AVANCES HISTÓRICOS DE BIOLOGÍA MOLECULAR

1941 Genes codifican las proteínas1944 Prueba que el ADN porta la información genética1953 Determinación de estructura del ADN y de la Insulina1956 Enfermedad monogénica sustitución de un aa cadena β-hemoglobina

1961 Código Genético, ARN mensajero, regulación génica1967 Wise y Richardson aislaron ADN ligasa1970 Smith y colegas aislaron y caracterizaron la Hind III 1972 Janet Mertz y Ron Davis cortaron y pegaron mol de ADN1973 Stanley Cohen y H. Boyer pusieron ADNr en bacterias1974 Demostración directa de delección génica humana1975 Southern Blotting1976 Proto-oncogenes1977 Fred Sanger secuenció el virus de ADN Ф X1741978 Biblioteca génica humana1979 RFPL para diagnóstico prenatal, oncogenes celulares

AVANCES HISTÓRICOS DE BIOLOGÍA MOLECULAR

1979-81 genes humanos clonados y secuenciados1982 Tabaco, la primera planta modificada genéticamente1983 Kary Mullis concibe el PCR / Fred Sanger y colegas

publican la secuencia del λ lambda1985 Un “gen de enfermedad” aislado por clonación posicional1986 La secuenciación del ADN es automatizada1987 Inicia el Proyecto del Genoma Humano1995 Es secuenciado la bacteria Haemophillus influenzae1996 Es secuenciada la levadura Saccharomyces cerevisiae1998 Es secuenciado el nemátodo Caenorhabditis elegans1999 Es secuenciado el cromosoma 22 humano2000 Es secuenciada la mosca de la fruta D. melanogaster /

26 de junio se presenta 90% borrador genoma humano 2001 Feb 2001 se completa el genoma humano.

genoma

Célula

cromosomas

genes los genes

contienen instrucciones para hacer proteínas ADN

proteínas

las proteínas actúan solas o en complejos para realizar las funciones celulares

ADN ADN

ARN

PROTEÍNAS

BASES MOLECULARESDE LA VIDA

Es el medio o vía de manipulación de las formas de vida (organismos) para proveer un producto deseable para el uso del hombre. Areas cubiertas por el término Biotecnología incluyen: i) Biología Molecular: ADN recombinante, cultivo de células animales, cultivo de tejidos vegetales, inmunología, mejoramiento animal y vegetal, ii) Fermentación, iii) Sistema de Enzimas y iv) Otras.

BIOTECNOLOGÍA

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Marcadores

Ingeniería Genética

Tecnología del ADN

Fármacos Anti-cáncer

DiagnósticosCultivo de Células Vegetales

Transferencia de genes en animales

Síntesis de Sondas de

ADN

Localización desórdenes

genéticos

Clonación

Solución de crimenes

Producción de Proteínas humanas

TerapiaGénica

Bancos de ADN, ARN Proteínas

Mapas de Genomas completos

BiologíaMolecular

BiologíaMolecular

Cultivos

Celulare

s

Cultivos

Celulare

s

Anticuerpos Monoclonales

Anticuerpos Monoclonales

Síntesis de Nuevas Proteínas

NuevosAntibióticos

NuevasPlantas yAnimales

NuevosAlimentos

Recursos humanos químicos raros

BIOTECNOLOGÍABIOTECNOLOGÍA

Tecnología del ADN (Diagnóstico Molecular) PCR - REACCIÓN EN CADENA DE LA POLIMERASAEl PCR utiliza la capacidad de las Enzimas polimerasas que catalizan la formación y reparación de ADN (y ARN), mediante un mecanismo que permite iniciar y parar su actividad en un punto específico de una hebra de ADN, para lo cual se emplean polimerasas obtenidas de arqueobacterias como Termophillus aquaticus que resisten temperaturas arriba de los 100°C.

Kary B. Mullis, de Cetus Corporation que concibió el mecanismo del PCR, en la década de los 80,s recibió el Premio Nobel en 1993.

Tecnología del ADN FINGERPRINTING

El ADN tiene muchas regiones que son muy variables en su estructura (RFLPs) y pueden ser usadas para ADN fingerprintings. El ADN puede ser obtenido de sangre, fluidos corporales y otros tejidos incluyendo hueso, y es relativamente estable, frecuentemente sobre muchos años. Se requieren cantidades muy pequeñas y las muestras pueden ser obtenidas de manera no invasiva.

MADRE PADRE NIÑO 1 NIÑO 2 NIÑO 3 NIÑO 4

Tecnología del ADN (identificación de paternidad)

Campo convergente de la biología, computación e información tecnológica en una misma disciplina. La meta última de este campo es posibilitar el descubrimiento de nuevas ideas biológicas, así como crear una perspectiva global de la que puedan ser discernidos principios unificadores de la biología (www.ncbi.nlm.nih.gov/Education/index.html).

Tecnología del ADN

BIOINFORMÁTICA

Es el estudio del genoma y su acción. El genoma es la suma total del material genético presente en un organismo particular e incluye el ADN presente en los cromosomas y en los organelos subcelulares (ej., mitocondrias) e incluye el genoma de ARN de algunos virus.

El anuncio el 26 de junio de 2000, del borrador del genoma humano en un 90%, marcó un hito histórico para la humanidad.

Tecnología del ADN

GENÓMICA

Humanos30,000 genes

GENOMAS

Chimpancé30,000 genes

A. thaliana25,000 genes

Ratón30,000 genes

C. elegans19,000 genes

D. melanogaster13,000 genes

95% idéntico

70%

20%

60%

De 289 geneshumanos implicados enenfermedades,hay 177cercanamentesimilares a los genes deDrosophila.

Entre una persona y otra el ADN solo difiere en 0.2%

El genoma de un organismo es el juego completo de ADN. La planificación del Proyecto Genoma Humano se inició en

1986, previsto para el 2007. En Junio de 2000 se presentó el 90% del borrador con la secuenciación de unos 30,000 genes y 3 mil millones de pares de bases (pb). Los genes son secuencias específicas de bases que codifican instrucciones para hacer proteínas. Los genes son un 2% del genoma humano.

IDENTIDAD GENÉTICA

Tecnología del ADN

GENÓMICA FUTURA14th International GenomeSecuencing and Analysis Conference (oct. 2002), laUS Genomics Inc., presentóun aparato que lee la doble hélice de ADN sin cortarlo. Abre la doble hélice espiral de ADN, la lineariza y la pasa por un escaner para leerla en un lector fijo (como una pélicula de carrete pasa por un proyector), las moléculas se mueven a 30 Mde bases por minuto. En 40 minutos se pueden Leer 3 mil M de bases. Si el sistema se logra pasar a un biochip el tiempo bajará a menos de cinco minutos por la habilidad de capturar un Terabyte (1024 o 1000 gigabites, un gigabite = 1024 o 1000 Megabites) de información cada pocos segundos.(Uehling, M. D, Bio-It World Nov. 12 2002).

La Ingeniería Genética o tecnología del ADNr se inició en la década de los 70s. Se refiere a un grupo de tecnologías usadas para cambiar la composición genética de las células y mover genes a través de las fronteras de las especies para producir nuevos organismos. Se pueden aislar genes, modificarlos, introducirlos a nuevos hospederos, y clonarlos para obtener una ventaja novedosa sobre el organismo natural.

INGENIERÍA GENÉTICA O ADNr

ESTRUCTURA DE UN GEN

Promotores

ExonesSitio de inicio de la Transcripción

Sitio de terminación

de la Transcripción

Realzadores

< 100 Kb

Los promotores pueden ser genéricos o tejido específico

La función del gen depende de los FACTORES de TRANSCRIPCIÓN (FT) que activan a las ARN pol. Los FT son: los Factores de Transcripción General (se unen a secuencias promotoras genéricas) y los Activadores de Transcripción (se unen a secuencias promotoras específicas).Los FT pueden encenderse o apagarse en respuesta a estímulos del entorno del individuo. Entre los promotores de los genes que desarrollan la capacidad cerebral o talento de los individuos están la alimentación, la salud, el estímulo temprano con experiencias motivadoras (el juego), el amor.

Intrones

Ingeniería Genética

CLONACIONTérmino genérico para la replicación en un laboratorio de genes, células u organismos de una entidad original, con copias genéticas exactas del gen, célula u organismo original. Esta técnica ha producido avances sensacionales en medicinas y vacunas. También hay investigación en clonación de células humanas, órganos y otros tejidos. Esto puede producir el reemplazo de piel, cartilagos y hueso para victimas de quemaduras y accidentes, o de órganos.

CELULAS MADRE

BLASTOCISTO

Células NERVIOSAS

Células PANCREATICAS Células CARDIACAS

CélulasFormadoras deSANGRE

MASA DE CELULAS INTERNAS

Células MADRE para transplantes de Organos

DÍ A 4

Cavidad

Masa de células internas(células MadreEmbrionarias)Masa de células

internas

células de cubiertainterna

Modificado de: Scientific American, 2001

Ingeniería Genética

TERAPIA DE CÉLULAS MADRE

Ingeniería Genética

TERAPIA GÉNICARafael Valdes del Hospital de Niños de México Implantó células de cerdo en 12 adolescentes en procura de curar su diabetes.En su método, usó células especializadas para proteger el transplante de los sistemas inmunológicos de los pacientes hospederos, que nunca había sido ensayado en humanos. Los implantes en los pacientes constan de células pancreáticas de cerdo, las cuales producen insulina (hay 150 millones de diabéticos en el mundo) . Para prevenir el rechazo del transplante implantó células de Sertoli (de testículo de cerdo) que han mostrado que protegen a los tejidos transplantados del sistema inmune recipiente en algunos modelos animales. Uno de los pacientes ha dejado de inyectarse insulina y cinco otros están tomando menos insulina que antes. Los resultados han llegado sin usar medicamentos Inmuno-supresores, los cuales tienen que ser dados por el resto de sus vidas a recipientes de transplantes (Nature/Vol. 419/5 sept. 2002).

Shumin Nie y sus colegas desarrollaron un cristal superconductor a escala nanométrica llamado punto cuántico (diez nanómetros es un diámetro 1000 veces menor que el grosor de un cabello humano). Las nanopartículas que usa pueden brillar en un espectro de seis colores visibles y cuatro infrarrojos. Variando su tamaño ligeramente, se puede hacer que brillen en uno de los 10 colores disponibles. En un futuro próximo, podrán ser enlazadas a fármacos médicos o agentes terapéuticos para identificar y tratar células cancerosas. Una vez detectadas estas últimas, podrían actuar como "bombas inteligentes", liberando una cantidad controlada de medicamento que sea apropiado para cada tipo particular de célula (Bowie, L. Georgia Institute Technology, oct. 23 2002).

Marcadores FUTURO NANOTECNOLÓGICO