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APLICACIONES DEL CODIGO GENETICO El código genético consta de 64 trillizos de nucleótidos llamados codones. Con la excepción de tres codones, cada codón codifica para al menos uno de los 20 aminoácidos canónicos y la mayoría de los aminoácidos están codificados por más de un codón. El código genético puede ser visto como un lenguaje universal compartido por todos los organismos vivos. Es imprescindible para la interpretación de genes y la producción de proteínas. Además, es una guía precisa para la construcción del genoma a lo largo de las restricciones fundamentales y bioquímicas. Esto jugó un papel clave en permitir que el código se conservara durante el transcurso de 3 mil millones de años y le permite a la forma cómo las mutaciones afectan la evolución del genoma. Para añadir nuevos bloques de construcción al repertorio existente de 20 aminoácidos, se necesitan pares únicos de aminoacil-ARNt sintetasa y ARNt junto con una fuente del aminoácido y un codón de aminoácido específico. Hasta la fecha, más de 70 aminoácidos no naturales (SAU) se han añadido aE. coli, Levadura y células de mamífero. Estos UAAs poseen características, tales como etiquetas especiales y grupos funcionales únicos. Estas propiedades especiales permiten las infinitas posibilidades para el uso de SAU con respecto a probar la función y la estructura de la proteína tanto in vitro como in vivo.

Biología sintética Nuestros 20 aminoácidos canónicos son claramente más que suficientes para sostener nuestra existencia. Sin embargo, nuestra capacidad para manipular las propiedades biológicas y fisicoquímicas de las proteínas puede conferir varias ventajas, especialmente desde un punto de vista evolutivo. Los UAA pueden explotarse racionalmente para investigar e incluso remediar problemas biológicos que involucran proteínas. Con este fin, los SAU abren la puerta a la ingeniería de una amplia gama de propiedades químicas, eléctricas y estructurales que pueden resultar muy difíciles y /o inexistentes en los 20 aminoácidos comunes.

Relacionados Estudio arroja nueva luz sobre la genética detrás del temblor esencial La adición de grupos químicamente reactivos a SAU puede permitir que funcionen como mangos bioortogonales para sitios específicos in vitro. Además de esto, pueden ser capaces de funcionar como modificadores de proteínas intracelulares y pueden usarse para introducir directamente nuevas o potenciadas propiedades catalíticas a proteínas. Las químicas selectivas que se pueden usar para diseñar tales novedades incluyen reacciones de condensación de oxima y química de los clics. Entre otros, los SAU también pueden utilizarse como átomos pesados para determinar la estructura de rayos X, reactivos redox activos y sondas de enlace de hidrógeno, así como interacciones en proteínas.

Terapéutica Los SAU pueden ser ampliamente utilizados con fines terapéuticos - son particularmente útiles en los casos en que se requieren grandes cantidades de una proteína modificada para la producción. Por ejemplo, pueden usarse aminoácidos inmunogénicos para generar vacunas contra las autoproteínas mediante el desglose de la tolerancia inmunológica en condiciones tales como inflamación o cáncer. Los SAU también pueden usarse para generar vacunas contra los epítopos conservados de enfermedades como el VIH y la malaria, que son bastante difíciles de identificar con nuestras vacunas tradicion ales.

LA CIENCIA MODERNA HA ELABORADO TÉCNICAS REVOLUCIONARIAS. Creación de nuevas especies Todas las razas de perros del mundo -desde el chihuahua hasta el doberman pinscher- descienden del lobo. Al seleccionar características deseables y realizar cruzas para lograrlas, el hombre ha producido razas de perros tan diferentes que resulta difícil creer que pertenezcan a la misma especie. Se han utilizado vegetales con igual éxito para producir cereales, frutas y verduras de alto rendimiento, así como plantas de ornato que florecen con mayor hermosura que muchas naturales. Las técnicas de reproducción tradicionales implican el apareamiento de un macho y una hembra de diferente variedad, con la esperanza de combinar las mejores características de ambas. Sin embargo, estos programas de reproducción requieren varias generaciones, y solo pueden usarse entre variedades de la misma especie. Con los recursos convencionales, no se puede crear una súper verdura cruzando una zanahoria con un repollo, por ejemplo. Pero la ciencia moderna ha elaborado técnicas revolucionarias de reproducción. Una de ellas es la llamada fusión celular con animales. Durante la fusión celular, la resistente membrana exterior del espermatozoide y el óvulo se elimina por medio de sustancias llamadas enzimas. Con esto las células, llamadas protoplastos, quedan protegidas por una delicada membrana interior. Al mezclarlas, puede inducírseles a combinarse, por lo regular con ayuda de productos químicos o virus. El resultado puede ser la creación de una forma de vida con características de ambos progenitores. Ingeniería genética Otra técnica consiste en reprogramar el material genético que rige el comportamiento de las plantas y de los animales. La especie producirá entonces mejor fruta, leche más rica o algún producto ajeno a su naturaleza normal. Esto se logra con la ingeniería genética. El carácter de cualquier especie se lleva en forma de un código en grandes moléculas espirales de ácido desoxirribonucleico (ADN), el cual se encuentra en el núcleo de toda célula viva. Las cadenas de ADN están integradas por solo cuatro elementos llamados nucleótidos, cuyo orden a lo largo de la cadena representa la información genética. Con la división de los genes, se separan pequeñas secciones de la cadena responsable de un proceso particular y después se injertan en el ADN de otra especie: planta, animal o bacteria. Uno de los primeros experimentos consistió en separar la sección de ADN responsable de producir insulina en el páncreas e injertarla en una bacteria. El gen se dividió por medio de una enzima, material biológico que descompone la cadena de ADN en determinados puntos. Después se utilizó la misma enzima para cortar el ADN de una bacteria, Escherichia coli, en los mismos lugares, y el fragmento de gene humano se implantó en la bacteria. Al crecer ésta elaboró insulina humana, así como sus productos normales. La insulina se extrajo y desde 1982 se ha administrado a los diabéticos. Esta técnica, aplicada a plantas y animales, ya produce resultados extraordinarios. En el Instituto de Fisiología Animal e Investigación Genética de Edimburgo, Escocia, pasta un rebaño de ovejas sobre una ladera. Pero estas ovejas han sido convertidas en fábricas vivientes de medicamentos al reprogramar su código genético de manera que además de leche produzcan un agente coagulante que antes se encontraba solo en la sangre humana. Se le llama factor IX, y su ausencia causa hemofilia, que impide la coagulación de la sangre.

Los científicos aislaron el gen responsable de producir el factor IX en personas normales, lo extrajeron y lo injertaron en el lugar adecuado entre los genes de embriones de oveja. Las ovejas crecieron normalmente y producen leche que contiene el factor IX, el cual puede extraerse y usarse para tratar a enfermos de hemofilia.

EL CÓDIGO GENÉTICO está compuesto por codonescodones (codon= 3 bases nitrogenadas) que definen el(codon= 3 bases nitrogenadas) que definen el proceso deproceso de traduccióntraducción •6161 codones para aminoácidoscodones para aminoácidos (existen(existen 20 aminoácidos diferentes20 aminoácidos diferentes)) •33 codones de terminacióncodones de terminación El código genético esEl código genético es universaluniversal El código genético esEl código genético es redundanteredundante (varios(varios codones para un mismocodones para un mismo aminoácido)aminoácido) EjemploEjemplo: El aminoácido: El aminoácido glicinaglicina está codificadoestá codificado por GGU, GGC, GGA ypor GGU, GGC, GGA y GGGGGG 15. Ingeniería Genética 16. Aplicaciones de la ingeniería genética 17. Implicaciones de la ingeniería genética Declaración Universal de Derecho Humanos y Genoma Humano de la UNESCO (1997), adoptada en 1998 por la Asamblea General de ONU (busca un balance entre una continuación en las investigaciones y la salvaguarda de los derechos humanos) Frente a los múltiples beneficios de la ingeniería genética pueden surgir algunos problemas Problemas sanitarios nuevos microorganismos patógenos, efectos secundarios de nuevos fármaco, etc... 18. Problemas ecológicos desaparición de especies con consecuencias desconocidas, nuevas contaminaciones debidas a un metabolismo incontrolado, etc... Problemas sociales y políticos en el campo de la producción industrial, agrícola y ganadera, pueden crear diferencias aún más grandes entre países ricos y pobres. El sondeo génico en personas puede llevar a consecuencias nefastas en la contratación laboral, por ejemplo, y atenta contra la intimidad a que tiene derecho toda persona (empleo, agencias de seguros, discriminación..). 19. Problemas éticos y morales Poder conocer y modificar el patrimonio genético humano puede ser una puerta abierta al eugenismo "Eugenesia: la ciencia del incremento de la felicidad humana através del perfeccionamiento de las características hereditarias". 20. El Proyecto Genoma Humano El Genoma Humano es el conjunto de todos los genes que posee nuestra especie distribuidos entre los 23 pares de cromosomas que tenemos en nuestras células. A principios de los años 90 del siglo XX y a instancias de J. Crick, uno de los descubridores de la estructura del DNA, se puso en marcha un ambicioso proyecto, el Proyecto Genoma Humano, concebido para localizar, secuenciar y estudiar la función de todos los genes de la especie humana. 21. PROYECTO GENOMA HUMANO 22. Biotecnología 23. Biotecnología tradicional 24. Biotecnología tradicional 25. Biotecnología tradicional 26. Aplicaciones agrícolas y ganaderas: Clonación Biotecnología actual

27. Aplicaciones agrícolas y ganaderas: Plantas transgénicas Biotecnología actual 28. Aplicaciones agrícolas y ganaderas: Organismos transgénicos Biotecnología actual 29. Obtención de proteínas de interés médico, comercial, etc... (insulina, hormona del crecimiento, factores de coagulación antes se obtenían a partir de los tejidos que las producen o fluidos corporales) Aplicaciones biosanitarias: Obtención de insulina 30. Conocimiento previo de la secuencia de ADN enfermo Mediante ingeniería genética se construye una sonda de ADN, marcada (marcaje fluorescente), con la secuencia complementaria del ADN enfermo ADN enfermo ADN sano ADN complementario del ADN enfermo Diagnóstico de enfermedades de origen genético ADN de la persona que se quiere diagnosticar ¿Hibridación? ¿No hibridación? Renaturalización del ADN con la sonda fluorescente Desnatura lización del ADN Si aparecen bandas fluorescentes demuestra que la persona presenta la anomalíaBiochip Microarray DNAchip DIAGNÓSTICO Aplicaciones biosanitarias: Enfermedades genéticas 31. Aplicaciones biosanitarias: Terapia génica 32. Obtención de vacunas recombinantes (alternativa al uso de organismos patógenos inactivos) La levadura fabrica las proteínas víricas con poder inmunológico Inyección de proteínas víricas en un chimpancé plásmido bacteriano Integración del plásmido híbrido en el núcleo de una célula de levaduraADN Extracción del ADN del virus Aplicaciones biosanitarias: Obtención de vacunas