

6. La terapia génica

A22.- La terapia génica permite lograr curas de las denominadas enfermedades hereditarias. ¿Sabes en qué consiste?

A23.- Se puede aplicar de dos maneras, mediante una técnica “in vivo” o “ex vivo”. ¿Sabrías explicar en qué consiste cada una de ellas (página 108).

7. Identificación genética: La huella genética

A24.- Una de las aplicaciones de la ingeniería genética es utilizada en medicina forense, para determinar las “huellas genéticas”. ¿En qué se basa esta técnica? (página 109).

8. La bioética: los límites de la investigación científica

La bioética es uno de los grandes temas de nuestro tiempo, solo comparable en importancia a las migraciones humanas, el cambio climático o la búsqueda de un orden económico mundial.

Hoy en día, como has podido comprobar al estudiar esta unidad, el desarrollo científico y técnico de la genética ha conseguido mejorar mucho las condiciones de vida de la humanidad, pero también se ha utilizado en guerras bacteriológicas o en el deterioro del medio ambiente. En definitiva, estos avances de la ciencia han hecho que nos planteemos si todo lo que la ciencia y la tecnología permiten realizar se debe hacer o no. Esto ha planteado un debate en la sociedad y ha dado lugar al concepto de bioética.

ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA A25.- Busca información en los libros de texto del área y en las direcciones de Internet que te propone el profesor (Blog y clase) sobre este concepto y responde a las preguntas que vienen a continuación:

Preguntas para el debate. Redacta luego un breve documento en el que se recojan:

1. Una definición del concepto de bioética
2. Los principios éticos fundamentales que deberían tener en cuenta los profesionales de un comité de bioética
3. ¿Cómo crees que debería ser el perfil de un comité de bioética: más humanista o científico?

Unidad 4.- Video 1: Programa de RTVE tres14 "GENES"

Hace algo más de 2 años se emitió el programa de TVE "tres14" cuya portada estaba dedicada a los GENES. Habla, entre otros, del denominado proyecto "Genoma Médico". Podemos conocer la vida a través de los genes, en concreto, de los ácidos nucleicos y de los más de 3.000 millones de unidades químicas. Además, un cambio en uno de estos 3.000 millones puede hacer que surja un cáncer, por ejemplo. Los laboratorios de todo el mundo trabajan con más de 25 millones de ratones, que en muchos casos modifican genéticamente, con resultados a veces impredecibles. ¿Crees que es ético investigar con ratones? También podrás ver cómo se "fabrican" nuevos seres vivos, en concretos bacterias con propiedades específicas.
Otro de los asuntos que trata es sobre los alimentos transgénicos.
El programa, además de hablar de Genética, trata otros asuntos de actualidad de la ciencia y la tecnología.

   
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Unidad 4.- La revolución genética: Atrévete a indagar.....

Se ofrecen una serie de enlaces donde podrás indagar y aprender más sobre la herencia genética, la ingeniería genética, la clonación, las células madre y todo un mundo fascinante de la genética, en general.

LA GENÉTICA AL ALCANCE DE TODOS

Es una web divulgativa de genética humana sin ánimo de lucro que aspira proporcionar una visión de lo que los grandes avances científicos como el descubrimiento y secuenciación del genoma humano suponen tanto desde el punto de vista diagnóstico-terapéutico, como ético y legal, y de cómo puede controlarlos y al mismo tiempo beneficiarse de ellos.

GENÉTICA HUMANA  

Desarrolla conceptos, utiliza simuladores, animaciones interactivas y actividades de investigación para comprender como la genética define todas nuestras carcaterísticas. Es muy didáctica, espcialmente pensada para Secundaria. Ofrece algunos tests de autoevaluación.

UN MUSEO VIRTUAL INTERACTIVO SOBRE LA GENÉTICA Y EL ADN 

Una wxcelente página con múltiples secciones: Salas de exposición virtuales (ingeniería genética, clonación y células madre, la herencia, mutación, proyecto genoma, evolución, estructura del ADN, genética forense..), un  Ágora, donde puedes encontrar entrevistas, sitios de interés, noticias...), una Mediateca, con videos y animaciones y Recursos docentes, con actividades, unidades didácticas, etc. No debes perdértelo.

UNIDAD DIDACTICA DE GENÉTICA (Digital Text) 

De forma amena y didáctica hace un repaso por los experimentos de Mendel, los caracteres hereditarios, el genoma, la genética humana y la genética actual.

  

Noticias científicas: Desvelan la huella de la selección natural a lo largo de todo el genoma

Desvelan la huella de la selección natural a lo largo de todo el genoma

Los primeros resultados del proyecto 'The Drosophila Genetic Reference Panel' trazan el mapa detallado de la huella de la selección natural a lo largo de todo el genoma del organismo modelo de la genética, la mosca del vinagre. El proyecto, en el que participa la Universidad Autónoma de Barcelona, ha generado una biblioteca viviente que permite a cualquier científico analizar la relación entre las variaciones en el genoma y los rasgos observables de los individuos con una potencia estadística sin precedentes.

Grupo de Bioinformática de la Diversidad Genética de la UAB. De izda. a dcha. en la foto 1: David Castellà, Miquel Ràmia, Sònia Casillas y Antonio Barbadilla.

 

UAB | 08 febrero 2012 

Conocer la relación entre la variación genética y las características observables de los individuos de una especie, como la altura de una persona o la manifestación de una enfermedad hereditaria, es uno de los grandes retos de la biología actual. Hasta ahora, sólo una pequeña parte de la variación de estos rasgos –que los biólogos llaman el fenotipo– se ha podido atribuir a variantes genéticas.

"Para todo genético de poblaciones es un sueño hecho realidad poder utilizar un conjunto de datos del calibre de este proyecto"

Para poder analizar la relación entre genes y fenotipo, un proyecto internacional ha obtenido la secuencia completa del genoma de 168 líneas procedentes de una misma población de Drosophila melanogaster (la mosca de la fruta, una especie modelo de estudio en genética).

Las líneas pueden ser consultadas por cualquier científico interesado en estudiar la base genética de un fenotipo dado. Se trata de una auténtica biblioteca in vivo, mantenida en condiciones de laboratorio, que facilita la detección de los efectos genéticos en el fenotipo y permitirá conocer la arquitectura genética de enfermedades hereditarias.

En el proyecto ha participado como uno de los investigadores principales el profesor de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) Antonio Barbadilla y el grupo que dirige de Bioinformática de la Diversidad Genética, y ha contado con la colaboración del grupo de Genómica Comparada y Bioinformática dirigido por el catedrático de la UB Julio Rozas.

El análisis de la ingente cantidad de datos que contienen los 168 genomas completos, una tarea colosal que ha requerido un gran esfuerzo de especialistas en bioinformática y genética de poblaciones, está empezando a dar sus frutos. El primero, que se publica esta semana en Nature, ha sido la detección de la huella de la selección natural a lo largo de todo el genoma, la firma molecular que la selección natural ha dejado en los patrones de variación genética en cada región del genoma.

Adaptativa y purificadora

Toda nueva mutación que contribuye a la adaptación al ambiente de un individuo se expande rápidamente en el seno de la especie –un proceso llamado selección adaptativa–. Por el contario, hay regiones del genoma en las que cualquier mutación es perjudicial y acaba siendo eliminada de la población, en un proceso denominado selección purificadora, con lo que la secuencia de estas regiones se conserva inalterada en el tiempo.

Ambos procesos de selección, la adaptativa y la purificadora, dejan firmas  moleculares características en el genoma. Mediante  la comparación de los genomas de un gran número de individuos de la misma especie y de otras especies próximas, los científicos han logrado trazar el primer mapa de alta resolución de la selección natural de un genoma, tanto de las regiones que codifican proteínas como de las que no.

Los investigadores han observado que la huella de la selección natural está presente a lo largo de todo el genoma, aunque la importancia de los diferentes regímenes de selección depende tanto de las clases de sitios funcionales como de las regiones del genoma que se consideren. Por ejemplo, se ha observado que la selección es más intensa y efectiva en el cromosoma X que en el resto de cromosomas, lo que conlleva una  mayor velocidad de evolución del cromosoma sexual.

Hipótesis a prueba

Otra importante observación es que la tasa de recombinación genética (variable a lo largo del genoma) juega un papel fundamental en la capacidad que tiene la selección de mejorar adaptativamente las distintas regiones del genoma. La probabilidad que una región genómica responda eficientemente a la selección natural depende de su contexto recombinacional. En una región con poca o nula recombinación, la selección no puede evitar la degradación funcional de la región.

Para Barbadilla, uno de los autores principales del estudio, “disponer de 168 genomas de una única población natural es una oportunidad única para llevar a cabo el estudio más completo a escala genómica que se haya hecho nunca en una especie”. “Para todo genético de poblaciones es un sueño hecho realidad poder utilizar un conjunto de datos del calibre de este proyecto para poder poner a prueba muchas hipótesis que han estado en disputa durante décadas”, añade Barbadilla.

Navegador de ADN

Para estimar, almacenar, manejar y visualizar todos los datos de variación en los genomas, los investigadores de la UAB, en colaboración con los investigadores de la UB, han diseñado e implementado un navegador para datos de genómica de poblaciones hasta ahora inexistente: the Population Drosophila Genome Browser (PopDrowser).

El navegador representa gráficamente toda la información extraída de las secuencias genómicas, incluyendo las secuencias de ADN, las anotaciones genómicas, las estimas de diversidad nucleotídica, y calcula diversos test estadísticos para determinar el efecto de la selección natural a nivel nucleotídico. El navegador PopDrowser se describe en un artículo publicado on line en la revista Bioinformatics y puede consultarse libremente.

Fuente de la noticia: Servicio de información y noticias científicas

Unidad 4.- Cuestionario de trabajo (I): Los mecanismos de la información genética

Utilizando el libro de texto y fuentes documentales (ver enlaces al final), vas a trabajar las siguientes cuestiones:

1. Conocer el mecanismo que permite que los caracteres se hereden

A1.- Comenta cómo explicaba Darwin el mecanismo de la selección natural.

A2.- Sin embargo, el argumento de Darwin para explicar la herencia de caracteres era errónea. La explicación la dio Mendel, quien definió los genes como las “unidades de herencia”, a los que él llamó “factores”. ¿Cómo lo averiguó Mendel?

A3.- Son los “factores hereditarios” los que determinan la herencia de caracteres. Pero tenemos que distinguir entre fenotipo y genotipo. Explica las diferencias.

A4.- Opcional: Si quieres saber más sobre las investigaciones de Mendel, localiza información sobre las leyes de Mendel

A5.- Aclarando conceptos: Para trabajar este tema, debes tener claro ciertos conceptos. Trata de averiguar que son: genes, alelo, nucleótido, ácidos nucleicos y cromosomas.

2. Aprendiendo sobre los genes: cómo se copia y se transmite la información genética

A6.- ¿Dónde se localizan los genes y de qué están hechos?

A7.- La información genética está contenida en una molécula, el ADN. Trata de trabajar información sobre el ADN: qué es, cuál es su estructura (doble hélice), sus descubridores (Watson y Crick, Rosalind Franklin y Wilkins), que son las leyes de Chargaff.

A8.- ¿Cómo se copian los genes? La clave está en la duplicación del ADN. Trata de explicar brevemente cómo se produce la duplicación del ADN.

3. Cómo se almacena y se transmite la información genética: le código genético y el dogma central de la biología molecular

A9.- Los genes almacenan información hereditaria y fabrican proteínas. De hecho, el ADN transporta información y las proteínas son las responsables de la funcionalidad de la célula y del mantenimiento del metabolismo celular. Para saber cómo se produce ésto, es necesario conocer el código genético ¿Qué es el código genético?

A10.- Los mecanismos por los cuales la información contenida en el ADN se trasladaba o expresaba en características de los organismos se resumen en el llamado dogma central de la biología molecular. Explica, de forma resumida, que dice este dogma (página 97 del libro de texto).

4. El genoma humano: desvelando toda la información genética

A11.- El genoma humano contiene la información que controla todo nuestro organismo; de ahí el interés por conocerlo. Grandes industrias han invertido considerables recursos para este estudio. El Proyecto GENOMA HUMANO es el resultado de esas investigaciones.¿Pero sabes qué es EL GENOMA HUMANO y qué se ha conseguido?

A12.- En el ADN no todas las secuencias de nucleótidos sirven para generar proteínas. De los más de 23000 genes, sólo el 2% codifica proteínas (exones), un 22% no se emplea en la síntesis proteica (intrones) y el resto se denomina ADN basura. Además, el genoma humano tiene unas 3.000 millones de bases. Averigua que son los exones, intrones, ADN basura y pares de bases.

A13.- ¿Qué importancia tiene conocer el genoma humano?

A14.- Para DEBATE:¿Estarías dispuesto a secuenciar tu genoma? ¿Crees que es un avance para mejorar nuestra calidad de vida?Kári Stefánsson, cofundador y director de CODE Genetics (compañía islandesa líder en el descubrimiento de genes asociados a enfermedades), afirma que las pruebas para secuenciar nuestro genoma nos dan la oportunidad de tener mayor control sobre nuestra salud, pues conociendo la información que nuestros genes contienen habrá quien tome medidas con respecto a su salud, haciendo determinadas cosas y privándose de otras. Este es de lo que trata la genómica.

ENLACES DE INTERES:

Proyecto Biosfera 4º ESO
Proyecto Biológico Universidad de Arizona
Curso de Biología-Genética
Wikipedia: Concepto de Gen
Genética mendeliana
Cómo funcionan las pinzas ópticas
Laboratorio de pinzas ópticas
Leyes de Mendel
Construye una molécula de ADN
Transcribe y traduce un Gen
Cómo extraer ADN de un ser vivo
LABORATORIO VIRTUAL: Extracción de ADN

Genética: Alelos

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Unidad 4.- Tarea 1: La revolución genética. Desvelando los secretos de la vida ¿Qué sabes? ¿Qué podemos saber?

En las últimas décadas del siglo pasado, la especie humana ha hecho grandes avances que han permitido aumentar el bienestar y la esperanza de vida.

Desde entonces vivimos una revolución en la investigación de las ciencias biomédicas y la biotecnología. La reproducción asistida, la investigación contra el cáncer, los trasplantes, la manipulación genética y el uso de células madre para la regeneración de tejidos son algunos de los campos biomédicos con más relevancia científica y social hoy en día.

Todos los seres vivos están formados por células. En el interior de las mismas se encuentra el material hereditario que son las instrucciones de las que depende cualquier ser vivo. La totalidad del material hereditario de un individuo se denomina genoma, que está formado por una molécula denominada ADN. Los cambios en el ADN dan lugar a variaciones en las instrucciones y, por lo tanto, en ocasiones, a la pérdida o adquisición de propiedades en el individuo que ha sufrido dichos cambios. Estos cambios se dan constantemente de forma espontánea en la Naturaleza con la aparición de mutaciones espontáneas (pequeños cambios en el genoma de un individuo) o el cruce sexual (la unión de los genomas parentales para producir un nuevo genoma con nuevas propiedades). Aunque también existen técnicas artificiales que permiten llevar a cabo modificaciones genéticas realizadas por la mano del hombre.

Hace solamente unos años, un grupo de científicos desarrolló una nueva tecnología genética que permite aislar genes concretos e introducirlos en el genoma del organismo del que provienen o en uno distinto generando los organismos transgénicos. A esta nueva tecnología se la denomina ingeniería genética y permite desarrollar nuevos organismos útiles en biomedicina o en agroalimentación.

Para iniciar el debate, responde a las siguientes cuestiones:

1. ¿Por qué nos parecemos a nuestros padres?
2. ¿Qué se entiende por ADN, cromosoma y gen?
3. ¿Qué es la ingeniería genética?
4. ¿Cómo se pueden manipular genéticamente los organismos?
5. ¿A qué se dedica la biología molecular?
6. ¿Qué es el proyecto Genoma Humano?
7. ¿Qué entiendes por "células madres embrionarias"? ¿De dónde se obtienen?
8. ¿Qué es un niño probeta?
9. ¿Sabes si los hermanos gemelos son clónicos?

¿Qué podemos saber? No vas a responder ahora a estas cuestiones. Se trata, en principio, de aquellas preguntas que nos vamos a hacer para trabajar el tema:

1. ¿Cómo averiguó Mendel que los caracteres se heredan? Los factores hereditarios: genes. ¿Qué son el fenotipo y el genotipo? ¿Dónde están los genes?
2. ¿Qué molécula contiene la información genética? El ADN.
3. El flujo de informacion genética, se almacena y se transmite gracias a los ácidos nucleicos, tanto de ADN como de ARN. La expresión de la nformación genética es en forma de moléculas funcionales, las proteínas. Pero, ¿cómo se transforma la información del ADN en funcionalidad de las proteínas? ¿Qué es, entonces, el código genético? ¿Conoces el dogma central de la biología molecular?
4. ¿ Podemos aislar el ADN y manipularlo? Conoce las técnicas de Ingeniería Genética: Se basan en la tecnología del ADN recombinante, la secuenciación del ADN y la reacción en cadena de la polimerasa (PCR).
5. ¿Podemos obtener organismos genéticamente modificados, OGM? Los transgénicos.
6. El genoma humano contiene la información que controla todo nuestro organismo; de ahí el interés por conocerlo. ¿Sabes qué es y qué se ha conseguido el GENOMA HUMANO?
7. Conoce los hitos de la revolución genética: la reproducción asistida, la clonación, las células madre y la terapia génica.

Unidad 3.- Video 4 (cinco videos): Capítulo 1 (de 3) La odisea de la especie

Este video forma parte de una coproducción de un conjunto de prestigiosas productoras europeas, entre las que se encuentra la productora española Sagrera TV. El programa sigue los pasos de la famosa serie que la BBC hizo sobre los dinosaurios centrándose esta vez en la aventura de nuestros orígenes y mostrando los momentos cruciales por los que el ser humano ha ido pasando a lo largo de la historia: desde el primer primate que comenzó a evolucionar hace 7 millones de años hasta el Homo Sapiens de la era moderna, hace 10.000 años. La serie, con uno de los presupuestos más caros de la historia (más de 3 millones de euros) utiliza las más modernas técnicas de animación y reconstrucción audiovisual por ordenador con el objeto de hacer revivir a la audiencia el tiempo de nuestro antepasados y sumergirla en la atmósfera y el ambiente de estos primeros habitantes de la tierra. Además, ha empleado todo tipo de técnicas narrativas en su línea argumental, desde la ficción hasta el documental creando un verdadero espectáculo visual que evoca con todo lujo de detalles el origen y la evolución de la raza humana. 
Aqui inserto el primer capítulo (cinco videos) de una serie de 3 capítulos. En youtube (la odisea de la especie) puedes verlos todos.