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CIENCIA Y VIDA COTIDIANA
La clonación, el ADN y cosas de la genética
Santiago Torres MartínezDepartamento Genética y Microbiología
Universidad de Murcia
Murcia25 febrero y 3 marzo, 2008
. Genética
. Gen
. ADN
. Información genética
. Cromosomas
. Genética forense
. Ingeniería genética
. Clonación
. Transgénicos
. Selección embriones
Genética:
Parte de la biología que trata de la herencia y de lo relacionado con ella.
Diccionario de la lengua española
Que dos mellizos nazcan de distinto color es "un caso entre un millón", según algunos expertos.
Pero la explicación es “sencilla”:
La madre de los niños es mulata, lo que quiere decir que tieneuna mezcla de genes de raza blanca y negra. Por eso pudoproducir óvulos de cada color (uno con los genes que indicanque la piel será negra, y otros con los genes que indican queserá blanca). Dos de estos óvulos fueron fecundados por el padre:
óvulo negro + espermatozoide blanco
óvulo blanco + espermatozoide blanco
(22 cromosomas + X ó Y)
(22 cromosomas + X )
espermatozoide
óvulo
(44 cromosomas + X + X )
(44 cromosomas + X + Y )
Óvulo recién fertilizado
Una célula
Control genético
Hombre
esperma
óvulocigoto
embrión
Mujer
Cientos de miles de millones de células :
más de 200 tipos distintos de células
Desarrollo embrionario
Cigoto embrión
Una célula
Desarrollo embrionario
Control genético:
25.500 genes
Cientos de miles de millones de células :
más de 200 tipos distintos de células
Bacterias (≈ 4.000 genes)
Levaduras (≈ 6.000 genes)
Gusanos (≈ 19.000 genes)
Moscas (≈ 13.700 genes)
Gallo (≈ 20.000 genes)
Ratón (≈ 29.000 genes)
Perros (≈ 20.000 genes)
Chimpancé (≈ 25.000 genes)
Humanos (≈ 25.500 genes)
Plantas (≈ 25.500 genes)
… GCAACTTCGGGATTCACTGCCACCT …… CGTTGAAGCCCTAAGTGACGGTGGA ..
aa1 aa2 aa3 aa4 aa5 . . . . .
proteína
aminoácidos
nucleótidos
Código genético
Nuestro genoma tiene tres mil millones de bases
Entre dos personas cualesquiera hay más de 20 millones de nucleótidos de diferencia, que se agrupan en 1.400 regionesdel genoma.
(unos 25.000 genes)
… GCAACTTCGGGATTCACTGCCACCT …… CGTTGAAGCCCTAAGTGACGGTGGA ..
… GCAACTTCGTGATTCACTGCCACCT …… CGTTGAAGCACTAAGTGACGGTGGA ..
Genética forense
Persona 1 ..GCCAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTTTCAT..1 2 3 4 5 6
Persona 2 ..GCCAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTTTCAT..1 2 3 4 5
Persona 3 ..GCCAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTTTCAT..1 2 3 4 5 6 7
Polimorfismos
Mancha de sangre 7,9 10,13 7,15 8,8
Sospechoso 1 8,9 10,10 9,10 11,12
Sospechoso 2 10,11 9,13 8,14 9,12
Sospechoso 3 7,9 10,13 7,15 8,8
A B C D
Mancha de sangre 7,9 10,13 7,15 8,8
Sospechoso 1 8,9 10,10 9,10 11,12
Sospechoso 2 10,11 9,13 8,14 9,12
Sospechoso 3 7,9 10,13 7,15 8,8
A B C D
. Genética
. Gen
. ADN
. Información genética
. Cromosomas
. Genética forense
. Ingeniería genética
. Clonación
. Transgénicos
. Selección embriones
INGENIERÍA GENÉTICA
Conjunto de técnicas que permiten la manipulación y transferencia de DNA de un organismo a otro.
Los extremos cohesivos (protuberantes) facilitan la obtención de moléculas de DNA recombinante
5´ 3´
3´ 5´
G A A T T CC T T A A G
G A A T T CC T T A A G
5´ 3´
3´ 5´
A A T T CG
3´
5´
5´
GC T T A A
3´
5´
3´
GC T T A A
3´
5´
A A T T CG
A A T T CG
3´
5´
5´
3´
GC T T A A
“Moléculas recombinantes o quiméricas”
A A T T CG
3´
5´
5´
3´
GC T T A A
Dos etapas básicas en la clonación de fragmentos de DNA
1. Construcción delDNA recombinante
Inserto
Digestión
LigaciónVector
DNAforáneo
Vaca transgénica
Gen para laproteína de interés
Transgén inyectadoEn el óvulo del animal
La vaca transgénica produce la proteína de interés en la leche
Oveja “donante”de óvulos “A”
óvulo
Se elimina el núcleo
Oveja “donante”de células
célula
Se fusionan el óvulosin núcleo y la célula
Óvulo fusionadocon la célula
embrión
Embrión implantado
Oveja “clónica”
Preembriones humanos
embrión in vitro constituido por el grupo de células resultantes de la división progresiva del ovocito desde que es fecundado hasta 14 días más tarde.
1 2 3-4 5-6 días:
totipotentes
Fertilización(día 1) 2 células
4 células
8 células
mórula
blastocisto128 células
Implantación y formación de la placenta (día 7)
ovario
oviducto
útero
Tipos de células
Células Descripción Ejemplos
TotipotentesCada célula puedeoriginar un nuevoindividuo
Células de losembriones tempranos(1-3,4 días)
Tipos de células
Células Descripción Ejemplos
TotipotentesCada célula puedeoriginar un nuevoindividuo
Células de losembriones tempranos(1-3,4 días)
Pluripotentes
Las células puedenformar cualquier tipocelular (unos 200, aprox.)
Algunas células del blastocisto (5 a 14 dias)
Tipos de células
Células Descripción Ejemplos
TotipotentesCada célula puedeoriginar un nuevoindividuo
Células de losembriones tempranos(1-3,4 días)
Pluripotentes
Las células puedenformar cualquier tipocelular (unos 200, aprox.)
Algunas células del blastocisto (5 a 14dias)
totipotentes
Fertilización(día 1) 2 células
4 células
8 células
mórula
blastocisto128 células
Implantación y formación de la placenta (día 7)
ovario
oviducto
útero
pluripotentes
1 2 3-4 5-6 días:
Tipos de célulasCélulas Descripción Ejemplos
TotipotentesCada célula puedeoriginar un nuevoindividuo
Células de losembriones tempranos(1-3,4 días)
Pluripotentes
Las células puedenformar cualquier tipocelular (unos 200, aprox.)
Algunas células del blastocisto (5 a 14dias)
Multipotentes
Células diferenciadas, pero que puedenoriginar otros tipos de tejidos
Tejido fetal, cordónumbilical y célulasmadres de adultos
Fertilización(día 1) 2 células
4 células
8 células
mórula
blastocisto128 células
Implantación y formación de la placenta (día 7)
ovario
oviducto
útero
1 2 3-4 5-6 días:
Expresión genesdel embrión
Prevención y tratamiento de enfermedades de origen genético
Los centros debidamente autorizados podrán practicar técnicas dediagnóstico preimplantacional (DGP) para:
a) La detección de enfermedades hereditarias graves, de aparición precoz y no susceptibles de tratamiento curativo posnatal con arreglo a los conocimientos científicos actuales, con objeto de llevar a cabo la selección embrionaria de los preembriones no afectos para su transferencia.
b) La detección de otras alteraciones que puedan comprometer laviabilidad del preembrión
Diagnóstico genético preimplantacional(DGP)
La técnica consiste en extraer una o dos células de un embrión de más de seis células, para analizar su material genético
afectado afectado afectado afectadono afectado no afectado
Se utilizan sólo los embriones no afectados
Se extrae una célula del embrión, para analizar
¿Qué se puede analizar en las células extraídas de los embriones?
. Alteraciones cromosómicas(monosomías, trisomías, triploidías)
. Enfermedades de base molecular conociday analizable por PCR
¿Qué se puede analizar en las células extraídas de los embriones?
. Alteraciones cromosómicas(monosomías, trisomías, triploidías)
. Enfermedades de base molecular conociday analizable por PCR
… GCAACTTCGGGATTCACTGCCACCT …… CGTTGAAGCCCTAAGTGACGGTGGA ..
… GCAACTTCGGGATTCACTGCCACCT …
CCTAAGTGACG
ANOMALÍAS CROMOSÓMICAS(cromosomas sexuales)
46 , XX ♀ normal46 , XY ♂ normal45 , X Síndrome Turner47 , XXY Síndrome Klinefelter
46 , XX ♀ normal46 , XY ♂ normal47 , XY , +13 Síndrome de Patou47 , XY , +18 Síndrome de Edwards
ANOMALÍAS CROMOSÓMICAS(autosomas)
¿Qué se puede analizar en las células extraídas de los embriones?
. Alteraciones cromosómicas(monosomías, trisomías, triploidías)
. Enfermedades de base molecular conociday analizable por PCR
Autosómicas recesivas ( )
Fibrosis Quística
Talasemias
Anemia Falciforme
Autosómicas dominantes ( )
Distrofia Miotónica o Enfermedad de Steinert
Huntington
Recesivas ligadas al cromosoma X
Síndrome del X frágil
Distrofia Muscular de Duchenne (DMD)
Hemofilia A
X Y X X
X XX XX Y X Y
La fibrosis quística (abreviatura FQ), tambiénconocida como mucoviscidosis es una enfermedadhereditaria frecuente que afecta al organismo en forma generalizada, causando discapacidad progresiva y muerte prematura. La dificultad para respirar es el síntoma más común, emergente de infeccionespulmonares crónicas, las cuales pueden mostrarseresistentes al tratamiento con antibióticos y otrosfármacos. La FQ es un trastorno multisistémico quecausa la formación y acumulación de un moco espeso y pegajoso, afectando fundamentalmente pulmones, intestinos, páncreas e hígado.
I
II
Aproximadamente, una de cada 25 personas de ascendencia europea es portadora asintomática de un gen para FQ, siendo la enfermedad genética másfrecuente entre esta población.
…TAGTATCCTTTGTGGTTTCTACTAT………ATCATAGGAAACACCAAAGATGATA…..
…TAGTATCCTTTGTGGTTACTAT………ATCATAGGAAACACCAATGATA…..
pérdida de un aminoácido
afectado afectadono afectado no afectado
Se utilizan sólo los embriones no afectados
Se extrae una célula del embrión, para analizar
día 1óvulo fertilizado
día 5,6blastocisto
Células internas(pluripotentes)
Células renales
Células músculocardíaco
páncreasIntestino
neuronashígado
sangre
diferenciación
Hombre
esperma
óvulocigoto
embriónMujer
Mujer
Célula somática (piel, músculo, etc..)
ó
Quitar núcleo
Insertar núcleo
Cigoto “clónico”
Embrión“clónico”
Bebé “clónico”
día 5,6blastocisto