Aplicaciones de la Ingeniería Genética en plantas

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Aula de Mayores
P
Programa
Teórico
T ói
¾ 1.- La herencia de los seres vivos.
vivos. Base genética de la herencia
herencia.. Dogma
central de la Biología Molecular
Molecular.. Herencia de los caracteres
caracteres:: Mendelismo
Mendelismo..
¾ 2.- Genética y evolución
evolución.. Evolución de las especies
especies:: Darwinismo
Darwinismo.. Diversidad
de las especies y poblaciones
poblaciones.. Conservación de los recursos genéticos
genéticos..
¾ 3.- Genes y conducta
conducta.. ¿Heredado o adquirido? Interacción genotipo
genotipo-ambiente.. Genética del comportamiento.
ambiente
comportamiento.
¾ 4.- Genética y salud
salud.. Enfermedades con base genética
genética.. Terapia génica y
Farmacogenética..
Farmacogenética
¾ 5.- Células madre
madre.. Aplicaciones de las células madre
madre.. Obtención de células
madre.. Clonación terapéutica.
madre
terapéutica. Células madre y cáncer
cáncer..
¾ 6.- Ingeniería genética y biotecnología
biotecnología.. Técnicas de ingeniería genética.
genética.
Proyecto genoma humano
humano.. Biotecnología y medio ambiente.
ambiente.
¾
7.-
Ingeniería
genética
genética::
Organismos
Aplicaciones.. Alimentos transgénicos
Aplicaciones
transgénicos.. Polémica
Polémica..
transgénicos.
transgénicos.
Metodología..
Metodología
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Organismos modificados genéticamente
Surge en los años 70
70.
Consiste en la transferencia de ADN de una especie a otra.
3 Bacterias: insulina, transferrina…etc.
3 Levaduras: vacunas hepatitis A y B…
3 Plantas: resistentes a herbicidas, con vitaminas…etc.
3 Animales: estudio de enfermedades (cáncer y otras), biorreactores de
proteínas de interés biomédico, crecimiento, resistencia al frío, medio
ambiente…
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METODOLOGÍA
Í
Transferencia genética en animales y vegetales
1.- Preparación de una construcción génica
2.- Introducción de la construcción
3.- Detección del transgen
g
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METODOLOGÍA
Í
Transferencia genética en animales y vegetales
1.- Preparación de una construcción génica
ADN recombinante
Secuencia promotora
+
Gen de interés
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METODOLOGÍA
Í
Transferencia genética en animales y vegetales
2.- Introducción de la construcción
Microinyección
Electroporación
Bombardeo de partículas
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METODOLOGÍA
Í
Transferencia genética en animales y vegetales
En caso de animales transgénicos
Gen de interés
Inyección en óvulo
f
fecundado
d d
Desarrollo del organismo hasta adulto
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METODOLOGÍA
Í
Transferencia genética en animales y vegetales
Otros métodos
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METODOLOGÍA
T
Transferencia
f
i genética
éti en animales
i l y vegetales
t l
3.- Detección del transgen
+
Gen de proteína fluorescente
Gen de interés: Hormona de
crecimiento, resistencia a
f
d d
i
li
t
enfermedades,
insulina…etc.
Permite detectar que
parte del organismo
lleva el transgen
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Animales transgénicos para…
9 Investigación: cáncer (ratones KO)
9 Mejora de crecimiento
9 Resistencia a enfermedades
9 Resistencia al frío
9 Control de la reproducción
9 Biosensores
9 Biorreactores
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Animales transgénicos para…
9 Investigación: cáncer (ratones KO)
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Animales transgénicos para…
9 Mejora de crecimiento
9 Resistencia a enfermedades
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Animales transgénicos para…
9 Ovejas productoras de lana de mayor calidad
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Animales transgénicos para…
9 Cerdos más magros
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Animales transgénicos para…
9 Biosensores
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Animales transgénicos para…
9 Biorreactores
Ventajas:
- Altas cantidades:2-4 litros de leche diaria
- Algunos productos: hasta 60mg/ml (∼200mg/dia)
- Fácil acceso
- Económico
Ejemplos:
- Lactoferrina humana (antimicrobiano)
- Activador tisular del plasminógeno humano
(disolución de coágulos)
- Enzima α-1-antitripsina humana (α1ATh)
(antiinflamatorio)
- Enfisema hereditario
- El factor IX antihemofílico humano ...etc.
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HISTORIA DE LOS ALIMENTOS
1. NACIMIENTO DE LA AGRICULTURA:
DOMESTICACIÓN DE VARIEDADES (10.000 a. C.)
2. LA REVOLUCIÓN VERDE:
MECANIZACIÓN, PESTICIDAS Y ABONOS ((s XIX-50s))
1000-2000 l leche/año -------10000 l vaca/año
2000 kg/Ha ------------9000 kg/ha
3. II REVOLUCIÓN VERDE: ¿¿¿TRANSGÉNICOS???
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ALIMENTOS MODERNOS: COMIDA BASURA
1. Altamente refinados, sin fibra, bajos en minerales, vitaminas, etc...
Pero muy energéticos.
2. Ricos en grasas saturadas.
3. Contienen gran cantidad de aditivos: colorantes, conservantes,
antioxidantes, edulcorantes, etc.
4. Pueden contener residuos tóxicos: pesticidas, hormonas,
anabolizantes, metales pesados, etc.
5. Agravantes para enfermedades como la obesidad, las enfermedades
del corazón, la diabetes del tipo II, las caries, celulitis, etc.
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SUPERFICIE MUNDIAL DE CULTIVOS TRANSGÉNICOS
: 13 países megaproductores de
transgénicos
(2007).
(2007)
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CULTIVOS TRANSGÉNICOS MÁS COMUNES
160
140
140
Millones de hectáreas
120
72
100
80
60
34
40
25
20
36%
7%
0
SOJA
MAÍZ
16%
ALGONDÓN
11%
COLZA
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DISTRIBUCIÓN DE LA SUPERFICIE DE TRANSGÉNICOS TOTAL
6%
12%
59%
23%
SOJA
MAÍZ
ALGONDÓN
COLZA
DISTRIBUCIÓN DE LA SUPERFICIE DE TRANSGÉNICOS SEGÚN CARACTER
7%
TOLERANCIA A
HERBICIDAS
19%
RESISTENCIA A
INSECTOS
AMBAS
74%
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MODIFICACIONES GENÉTICAS EN PLANTAS APROBADAS EN EUROPA
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CULTIVOS TRANSGÉNICOS ALIMENTARIOS EN ESPAÑA
Mapa
p de los ensayos
y experimentales
p
con transgénicos
g
en
España 2011
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CULTIVOS TRANSGÉNICOS ALIMENTARIOS EN ESPAÑA
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OBTENCIÓN DE PLANTAS TRANSGÉNICAS
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OBTENCIÓN DE PLANTAS TRANSGÉNICAS: PLÁSMIDO Ti
Transgen de la bacteria a la planta
Infecta a la planta
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OBTENCIÓN DE PLANTAS TRANSGÉNICAS: PLÁSMIDO Ti
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OBTENCIÓN DE PLANTAS TRANSGÉNICAS: BOMBARDEO DE PARTÍCULAS
RECUBIERTAS DE ADN
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Ventajas de las plantas transgénicas frente a técnicas convencionales de mejora
Mejora Clásica
Mejora Ing. Genética
1.- Es necesario buscar una planta
donante que tenga una propiedad
de interés (p.e. resistencia) y que
pueda hibridar con la que queremos
mejorar.
1.- Los genes que se introducen
pueden provenir de cualquier otro
donante, no necesariamente de una
.
variedad
que pueda cruzarse con la
que queremos mejorar.
2.- La nueva variedad p
puede
contener más de 100 genes
adicionales del donante después del
proceso de hibridación llevado a
p
cabo en varias generaciones.
2.- Sólo se introduce un solo g
gen
nuevo, por lo que el resto del
genoma de la planta se preserva
intacto
en
las
siguientes
g
generaciones.
3.- El proceso de mejora es lento, se 3.- El proceso de mejora es mucho
necesitan 6
8 generaciones para más rápido.
6-8
mejorar por hibridación.
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Aplicaciones de la Ingeniería Genética en plantas
http://www.elmundo.es/elmundo/2009/04/27/ciencia/1240855412.html
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Aplicaciones de la Ingeniería Genética en plantas
Bt
Bt
Bt
Bt: Toxina letal para insectos. Existe en una bacteria (Bacillus thuringiensis)
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Aplicaciones de la Ingeniería Genética en plantas: Tomates transgénicos para
retrasar
t
su maduración
d
ió
No-Transg.
N T
No-Transg.
Transg.
T
Transg.
No-Transg.
Transg.
N T
No-Transg.
T
Transg.
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Casos polémicos de transgénicos
„
„
1. Patatas transgénicas
2. Mariposas monarca
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Riesgos para la salud de los transgénicos
„
Alérgenos conocidos
Etiquetado
Alérgenos no conocidos
Comparación de secuencias
Resistencia a enzimas digestivas
Concentración de la sustancia
Al
Alergias
i
„
Resistencia a antibióticos
„
Mayor nivel de residuos tóxicos
„
Peligros en la ingesta de los transgénicos
Mutación
Transferencia horizontal
a bacterias
Plantas resistentes
a herbicidas
Más cantidad de
herbicida en la planta
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Riesgos para el medio ambiente
„
Riesgos
„
„
„
Pérdida de biodiversidad
Contaminación genética
Aumento de la utilización de pesticidas
Envenenamiento de la vida salvaje
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Temores sobre los transgénicos
1.- AGRESIÓN INDISCRIMINADA
contra los organismos del entorno
a causa de los insecticidas
integrados en muchos cultivos
transgénicos.
2.- MALEZAS RESISTENTES. Los
genes que confieren a las plantas
su resistencia a parásitos o
herbicidas, acabarán llegando a la
maleza y crearán malas hierbas
dotadas de estos caracteres.
3.- FRACASO DE LOS CULTIVOS
TRANSGÉNICOS
porque
los
insectos parásitos y las malas
hierbas se tornarán inmunes a los
insecticidas integrados en la planta
y a los herbicidas fumigados en
sembrados transgénicos.
Según la investigación:
Los estudios de laboratorio indican
que algunos insectos no diana,
como
la
mariposa
monarca,
podrían resultar dañados, pero los
estudios de campo sugieren que
TAL RIESGO ES PEQUEÑO.
Según la investigación:
NO SE HAN ENCONTRADO tales
malas
hierbas,
salvo
casos
anecdóticos. Como el polen de las
plantas transgénicas puede, a
veces
veces,
fecundar
a
especies
silvestres de la misma familia, no
se deben cultivar las transgénicas
CERCA de éstas.
Según la investigación: No existen
fracasos documentados, aunque
NO SE EXCLUYE la posibilidad.
La investigación permite solucionar los problemas que vayan
surgiendo
i d en ell proceso de
d desarrollo
d
ll de
d transgénicos
t
é i
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EVALUACIÓN DEL RIESGO EN LOS ALIMENTOS TRANSGÉNICOS
Análisis
A
áli i clásicos:
lá i
„
Salmonella
„
Clostridium
„
Fallos detectados:
Bacteria manipulada para producir un suplemento alimentario a base de
triptófano y que sintetizaba también una sustancia tóxica que causó
miles de enfermos y casi 50 muertos en Japón.
„
Soluciones:
Etiquetado de alimentos transgénicos.
Análisis individualizados de los alimentos.
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EL PRINCIPIO DE EQUIVALENCIA SUSTANCIAL
„
INTRODUCIDO POR LA OCDE:
OCDE
„
Significa
g
que los nuevos alimentos transgénicos
q
g
equivalentes
q
a sus
contrapartes naturales no necesitan más evaluaciones de las
rutinarias.
„
PROBLEMA:
„
Determinar que el transgénico y el natural son sustancialmente
equivalentes.
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ANÁLISIS DE TRANSGÉNICOS
„
„
„
„
„
PRUEBAS IN VITRO:
VITRO
Comparan los macronutrientes y otros elementos, pero no analizan
sustancias minoritarias, ni detectan la aparición de alérgenos o
toxinas.
Pruebas de ADN.
PRUEBAS IN VIVO:
Se utilizan animales a los que se suministran y determinan ganancia
peso tasa de conversión de alimento,
alimento etc.,
etc pero la extrapolación a
de peso,
humanos no es fiable.
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ANÁLISIS DE TRANSGÉNICOS
„
PARA DETERMINAR LA NO EXISTENCIA DE TOXINAS NI
ALERGENOS: Pruebas en humanos durante 3-5 años antes de
comercializar.
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IMPLICACIONES LEGALES, DE SEGURIDAD Y SOCIALES
„
¿Hay
H que etiquetar
i
l transgénicos?
los
é i
?
„
Las compañías se niegan porque son “sustancialmente
sustancialmente
equivalentes”.
„
LA AUSENCIA DE ETIQUETA:
1 El consumidor no puede elegir.
elegir
1.
2. Sería difícil rastrear algún problema en los transgénicos.