Genética

 

CONCEPTOS FUNDAMENTALES

Como ya sabes, las células de todos los organismos, desde las bacterias hasta el hombre, contienen una o más copias de una dotación básica de ADN que es característica de la especie. Esta dotación fundamental de ADN se denomina Genoma.

GEN

Los estudiosos de la herencia siempre han querido saber donde se encontraba y cual era el mecanismo hereditario para dar lugar a un determinado fenotipo. En esta investigación podemos diferenciar tres etapas:
Ø Primera etapa

Comienza a primeros del siglo XX, en el momento que se redescubren las Leyes de Mendel. El material genético es un elemento hipotético y se llaman “factores” a algo que se suponía había en las células reproductoras y que era responsable de la transmisión de un carácter. Al “factor” solo se le conoce por sus efectos, es decir por el fenotipo.
Ø Segunda etapa
Se inicia una década más tarde. Johannsen da el nombre de genes a los factores de la herencia y Morgan y sus cols. emiten su Teoría Cromosómica de la Herencia según la cual, los genes son un material (no se sabe su naturaleza, ni cómo es su modo de actuación) que está situado en los cromosomas.
Ø Tercera etapa
Corresponde con las últimas décadas del siglo XX. Se conoce la naturaleza de los cromosomas y de los genes, la autoduplicación del ADN y el código genético, las causas de las mutaciones, el genoma humano …
Desde el punto de vista de la Genética Molecular se define gen como un fragmento de ADN (excepto los virus con ARN) que lleva la información para la síntesis de una proteína, es decir, para que unos determinados aminoácidos se unan de un modo concreto y formen una proteína.
Los genes son los responsables de los caracteres hereditarios, son las unidades estructurales y funcionales de la herencia transmitida de padres a hijos a través de los gametos y regulan la manifestación de los caracteres heredables.
Los miembros de un par de cromosomas homólogos llevan el mismo rosario de genes dispuestos en fila.
LOCUS (loci en plural)
Es el lugar que los genes ocupan en los cromosomas.

MUTACIÓN

Con este nombre reconocemos cualquier tipo de cambio brusco en el material genético. Si este cambio afecta a las células germinales, será heredado por los descendientes. Si afecta a las células somáticas, solo será heredable cuando se trate de una especie con reproducción asexual.

ALELOS O ALELOMORFOS

Son las distintas expresiones que puede tener el gen responsable de un carácter. Un gen puede modificarse por mutaciones dando lugar a la aparición de dos o más variantes alternativas, a cada una de esas alternativas la denominamos alelo o alelomorfo. El alelo más abundante en una población se dice que es el alelo normal o salvaje, el resto se consideran alelos mutados. Ten en cuenta que esto no tuvo por que ser así, es posible que el más abundante no sea el gen primitivo, simplemente es el más exitoso en el medio donde vive la especie.

GENOTIPO

Combinación de alelos (AA, Aa, aa) que presenta un individuo para un determinado carácter. Por extensión se define el genotipo como el conjunto de genes que tiene un organismo, heredados de sus progenitores. Permanece constante a lo largo de la existencia del individuo.

FENOTIPO

Es el nombre que recibe la manifestación externa del genotipo y representa lo que nosotros podemos observar: morfología, fisiología, etc. En el caso de las vainas del guisante, el fenotipo correspondería al color manifestado: amarillo o verde. Puede cambiar a lo largo de la existencia de un individuo, ya que el ambiente puede influir sobre el fenotipo modificándolo.
Fenotipo = Genotipo + Acción ambiental

El ambiente de un gen lo constituyen los otros genes, el citoplasma celular y el medio externo donde se desarrolla un individuo. Hay que tener en cuenta que se hereda el genotipo (los genes), pero esto no significa la manifestación automática de los caracteres regulados por dichos genes; para ello es precisa su expresión, es decir, que se transcriban y se traduzcan, y aquí es donde interviene la capacidad moduladora del ambiente. Por ejemplo, todas las células humanas poseen genes que regulan la pigmentación de los ojos, pero solo se expresan en las células del iris.

DOMINANCIA – RECESIVIDAD

Se dice que un carácter tiene herencia dominante cuando se expresa uno de sus alelos, alelo dominante; el otro alelo, alelo recesivo, para poder manifestarse debe encontrarse en homocigosis. Los alelos dominantes se representan con letras mayúsculas y los recesivos con minúsculas. En el ejemplo del color de las vainas del guisante El alelo dominante seria A para el color amarillo y el alelo recesivo para el color verde a.

HOMOCIGÓTICO Y HETEROCIGÓTICO

Los organismos diploides poseen dos alelos para cada gen: uno que provienen del progenitor femenino y otro del masculino. Si los dos alelos son iguales el individuo se llama homocigótico o raza pura (AA) dominante o recesivo (aa). Cuando los dos alelos son diferentes (Aa), se le denomina heterocigótico o híbrido.

CODOMINANCIA

Cuando los dos alelos que definen un carácter se manifiestan conjuntamente en heterocigosis. La razón está en que ambos alelos dan lugar a productos activos que se manifiestan en el fenotipo del individuo (caso de los alelos l^A y l^B en los grupos sanguíneos humanos).

HERENCIA INTERMEDIA

En algunas ocasiones no es fácil diferenciarla de la codominancia. En este caso el fenotipo del individuo heterocigótico es intermedio entre los fenotipos de los dos homocigóticos posibles. El resultado es como si los dos alelos se expresaran (dieran lugar a productos activos) pero lo cierto es que un alelo no se expresa y el otro, aunque se expresa con normalidad, no puede producir la cantidad de sustancia activa suficiente para paliar la deficiencia del primer alelo.

EXPRESIVIDAD

Grado en que un gen concreto se expresa fenotípicamente. Es decir, el grado de influencia del ambiente sobre un gen concreto.

HERENCIA MENDELIANA

Frente a todas las teorías que se habían postulado anteriormente, Mendel tuvo el gran acierto de utilizar un adecuado planteamiento experimental en el desarrollo de sus trabajos llevados a cabo en el monasterio de Brünn (República Checa) Mendel quería saber como se heredaban los caracteres individuales y utilizó para ello la planta del guisante (Pisum sativum) por ser económica, producir gran número de descendientes, y como era hermafrodita permite su autofecundación y la fecundación cruzada artificial.
Al acierto de elección de la planta, Mendel añadió la del método científico empleado, consiguiendo demostrar que la herencia se producía de manera predecible.
Sus trabajos fueron publicados en 1866, aunque sus experiencias pasaron inadvertidas, hasta que 35 años después fueron reconocidas y renombradas como leyes de Mendel.
En 1900, tres botánicos confirmaron, de forma independiente, las conclusiones de Mendel, dando a conocer sus tres leyes. La primera y segunda ley se refieren a la herencia de un solo carácter (monohíbridos), y la tercera estudia la transmisión simultánea de dos caracteres (dihibridismo).

2.1. HERENCIA DE UN SOLO CARÁCTER

Los caracteres se heredan de forma predecible.


Primera ley. Ley de la uniformidad de los híbridos de la primera generación filial.

Cuando se cruzan dos individuos razas puras (homocigóticos) de una misma especie que difieren entre sí en un carácter, todos los individuos de la F₁ (primera generación) son idénticos entre sí genotípica y fenotípicamente (fenotipo idéntico al mostrado por uno de los progenitores).
Mendel inicio sus experimentos cruzando dos individuos homocigóticos para un determinado carácter. Así, en el siguiente cruzamiento entre guisantes, para el carácter color de la vaina, representamos por A el alelo dominante (amarillo) y por a el alelo recesivo (verde), la generación parenteral estará formada por:
Ø Plantas homocigóticas de vainas amarillas (AA)
Ø Plantas homocigóticas de vainas verdes (aa)
Los gametos producidos por las plantas AA llevan un solo alelo A, mientras que los de las aa llevan solo el a.

Los dos tipos de gametos se unen en la fecundación y todas las vainas formadas en la F1 serán heterocigóticas (Aa).

Segunda ley. Ley de la segregación de los caracteres en la F2

Segregación de los genes que forman la pareja de alelos de la F₁ para formar los gametos que luego vuelven a unirse al azar en la F₂.
Al cruzar entre sí individuos pertenecientes a la F₁ , los factores o genes que controlan un determinado carácter, y que se encontraban juntos en los híbridos, se separan y se transmiten separadamente uno del otro, de tal manera que en la F₂ reaparecen los fenotipos propios de la generación parental.
Para obtener la F₂, Mendel dejo que las plantas de genotipo Aa de la F₁ se autofecundaran.
Cuando los heterocigóticos (Aa) forman los gametos, los dos alelos se separan. Así se forman con la misma probabilidad, los gametos con el alelo A y con el a. La unión al azar de los distintos tipos de gametos origina las siguientes combinaciones de los genotipos de la F₂: AA, Aa y aa.

Los individuos de genotipo AA y Aa, de los que se obtiene un 75%, presentan el fenotipo dominante (amarillo), y los de genotipo aa, un 25 %, el fenotipo recesivo (verde).

Si el alelo dominante “A” determina el fenotipo amarillo y el alelo recesivo “a” el verde, se obtendrán 3/4 Amarillos y 1/4 Verdes, por lo tanto la segregación será 3:1
Retrocruzamiento o cruzamiento de prueba

Los genes no se ven se ven y los fenotipos son el reflejo de los genes. Por eso, en los casos de herencia dominante en los cuales obtenemos individuos heterocigóticos (Aa) y homocigóticos (AA) con el fenotipo dominante amarillo, para conocer cuál es el genotipo, se cruzan con otro individuo de genotipo homocigótico recesivo (aa), lo que se denomina retrocruzamiento.
Por ejemplo al cruzar vainas de guisantes amarillas que pueden ser AA o Aa, con, vainas de guisantes verdes, aa, son posibles dos resultados.
Ø Resultado 1.- Aparecen plantas con guisantes verdes: el individuo problema es Aa.
Ø Resultado 2.- No aparecen plantas con guisantes verdes: el individuo del problema puede ser AA.






2.2. HERENCIA DE DOS CARACTERES SIMULTÁNEAMENTE
Comportamiento o transmisión independiente de los caracteres. Estudia la transmisión simultánea de dos caracteres.

Tercera ley. Ley de la independencia de los caracteres

GENES INDEPENDIENTES

Cuando los genes que regulan ambos caracteres se localizan en pares de cromosomas homologos distintos.

Cuando se forman los gametos, los alelos de un gen se transmiten independientemente de los alelos del otro gen. En la transmisión de dos o más caracteres, cada par de alelos que controla un carácter se transmite a la F2 independientemente de cualquier otro par de alelos que controle otro carácter y no esté en el mismo cromosoma.
Durante la anafase I se separan los cromosomas homólogos de cada par y en la anafase II se separan las cromátidas de cada cromosoma; después de la autoduplicación del ADN se forman cuatro clases de gametos, cada uno de los cuales posee dos cromosomas. Puesto que su distribución se realiza totalmente al azar, existen cuatro posibilidades para que los cromosomas con sus genes se agrupen en cada gameto: (A-B), (A-b), (a- B) y (a- b).
Esta conclusión, a la que llego Mendel contabilizando los descendientes de los cruzamientos, en la actualidad se entiende porque sabemos que los cromosomas emigran aleatoriamente a los polos.



Si el alelo dominante “A” determina el fenotipo amarillo, el alelo recesivo “a” el verde, el alelo dominante “B” el fenotipo liso y el alelo recesivo “b” el fenotipo rugoso, se obtendrán 9/16 Amarillos y Lisos y 3/16 Amarillos y Rugosos, 3/16 Verdes y Lisos y 1/16 Verdes y Rugosos; por lo tanto la segregación será 9:3:3:1
Si comparamos la 3ª ley con la 2ª ley, la 3ª podemos considerarla como un caso particular de la 2ª, pues si consideramos un solo carácter, por ejemplo, el color, por cada 12 amarillos, salen 4 verdes; es decir 12 a 4 à 3 a 1, exactamente igual que en la 2ª ley.
Si consideramos el tipo de piel, por cada 12 lisos salen 4 rugosos, es decir 3 es a 1, exactamente igual que en la segunda ley.
Por lo tanto la 3ª ley podemos considerarla como un caso particular de la 2ª.

GENES LIGADOS. GRUPOS DE LIGAMIENTO

Cuando los genes que regulan caracteres diferentes tienen sus loci en la misma pareja de homólogos no podrá cumplirse la 3ª ley de Mendel porque no se heredarán independientemente. Decimos que esos genes forman un grupo de ligamiento y se heredarán más o menos en bloque:
Ø Si sus loci están muy próximos en el cromosoma, se heredarán siempre juntos y decimos que se trata de un ligamiento absoluto.
Ø Si sus loci están a cierta distancia, podrá realizarse algún crossing-over y aparecerán recombinaciones entre ellos. Podrán heredarse por separado, pero las frecuencias observadas en los descendientes no se ajustan a las previstas por la 3ª ley de Mendel (9:3:3:1).

GENÉTICA HUMANA

Dada la naturaleza del ser humano, no es posible emplear para su estudio genético los mismos métodos empleados con otros organismos por eso la genética humana tiene que recurrir a la confección de árboles genealógicos o pedigríes, en los que se estudia la transmisión de un determinado carácter a través de varias generaciones.

3.1. CONFECCIÓN DE UN ÁRBOL GENEALÓGICO

Cada individuo se representa mediante un símbolo:
Ø Los círculos representan a las mujeres y los cuadrados a los hombres. Los círculos y cuadrados oscuros indican personas con el carácter estudiado, mientras que los blancos representan personas normales.
Ø Cada fila horizontal de círculos y cuadrados representa una generación, de tal manera que las situadas en la parte inferior del árbol genealógico son las más recientes. Para distinguir una generación de otra se utilizan los números romanos: el I es la primera, el II la segunda, el III la tercera, el IV la cuarta y así sucesivamente. Para distinguir a las personas que pertenecen a una misma generación se numeran de izquierda a derecha, 1, 2, 3, 4, etc.
Ø Los matrimonios se indican mediante una línea uniendo a las dos personas.
Ø Los hijos de una misma pareja se unen con una línea horizontal, que estará unida por una línea vertical a la que liga a los padres. Los hijos se disponen de izquierda a derecha según su orden de nacimiento.





3.2. HERENCIA DE LOS GRUPOS SANGUÍNEOS DEL SISTEMA ABO
Se trata de un caso de herencia polialélica, que fue descubierta por el médico austriaco Kart Landsteiner.
Según el sistema ABO, las personas se clasifican en cuatro grupos (fenotipos) distintos en función de que se produzca o no la aglutinación sanguínea al mezclar una suspensión de eritrocitos de un grupo con suero sanguíneo de otro.
Los cuatros fenotipos A, B, AB y O, están controlados por una serie alélica integrada por tres alelos: IA, IB e IO. La pertenencia a uno u otro grupo sanguíneo viene determinada por la presencia en la membrana de los glóbulos rojos de un polisacárido o antígeno específico y por anticuerpos específicos en el plasma sanguíneo.
Los alelos IA e IB determinan la producción de los antígenos A y B, respectivamente, y son codominantes, mientras que el alelo IO no produce antígeno y es recesivo frente a los otros dos. Con estos tres alelos son posibles cuatro fenotipo y seis genotipos distintos, recogidos en el cuadro siguiente:

Landsteiner descubrió que en los hematíes de la sangre además de los antígenos (sustancia extraña producida por un gen que no es propio) correspondientes a los grupos sanguíneos existen aglutininas o anticuerpos α y β.
La aglutinina α reacciona frente al antígeno o aglutinógeno B.
La aglutinina β reacciona frente al antígeno o aglutinógeno A.
Esto significa que un individuo con grupo B no puede tener aglutinina α y uno con el grupo A no puede tener aglutinina β. Los del grupo AB no podrán tener ningún tipo de aglutinina y los del grupo OO, podrán tener ambos tipos.
FACTOR Rh:
Viene determinado por una pareja de alelos; uno dominante (R) y otro recesivo (r). El Rh+ es dominante, por lo tanto se manifiesta en heterocigosis y en homocigosis (RR y Rr). El Rh- es recesivo, sólo se manifiesta en homocigosis (rr).
El Rh tiene importancia en transfusiones y también en la descendencia si la madre es Rh- y concibe un hijo Rh+. Durante el embarazo o en el parto puede existir comunicación entre la sangre fetal y la de la madre. La madre reacciona frente al factor Rh (proteína antigénica para la madre Rh-) y fabrica anticuerpos. Para el primer hijo no existe riesgo, pero en un segundo hijo, si es Rh+, los anticuerpos fabricados por la madre pueden reaccionar y provocarle una reacción hemolítica o destrucción de glóbulos rojos. La transmisión del factor Rh sigue las leyes de Mendel.
3.3. HERENCIA LIGADA AL SEXO
Caracteres ligados al sexo son aquellos que están determinados por genes localizados en los cromosomas sexuales. Se trata de caracteres que aparecen en uno solo de los sexos o bien, si lo hacen en ambos, con más frecuencia en uno de ellos que en el otro.
La especie humana tiene 46 cromosomas, es decir 22 parejas de autosomas y una pareja de heterocromosomas sexuales, XX en la mujer y XY en el hombre. Como en otras muchas especies, el tamaño del cromosoma X es mayor que el del Y, pero en ambos existe un largo segmento homólogo, que les permite aparearse y entrecruzarse durante la meiosis, y un corto segmento diferencial, no apareable, con genes específicos para cada uno de los dos cromosomas.
Herencia ligada al cromosoma Y

Todos los genes que se encuentran situados en el segmento diferencial del cromosoma Y son heredados únicamente por los hijos varones. Por ejemplo la presencia de pelos en las orejas (hipertricosis) y la ictoiosis, enfermedad de la piel caracterizada por la formación de escamas y cerdas.
Herencia ligada al cromosoma X

Dado que el número de genes ligado al segmento diferencial del cromosoma X, es más numeroso que el de los ligados al Y, se generaliza como ligada al sexo todos los que se encuentren en el cromosoma X. Lo mismo que en la herencia autosómica, el carácter puede estar controlado por un gen dominante o recesivo.
La herencia dominante ligada al cromosoma X se reconoce porque:
Ø El carácter se manifiesta con una frecuencia aproximadamente el doble en las mujeres que en los hombres.
Ø El varón que presenta la enfermedad la transmite a todas las hijas y a ninguno de los hijos.
Ø La mujer heterocigótica, que presenta un carácter, lo transmite a la mitad de los hijos y a la mitad de las hijas.
Ø Este tipo de herencia es poco frecuente. Un ejemplo es el raquitismo resistente a la vitamina D.
La herencia recesiva ligada al cromosoma X se reconoce porque:
Ø En el hombre se manifiesta simplemente con que sea portador del gen; en la mujer, el gen debe estar en homocigosis. La aparición del carácter queda prácticamente restringida al hombre y es raro en la mujer.
Ø Se transmite de generación en generación a través de las mujeres portadoras.
Ø El padre que presenta el carácter nunca lo transmite a sus hijos varones. Lo transmite a sus nietos varones a través de sus hijas, que serán portadoras del mismo.
El daltonismo y la hemofilia dos enfermedades provocadas por un gen recesivo situado en el segmento diferencial del cromosoma X; por ello para que una mujer padezca la enfermedad debe de ser homocigótica recesiva, mientras que los hombres, que son hemicigóticos, basta que el gen se encuentre en el único cromosoma X que tienen.
El daltonismo es un defecto visual que hace que la persona afectada tenga dificultades para distinguir con claridad en color rojo del verde. La hemofilia es una enfermedad que provoca problemas de coagulación de la sangre debido a la carencia de alguno de los factores proteicos responsables de la misma.

Herencia influida por sexo

Existen caracteres como, como la calvicie en la especie humana y la presencia o ausencia de cuernos en algunas razas ovinas, que están determinados por genes situados en la parte homóloga de los cromosomas sexuales o bien en los autosomas, y cuya manifestación depende del sexo.

GENETICA APLICADA

4.1 TÉCNICAS DE INGENIERÍA GENÉTICA

La ingeniería genética es una rama moderna de la biotecnología. Consiste en el uso de diversas técnicas para manipular el ADN de los organismos, básicamente mediante la transferencia de ADN de unos organismos a otros.
El objetivo de la ingeniería es, en algunas ocasiones, la clonación. Este término significa obtención de copias idénticas, lo que equivale a la reproducción asexual. Pero también se pueden clonar genes. Esto significa obtener, por diversos métodos, múltiples copias de dicho gen.
La ingeniería genética también se conoce como la técnica del ADN recombinante. Un ADN recombinante es un ADN obtenido en el laboratorio que incluye fragmentos de distintas procedencias.
Estas técnicas comienzan por la obtención del fragmento de ADN que interesa. A continuación, se inserta en otro fragmento de ADN, que suele ser un plásmido bacteriano. Más tarde, este ADN recombinante se introduce en el organismo receptor.
Este organismo que contiene ADN de otro ser vivo diferente, se denomina transgénico, y suele ser una bacteria, pero también puede ser una célula de levadura, una planta o un animal.
Ejemplos de técnicas utilizadas son las siguientes:
1. Enzimas de restricción: Los enzimas o endonucleasas de restricción son un grupo de varias enzimas propias de diversas especies de bacterias. Su función es destruir los ADN víricos que puedan entran en estos organismos, para lo cual realizan cortes en el ADN extraño.

2. Vectores de clonación: Son los medios biológicos que se emplean para introducir material genético en una célula. Para introducir material genético en las células bacterianas se emplean: plásmidos, virus bacteriófagos o fagos y cósmidos.



3. Tecnología del ADN complementario: Uno de los objetivos de la ingeniería genética es introducir en las bacterias genes de interés. Luego, esas bacterias se pueden cultivar en grandes cantidades y hacer que fabriquen la proteína que interesa.

4. Vectores de clonación para eucariotas: En algunas ocasiones, es preciso introducir genes en células eucariotas. En ese caso, se deben emplear otros sistemas diferentes a los empleados para los procariotas.

5. Reacción en cadena de la polimerasa: También conocida como PCR (del inglés, polymerase chain reaction) se emplea para conseguir una gran cantidad de ADN a partir de cantidades minúsculas. Es decir, sirve para clonar fragmentos de ADN.

4.2. LA INGENIERIA GENÉTICA Y LA TERAPIA DE ENFERMEDADES HUMANAS
Hay en los humanos numerosas enfermedades de carácter hereditario o relacionadas con alteraciones genéticas. En la mayoría de los casos no se han identificado los genes responsables. En unos pocos casos estos se conocen. En muy pocos se dispone del mecanismo para incorporar el gen correcto a las células del individuo afectado.
Ø PRODUCCIÓN DE PROTEÍNAS TERAPÉUTICAS

Algunas enfermedades tienen su origen en la carencia de una proteína. Mediante técnicas de ingeniería genética se ha conseguido insertar en bacterias los genes que codifican esas proteínas. Luego, se pueden inyectar a los pacientes las proteínas producidas de ese modo, a fin de tratar su enfermedad. Algunas proteínas humanas conseguidas por ingeniería genética son: Insulina, Hormona del Crecimiento, Interferón y Factor VIII de la coagulación.
Ej. bacterias que producen insulina humana. La insulina es la molécula encargada de regular el nivel de glucosa en sangre. Tiene 2 cadenas de aminoácidos (el péptido A y el B). Una vez aisladas las dos secuencias de nucleótidos, se introdujeron por separado, mediante plásmidos (moléculas de ADN extracromosómico circular o lineal, se replican y transcriben independientes del ADN cromosómico; presentes normalmente en bacterias, y en algunas ocasiones en organismos eucariotas como las levaduras), en dos estirpes diferentes de bacterias, detrás del operón lac. Éstas proporcionaron en muy poco tiempo muchas bacterias portadoras de esos genes. Al añadir lactosa al medio, estas bacterias empiezan a sintetizar los péptidos A o B, respectivamente. Luego se retiran, se purifican y se activan los grupos –SH para que se unan los dos péptidos y se forme la insulina humana madura. Como el metabolismo bacteriano es muy elevado, esta vía de obtención resulta muy rentable. Además se trata de insulina humana en lugar de porcina, que es la que había antes en el mercado para los enfermos de diabetes.
Ø PRODUCCIÓN DE ENZIMAS

En la industria se emplea un gran número de enzimas, sobre todo en la industria alimentaria y en la producción de detergentes.
Ø PRODUCCIÓN DE VACUNAS

La ventaja de este tipo de vacunas es que no hay que inyectar agentes patógenos debilitados o muertos, sino solo sus proteínas. De este modo las vacunas son más seguras y tienen menos efectos adversos.

Ø TERAPIA GÉNICA

Introducción de genes en seres humanos con el fin de corregir alguna enfermedad de origen genético. En este caso, se pretende restaurar la función de un gen defectuoso y lograr una curación definitiva. A nivel teórico podemos distinguir dos tipos de terapias génicas:
ü Terapia de células germinales: Se introduce el gen en células de la línea germinal, es decir, en los gametos o sus precursores o en un cigoto.
ü Terapia de células somáticas: Se introduce el gen en un grupo más o menos amplio de células somáticas. De este modo la corrección no pasa a la descendencia.
4.3. INGENIERÍA GENÉTICA Y LA PRODUCCIÓN AGRÍCOLA Y ANIMAL
Llamamos organismos transgénicos a aquellos que se desarrollan a partir de una célula en la que se han introducido genes extraños.
El objetivo es obtener características “útiles” de otros organismos. Estas características pueden ser muy variadas. Fue una técnica difícil por la impermeabilidad de las membranas de las células eucariotas animales y por la pared celulósica de las vegetales, aunque cada vez hay mejores técnicas para resolver estos problemas.
Se usa: Microinyección (introducción de ADN mediante microjeringa y micromanipulador).

En plantas:
ü Uso de pistolas con microbalas de metal recubiertas de ADN.
ü Uso como vector de un plásmido de una bacteria simbionte que produce tumores.

Ø PRODUCCIÓN AGRICOLA: Se han conseguido variedades transgénicas del maíz que resisten heladas por incorporación de un gen de un pez resistente al frío o variedades de trigo más nutritivas o de tomate que maduran más lentamente.
Ø PRODUCCIÓN ANIMAL: La técnica empleada es la microinyección de genes en zigoto. Mediante esta técnica se han conseguido carpas que crecen más rápido, por introducción del gen de la hormona del crecimiento de la trucha arco iris o salmones transgénicos que resisten mejor las temperaturas bajas por incorporación de un gen de una especie de platija del ártico.
En animales puede realizarse una clonación terapeútica que consiste en la creación de embriones por clonación para utilizarlos como materia prima en distintas terapias, mientras que la clonación reproductiva persigue conseguir animales genéticamente iguales a otro, a partir de una célula adulta. La clonación reproductiva mediante transferencia nuclear es el método más utilizado.


RIESGOS:
Ø BIOSANITARIO. La mayoría de los productos se destinan al consumo humano y aún no se puede afirmar que no sean perjudiciales para la salud.
Ø BIOÉTICO. ¿Hay derecho a monopolizar el uso de la información genética presente en la naturaleza?
Ø BIOTECNOLÓGICO. ¿Qué pasaría si el material genético de un virus tumoral terminara formando parte del genoma de alguna bacteria simbionte del ser humano?. ¿Y si los genes que permiten la resistencia a los antibióticos entraran en el genoma de los patógenos?. ¿O si los microorganismos inocuos adquirieran los genes para producir toxinas potentes como la difteria, el cólera, el botulismo o el tétanos?.
4.4. PROYECTO GENOMA HUMANO
¿Qué es el Proyecto Genoma Humano?
En la década de 1980, y gracias a los avances de la ingeniería genética, científicos de todo el mundo decidieron secuenciar el genoma humano; se trataba de uno de los mayores proyectos de investigación emprendidos hasta entonces. Tras años de controversia sobre la viabilidad del proyecto, en 1988, el Congreso de los Estados Unidos autorizó el dinero para su financiación, y puso al frente del mismo a James D. Watson, codescubridor de la doble hélice de ADN. En 1990 se creó un consorcio público con la colaboración de distintos países, como el Reino Unido, Francia, Alemania, China y Japón, con el fin de desarrollarlo: había nacido el Proyecto Genoma Humano (PGH). El proyecto original fue planificado para durar 15 años, pero los rápidos avances de la tecnología hicieron que fuera completado en el 2003.

OBJETIVOS DEL PROYECTO
El principal objetivo del PGH era secuenciar el genoma humano para, de esta manera, poder elaborar mapas que permitieran saber cuántos genes son los codificadores de proteínas.
1. Situar genes y marcadores moleculares en mapas genéticos de alta resolución de cada cromosoma. Este tipo de mapas permite el ordenamiento relativo de genes u otro tipo de secuencia identificable de ADN.
2. Caracterizar y localizar físicamente –unos con respecto de otros- fragmentos de ADN clonados, para crear así mapas físicos de cada cromosoma, que se elaboran cortando el ADN en fragmentos de restricción para luego determinar su orden en el ADN cromosómico. Cada fragmento largo se corta en otros más pequeños, y se ordenan de manera sucesiva.
3. Secuenciar los pequeños fragmentos en los que se ha cortado el ADN para luego ensamblarlos y obtener la secuencia genómica completa para así generar un mapa completo de secuencias de cada cromosoma.

De manera simultánea, el PGH contemplaba la secuenciación de los genomas de otros organismos más sencillos como el de la bacteria Escherichia coli, el de la levadura Saccharomyces cerevisiae, el del gusano Caenorhabditis elegans y el del ratón (Mus musculus).
Al poco de iniciarse el proyecto, uno de sus fundadores, Craig Venter, solicitó la patente de uno de los genes que había secuenciado; esto provocó problemas, que condujeron al cambio en la dirección del Proyecto, a la salida de Venter del consorcio público y a la fundación de una compañía privada –Celera Genomics- que, en 1999, inició la secuenciación del genoma humano utilizando un método diferente con ayuda de potentes ordenadores.
El 26 de junio de 2000, Craig Venter (director de Celera Genomics) y Francis Collins (director del consorcio público) dieron a conocer las dos versiones del borrador del genoma humano, que en febrero de 2001 fueron publicadas por dos prestigiosas revistas científicas. El 14 de abril de 2003, coincidiendo con la celebración del 50 aniversario del descubrimiento de la estructura del ADN, se anuncia que el ambicioso Proyecto Genoma Humano ha concluido, y que la secuencia del genoma humano ha sido descifrada completamente.
Estudiar el genoma humano es un camino para estudiar detalles fundamentales sobre nosotros mismos. Por supuesto, las personas no son idénticas, y las secuencias de ADN se diferencian sutilmente entre los individuos. Actualmente, una serie de proyectos están buscando variaciones de secuencias encontradas en poblaciones humanas.
La secuencia representada es una composición de varias personas que donaron muestras de sangre. Al principio, cerca de 100 personas se ofrecieron para dar una muestra de su sangre. Cada persona proporcionó su consentimiento informado, afirmando que ellos estuvieron de acuerdo al estudio de su ADN. Ningunos nombres fueron conectados a las muestras de sangre y en última instancia los científicos usaron sólo algunos de ellos. Estas medidas aseguraron que las secuencias de ADN permanecieron anónimas; los donantes no sabían si sus muestras en realidad fueron usadas o no.
características principales del Genoma Humano

El ser humano posee de 20.000 a 25.000 genes codificadores de proteínas, cantidad mucho menor de la esperada. Más del 40% de los genes no tienen función conocida.
Los seres humanos son idénticos en un 99,9%, y nos diferenciamos en apenas unos tres millones de nucleótidos de los más de 3000 millones que componen el genoma.
Al ADN no codificante, que la mayor parte del genoma, se le denomina ADN basura porque se creyó que no tenía función alguna; estudios recientes creen que regula la expresión diferencial de los genes. En septiembre de 2008, investigadores de la universidad de Yale afirmaron haber descubierto una secuencia de ADN basura, responsable de que los humanos hayan desarrollado la capacidad de agarrar o manipular objetos o herramientas.

Aplicaciones del Proyecto Genoma Humano
Los investigadores médicos no esperaron para usar datos del Proyecto Genoma Humano. Cuando comenzó el proyecto en 1990, menos de 100 genes de enfermedad humanos habían sido identificados. En el final del proyecto en 2003, el número de genes de enfermedad identificados se había elevado a más de 1,400. Algunas aplicaciones de este Proyecto son:
ü El logro de encontrar una cura para enfermedades aún incurables como el SIDA, el cáncer, la hepatitis B, etc., a través de la individualización y temprana detección de las causas de éstos y otros males.
ü La detección prácticamente inmediata de enfermedades genéticas.
ü La posibilidad de determinación de la mayor o menor predisposición de una persona a contraer, por ejemplo, diabetes o ciertos tipos de cáncer.
ü Contribuye a facilitar la determinación de paternidades y a desentrañar la identidad de las víctimas de distintos crímenes.
ü Permitirá desarrollar diversas alternativas para el tratamiento de enfermedades graves teniendo en cuenta las características particulares de cada paciente con miras a lograr su curación, con especial interés en lo que respecta, por ejemplo, a las de origen hereditario que, en la actualidad, no poseen terapias adecuadas.
ü El conocimiento de la raíz genética de las enfermedades hereditarias aportará una herramienta útil para determinar el efecto de los medicamentos y de distintos tratamientos como por ejemplo la quimioterapia, que no producen el mismo efecto en todos los individuos debido, en gran medida, a condicionamientos de origen genético.
ü Ya se han identificado genes asociados con algunas enfermedades hereditaria como la distrofia muscular, la fibrosis quística y la enfermedad de Huntington.
ü Cabe la posibilidad de que, ante el descubrimiento de genes enfermos en embriones y terapias génicas mediante, se logre el nacimiento de bebés libres de tales enfermedades.
ü Ante la detección de genes enfermos en personas adultas, puede ser también posible su reemplazo por genes sanos evitando así directamente las enfermedades antes de que se desencadenen.
ü El conocimiento de la identidad genética permitirá, en lo concerniente a la vida privada, establecer donde se debe vivir, que se debe consumir, a que enfermedades se es propenso, etc. Podrán saberse características de las personas tales como el nivel de inteligencia o la propensión a la calvicie ya que todas vienen grabadas de alguna manera en el código genético.
ü Asimismo, hay quienes sostienen que con la publicación detallada del mapa del Genoma Humano la expectativa de vida de los individuos podría aumentar, (especialmente en el caso de los países desarrollados), más de diez años, es decir, hasta los noventa años de edad.
Si bien todos los beneficios señalados son de una importancia vital tanto para el presente como futuro de la humanidad, es necesario establecer pautas humanitarias, jurídicas y especialmente éticas de manera de circunscribir el campo de las investigaciones y las prácticas que se vayan realizando conforme a las para evitar las consecuencias negativas que derivan del conocimiento del genoma.

GENOMAS

A continuación mostramos un ejemplo de un cromosoma secuenciado, el cromosoma X en humanos:
Region Displayed: 0-155M bp



4.5. RIESGOS E IMPLICACIONES ÉTICAS DE LA INGENIERÍA GENÉTICA
Existe un Comité Internacional de Bioética de la Unesco fundado en 1993 por Federico Mayor Zaragoza.
Los criterios establecidos son:
1. Límites por motivos ecológicos y de sanidad.
2. Límites por motivos éticos y morales.
3. Límites por motivos sociales.
4. Límites por motivos políticos.
5. La organización HUGO (Organización del Genoma Humano) defiende que sólo se puedan patentar las secuencias de las que se sepa su función.