UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS AGRÍCOLAS, PECUARIAS Y DEL MEDIO AMBIENTE 203022 ORGANISMOS TRANSGÉNICOS LUZ MERY BERNAL PARRA (Directora Nacional) BOGOTÁ, D.C. Agosto de 2009 1 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos ÍNDICE DE CONTENIDO PROTOCOLO ACADÉMICO 1. 2. 3. 4. Ficha técnica. Introducción. Justificación. Intencionalidades formativas. 4.1. Propósitos. 4.2. Objetivos. 4.3. Competencias. 4.4. Metas. 5. Unidades Didácticas. 5.1. Mapa Conceptual. 6. Contexto Teórico. 7. Metodología. 8. Evaluación. 9. Glosario de términos. 10. Fuentes documentales. GUÍA DE ACTIVIDADES 4 4 6 10 7 7 7 7 8 9 13 14 15 16 17 30 35 2 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos ASPECTOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL Y VERSIONAMIENTO El contenido didáctico del curso académico: Organismos Transgénicos fue diseñado en el año 2007 por Luz Mery Bernal Parra, docente auxiliar de la UNAD Bogotá. Bióloga con Maestría y Doctorado en Genética, se ha desempeñado como tutora de la UNAD desde el 2007 y ha sido docente de la Pontificia Universidad Javeriana y de la Universidad Antonio Nariño. La Doctora Katya Burgos, apoyó el proceso de revisión de estilo del contenido didáctico e hizo aportes disciplinares. El contenido didáctico ha tenido una actualización desarrollada por la tutora Luz Mery Bernal. 3 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos PROTOCOLO ACADÉMICO 1. FICHA TÉCNICA Nombre del curso: ORGANISMOS TRANSGÉNICOS Institución: Organismos Genéticamente Modificados (OGM) Ingeniería Genética, ADN recombinante, Transgénesis Vegetal, Transgénesis Animal, Alimentos Genéticamente Modificados Universidad Nacional Abierta y a Distancia -UNAD. Ciudad: Bogotá – Colombia Autor(es) del Protocolo Académico: Luz Mery Bernal Parra Tel. 8600390/3002225525 luz.bernal@unad.edu.co 2007. Palabras clave: Año: lmbernalp@gmail.com Unidad Académica: Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente. Campo de formación: Profesional Área del conocimiento: Biología, Microbiología, Agronomía, Veterinaria y programas afines. Créditos académicos: Dos (2), correspondiente a 96 horas de trabajo académico: 64 horas promedio de estudio independiente y 32 horas promedio de acompañamiento tutorial. Tipo de curso: Teórico Destinatarios: Estudiantes de diversos programas de posgrado de la Facultad de Ciencias Agrarias o de otras Facultades de la Institución. Competencia general de aprendizaje: El estudiante posee un óptimo conocimiento de los conceptos establecidos en cada uno de los capítulos detallados, además describe y relaciona las técnicas empleadas para la obtención de Organismos Transgénicos, así como resuelve situaciones relacionadas con la tecnología del ADN recombinante. Entiende los fundamentos de las prácticas de laboratorio que respaldan los conceptos teóricos, y emplea estos para desarrollar habilidades en el manejo de técnicas de biología molecular. Adquiere la aptitud para discutir aspectos éticos y Zootecnia, 4 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos normativos relacionados con la producción, comercialización y liberación al medio ambiente de los OGM. Adquiere capacidad de análisis, síntesis y formulación de hipótesis, que aplicará en las lecturas sugeridas en cada tema y en la elaboración de su trabajo final. Metodología de oferta: A distancia. Formato de circulación: Documentos impresos en papel con apoyo en Web; CDROM. Denominación de las unidades didácticas: Unidad 1. Animales Transgénicos Unidad 2. Vegetales Transgénicos 5 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos 2. INTRODUCCIÓN El termino Biotecnología fue utilizado por primera vez en 1919 por un ingeniero agrícola húngaro, sin embargo las primeras aplicaciones biotecnológicas aparecieron a mediados de 1800 AC, con el uso de levaduras para fermentar vinos y panes. En el siglo pasado, la genética mendeliana contribuyó significativamente al crecimiento poblacional, produciendo mayores zafras de alimentos de origen vegetal, aumentando la productividad de animales y contribuyendo para una mayor longevidad humana. El crecimiento acelerado del campo gracias a la biotecnología, ocurrió a partir de la década del 70 con el desarrollo de la Ingeniería Genética (o Tecnología del ADN Recombinante). La tecnología del ADN recombinante permitió que se utilizasen sistemas biológicos, como plantas, animales, microorganismos, o sus derivados, para fabricar o modificar productos para un fin específico. La información genética de los organismos utilizados es previamente manipulada, mediante un conjunto de técnicas orientadas a modificar los genes existentes, o adicionar genes provenientes de otro organismo. Estos organismos sujetos a la manipulación genética son denominados organismos genéticamente modificados (OGM) y pueden ellos mismos constituir un alimento, o ser utilizados para producir aditivos (por ejemplo vitaminas), o auxiliares tecnológicos (por ejemplo enzimas). Los alimentos obtenidos por esta vía se denominan alimentos transgénicos. El desarrollo de los OGM ha sido motivado por el potencial que representan como sistema modelo y herramientas para el estudio de las ciencias básicas y para la mejora de productos y procesos. En la investigación básica, los organismos transgénicos proporcionan excelentes modelos para el estudio de procesos celulares, como la regulación de la expresión génica, la genética molecular del desarrollo y la diferenciación celular. El avance de la tecnología del ADN recombinante, causó un enorme impacto en oncología y en el diagnóstico médico de enfermedades hereditarias. Los defectos genéticos relacionados con el cáncer fueron identificados como mutaciones en la secuencia de bases de genes que codifican proteínas que intervienen en el control del crecimiento y división celular. La función de estos genes y los efectos de las mutaciones han sido evaluados en ratones transgénicos. Las técnicas de ingeniería genética también ofrecen la posibilidad para la corrección de enfermedades hereditarias mediante la terapia génica. En la biotecnología aplicada, los organismos transgénicos, pueden funcionar como biorreactores para la producción de proteínas o para propósitos industriales. En este último caso, el organismo transgénico obtenido debe tener como características principales, la capacidad de producir la proteína de interés en grandes cantidades sin comprometer el funcionamiento normal de sus células, la 6 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos capacidad de pasar esta característica para la próxima generación (progenie) y en el caso de ser un organismo multicelular como plantas y animales, la capacidad de producir la proteína en un órgano definido. Por tanto, el uso apropiado de modelos de OGM genera beneficios altamente significativos en los campos médico, biotecnológico y comercial. La ciencia y la tecnología están transformando la estructura económica y social de muchas naciones y, por ser instrumento indispensable de progreso, necesita un impulso sin precedentes. La Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD, consciente de los avances biotecnológicos diseñó un curso relacionado con los Organismos Transgénicos, cuyo fin, es profundizar en los conocimientos teóricos, epistemológicos y metodológicos, con abordajes científicos que capaciten al estudiante para la investigación y que permita nuevos aportes al desarrollo científico y tecnológico. El objetivo del curso es crear una cultura biotecnológica que apunte a la formación de investigadores con altos niveles de investigación básica, seriamente comprometidos y que sean capaces de aplicar los nuevos conocimientos en el sector productivo. El curso Organismos Transgénicos, está compuesto de dos créditos académicos, se inscribe en el campo de posgraduación con un carácter electivo y pertenece al tipo metodológico (teórico-práctico), por lo cual el estudiante además de los conocimientos teóricos, tendrá la oportunidad de complementarlos con prácticas de observación en campo, como visita a entidades que desarrollan esta tecnología. Además son designadas prácticas complementarias en el laboratorio. El curso académico se estructura en dos (2) Unidades: Unidad 1. Animales Transgénicos Unidad 2. Vegetales Transgénicos La Unidad 1. Comprende los temas principales que se reúnen bajo la denominación de Animales Transgénicos. En esta unidad, se explicarán los fundamentos de las técnicas de ingeniería genética utilizadas para obtener animales transgénicos, además se enumeraran los principales usos de estos organismos y se hará énfasis en los pro y contra de su utilización. 7 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos La Unidad 2. Abarca los aspectos fundamentales en la obtención de vegetales transgénicos. El objetivo de esta unidad es dar a conocer las bases científicas de la tecnología del ADN recombinante y presentar el abanico de nuevas posibilidades para la producción de alimentos que se han abierto con la ingeniería genética. Se analizarán, las técnicas y las estrategias que se siguen para lograr modificar los genes de los organismos que se utilizan bien como alimentos o bien para procesar alimentos, con el fin de hacerlos más adecuados a nuestras necesidades y obtener un mayor beneficio de los mismos. Se describirán las diversas aplicaciones de la biotecnología en los campos de los alimentos fermentados, de los alimentos de origen vegetal, así como las técnicas de análisis que nos llevan a detectar si el gen foráneo se ha integrado al genoma, y si se expresa. Se discutirán los beneficios y los posibles riesgos para la salud humana y el medio ambiente de la nueva biotecnología y de los alimentos genéticamente modificados obtenidos por medio de las técnicas de la ingeniería genética. Además se hace una introducción a la reglamentación que rige la producción y comercialización de los OGM. Cada uno de los capítulos cuenta con una introducción que permite que el alumno se familiarice con conceptos que serán abordados más adelante. La metodología que se emplea en el desarrollo del curso consiste en información teórica suministrada al estudiante que le permite desenvolver la habilidad para comprender y relacionar los conceptos y técnicas empleadas en la nueva tecnología que se le presenta. La consulta de textos, artículos científicos y recursos educativos en la Internet pretende servir de apoyo para un aprendizaje más amplio que garantice una mejor asimilación de las temáticas estudiadas. Los alumnos serán incentivados a participar activamente en los trabajos de laboratorio ya que de esta manera, podrán aclarar conceptos y relacionar la teoría con la práctica. De igual manera serán estimulados para participar en las discusiones sobre este controvertido tema. Es de gran importancia tanto el trabajo individual como la participación activa del estudiante con el tutor y de los estudiantes entre sí. Por medio de actividades específicas se promueve esta integración. Se sugieren prácticas de campo en las que se contempla la visita a entidades que desarrollan esta tecnología como el Instituto Colombiano Agropecuario (ICA), Universidad Nacional de Colombia y Pontificia Universidad Javeriana. 8 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos Al final del curso el alumno esta capacitado para la elaboración de un trabajo escrito sobre un modelo de investigación, en donde se emplearan algunas de las técnicas estudiadas, teniendo como base los conocimientos teóricos, prácticos, las lecturas de textos, artículos científicos y consultas en Internet. El modelo propuesto debe ser un sistema integrado por un componente productivo y por un componente de desarrollo tecnológico. Se debe elaborar un diseño conceptual del modelo y deben ser planteados los objetivos, marco teórico, conclusiones y recomendaciones. La propuesta será analizada y discutida en clase tutorial. A través de las actividades desarrolladas se evaluará el dominio del tema por parte del estudiante. Se evaluará el desarrollo de cada una de las actividades propuestas en la metodología, el trabajo individual y el colectivo que incluye las salidas de campo, los encuentros de socialización y las prácticas de laboratorio.Los criterios de evaluación se guían por los parámetros propuestos en el Proyecto Académico Pedagógico que presenta diferentes niveles de acuerdo a las circunstancias y situaciones acordadas entre tutores y estudiantes. Autoevaluación: el propio estudiante evalúa su proceso de aprendizaje e identifica sus alcances y limitaciones. Coevaluación: proceso colaborativo de evaluación por medio del cual se valora el trabajo personal, los progresos, inquietudes y aportes frente a sus compañeros. Heteroevaluación: valoración del tutor de los resultados del aprendizaje donde se determina los avances y logros de los estudiantes por medio de estrategias metodológicas destinadas para este fin. Se incluye el uso del portafolio de desempeño personal en donde se llevaran los registros del trabajo cognitivo como el informe de lecturas y preguntas contextualizadas. 9 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos 3. JUSTIFICACIÓN La humanidad ha cultivado y cosechado plantas desde hace diez o quince mil años. Sin embargo, la mayor parte de las innovaciones tecnológicas en la agricultura han tenido lugar durante los últimos años. Estas incluyen tanto la mecanización, como la hibridación, los agroquímicos (herbicidas y pesticidas) y los fertilizantes químicos. Todos estos avances han tenido relación con los cambios que se produjeron en las sociedades: paso de la vida nómada a la sedentaria y crecimiento demográfico. La necesidad de alimentar cada vez a más personas y la necesidad de disponer de alimentos con mayores valores nutritivos, ha sido uno de los grandes desafíos de la humanidad. Los criadores y cultivadores utilizaron la similitud familiar, ―lo parecido‖, para mejorar la productividad de animales y plantas. Por ejemplo, eligieron para cultivar las plantas más grandes o las más fuertes; así los productores agrícolas fueron seleccionando aquellas que les convenía mantener y usar en la producción de alimentos. Sin saberlo estaban haciendo uso de la selección genética. El advenimiento de la ingeniería genética con la manipulación del ADN para identificar, seleccionar, aislar y transferir genes específicos, cambió radicalmente muchas áreas del conocimiento, incluyendo la agricultura y la ganadería, que en este momento son consideradas claves para una gran transformación tecnológica. La obtención, liberación y la comercialización en el mundo de Organismos Transgénicos obtenidos por manipulación del ADN ya es una realidad. El desarrollo de la biotecnología, requiere de grupos de investigación altamente multidisciplinarios capaces de incursionar en las distintas disciplinas relacionadas, para así factibilizar la transferencia de estos conocimientos a sectores productivos. Es imprescindible que exista una fuerte interrelación y cooperación entre el sector educativo (universidades, institutos de investigación) y las empresas. Para esto es clara la necesidad de apoyar el desarrollo científico, aumentando el número y el nivel de formación (posgrados) de investigadores en el país, apuntando al avance de una ―cultura innovadora biotecnológica‖, encaminada a la coexistencia de científicos con altos niveles de investigación básica, con investigadores atraídos y seriamente comprometidos con desarrollos productivos que sean capaces de aplicar los nuevos conocimientos. Es necesario generar nuevos consensos de manera que el área se transforme en atractiva para los investigadores establecidos y muy especialmente para las nuevas generaciones de investigadores que pueden encontrar aquí un área donde proyectarse profesionalmente. 10 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos Este curso está diseñado para cumplir con lo propuesto anteriormente y además crear en el alumno una capacidad de reflexión y crítica en cuanto a la aplicación de esta metodología. 11 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos 4. INTENCIONALIDADES FORMATIVAS 4.1. PROPÓSITOS Actualizar a los estudiantes, en la temática relacionada con la obtención de Organismos Transgénicos, procedimientos y metodologías actuales y aplicación de los conceptos básicos tanto teóricos como prácticos. Valorar la importancia que actualmente tienen estas técnicas y su proyección a futuro, evaluando sus implicaciones en las distintas áreas del conocimiento. Contribuir a la formación científica de los estudiantes, mediante la investigación, la capacidad de correlación entre las técnicas disponibles y la creatividad para desarrollar un proyecto de investigación en el campo agropecuario. Generar en el estudiante procesos de análisis y discusión en torno de temas polémicos que envuelven la liberación y la comercialización de los Organismos Transgénicos en el mundo, teniendo en cuenta los parámetros bioéticos y normativos legales nacionales e internacionales. 4.2. OBJETIVOS Adquirir conocimientos sobre la Transgénesis concretamente los encaminados a entender y comprender sus fundamentos. Definir los términos afines con la biotecnología del ADN recombinante y conocer las bases científicas de las metodologías moleculares relacionadas. Conocer las técnicas directas de transformación, tanto en plantas como en animales, haciendo énfasis en sus principales diferencias metodológicas. Establecer la importancia de la Transgénesis, como una tecnología que esta revolucionando el mundo. 4.3. COMPETENCIAS El estudiante posee un óptimo conocimiento de los conceptos establecidos en cada uno de los capítulos detallados, además describe y relaciona las técnicas 12 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos empleadas para la obtención de Organismos Transgénicos, así como resuelve situaciones relacionadas con la tecnología del ADN recombinante. El estudiante entiende los fundamentos de las prácticas de laboratorio que respaldan los conceptos teóricos, y emplea estos para desarrollar habilidades en el manejo de técnicas de biología molecular. El estudiante adquiere la aptitud para discutir aspectos éticos y normativos relacionados con la producción, comercialización y liberación al medio ambiente de los OGM. El estudiante adquiere capacidad de análisis, síntesis y formulación de hipótesis, que aplicará en las lecturas sugeridas en cada tema y en la elaboración de su trabajo final. 4.4. METAS Una vez el estudiante finalice el curso de Organismos Transgénicos estará en capacidad de: Identificar los conceptos relacionados con la obtención y manejo de Organismos Transgénicos, así como las interacciones existentes entre las diferentes técnicas moleculares. Reconocer las técnicas y estrategias necesarias para llevar a cabo los procesos de identificación de ADN foráneo en un Organismo Transgénico. Comprender la importancia de la adquisición de conocimientos científicos sobre los Organismos Transgénicos para evaluar los riesgos del consumo directo o indirecto en la población y en el medio ambiente. Reconocer, desarrollar y aplicar la nueva metodología como apoyo a sus actividades profesionales. Presentar y sustentar un informe personal sobre un modelo de investigación, en donde se aplique el conocimiento adquirido y se relacione con conocimientos adquiridos en otros cursos académicos. 13 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos 5. UNIDADES DIDÁCTICAS UNIDAD 1. ANIMALES TRANSGÉNICOS CAPITULO 1. Introducción a TEMAS SECCIONES * Introducción y conceptos la transgénesis y obtención de animales transgénicos * Perspectiva Histórica * Construcción del transgén *Métodos de obtención de animales transgénicos I * Métodos de obtención de animales transgénicos II 2. ¿Que tipo de animales se pueden transgenizar? * Uso del ratón en la transgénesis * Uso de otras especies en la transgénesis I * Uso de otras especies en la transgénesis II * Uso de otras especies en la transgénesis III * Transgénesis en estudios biomédicos y de expresión génica * ¿Que es un Animal "Knock-out" o "Knockin"? * ¿Cómo se hace un Animal Knock-out? * Conejos * Cerdos * Rumiantes * Aves * Peces * Anfibios * Insectos * Gusanos 3. Aplicaciones de la transgénesis animal. * Transgénicos en Biotecnología: Ganado transgénico * Ovejas transgénicas * Cabras transgénicas * Vacas transgénicas * Transgénicos en Biotecnología: Peces * Peces resistentes al frío * Peces transgénicos * Microinyección de ADN * Microinyección de ADN en un pronúcleo o en el citoplasma de un cigoto * Electroporación de cigoto * Transferencia del gen empleando retrovirus como vectores (vectores Retrovirales) * Transgénesis por manipulación de células embrionarias * Transformación genética mediada por semen * Transferencia de núcleos transfectados (clonación) * ¿Cómo sabremos si tenemos un transgénico? 14 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos y toxicología ambiental *Peces Ornamentales * Transgénicos en Biotecnología: Cerdos y Xenotrasplantes. * Transgénicos en Biotecnología: Microorganismos. 2. VEGETALES TRANSGÉNICOS 4. Obtención de vegetales transgénicos 5. Aplicaciones y métodos de detección * Introducción. * Métodos de Transformación Vegetal * Transformación de células de Agrobacterium con los genes de interés * Tecnología Bt, Antisentido y Electroporación * Método biobalístico (Pistola de genes) * Infección con Agrobacterium tumefaciens * Aplicaciones I * Aplicaciones II * Plantas resistentes a microorganismos patógenos * Plantas resistentes a virus * Plantas resistentes a bacterias * Plantas resistentes a hongos * Tecnología antisentido * Tecnología del interruptor a distancia (transwitch) * Transferencia genética con protoplastos por Electroporación * Plantas resistentes a insectos * Plantas resistentes a herbicidas * Maduración controlada de frutos por transgénesis * Vacunas comestibles * Alimentos con vitaminas y alimentos hipoalérgicos * Modificación de la calidad nutritiva * Otros metabolitos de interés * Métodos de Detección I * Detección fenotípica 15 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos * Métodos de Detección II * Métodos de Detección III * Métodos basados en la detección de proteínas * Métodos basados en la detección del ADN insertado * Ensayos de PCR cualitativo o ensayo de rastreo primario * Determinación cuantitativa * PCR competitiva * PCR en tiempo real * Sistemas de Detección de Secuencias * Perspectivas 6. Marco regulatorio sobre OGM * Situación en Diversos Países I * Situación en Diversos Países II * Organismos Genéticamente Modificados en Colombia * Controversia generada por los organismos transgénicos. * ¿Debemos tener miedo a los adelantos científicos? 16 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos 6. CONTEXTO TEÓRICO En Abril de 2003, el anuncio del final de la secuenciación del genoma humano ofreció nuevos horizontes especialmente relacionados con la prevención, diagnóstico y tratamiento de enfermedades humanas. Además, el avance de la ingeniería genética ha dado lugar al surgimiento de nuevas tecnologías entre las que se destacan la terapia génica, la clonación y la transgénesis. El termino genéticamente modificado ha sido ampliamente usado para describir la aplicación de la tecnología del ADN recombinante en la alteración genética de animales, plantas y microorganismos. Esta tecnología moderna, desarrollada en el siglo pasado, permite la transferencia del material genético de un organismo para otro efectiva y eficientemente. Al contrario de promover el cruzamiento entre organismos relacionados para obtener una característica deseada, los científicos pueden identificar e inserir, en el genoma de un determinado organismo, un único gen responsable por la característica en particular. Esto permite que las alteraciones en el genoma del organismo sean precisas y previsibles; en el mejoramiento clásico, la transferencia de genes de un organismo para otro, se realiza por medio de cruzamientos (reproducción sexual), mezclando todo el conjunto de genes de los dos organismos en combinaciones aleatorias. Como consecuencia, el proceso de selección del carácter deseado demanda una enorme cantidad de tiempo y no es exactamente preciso. Además de eso los resultados de mejoramiento clásico de anímales y vegetales están limitados a la variación natural dentro de diferentes recursos genéticos. Con las técnicas de ingeniería genética, cualquier gen de cualquier organismo puede ser aislado y transferido para el genoma de cualquier otro ser vivo por mas divergente o distante que sea en la escala evolutiva. Así, es posible transferir para plantas, por ejemplo, cualquier gen de pez, ratón, humano, bacteria o virus. Esta posibilidad amplia considerablemente los recursos genéticos para mejoramiento de plantas y animales, resultando en la obtención de plantas o animales genéticamente modificados, también denominados de organismos transgénicos. Los genes que son insertados artificial e intencionalmente en el genoma de un organismo son denominados transgenes y tienen la capacidad de conferir al organismo una característica definida. Con base en el resumen anterior se diseña el curso de Organismos Transgénicos, estructurado en dos unidades didácticas que abordan los principios científicos y metodológicos de la producción de estos organismos, el interés de los investigadores por su establecimiento en la agricultura, ganadería y medicina, los 17 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos resultados de la transgénesis obtenidos en las distintas especies de animales y plantas, así como, los problemas específicos que se plantean a la hora de lograr la modificación genética de estos organismos. Un significativo desarrollo y perfeccionamiento de metodologías de transformación y transfección, aislamiento de genes, de promotores, de terminadores y del uso de vectores, se ha observado en los últimos años. Nuestro objetivo es dar a los estudiantes estos conocimientos, los más actualizados, así como entrenarlos en las técnicas más comúnmente utilizadas. Este curso también tiene el propósito de responder, a las inquietudes con respecto a la inocuidad de los alimentos obtenidos por medios biotecnológicos. Así como analizar las cuestiones relacionadas con las principales preocupaciones sobre la salud y presentar la normativa por la cual se evalúan los riesgos ambientales y por la cual se aprueba su liberación y comercialización. 18 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos 7. METODOLOGÍA Es de particular importancia que las estrategias metodológicas estén encaminadas a que el estudiante durante el desarrollo del curso, permanezca siempre activo, interesado, motivado, curioso y que su participación e innovación sean constantes. Para esto se proponen las estrategias implementadas por la UNAD, con el uso de ayudas pedagógicas y tecnológicas ya existentes, donde las actividades de aprendizaje sean de carácter individual y grupal, permitiendo que el alumno genere el proceso de aprendizaje a su propio ritmo de trabajo. La lectura del Protocolo y la Guía de Actividades le permiten al estudiante un desempeño adecuado en este proceso ya que encontrará la información necesaria (visión general del curso, propósitos, metodología de trabajo) para que relacione secuencialmente su aprendizaje. El estudiante debe seguir el plan de trabajo propuesto en la Guía, y además complementarlo con actividades orientadas por el tutor. El estudio individual es independiente y es el tipo de actividad al que el estudiante dedica más tiempo y para ello se vale de todos los medios y ayudas pedagógicas proporcionadas, además con orientación del tutor serán realizadas diferentes actividades en los llamados, encuentros programados, que pueden ser a nivel individual, en pequeños grupos o en grandes grupos. Estos encuentros pueden ser virtuales o presenciales y el objetivo específico es el de interactuar con el tutor, con los demás integrantes del curso y tener la oportunidad de resolver inquietudes, analizar casos especiales, ampliar conceptos, compartir experiencias personales, discutir problemas específicos. La asesoría por parte del tutor será continua, se manejarán diferentes mediaciones de comunicación sincrónica como el teléfono, la tutoría y asincrónica como el correo electrónico y el foro virtual. El estudiante recibirá una bibliografía que debe ser una herramienta de consulta. El estudiante deberá facilitar su proceso de aprendizaje presentando oportunamente los trabajos propuestos en las sesiones designadas para esto. Después de cada Unidad serán programadas actividades que incluyen lecturas recomendadas que el estudiante debe estrictamente desarrollar, estas actividades están encaminadas a enriquecer el conocimiento y motivarán al estudiante a la búsqueda de información adicional, la cual podrá obtenerse en la bibliografía suministrada que se encuentran al final del texto. Se realizarán prácticas de campo que se programarán desde el inicio del curso, como la visita a entidades que desarrollan la tecnología del ADN recombinante 19 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos (Instituto Colombiano Agropecuario (ICA), Universidad Nacional de Colombia y Pontificia Universidad Javeriana). Además se han designado prácticas de laboratorio que son complementarias a las clases teóricas donde se elaboran protocolos correspondientes a diversas técnicas de biología molecular. La programación de laboratorios y salidas, tiene como objetivo que exista una relación del contenido teórico y experimental. Cada alumno antes de la práctica deberá consultar acerca del procedimiento que se va a desarrollar y por medio de un diagrama de flujo establecer los diferentes pasos a seguir. Un informe de laboratorio tiene que ser elaborado por el estudiante y entregado una semana después, donde se especifique resumen, palabras claves, introducción, metodología, resultados, discusión, conclusiones y bibliografía. Así, el alumno se entrenará en el manejo de obtención de resultados y logrará incrementar sus conocimientos en cuanto a síntesis, análisis y crítica sobre un trabajo de investigación. Se realizará un foro acerca de las Implicaciones biológicas, éticas, económicas y comerciales de los organismos transgénicos, donde cada alumno debe participar obligatoriamente y que será abierto después de la lectura de artículos científicos y publicados en diversos sitios de Internet. Esta actividad virtual tendrá espacio y tiempo programado dentro del período académico. Cada alumno debe participar en forma asincrónica dando respuesta a una pregunta. El tutor retroalimentará en forma constructiva los contenidos aportados por los estudiantes y cada estudiante podrá interactuar sobre aportes que hagan los compañeros. Al final del curso el alumno estará capacitado para la elaboración de un trabajo escrito sobre un modelo de investigación, en donde se emplearan algunas de las técnicas estudiadas, teniendo como base los conocimientos teóricos, prácticos, las lecturas de textos, artículos científicos y consultas en Internet. El modelo propuesto debe ser un sistema integrado por un componente productivo y por un componente de desarrollo tecnológico. Se debe elaborar un diseño conceptual del modelo y deben ser planteados los objetivos, metodología y conclusiones. La propuesta será analizada y discutida en clase tutorial. 20 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos 8. EVALUACION Las respuestas por parte del alumno a las actividades desarrolladas en cada una de las unidades didácticas serán evaluadas teniendo en consideración el dominio del tema, la capacidad de definición, análisis, correlación y de síntesis. Se tendrá muy en cuenta la capacidad de discusión de los artículos científicos. Los criterios de evaluación se guían por los parámetros propuestos en el Proyecto Académico Pedagógico de la UNAD, que presenta diferentes niveles: Autoevaluación: Es un proceso de autocrítica que evalúa el proyecto personal de aprendizaje. Se verifica a partir de la reflexión objetiva que el estudiante hace de su propio proceso de aprendizaje. El estudiante debe calificar constructivamente sus propios esfuerzos, su grado de participación en trabajos colaborativos y el aporte personal al proceso de aprendizaje. Coevaluación: Se realiza mediante evaluación por los compañeros. Esta metodología propicia la retroalimentación cualitativa, la integración del grupo, la cooperación, la responsabilidad y favorece el desarrollo de competencias cognitivas y de convivencia. Heteroevaluación: El tutor hace una evaluación del proceso de aprendizaje de cada estudiante durante el curso. Esta evaluación esta encaminada a verificar la adquisición de competencias y logros de aprendizaje. La participación individual y colectiva, lo mismo que los aportes en foros, calidad del trabajo de investigación, claridad en la presentación de los informes escritos, puntualidad en la entrega y la actitud que demuestre el estudiante para aprender, serán criterios de evaluación que el tutor deberá tener presente. 21 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos 9. GLOSARIO DE TÉRMINOS ÁCIDOS NUCLEICOS: Biomoléculas formadas por macropolímeros de nucleótidos, o polinucleótidos. Está presente en todas las células y constituye la base material de la herencia que se transmite de una a otra generación. Existen dos tipos, el ácido desoxirribonucleico (ADN) y el ácido ribonucléico (ARN). ADENOVIRUS: Virus con ADN, desprovistos de cubierta, que comprende 47 subtipos la mayoría de los cuales atacan preferentemente las vías respiratorias aunque no son muchos los que resultan patógenos para el hombre. Los vectores derivados de los serotipos 2 y 5 se utilizan para la terapia génica in vivo. ADN Ácido Desoxirribonucleico: Ácido nucleico formado por nucleótidos en los que el azúcar es desoxirribosa, y las bases nitrogenadas son adenina, timina, citosina y guanina. Excepto en los retrovirus que tienen ARN, el ADN codifica la información para la reproducción y funcionamiento de las células y para la replicación de la propia molécula de ADN. Representa la copia de seguridad o depósito de la información genética primaria, que en las células eucarióticas está confinada en la caja fuerte del núcleo. ADN desnudo: ADN desprovisto de cubierta proteínica o lipídica. Para la transferencia de genes, suele estar constituida por un plásmido bacteriano que contiene el gen a transferir. Se inyecta directamente en el tejido objetivo donde se expresa generalmente sin integrarse en el genoma de las células huésped. ADN recombinante (ADNr): Molécula de ADN formado por recombinación de fragmentos de ADN de orígenes diferentes. La (o las) proteína que codifica es una proteína recombinante. Se construye mediante la unión de un fragmento de ADN de origen diverso a un vector, como, por ejemplo, un plásmido circular bacteriano. El vector se abre por un sitio específico, se le inserta entonces el fragmento de ADN de origen diverso y se cierra de nuevo. El ADN recombinante se multiplica en una célula huésped en la que puede replicarse el vector. AGROBACTERIA: Género de bacterias del suelo que introducen genes a ciertos vegetales mediante sus plásmidos. Agrobacterium tumefaciens: Bacterias pertenecientes al género Agrobacterium, un agente patógeno vegetal que tiene la capacidad natural de transferir genes a las plantas que infecta (huésped), inyectando su plásmido Ti (tumor induction). Éste codifica una serie de genes involucrados en la regulación del crecimiento 22 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos vegetal, provocando que las células vegetales infectadas crezcan sin control. Reemplazando los genes que desregulan el crecimiento de la planta por los genes que se desea incorporar por medio de técnicas de ADN recombinante, el plásmido se utiliza como herramienta para la producción de organismos vegetales transgénicos. ALELOS: Cada uno de los dos genes presentes en el mismo lugar (locus) del par de cromosomas homólogos. En general, uno de los diferentes estados alternativos del mismo gen. ALÉRGENO O ALERGÉNICO: Son sustancias de naturaleza tóxica que causan una reacción alérgica. ALERGIA: Alteración de la capacidad de reacción de un organismo. Estado de susceptibilidad específica exagerada de un individuo para una sustancia que es inocua en grandes cantidades y condiciones para la mayoría de los individuos de la misma especie. AMPLIFICACIÓN: Un incremento en el número de copias de un fragmento específico de ADN; puede ser in vivo o in vitro. Ver clonación o reacción en cadena de la polimerasa. ANÁLISIS DE SECUENCIAS DE BASES: Un método, automatizado, para determinar la secuencia de las bases. algunas veces ANTICODON: Secuencia de tres nucleótidos en una molécula de ARNt que forma puentes de H con el triplete complementario (codón) de ARNm. ANTICUERPOS MONOCLONALES: Anticuerpos producidos por un solo clon celular, es decir, un grupo de células idénticas que proceden de una única célula progenitora. Su uso está generalizado en procedimientos diagnósticos y de investigación. APOPTOSIS: Muerte celular programada, en la cual la célula responde a ciertas señales iniciando un proceso que la conduce a la muerte. Está involucrada en la selección del repertorio de linfocitos T y en el mantenimiento de la tolerancia inmunológica, ya que es el mecanismo por el que se eliminan las células que podrían dar lugar a respuestas autoinmunes. Existen evidencias de que la alteración en los mecanismos apoptóticos está implicada en la patogenia y la actividad de las enfermedades autoinmunes sistémicas. Arabidopsis thaliana: Es una pequeña hierba de la familia de las crucíferas. Sus características únicas ofrecen una serie de ventajas a la hora de considerarla 23 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos como modelo de investigación. Es un verdadero diploide con un ciclo de vida muy corto (6-8 semanas), de fecundación autógama, y produce numerosas semillas que permanecen viables durante muchos años. Su rápido crecimiento permite el análisis de un gran número de individuos en un mínimo espacio y por lo tanto, la consiguiente amplificación rápida de los genotipos útiles para posteriores estudios. Su compacto genoma con relativamente escasas secuencias repetidas y un bajo contenido en DNA (aproximadamente 70 Mpb por núcleo haploide, unas 25 veces el tamaño del genoma de Escherichia coli), la hacen con diferencia, la planta superior de genoma más pequeño conocido, y por lo tanto, un sistema ideal para estudios genéticos y moleculares. Puede ser transformada por Agrobacterium tumefaciens y mediante el plásmido Ti es posible introducir genes de interés y mantenerlos de forma estable. ARN Ácido Ribonucléico: Ácido nucleico formado por nucleótidos en los que el azúcar es ribosa, y las bases nitrogenadas son adenina, uracilo, citosina y guanina. Actúa como intermediario y complemento de las instrucciones genéticas codificadas en el ADN. Existen varios tipos diferentes de ARN, relacionados con la síntesis de proteínas. Así, existe ARN mensajero (ARNm), ARN ribosómico (ARNr), ARN de transferencia (ARNt) y un ARN heterogéneo nuclear (ARN Hn). El ARN es normalmente el producto de la transcripción de un molde de ADN, aunque en los retrovirus el ARN actúa de plantilla y el ADN de copia. ARNHn ARN heterogéneo nuclear = ARNm primario: localizado en el núcleo y de tamaño variable. Precursor del ARN mensajero, se transforma en él tras la eliminación de los intrones, las secuencias que no codifican genes. ARN mensajero (ARNm): Molécula de ARN que representa una copia en negativo de las secuencias de aminoácidos de un gen. Las secuencias no codificantes (intrones) han sido ya extraídas. Con pocas excepciones el ARNm posee una secuencia de cerca de 200 adeninas (cola de poli A), unida a su extremo 3' que no es codificada por el ADN. AUTÓGAMAS: Las plantas autógamas son aquellas que se reproducen sexualmente por autofecundación. Bacillus thuringiensis Bt: Bacteria que genera una toxina proteica que infecta larvas de lepidópteros y causa su parálisis o muerte vía septicemia general. La toxina es ampliamente utilizada como insecticida. BACTERIAS: Microorganismos unicelulares que se multiplican por división celular. Incluyen los organismos conocidos más pequeños con estructura celular. Las células generalmente se encuentran recubiertas por una pared celular rígida y se 24 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos caracterizan por carecer de núcleo (es decir, son células procariotas). Se clasifican en función de la forma que adoptan, como cocos (esferas), bacilos (alargados como bastoncillos) y espirilos (en espiral). BACTERIOFAGO (Fago): Virus que infectan bacterias. BIOLOGÍA MOLECULAR: Parte de la biología que trata de los fenómenos biológicos a nivel molecular. En sentido restringido comprende la interpretación de dichos fenómenos sobre la base de la participación de las proteínas y ácidos nucleicos. BIOMOLÉCULAS: Elementos arquitectónicos básicos de los seres vivos, antiguamente llamados principios inmediatos. Las biomoléculas inorgánicas son sobretodo agua, sales minerales y gases como oxígeno y dióxido de carbono. Los grupos de compuestos orgánicos exclusivos de los seres vivos son cuatro: glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. BIOSEGURIDAD: Políticas y procedimientos adoptados para garantizar la segura aplicación de la biotecnología en salud y ambiente (se aplica principalmente al uso seguro de organismos transgénicos). BIOTECNOLOGÍA: Toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos en usos específicos. BLASTOCELE: Cavidad de hendidura o cavidad de segmentación es la región central de una blástula (o blastósfera). Está llena de fluido. El blastocele se forma durante la embriogénesis cuando un cigoto (un ovocito fertilizado) se divide en pequeñas células mediante la mitosis. BLASTOCISTO: Estado del embrión en el momento en que se implanta en el endometrio. Constituido por una cavidad central, un tapiz de células externas y una masa central de células. Es el máximo estadio que puede ser alcanzado in vitro, después de esta fase el embrión se implanta. CARÁCTER: Rasgo distintivo como expresión de un gen. CATALIZADOR: Sustancia que altera la velocidad de una reacción química, acelerándola o retrasándola, pudiendo recuperarse sin cambios esenciales en su forma o composición al final de la reacción. 25 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos CÉLULA: Unidad de estructura y función de plantas y animales que consta típicamente de una masa de citoplasma que encierra un núcleo (excepto en procariontes) y esta limitada por una membrana diferencialmente permeable. Es la unidad viva más simple que se reproduce por división. Normalmente cada célula contiene material genético en forma de ADN incorporado a un núcleo celular, que se escinde al dividirse la célula. Los organismos superiores contienen grandes cantidades de células interdependientes. Sin embargo, éstas últimas pueden tratarse independientemente como células libres en medios de cultivos apropiados. CEPA: En microbiología, conjunto de virus, bacterias u hongos que tienen el mismo patrimonio genético. CICLO CELULAR: Suma de las fases de crecimiento de una célula eucariota. Incluye las fases G1 (gap 1), S (síntesis de DNA), G" (gap 2) y M (mitosis). CIGOTO: Célula formada por la unión de un espermatozoide y un óvulo en el momento de la fertilización. Célula diploide (2n) resultante de la unión de dos gametos haploides (n), óvulo fecundado como resultado de la fertilización. CISTEÍNA: Es uno de los veintidós aminoácidos que utilizan las células para sintetizar proteínas. Es un aminoácido no esencial, azufrado, que puede oxidarse dando el dímero cistina. Se sintetiza a partir de la metionina, que es un aminoácido esencial. CLONACIÓN CELULAR: Proceso de multiplicación de células genéticamente idénticas, a partir de una sola célula. CLONACIÓN DE GENES: Técnica que consiste en multiplicar un fragmento de ADN recombinante en una célula-huésped (generalmente una bacteria o una levadura) y aislar luego las copias de ADN así obtenidas. CLONACIÓN MOLECULAR: Inserción de un segmento de ADN ajeno, de una determinada longitud, dentro de un vector que se replica en un huésped específico. CLONES: Grupo de células o de organismos de idéntica constitución genética entre sí y con el antepasado común del que proceden por división binaria o por reproducción asexual. CODEX ALIMENTARIUS COMISIÓN: El Codex Alimentarius (código alimentario) 26 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos es un conjunto de normas alimentarias internacionales de carácter voluntario, adoptadas por la Comisión del Codex Alimentarius. Las normas del Codex abarcan los principales alimentos, sean éstos elaborados, semielaborados o crudos. Se incluyen además las sustancias que se emplean para una ulterior elaboración de los alimentos, en la medida en que éstas son necesarias para alcanzar los principales objetivos mencionados en el código: proteger la salud de los consumidores y facilitar prácticas justas en el comercio de alimentos. CÓDIGO: Conjunto de reglas o preceptos, dispuestos según un plan metódico y sistemático, que reglamentan el funcionamiento de cualquier materia. También la correspondencia entre una información y las señales que la materializan. Por ejemplo: código penal, de tráfico, marítimo, Morse, telegráfico, código alimentario, código aeronáutico Q, código binario. CÓDIGO GENÉTICO: Código cifrado por la disposición de nucleótidos en la cadena polinucleótida de un cromosoma que rige la expresión de la información genética en proteínas, es decir, la sucesión de aminoácidos en la cadena polipeptídica. La información sobre todas las características determinadas genéticamente en los seres vivos, está almacenada en el ADN y cifrada mediante las 4 bases nitrogenadas. Cada sucesión adyacente de tres bases (codón) rige la inserción de un aminoácido específico. En el ARN la timina es sustituida por uracilo. La información se transmite de una generación a otra mediante la producción de réplicas exactas del código. CODÓN: Secuencia de tres nucleótidos consecutivos en un gen o molécula de ARNm determinada por sus bases nitrogenadas, que especificará la posición de un aminoácido en una proteína. CONJUGACIÓN: Uno de los procesos naturales de transferencia de material genético de una bacteria a otra, junto con la transducción y la trasformación, realizado por contacto entre ellas. CÓSMIDO: Vector híbrido que contiene en sus extremos sitios cos, que son reconocidos durante el rellenado de las cabezas de los fagos lambda. Los cósmidos son útiles para clonar segmentos grandes de ADN (hasta 50 kb). CRICK, FRANCIS HARRY: Nacionalidad Reino Unido, Northampton 1916. Licenciado en Ciencias Físicas, se dedica a la labor docente e imparte clases de biología en la Universidad de Cambridge. Su presencia en este ámbito le lleva a formar parte de la Unidad del Consejo de Investigación Médica de Cambridge. Estudió los métodos de difracción de rayos X en cristales para llegar a conocer la 27 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos estructura de los biopolímeros. Además se especializó en el estudio de los genes y desarrollo un método para saber si una imagen de rayos X remitía a una estructura helicoidal. Junto con James Watson, bioquímico y genetista estadounidense se especializó en el estudio del ADN. Ambos sentaron las bases de muchos estudios posteriores al conocer el modo en que se replican los genes, además de confirmar que son portadores de información. Juntos descubrieron el principio molecular de doble hélice para el ADN. Crick y James D. Watson, junto con Maurice Wilkins, recibieron el Premio Nobel de Fisiología y Medicina. Las investigaciones de Crick siguieron encaminadas hacia el estudio de los ácidos nucleicos en relación con el código de la herencia. CROMOSOMA: Corpúsculo intracelular alargado que consta de ADN, asociado con proteínas, y constituido por una serie lineal de unidades funcionales conocidas como genes. La especie humana tiene 46 cromosomas (23 pares). Su número varía desde el mínimo de un cromosoma en las obreras de la hormiga Myrmecia pilosula hasta los 1.260 cromosomas (630 pares) del helecho Ophioglussum recitulatum. Cry1A: Proteína derivada de la bacteria Bacillus thuringiensis, que es tóxica para algunos insectos cuando la ingieren. Esta bacteria se encuentra abundantemente en la naturaleza y ha sido utilizada durante décadas como insecticida, aunque constituye menos del 2 por ciento de los insecticidas usados. CULTIVO DE TEJIDOS VEGETALES: Comprende el mantenimiento del material vegetal, ya sean plantas enteras, órganos o células específicas, en condiciones de esterilidad y en presencia de nutrientes. El cultivo de células y tejidos vegetales permite, a pequeña escala, una multiplicación rápida de las plantas que se propagan vegetativamente (y no por semillas), en comparación con las condiciones in vivo. También permite limpiar el material de inicio infectado con virus. Otro uso es la conservación de recursos genéticos de las plantas, en un entorno menos vulnerable que los campos de cultivo. Finalmente, los tejidos vegetales obtenidos in vitro pueden ser usados para transferir los rasgos útiles de sus parientes silvestres, mediante técnicas de biología molecular a las variedades de cultivo cruzado. DELECIÓN: Un tipo especial de mutación que consiste en la pérdida de un fragmento de ADN de un cromosoma. La deleción de un gen o de parte de un gen puede ocasionar una enfermedad o una anomalía. DIPLOIDE: Organismo que tiene dos series ce cromosomas (2n), por oposición al número haploide (n), o triploide (3n) o poliploide (nn) 28 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos DOMINANTE: Referido a un gen, el que sólo necesita una dosis para expresarse por lo que enmascara la presencia de su alelo recesivo. La mayoría de los alelos dominantes representan el estado evolucionado y completamente funcional del gen. Eco RI: Enzima de restricción obtenida de E. coli. Reconoce la secuencia palídrome GAATTC y produce cortes de tipo escalonados (entre G y A). CTTAAG. ELECTROFORESIS: Técnica para separar moléculas de diferentes tamaños y cargas, típicamente ADN ó proteínas. La muestra se pone en una matriz que generalmente es un gel (Ej. acrilamida para proteínas; agarosa para ARN y ADN), se somete a la acción de un campo eléctrico y las moléculas se separan de acuerdo a carga y tamaños. Para moléculas de ADN y ARN donde todas tienen igual carga, migran más rápido aquellas de menor tamaño. ENZIMA: Catalizador biológico, normalmente una proteína, que mediatiza y promueve un proceso químico sin ser ella misma alterada o destruida. Son catalizadores extremadamente eficientes y muy específicamente vinculados a reacciones particulares. ENZIMA DE RESTRICCIÓN Ó ENDONUCLEASAS DE RESTRICCIÓN: Enzimas bacterianas sintetizadas como reacción defensiva frente a la invasión de ADN extraño, como por ejemplo bacteriófagos ADN, a los que degrada mientras que el propio está protegido por metilaciones específicas. Cada una de estas enzimas escinde el ADN siempre en el mismo sitio, en loci específicos o secuencias objetivo. Son las tijeras de la ingeniería genética que abrieron las puertas a la manipulación genética. Reconocen una secuencia específica entre 4 a 6 pares de bases de DNA de doble hebra y cortan un enlace fosfodiester en cada una de las hebras. Según el tipo de enzimas el corte puede generar moléculas de DNA con extremos cohesivos de tipo palíndrome ("sticky ends") ó extremos ciegos (―blunt end‖). EPÍTOPES: El epitope o determinante antigénico es la región de una proteína o antígeno que es reconocida por un anticuerpo y que se une a él para formar el complejo antígeno-anticuerpo. ES (células): Embryo-derived stem cells. Células embrionarias no diferenciadas. Pueden cultivarse in vitro de manera prolongada y modificadas genéticamente. En un ratón, por ejemplo, una vez implantadas en un embrión contribuyen a la 29 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos formación de un individuo-quimera que puede transmitir genéticamente la modificación a su descendencia. ESPECIE: Clasificación taxonómica formada por el conjunto de poblaciones naturales que pueden cruzarse entre sí real o potencialmente. Es decir, que se determina de forma empírica: dos individuos pertenecen a la misma especie si pueden generar descendencia reproducible; en caso contrario son de especies diferentes. ESPERMÁTIDE: Espermatozoide inmaduro. ETIQUETADO DE ALIMENTOS: Procedimiento de desarrollo de una lista de ingredientes contenidos en los alimentos. Las etiquetas implican que se puede verificar la lista de ingredientes. La Dirección de Alimentos y Medicinas de Estados Unidos tiene jurisdicción sobre lo que se declara en las etiquetas de alimentos. EX-SITU: Relativo a la conservación de recursos genéticos fuera de su hábitat natural, como bancos genéticos, zoológicos o botánicos. EXONES: Secuencias de ADN específicas de genes, que codifican secuencias de aminoácidos en las proteínas. EXPRESIÓN DEL GEN: Producto proteico resultado del conjunto de mecanismos que efectúan la decodificación de la información contenida en un gen, procesada mediante transcripción y traducción. FÁRMACO: Droga, medicamento FENOTIPO: Conjunto de todas los caracteres aparentes expresados por un organismo, sean o no hereditarias. Valor tomado por un rasgo. Los fenotipos o rasgos cualitativos caen generalmente dentro de grupos discretos (por ejemplo color de pelo que puede ser negro, rojo, blanco etc.), el valor tomado por un rasgo cuantitativo puede ser un número (ejemplo, desempeño durante la lactancia = 5345 kg). FERMENTACIÓN: Conversión biológica anaeróbica (sin oxígeno) de las moléculas orgánicas, generalmente hidratos de carbono, en alcohol, ácido láctico y gases, mediante la acción de ciertos enzimas que actúan bien directamente o como componentes de ciertas bacterias y levaduras. En su uso más coloquial, el término hace referencia a menudo a bioprocesos que no están estrictamente relacionados con la fermentación. 30 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos FRANKLIN, ROSALIND: Nace en Inglaterra el 25 de Julio de 1920, murió en Londres el 16 de abril de 1958. Obtuvo la primera fotografía de difracción de rayos X que reveló de manera inconfundible, la estructura helicoidal de la molécula de ADN. Esa imagen, conocida hoy como la famosa fotografía 51, fue un respaldo experimental crucial para que Watson y Crick establecieran, en 1953, la célebre hipótesis de la "doble hélice". FSH: Hormona Folículo Estimulante (Follicle-Stimulating hormona). Hormona glucoproteica secretada por la pituitaria anterior que estimula el crecimiento de los folículos en el ovario y la producción de estrógenos por el folículo en la hembra; en el macho estimula la producción de espermatozoides. GEN: Unidad física y funcional del material hereditario que determina un carácter del individuo y que se transmite de generación en generación. Su base material la constituye una porción de cromosoma (locus) que codifica la información mediante secuencias de ADN. GEN ESTRUCTURAL: El que regula la formación de un enzima o de una proteína estructural. GENES MARCADORES: Son utilizados para seleccionar el OGM, diferenciándolo de los organismos que no han sido modificados, a partir de la presencia o ausencia de actividades específicas relacionada con el gen marcador. Si el gen marcador confiere resistencia a un antibiótico, éste será utilizado para seleccionar las células resistentes que han incorporado el transgén. GENÉTICA: Ciencia que trata de la reproducción, herencia, variación y el conjunto de fenómenos y problemas relativos a la descendencia. GENOMA: Conjunto de todos los genes de un organismo, de todo el patrimonio genético almacenado en el conjunto de su ADN o de sus cromosomas. GENOMA VEGETAL: Conjunto de genes (nuclear y citoplasmático) de un organismo. El genoma de una planta puede contener 25 mil genes, mientras que el genoma humano puede contener hasta 100 mil genes. GENÓMICA: Rama de la biología que se encarga del estudio de los genomas. Más específicamente de la caracterización y localización de las secuencias que conforman el ADN de los genes. GENOTIPO: Constitución genética, de un organismo en relación a un rasgo hereditario específico o a un conjunto de ellos. 31 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos GERMOPLASMA (Banco de Germoplasma): La variabilidad genética total, representada por células germinales, disponibles para una población particular de organismos. En vegetales, es una colección de material vegetal vivo, en forma de semillas y esporas. Sus objetivos son localizar, recolectar y conservar plantas consideradas de interés prioritario y trabajar para el conocimiento científico orientado a la optimización de la conservación y uso de los recursos fitogenéticos. GLIFOSATO: Producto químico herbicida, utilizado en los cultivos para el control de malezas. Interfiere con una enzima de la planta que participa en la síntesis de tres aminoácidos aromáticos que son necesarios para sintetizar sus proteínas. Las plantas transgénicas resistentes a glifosato, (plantas rr, por el nombre comercial del glifosato roundup ready), como la soja, colza, papa, remolacha, calabaza, maíz; tienen en su genoma una copia de la enzima proveniente de Agrobacterium, que resiste la acción del glifosato y pueden sobrevivir a la acción del herbicida. GLUFOSINATO DE AMONIO: Herbicida utilizado ampliamente a nivel mundial para el control de malezas en espacios verdes, plantaciones frutales y áreas comunes, dada su característica de ser un herbicida total no selectivo. Su modo de acción es completamente diferente a los herbicidas presentes en el mercado, ya que actúa inhibiendo la acción de una enzima denominada glutamino-sintetasa. Ésta cumple una importante función, que es la de catalizar la reacción en la que se produce glutamato, a partir de ácido glutámico y amoníaco proveniente de las diferentes reacciones de fotosíntesis y respiración. Sin la actividad de esta enzima, la reacción no se produce y, como consecuencia de ello, se acumula amoníaco en la célula vegetal, produciéndose de este modo una intoxicación que conduce a la muerte de la célula, de los tejidos y, posteriormente, de la planta. GUANINA: Sustancia de naturaleza química básica que se encuentra formando parte del ADN y del ARN. Uno de los constituyentes del par de bases citosinaguanina. HAPLOIDE: (del griego haploos = simple, ploion = nave): Célula que contiene solo un miembro de cada cromosoma homólogo (número haploide = n). En la fecundación, dos gametos haploides se fusionan para formar una sola célula con un número diploide (por oposición, 2n) de cromosomas. La mitad de cromosomas presentes en las células somáticas o sexuales. Estado de las células de poseer sólo un conjunto de cromosomas. Número de cromosomas presentes en los gametos de un organismo vivo. Se simboliza n. HEREDITARIO: Que se transmite de generación en generación. 32 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos HETEROCIGOTO: Organismo que posee dos alelos diferentes para el mismo gen. En otras palabras, la información genética que se encuentra en un determinado lugar en un cromosoma difiere de aquella que se encuentra en la misma localización en el segundo miembro del par de cromosomas. HETERODÚPLEX: Molécula de ADN de doble cadena, formada por hibridación de cadenas sencillas complementarias, de diferentes orígenes. Sólo las secuencias de ADN homólogas o complementarias pueden formar regiones de doble cadena, mientras que las secuencias de ADN no complementarias quedan como cadenas sencillas y son visibles como tales en el microscopio electrónico. HCG: Gonadotropina Coriónica Humana Human Chorionic Gonadotropin. Es una hormona producida por el embrión. Se encarga de mantener el cuerpo lúteo para que produzca progesterona y por lo tanto, mantenga el embarazo. La medición de esta hormona en sangre es un indicio de embarazo. HIBRIDACIÓN: Proceso de generación de una molécula, célula u organismo combinado con material genético procedente de organismos diferentes. En las técnicas tradicionales, los híbridos se producían mediante el cruzamiento de variedades distintas de animales y plantas por alineación o apareamiento de bases de dos moléculas de ADN de cadena sencilla que son homólogas o complementarias. La tecnología de fusión celular y la manipulación transgénica son las nuevas modalidades de hibridación introducidas por la manipulación genética. HIBRIDOMA: Célula híbrida. Se obtiene fusionando células plasmáticas con células de mieloma (cancerosas) que tienen la capacidad de crecer y dividirse continuamente. HOMEOBOX: Es una secuencia de ADN que forma parte de genes implicados en la regulación del desarrollo (morfogénesis) de los animales. Los genes que tiene un homeobox se llaman genes homeoticos y forman la familia de genes homeoticos HOM/Hox. Los genes homeobox codifican proteínas que le indican a las células de distintos segmentos del embrión en desarrollo "qué clase de estructuras tienen que hacer -antenas para la cabeza, por ejemplo, y patas para los tres segmentos torácicos-". Genes homeobox casi idénticos también fueron encontrados en los genomas de ratones y de seres humanos HOMOCIGOTICO: Organismo que posee los mismos alelos para un gen. En otras palabras, la información genética que se encuentra en un determinado lugar en un 33 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos cromosoma es idéntica a aquella que se encuentra en la misma localización en el segundo miembro del par de cromosomas. HORMONA: Sustancias químicas de acción especializada que actuando como mensajeras, controlan tejidos y órganos situados en cualquier parte del organismo, en aquellas células que responden al estímulo que provocan. La diferencia entre las hormonas de animales y plantas está en que las primeras se elaboran en órganos específicos y regulan casi todas las funciones orgánicas. HUÉSPED: Animal o vegetal que alberga o nutre otro organismo (parásito). En manipulación genética, organismo de tipo microbiano, animal o planta cuyo metabolismo se usa para la reproducción de un virus, plásmido o cualquier otra forma de ADN extraño a ese organismo y que incorpora elementos de ADN recombinado. in situ: Referido a conservación de recursos genéticos, la que se realiza en su medio natural, y que para las especies domesticadas se verifica en el medio donde desarrollaron sus propiedades distintivas. in vitro: Expresión latina que significa literalmente ―en vidrio‖. Las tecnologías in vitro separan partes de organismos viviente en depósitos cerrados para manipular y mantener este material. Muchas aplicaciones conocidas y relativamente antiguas pertenecen a esta categoría, entre ellas, el cultivo de células y de tejidos vegetales, la manipulación de genes o fragmentos de ADN. in vivo: Expresión latina que hace referencia a las condiciones normales que ocurren con los organismos vivos o en la naturaleza. INFECCIÓN: Invasión de un ser vivo por un agente patógeno que desencadena una enfermedad. INFORMACIÓN GENÉTICA: Es la información biológica hereditaria (la que puede pasar de padres a hijos). Está contenida en estructuras de ADN, como los cromosomas, excepto en algunos virus que transportan su información genética en el RNA (ver retrovirus). INGENIERÍA GENÉTICA: Conjunto de técnicas utilizadas para introducir un gen extraño (heterólogo) en un organismo con el fin de modificar su material genético y los productos de expresión. 34 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos INTEGRACIÓN GENÉTICA: Inserción de una secuencia de ADN en otra por recombinación. INTERFERÓN: Proteína con actividad antivírica, es producida por células animales en respuesta a la infección por virus. Los interferones se sintetizan como una respuesta más rápida a la infección vírica que la formación de anticuerpos. Se utilizan de forma masiva como agentes terapéuticos contra enfermedades víricas y algunas formas de cáncer. INTRONES: Secuencias de ADN que no codifican genes y cuya función es desconocida. El 90% del genoma humano no es codificante. KILOBASE (Kb): Unidad empleada para medir la longitud de los fragmentos de ADN constituidos por una serie de bases. 1 Kb = 1.000 bases. LEVADURA: nombre que se da a ciertos hongos unicelulares, Saccharomyces cerevisiae, muy utilizados en biotecnología. como LH: Hormona luteinizante (Luteinizing Hormona). Hormona Glucoproteica secretada por la glándula pituitaria anterior. En la hembra, la LH induce la ovulación, el desarrollo del cuerpo lúteo y la producción de progesterona. En el macho la LH estimula la producción de espermatozoides y de la hormona testosterona. LIPOSOMAS: Son vesículas extraordinariamente pequeñas compuestas principalmente por fosfolípidos organizados en bicapas. Estas vesículas contienen una fase acuosa interna y están suspendidas en una fase acuosa externa. Se utilizan básicamente para transportar los principios activos de una manera lo más selectiva posible. Dependiendo de su naturaleza, el activo se puede incorporar dentro del liposoma (hidrofílico) o en la bicapa liposomal (lipofílicos). MAÍZ Bt: Planta de maíz que ha sido desarrollada mediante biotecnología a fin de que los tejidos de la planta expresen una proteína derivada de una bacteria, Bacillus thuringiensis, que es tóxica para algunos insectos pero inocua para los seres humanos y otros mamíferos. MANIPULACIÓN GENÉTICA: Formación de nuevas combinaciones de material hereditario por inserción de moléculas de ácido nucleico, obtenidas fuera de la célula, en el interior de cualquier virus, plásmido bacteriano u otro sistema vector fuera de la célula. De esta forma se permite su incorporación a un organismo huésped en el que no aparecen de forma natural pero en el que dichas moléculas 35 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos son capaces de reproducirse de forma continuada. Al referirse al proceso en sí, puede hablarse de manipulación genética, ingeniería genética o tecnología de ADN recombinante. También admite la denominación de clonación molecular o clonación de genes, dado que la formación de material heredable puede propagarse o crecer mediante el cultivo de una línea de organismos genéticamente idénticos. MATERIAL GENÉTICO: Todo material de origen vegetal, animal, microbiano o de otro tipo que contenga unidades funcionales de la herencia. MEDICAMENTOS RECOMBINANTES: De momento se han comercializado la eritropoyetina, insulina humana, hormona del crecimiento (HGF), interferón alfa y gamma, G-CSF o factor estimulante de colonias de células, factor activador del plasminógeno o T-PA, interleuquina 2, factor VIII sanguíneo, DNasa. MEDIO DE CULTIVO: Conjunto de substratos, minerales, factores de crecimiento y vitaminas que se usan para el cultivo de microorganismos (bacterias, levaduras, etc.) o líneas celulares derivadas de animales y plantas. MICROINYECCIÓN: Técnica que permite introducir en una célula un gen en solución, gracias a una micropipeta y bajo microscopio. MICROMANIPULACIÓN: Una serie de técnicas que pueden realizarse en un laboratorio bajo microscopio. Un embriólogo manipula el óvulo y el espermatozoide para mejorar las oportunidades de embarazo. MICROORGANISMO: Organismos microscópicos pertenecientes por regla general a virus, bacterias, algas, hongos o protozoos. MICROPROPAGACIÓN: Es una biotecnología que se aplica a especies vegetales con el fin de obtener una población en el menor período de tiempo posible. Se la conoce como una técnica de respuesta rápida, puesto que se logran resultados en períodos de 3 a 6 meses, en contraposición con otras técnicas en las que el tiempo es mayor. Se puede decir, que es además versátil puesto que se adapta a los requerimientos de cada especie en estudio, al aprovechar al máximo la totipotencia celular, para canalizarla hacia la propagación. MÓRULA: Es un estado del desarrollo embrionario en los animales, que incluye la fase de 16 células, la fase de 32 células y la fase de 64 células. La mórula se produce por la hendidura embrionaria, la división celular rápida del cigoto virtualmente sin crecimiento. La mórula es una bola sólida; tras la fase de 64 células, evoluciona hacia un balón hueco, la blástula. 36 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos MUTACIÓN: Cambio del material genético. Puede afectar a cambios en un par de bases del ADN, en un gen específico o en la estructura cromosómica. La mutación en la línea germinal o relativa a las células sexuales, puede conducir a patologías genéticas o a cambios substanciales de la evolución biológica. En relación a las células somáticas la mutación constituye el origen de algunos cánceres y de ciertos aspectos del envejecimiento. NORTHERN BLOT: Técnica que permite la identificación de moléculas específicas de RNA. Básicamente consiste en la separación electroforética de ARN y traspaso a un filtro e hibridización con una sonda marcada. NUCLEASA: Enzima capaz de romper una cadena de ADN o ARN. NÚCLEO: Orgánulo del interior de las células eucariotas que contiene la información genética y que está separado del citoplasma mediante una membrana. NUCLEÓSIDO: Combinación de un azúcar pentosa con una base nitrogenada púrica o pirimidínica. NUCLEÓTIDO: Monómero de los ácidos nucleicos, integrado por la combinación de una base nitrogenada (purina o pirimidina), un azúcar (ribosa o desoxirribosa) y un grupo fosfato. Se obtiene como producto de la hidrólisis de ácidos nucleicos por acción de nucleasas. OGM: Organismo Genéticamente Modificado: cualquier organismo cuyo material genético ha sido modificado de una manera que no se produce de forma natural en el apareamiento (multiplicación) o en la recombinación natural. Se clasifican como de alto riesgo o de bajo riesgo, atendiendo a su naturaleza, a la del organismo receptor o parenteral, y a las características del vector y del inserto utilizados en la operación. ONCOGÉN o GEN TRANSFORMANTE: Gen que produce la transformación morfológica de células hísticas en cultivo o formación tumoral en animales. Se han identificado oncogenes en retrovirus de transformación aguda o en ensayos de transfección de ADN de tumores. Los oncogenes están presentes en todas las especies animales e intervienen en los procesos de diferenciación y crecimiento celular. En condiciones normales están inactivos (protooncogenes) pero pueden activarse como consecuencia de mutaciones o de infecciones por virus 37 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos oncogénicos. Las alteraciones cromosómicas, como roturas y deleciones, pueden activar los oncogenes. OOPLASMA: Citoplasma del óvulo, que incluye el vitelo en los animales inferiores. Denominado también ovoplasma. OPERADOR: Región de la molécula de DNA adyacente al promotor que interactúa con proteína represora específica para controlar la expresión de genes adyacentes. OPERÓN: Unidad genética en procariontes que consiste de uno ó más genes estructurales cuya transcripción está controlada por un gen operador adyacente y un promotor. ORGANISMO: Entidad biológica capaz de reproducirse o de transferir material genético, incluyéndose dentro de este concepto a las entidades microbiológicas, sean o no celulares. Casi todo organismo está formado por células, que pueden agruparse en órganos, y éstos a su vez en sistemas, cada uno de los cuales realizan funciones específicas. OVOCITO U ÓVULO: Gameto femenino. PARES DE BASES (bp): Se refiere a un par de bases complementarias, cada base presente en una hebra diferente de la molécula. Ej: AT y GC. Kpb: se refiere a miles de pares de bases. Mbp: se refiere a mega pares de bases. PCR: Ver Reacción en Cadena de Polimerasa. PLÁSMIDO: Molécula de DNA extracromosomal, circular que posee genes no esenciales y de acuerdo al tipo de plásmido puede replicarse de manera dependiente ó independiente de la replicación del cromosoma de la célula huésped. PLÁSMIDO Ti: Plásmido inductor de tumor presente en Agrobacterium tumefaciens. PRIMER (Oligonucleótido Iniciador): Se refiere a una secuencia corta (generalmente RNA) que se sintetiza a partir de la enzima primasa en la forma de primosoma, utilizando como templado cada una de las hebras del DNA que se autoduplicarán. El primer proporciona un extremo 3' OH libre para que las enzimas DNA polimerasas prosigan el proceso de síntesis de DNA. Finalmente los primers son eliminados y reemplazados por secuencias de DNA. 38 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos PRONÚCLEO: El núcleo de un espermatozoide o de un óvulo antes de la fertilización. Los espermatozoides y los óvulos poseen la mitad del número de cromosomas de otras células no reproductivas. Cuando el pronúcleo de un espermatozoide se fusiona con el pronúcleo de un óvulo, sus cromosomas se combinan y conforman un núcleo único en el embrión resultante. El pronúcleo del huevo fertilizado, es la suma de los núcleos del espermatozoide y del óvulo antes de que se fusionen para formar un solo núcleo. Hay un punto durante el desarrollo del huevo fertilizado en el cual los pronúcleos están separados y eso simplemente significa que se pueden ver perfectamente dos núcleos diferentes antes de que se fusionen. PROTOPLASTO: La porción viva de la célula. Se excluye la pared celular. PROYECTO GENOMA HUMANO: Programa de Investigación consistente en determinar la secuencia completa de nucleótidos de los cromosomas de la especie humana y de organismos modelo utilizados en experimentación de laboratorio (la bacteria Escherichia coli, la levadura Bacillus subtilis, el nematodo Caenorhabditis elegans o la mosca del vinagre Drosofila melanogaster), para conocer todos y cada uno de los genes humanos, su localización y función. Liderado por James D. Watson y dependiente del Departamento de Energía y de los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos, cuenta con un presupuesto anual de 200 millones de dólares (mas de 20.000 millones de pesetas) desde 1990 hasta 2005. Entre 1981 y 1995 se han concedido en todo el mundo 1.175 patentes sobre material genético humano. REACCIÓN en CADENA de POLIMERASA: Técnica de análisis del genoma mediante la amplificación ilimitada de porciones específicas del ADN, aunque sean minúsculas. Es un método revolucionario de amplificación exponencial del ADN por la intervención de una enzima termoestable, la Taq polimerasa, inventado por el americano Kary Mullis en 1985 por lo que se le concedió en 1993 el premio Nobel. Es el proceso fundamental para la secuenciación del Proyecto Genoma Humano. RECOMBINACIÓN GENÉTICA: Redisposición genética. In vitro entre fragmentos de ADN de orígenes diferentes o no contiguos. In vivo entre copias homólogas de un mismo gen (manipulación cromosómica), o como resultado de la integración en el genoma de un elemento genético (trasposón, profago o transgén). REPLICACIÓN: Proceso por el que una molécula de ADN o ARN origina otra idéntica a la preexistente. En general, duplicación del ácido nucleico. 39 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos REPLICÓN: Estructura de ácido nucleico con capacidad de autoduplicación. Son replicones los cromosomas de las células eucariotas, el ADN nuclear de los procariotas, los plásmidos y los ácidos nucleicos de los virus. RESISTENCIA O TOLERANCIA: Característica de un organismo, por el cual es capaz de protegerse a sí mismo de los efectos de un organismo patógeno, de una plaga o de una sustancia particular. RETROVIRUS: Virus cuyo genoma está constituido por ARN monocatenario, que es transcrito de forma inversa en ADN durante su infección y replicación. La copia de ADN se integra en el ADN cromosómico del huésped. Esta copia, llamada provirus, se transcribe en ARN vírico y produce múltiples ARNm que codifican productos proteicos del virus o de oncogenes. Los retrovirus mas conocidos son los virus del SIDA (VIH) y de la leucemia humana de los linfocitos T (HTLV). El mas utilizado para la transferencia de genes es el virus de la leucemia murina de Moloney (Mo-MLV). SECUENCIA de ADN: Orden de encadenamiento de las bases nitrogenadas de los nucleótidos que constituyen el ADN y que cifra toda la información genética. Cuando es codificante (exón), define el orden de los aminoácidos que forman la proteína correspondiente. SISTEMA: Conjunto coherente de elementos en interacción que pueden ser aislados del resto del universo con la ayuda de un criterio apropiado. SONDA de ADN: Fragmento de ADN conocido que se utiliza para averiguar si los cromosomas investigados contienen la secuencia complementaria. La FDA americana ha autorizado 60 productos diagnósticos basados en sondas de ADN que determinan la predisposición a padecer enfermedades. SOUTHERN BLOT: Técnica desarrollada por E.M. Southern y utilizada para analizar fragmentos de ADN, los cuales son separados mediante electroforesis, transferidos a un filtro e incubados con sonda específica. TÉCNICA DE RECOMBINACIÓN DEL ADN: Conjunto de técnicas de manipulación genética que emplea la recombinación in vitro asociada a la inserción, réplica y expresión del ADN recombinado dentro de células vivas. TERAPIA GÉNICA: Conjunto de procesos destinados a la introducción in vitro o in vivo de un gen normal en células, germinales o somáticas, en las que el mismo gen, anormal, provoca una deficiencia funcional, origen de una enfermedad, o la 40 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos de un gen codificador de una proteína, por ejemplo, con una acción antitumoral en las células cancerosas, o antivírica en células infectadas por un virus patógeno. TOTIPOTENCIA: Este término implica, que todas las células somáticas de un organismo tienen la información genética para completar todo su ciclo vital, o sea pueden formar un nuevo organismo, si el medio ambiente es adecuado. Esto significa que todas las células tienen un complemento completo de ADN, que puede dar origen a una planta completa, por ejemplo. Una célula parenquimática de una raíz de zanahoria, puede originar un embrión que se diferencia en una planta adulta de zanahoria. TOXINA: Proteína responsable de la especificidad funcional de ciertas bacterias, que es venenosa para determinados organismos. Entre las mejor conocidas, tanto por su estructura como por los mecanismos de acción, figuran las toxinas colérica y tetánica que interaccionan con las células diana a través de gangliósidos de membrana. TRADUCCIÓN GENÉTICA: Cambio de la información contenida en la secuencia de los cuatro nucleótidos del ARNm, debido al ordenamiento de los 20 aminoácidos en la estructura de las cadenas polipeptídicas. Cada aminoácido se une a una pequeña molécula específica de ARN que sirve para su identificación, denominado ARN de transferencia. Esta molécula transfiere los aminoácidos libres de la solución al punto de formación de las cadenas polipeptídicas cuando está indicado por las instrucciones contenidas en la molécula de ARN mensajero. El proceso tiene lugar en la interacción de los codones del ARNm con la región del anticodon de los aminoacil-ARNt. Se distinguen en ella las etapas de iniciación, elongación y terminación en la que participan diferentes factores proteicos. TRANSCRIPCIÓN GENÉTICA: Biosíntesis de una molécula de ARN por polimerización de nucleótidos complementarios a un ADN patrón. Esta molécula de ARN es un precursor de ARNm y representa una copia fiel de la secuencia complementaria de ADN de la que ha sido transcrita. Una secuencia específica situada por delante del gen (promotor) actúa identificando el sitio de inicio de la transcripción. En el ARN, el uracilo (U) ocupa las posiciones que la timidina (T) tiene en el ADN. Es la copia de trabajo de determinados segmentos de ADN. TRANSCRIPTASA INVERSA: Enzima codificada por retrovirus y que produce una copia de ADN utilizando como templado una molécula de ARN. La enzima cataliza tres reacciones consecutivas: 1. Síntesis de ADN dependiente de ARN. 2. Eliminación del ARN en el heteroduplex resultante ADN-ARN. 3. Síntesis de ADN dependiente de ADN. 41 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos TRANSDUCCIÓN: Proceso natural de transferencia de material genético, originalmente entre bacterias, como la conjugación y la transformación, que se efectúa por medio de un bacteriófago que transporta un fragmento cromosómico del huésped a otra bacteria. TRANSFECCIÓN de ADN: Introducción en una célula en cultivo convertida en permeable al ADN, de moléculas de ADN extrañas (heterólogas) insertadas en un vector. Reúne características comunes a la transformación y a la infección por bacteriófagos. La transformación requiere la integración del ADN exógeno en el cromosoma bacteriano mientras que la transfección usualmente no la requiere. El ADN extraño se asocia con el del cromosoma del huésped y se expresa como un fenotipo identificable. TRANSFORMACIÓN BACTERIANA: Uno de los procesos naturales de transferencia de material genético de una bacteria a otra, junto con la conjugación y la transducción, que es una integración directa del ADN. Experimentalmente consiste en hacer penetrar un fragmento de ADN en una bacteria para provocar en ella una recombinación genética. Por extensión (abusiva) se habla a veces de transformación para designar un proceso idéntico que afecta a las células eucarióticas (levaduras, células animales y vegetales). TRANSFORMACIÓN CELULAR: En una célula, adquisición de ciertas propiedades de una célula tumoral bajo la acción de virus o de genes causantes de tumores (oncógenes). TRANSGÉNESIS: Conjunto de procesos que permiten la transferencia de un gen (que se convierte en transgén) a un organismo receptor (llamado transgénico), que generalmente puede transmitirlo a su descendencia. Esta técnica permite la asociación de genes que no existe en la naturaleza, saltándose las barreras entre especies y entre reinos. TRANSPOSONES: Son secuencias repetitivas que seguramente proceden de retrovirus ancestrales, que invadieron a un remoto antepasado de los vertebrados en los comienzos de nuestro linaje evolutivo. Se han descubierto en bacterias y en células eucarióticas. Tienen la particularidad de que son capaces de saltar de un lado a otro del genoma durante la recombinación genética que tiene lugar durante la división celular. Se ha demostrado que una de cada diez veces que esto ocurre, el transposón modifica el ADN de sus inmediaciones, ya sea arrastrando un gen codificador de un cromosoma a otro, rompiéndolo por la mitad o haciendo que desaparezca del todo. La mayor parte del ADN basura (hasta un 50% del total del genoma) corresponde a transposones. 42 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos TRIPTÓFANO: Un aminoácido esencial que el cuerpo utiliza para fabricar niacina y serotonina. UTILIZACIÓN CONFINADA de OMG: Cualquier actividad por la que se modifique el material genético de un organismo o por la que éste, así modificado, se cultive, almacene, emplee, transporte, destruya o elimine, siempre que en la realización de tales actividades se utilicen barreras físicas o una combinación de éstas con barreras químicas o biológicas, con el fin de limitar su contacto con la población humana y el medio ambiente. UTILIZACIÓN SOSTENIBLE: Utilización de componentes de la diversidad biológica de un modo y a un ritmo tal que no ocasione la disminución a largo plazo de la diversidad biológica, con lo cual se mantienen las posibilidades de ésta de satisfacer las necesidades y las aspiraciones de las generaciones actuales y futuras. VACUNA: Antígeno procedente de uno o varios organismos patógenos que se administra para inducir la inmunidad activa protegiendo contra la infección de dichos organismos. Es una aplicación práctica de la inmunidad adquirida. VECTOR: Portador, que transfiere un agente de un huésped a otro. Sistema que permite la transferencia, la expresión y la replicación de un ADN extraño en células huésped para una posterior clonación o transgénesis. Se trata de una molécula de ADN (plásmido bacteriano, microsoma artificial de levadura o de bacteria) o de un virus defectuoso. Por extensión, un vector designa todo sistema de transferencia del gen, por ejemplo, un sistema sintético como el de los liposomas. VIRUS: Entidad infecciosa que, aunque puede sobrevivir extracelularmente, es un parásito absoluto porque solamente es capaz de replicarse en el seno de células vivas específicas, pero sin generar energía ni ninguna actividad metabólica. Los componentes permanentes de los virus son ácido nucleico (ADN o ARN, de una o de dos cadenas) envuelto por una cubierta proteica llamada cápside. WATSON, JAMES HENRY: Nacionalidad Estados Unidos, Chicago 1928. Su educación discurre en Chicago y más tarde se traslada a Indiana. Para ampliar su formación ingresó en el Consejo Nacional de Investigaciones de Copenhague. Comenzó a estudiar la estructura de los ácidos nucleicos. En esta época entra a trabajar en la Universidad de Cambridge, donde entra en contacto con Crick. Juntos analizan la estructura del ADN y formula el principio molecular de doble hélice para el ADN que mostraba la capacidad de la molécula para reproducirse. 43 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos Watson también impartió clases de bioquímica y biología molecular en la Universidad de Harvard, aunque continuó trabajando para descubrir los secretos del código genético. A este bioquímico se debe el conocimiento del ARN, cuya función es la de trasmitir el código ADN a las estructuras celulares que crean las proteínas. En 1962 fue galardonado, junto con Crick y Maurice Wilkins, especialista en genética molecular, con el Premio Nobel de Fisiología y Medicina. Es autor de obras como "Mocecular Biology of Gene" y "The Double Helix". WESTERN BLOT Ó INMUNOBLOT: Reconocimiento de polipéptidos específicos en una muestra, después que las proteínas se han separado mediante electroforesis, transferidas (blot) a un filtro y reconocidas con un anticuerpo específico. YAC (Yeast Artificial Chromosome): Vector de clonación en la forma de un cromosoma artificial de levadura. Construido utilizando elementos cromosomales que incluyen telómeros (de ciliados), centrómeros, origen de replicación y genes marcadores de levadura. Se utilizan para clonar largas secuencias de ADN eucarionte. 44 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos 10. FUENTES DOCUMENTALES LIBROS Y REVISTAS: Alberts B., Jhonson A., Lewis J., Raff M., Roberts K., Walter P. Molecular Biology of the Cell, 4a ed. Garland Science. 2002. Álvarez Carmen. La transgénia como alternativa en la mejora genética de peces. 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Estas páginas explican la tecnología de transgénesis y las estrategias en la producción de fármacos. http://www.roslin.ac.uk/public/cloning.html Roslin Institute on line: páginas del Instituto Roslin de Escocia organismo de investigación pionero en transgénesis de animales de granja, con explicaciones, fotografías y enlaces de interés en el campo. http://www.cnb.uam.es/~transimp Transgénesis en mamíferos: Web del grupo de trabajo de transgénesis en mamíferos del Centro Nacional de Biotecnología (CNBUAM) dentro de la Sociedad Española de Bioquímica y Biología Molecular. http://www.eibe.info/ European Initiative for Biotechnology Education. Tiene un tema, el 9, dedicado a plantas transgénicas que es accesible en español. http://www.safe-food.org Comida transgénica. Paginas donde se debaten los beneficios y posibles riesgos de estas tecnologías aplicadas a los productos de alimentación. http://www.monsanto.com Monsanto: páginas en español de una de las grandes multinacionales agrícolas implicadas en la investigación y comercialización de semillas transgénicas. Contiene información actualizada sobre nuevos productos, legislación y debates e informaciones relacionadas con el tema de plantas transgénicas agrícolas. http://www.fao.org/biotech/forum.asp FAO. Foro electrónico para Biotecnología auspiciado por la Food and Agriculture Organization de las Naciones Unidas. Conferencias, noticias y glosario sobre Biotecnología e Ingeniería Genética. 50 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos GUIA DE ACTIVIDADES En la Guía de Actividades se describe la planificación estratégica de las situaciones didácticas, tendiente a que el alumno reconozca previamente las fases de aprendizaje como reconocimiento, profundización y transferencia. La siguiente matriz presenta los componentes estructurales de las fases de aprendizaje que debe evidenciar el estudiante. UNIDADES DIDÁCTICAS PALABRAS CLAVE FASE DE APRENDIZAJE SITUACIONES DE SALIDA SITUACIONES DE ENTRADA/ CARÁCTER DEL CURSO ANIMALES TRANSGÉNICOS RECONOCIMIENTO Mirada al curso en forma global, se plantean métodos, procedimientos, actividades de cada interfase y orientaciones necesarias para el desarrollo del curso. Situación 1: Introducción al curso académico. El estudiante podrá tener una visión general del contenido del curso al leer el protocolo y la guía de actividades. PROFUNDIZACION El estudiante identifica las diferentes técnicas empleadas en la obtención de animales transgénicos y relaciona los conceptos teóricos necesarios para entender la tecnología del ADN recombinante. Situación 2: Inducción sobre la fase de profundización. Desarrollo de competencias cognitivas, interpretativas y de descripción por medio de ayudas audiovisuales, tareas específicas, como lecturas de artículos científicos relacionados con el tema y desarrollo del cuestionario correspondiente. Situación 3: Ejecución de prácticas de laboratorio. Informe. 51 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos VEGETALES TRANSGÉNICOS TRANSFERENCIA El estudiante se apropia del conocimiento sobre la tecnología del ADN recombinante y su relación con la obtención y posterior aplicación de los animales transgénicos Situación 4: Actividades de seguimiento tutorial, uso de correo electrónico y foro Virtual. Situación 5: Actividades de estudio en grupo colaborativo. . Situación 6: Evaluación individual. RECONOCIMIENTO El estudiante reconoce los aspectos tecnológicos para la obtención de plantas transgénicas Situación 7: Inducción a la unidad II. Lecturas complementarias. El estudiante identifica las tecnologías apropiadas y relaciona la aplicación de estas en el campo médico y agropecuario. Situación 9: Actividades en grupo colaborativo. Talleres. El estudiante integra sus conocimientos y esta apto para iniciar un debate sobre los aspectos éticos y comerciales en el establecimiento de estas tecnologías. Situación 11: Actividad de estudio independiente. Seguimiento tutorial. Foro virtual. . PROFUNDIZACION TRANSFERENCIA Situación 8: Ayudas audiovisuales. Actividades en grupo. Situación 10: Vista a entidades que realizan estas técnicas. Informe. Situación 12: Trabajo en equipo para el diseño de un proyecto de investigación. Situación 13: Entrega Proyecto de Investigación. Situación 14: Evaluación Final. 52 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo Académico del curso Organismos Transgénicos ACTIVIDADES ETAPA ACTIVIDAD FORMA DE EVALUACIÓN OBSERVACIONES UNIDAD I Act. 1 Individual Act. 2 Grupal Act. 3 Individual Taller : Clonación Lectura: Artículos científicos anexos. Desarrollo de cuestionario Taller: Animales Transgénicos Lectura: Artículo científico anexo. Desarrollo de cuestionario Evaluación de la Unidad 1 ANIMALES TRANSGÉNICOS Individual Taller : Vegetales Transgénicos Lectura: Artículo científico anexo Desarrollo de cuestionario Act. 5 Grupal Act 6 Individual Taller: Los cultivos transgénicos y las sociedades latinoamericanas Lectura: Artículo científico anexo Desarrollo de cuestionario Evaluación de la Unidad 2 Act. 4 UNIDAD II VEGETALES TRANSGÉNICOS 53