Upload
adan-goncalves-conselleria-de-educacion-xunta-de-galicia
View
109
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
MaNeXaNDO aS CLaVeS Da VIDa
PROFESORES: Mª DEL CARMEN CERVIÑO E ADÁN GONÇALVES
1. MATERIA VIVA, MATERIA INERTE
1.1. Que nos permite diferenciar a materia viva da materia inerte?
As características que nos permiten diferenciar o que está vivo do que non, como xa
dixemos en temas anteriores, podémolas resumir nas denominadas , tres funcións vitais:
nutrición, relación e reprodución.
A reprodución permite aos seres con vida xerar descendencia, e polo tanto, perpetuarse.
É unha evidencia que os fillos herdamos características dos nosos pais, pero a súa vez,
como comentamos xa, a descendencia supón variación (mutación e recombinación) e por
ende evolución.
Onde residen estas diferenzas?
2. MENDEL: A DIFERENZA ESTÁ NOS XENES
Darwin pensaba que nos organismos con reprodución
sexual os caracteres mesturábanse nos fillos (“Herdanza
mesturada”), pero esta idea non convencía de todo nin
ao propio Darwin. De feito, era errónea.
Foi o monxe agostiño, Gregor Mendel quen propuxo
outra visión, a “Herdanza particulada” baseándose nos
seus experimentos con chícharos. Resumindo, a idea de
Mendel consistía en establecer que existían unhas
partículas físicas (que chamou factores hereditarios)
responsables da herdanza que non se mesturaban e que
conservaban a súa individualidade xeración tras xeración.
A estos factores, hoxe denominámolos xenes.
1.2. Mendel: o pai da Xenética
1822-1884
1.3. Os experimentos e leis de Mendel
Mendel cruzou variedades puras para un só carácter, observou os resultados e estableceu
as súas tres leis sobre a herdanza que siguen vixentes hoxe.
1.3. Os experimentos e leis de Mendel
1º lei (lei da uniformidade): “cando se cruzan dúas liñas puras os descendentes da
primeira xeración (F1)son todos iguais para ese carácter”
Despois de cruzar os fillos entre si, observou que os netos, xa non eran todos
iguais…
1.3. Os experimentos e leis de Mendel
…senón que aparecían de novo caracteres dos avós que non se manifestaran nos fillos
(recesivos fronte os dominantes) e ademais a descendencia non era homoxenea (había
variedade).
2º Lei (Lei da segregación): “os dous factores hereditarios que informan para un mesmo
carácter son independentes e sepáranse e repártense ao chou entre os descendentes”.
1.3. Os experimentos e leis de Mendel
Por último Mendel decatouse que se consideraba máis dun carácter (por exemplo, cor
e textura da semente); estes caracteres transmitíanse tamén de xeito independente e
ao chou.
1.4. A conclusión de Mendel: os factores hereditarios (xenes)
A reaparición nos netos dos caracteres que quedaran ocultos na 2º xeración permitíulle
a Mendel rexeitar a idea da herdanza mesturada e apoiar a idea de que existían uns
factores hereditarios que se mantiñan intactos e se transmitían xeración tras xeración
(herdanza particulada).
En 1909, Wilhelm Johanssen substitúe o termo “factor hereditario” por “xene”.
1.5. De que están feitos os xenes?
Aínda que hoxe nos resulte raro, durante moito tempo os científicos non sabían que
moléculas eran as responsables da transmisión xenética. Dubidábase entre dous
candidatos as proteínas ou os ácidos nucleicos (ADN e ARN).
Esto non quedou claro ata 1944 cos experimentos de Avery, McLeod e MaCarthy, que
demostraron que o portador da información xenética era o ADN.
O PRIMEIRO PASO: O EXPERIMENTO DE GRIFFITH (1928-29)
Griffith facía experimentos co pneumococo (unha
bacteria que causa pneumonía). A inoculación desta
bacteria en ratos pode causar a morte en 24 h debido
a unha cápsula que posúen por fóra da parede.
Hai 2 cepas desta bacteria: cepa S (con cápsula e
mortal) e cepa R (sen cápsula e non virulenta).
Cos seus experimentos Griffith comprobou que unha
mestura de cepa S mortas e cepa R vivas provocaba a
morte nos ratos. É dicir as bacterias R volvíanse
virulentas só coa presencia de S mortas;
TRANSFORMÁBANSE.
Debido a que Griffith non sabía cal era a molécula
responsable denominouna “PRINCIPIO
TRANSFORMANTE”.
O SEGUNDO PASO: OS EXPERIMENTOS DE AVERY, McCLEOD E McCARTHY (1944)
Estos investigadores demostraron mediante varias experiencias que o “principio
transformante” de Griffith era o ADN, e é esta molécula a que se transfire dende as
bacterias S mortas(virulentas) ás R e que convirte a estas últimas en virulentas.
Por tanto, é o ADN o portador da información xenética.
1.6. Onde están os xenes?
Como acabamos de ver a información xenética reside no ADN, polo tanto, os xenes
atópanse formando parte desta molécula. Pero onde se atopa o ADN e polo tanto os
xenes?
En 1882 W. Flemming descubríu nos núcleos das células unha substancia de cor que
chamou cromatina. Durante a división celular (mitose) a cromatina condénsase e orixina
os cromosomas. Hoxe sabemos que deste xeito almacénase o ADN nas células eucariotas.
Localización do ADN nas células
Nos procariotas (bacterias) no citoplasma formando unha molécula circular e de
dobre cadea e nos plásmidos (pequenas cadeas circulares dispersas polo
citoplasma).
Nos eucariotas atopámolo no núcleo e fóra del en mitocondrias e cloroplastos.
PROCARIOTA
As persoas temos 23 pares de cromosomas (46 en total), dos que un par son os
cromosomas sexuais (XX na muller e XY no home).
Dado que hai máis xenes que cromosomas, o xen ten que ser un anaco de cromosoma.
Podemos definir xene como un fragmento de ADN que porta a información para un
carácter ou característica.1.7. A fecundación
Todas as nosas células posúen 23 pares de cromosomas (46 en total), excepto as
sexuais (óvulo e espermatozoide) que posúen a só un xogo (en total 23
cromosomas) debido a que se orixinan nun proceso de división especial chamado
meiose que reduce a metade a dotación cromosómica da célula para garantir que
na fecundación (unión do óvulo e do espermatozoide) o número de cromosomas
mantense constante na especie. Ademais na meiose sucede o proceso de
recombinación xenética que nos permite aos organismos con reprodución sexual
incrementar a variabilidade.
3. O ADN, A MOLÉCULA DA VIDA
3.1. O ADN
O ADN está formado por unhas subunidades chamadas nucleótidos.
Composición: catro
nucleótidos diferentes
(con A,T,C,G)
En 1953, Watson e Crick baseándose en estudos previos de Chargaff, Franklin e
Wilkins establecen como é a estrutura do ADN: nace o modelo da dobre hélice
O ADN está formado por 2 cadeas complementarias (unión A-T e C-G) e antiparalelas(unha en dirección 5´-3´ e a outra 3´-5´)
A secuencia de bases ao longo dunha cadea contén a información xenética.
A maior parte do ADN celular atópase no núcleo en forma de cromatina (na interfase:
cando a célula nos se está a dividir) ou como cromosomas (durante a división).
3.2. A duplicación do ADN
Para asegurar que durante a división celular cada unha das células fillas posúa unha
copia da infromación da célula nai o ADN durante a interfase (antes de que a célula
comeze a dividirse) “copia” o seu ADN, a este proceso denomínaselle duplicación ou
replicación.
Esto permite que a mensaxe xenética se transmita de pais a fillos.
3.3. Como se expresan os xenes?
A información contida no ADN en forma de secuencias de nucleótidos, que difieren nas
bases que portan, exprésase na célula grazas a 2 procesos: transcrición e tradución.
A expresión final do ADN é a síntese de proteínas, estas moléculas son as encargadas de
levar a cabo a mensaxe xenética.
O ADN non pode saír do núcleo para dirixirse ós ribosomas, orgánulos onde se produce a
síntese de proteínas. Entón hai que “copiar” (TRANSCRIBIR) o fragmento de ADN (xen ou
xenes) que interesen á célula nese momento a unha molécula que leve esta mensaxe (o
ARN mensaxeiro).
Posteriormente, no citoplasma este ARN mensaxeiro será TRADUCIDO a proteínas nos
ribosomas.
As proteínas están formadas por 20
aminoácidos diferentes, mentres que o ARN
só posúe 4 bases distintas.
Actualmente sabemos que tres “letras”
(bases) son traducidas como a síntese dun
aminoácido concreto.
A ese conxunto de tres letras denomínaselle
triplete ou codón. A sucesión de codones na
molécula de ARN establece a orde en que se
unen os aminoácidos no ribosoma e polo
tanto a proteína que se sintetiza.
A correspondencia entre estas “letras”
(bases) e o seu aminoácido correspondente
chámase código xenético.
4. O XENOMA HUMANO
O Proxecto Xenoma Humano comezou en 1990 liderado por James Watson
(codescubridor da dobre hélice de ADN) e levado a cabo pola colaboración internacional.
Perseguía dous obxectivos:
• Identificar os xenes e en que cromosoma se atopaban.
• Determinar a secuencia exacta de nucleótidos de cada xene para sber a proteína
codificada e as súas alteracións.
Tamén se estableceu como parte do proxecto un Programa sobre as implicacións éticas e
sociais desta labor.
Watson desvinculouse do proxecto por filtracións dun dos fundadores do proxecto, Craig
Venter.
C. Venter fundou a empresa Celera Genomics de capital privado e iniciou a secuenciación
en 1999 cunha nova estratexia e obtendo un “borrador” xa no 2000.
Esto acelerou o traballo do consorcio público e en 2003 o PXH anunciou a secuenciación
completa. O PHX tamén permitíu secuenciar o xenoma doutros organismos.
5. A TECNOLOXÍA DO ADN RECOMBINANTE
Cara aos anos 70 os coñecementos en Bioloxía Molecular permitennos ir avanzando ata
situación actual.
Hoxe somos capaces de manipular os xenes a nosa vontade grazas as chamadas técnicas
do ADN recombinante (enxeñería xenética ou clonación molecular).
Ferramentas das técnicas do ADN recombinante:
Enzimas de restricción: proteínas especiais que nos permiten “cortar” o ADN en
lugares específicos.
ADN ligasa: permite “pegar” fragmentos de ADN.
Plásmidos: pequenas moléculas de ADN circular que nos permiten “copiar” as
secuencias de ADN que nos interesen. Podemos meter neles un fragmento de ADN
que nos interese e coa duplicación do plásmido tamén se farán copias do noso
fragmento.
Un proceso chamado transformación permítenos insertar plásmidos en bacterias que
se copiarán cada vez que a bacteria se divide.
O ADN recombinante podémolo definir
como ADN sintetizado pola unión de
ADN de diferente orixes.
Como resultado de aplicar estas técnicas
á obtención de produtos comerciais
xurde en 1975 unha nova industria: a
Biotecnoloxía.
O primeiro produto que se fabricou foi a
insulina humana, logo viñeron moitos
máis avances neste eido: a produción de
interferón ou da GH, o deseño de
plantas resistentes a plagas ou a
fabricación de células nai .
PROYECTO DE INGENIERÍA GENÉTICA
Plásmido híbrido
ADN vírico
Plásmido bacteriano
Virus de la hepatitis B
Proteínas víricas
Plásmido híbrido introducido en la célula
Las proteínasinducen la producción
de anticuerpos
La vacunaproduce inmunidadcontra la hepatitis B
5.1. Os Transxénicos
A nosa especie selecciona organismos dende hai miles de anos mediante a
domesticación de animais e o cultivo de plantas; é o que denominamos selección
artificial.
Agora, ademais a Biotecnoloxía permítenos obter variantes de interese mediante a
introdución na especie dun xene foráneo orixinando os chamados organismos
modificados xenéticamente (OMX) ou transxénicos.
A utilidade dos transxénicos é indudable como acabamos de ver, pero o uso da
Biotecnoloxía tamén ten os seus riscos:
A perda da Diversidade Xenética, sobre todo coas plantas transxénicas.
O “salto” de xeito accidental dos xenes transferidos a especies silvestres ou
tradicionais.
Prexuícios para a saúde, polo do agora só se detectaron problemas alérxicos,
pero as consecuencias de introducir xene alleos teñen un risco potencial todavía
imposible de determinar.
5.2. A Clonación Clonar un organismo, unha
célula ou unha molécula é
facer copias idénticas ao
orixinal.
Este proceso ocorre de forma
natural en plantas e nalgúns
animais (a xeración de
xemelgos monocigóticos é un
exemplo de clonación).
Na clonación de xenes, a
técnica da PCR (Reacción en
cadea da polimerasa) é unha
técnica fundamental para
amplificar rapidamente
mostras de ADN. Parque Jurásico
A formación dun novo individuo iníciase coa fecundación, proceso no que se produce a unión dun óvulo e un
espermatozoide, dando lugar a unha célula ovo ou cigoto. A fecundación ocorre nas trompas de Falopio, que
comunican os ovarios (onde se produce o óvulo) co útero (onde se produce o desenvolvemento embrionario).
O proceso comeza coa división do cigoto, ata que forma unha estrutura en forma de pelota oca, chamada
blastocisto. No interior do blastocisto atópanse as células que orixinarán ao embrión, mentres que as células que
o rodean orixinan anexos embrionarios, como a placenta que nutre e protexe ao embrión.
Vídeo
6. A REPRODUCIÓN E AS CÉLULAS NAI
6. 1.Momentos clave no desenvolvemento embrionario
• Implantación. A adhesión do blastocisto á parede do útero
• Inicio da formación do sistema nervioso. Arredor do día 14 de desenvolvemento comeza a
formación do sistema nervioso. Este momento determina cando se inicia a consideración do
embrión como tal.
• Inicio do funcionamento dos órganos. Cara aos dous meses, xa están formados arredor do
90% das estruturas do corpo. Neste momento, comeza a chamarse feto ao novo individuo.
Blastocisto humano
6.2. A reprodución humana asistida
Para superar a dificultade dunha parella para ter fillos, existen diferentes técnicas de reprodución
asistida.
Consiste en introducir de maneira
artificial espermatozoides, previamente
obtidos do home, no interior das vías
xenitais femininas.
Consiste en fecundar un óvulo cun espermatozoide fóra do corpo da
muller. Os dous tipos de células reprodutoras son extraídos e a
fecundación lévase a cabo no laboratorio. Cando o embrión acada o
estadio de mórula, introdúcese no útero, onde se implantará ao chegar
ao estadio de blastocisto.
A fecundación in vitro permite aos pais enxendrar e seleccionar un fillo que poida actuar como
doante para un irmán enfermo. Son os chamados “bebé medicamento”.
O primeiro "bebé medicamento" en España
6.3. Células nai e clonación
O cigoto é unha célula que ten o potencial de
rexenerar un individuo completo. Esta célula
divídese ata dar lugar a novas células que se
diferencian e especializan, adquirindo forma e
funcións particulares. Á vez que se especializan,
perden a capacidade de dividirse.
O termo células nai emprégase para facer
referencia a células non especializadas, con
capacidade para:
•Multiplicarse orixinando novas células non
especializadas.
•Dar lugar a células que se diferencien e orixinen
células especializadas.
Tipos de células naiAs células nai poden clasificarse en:
• Totipotentes. Son as que poden dar lugar a un individuo
completo. Son células totipotenciais o cigoto e as oito primeiras
células que resultan da súa división.
• Pluripotentes. Son as que non poden dar lugar a un individuo
completo, pero si orixinar calquera dos tipos de células que o
forman. As células do interior do blastocisto tardío son
pluripotentes.
• Multipotentes. Son as que poden orixinar algúns tipos de
tecidos, pero non todos. As células da medula ósea son
multipotentes.
• Oligopotentes. Só poden orixinar un ou uns poucos tipos de
células. Un exemplo de células oligopotentes son as células nai da
pel ou do tecido nervioso.
Segundo a súa procedencia, existen
diferentes tipos de células nai:
• Células nai embrionarias, procedentes de
embrións excedentes de fertilizacións in
vitro.
• Células nai procedentes de cordón
umbilical ou de adultos.
• Células nai inducidas. Son células obtidas
de células adultas e modificadas para
transformalas en células nai. Están aínda en
fase de investigación, xa que a súa
obtención é moi recente (2007).
As enfermidades producidas por un funcionamento anormal das células, tecidos ou órganos só
poden curarse se son reemprazados por outros funcionais e compatibles.
A medicina rexenerativa ten por obxecto a fabricación de tecidos ou órganos que substitúan ao
afectado. As células nai presentan grandes posibilidades de ser utilizadas desta maneira.
Na actualidade, células nai obtidas da médula ósea ou do cordón umbilical xa se empregan
para tratar sobre todo transtornos relacionados co sangue (leucemias ou anemias, por
exemplo) ou transtornos inmunolóxicos. Espérase que no futuro as células nai poidan ser
utilizadas para producir células pancreáticas e curar a diabete, células cardíacas para reparar
os tecidos danados por un infarto ou neuronas para tratar enfermidades como o Alzheimer ou
o Parkinson ou reparar lesións medulares.
6.4. A medicina rexenerativa
Células nai e biomedicina
1. Obtense unha célula diferenciada
do individuo que se quere clonar
(ovella de cara branca).
2. Extráese un óvulo dunha femia
doadora (ovella de cara negra).
3. Elimínase o núcleo do óvulo.
4. Transfírese o núcleo da célula
diferenciada ao óvulo sen núclo.
5. Cultívase a célula ata que se
desenvolva o embrión.
6. Despois de que acada o estadio de
mórula, transfírese ao útero da nai
receptora (ovella de cara negra).
7. Despois do período de xestación,
nace un novo individuo, que é un
clon do que proporcionou o
núcleo (ovella de cara branca).
A clonación da ovella Dolly por transferencia nuclear (1996) Nacemento de Dolly
6.5. Clonación reprodutiva e terapéutica
Posibles aplicacións da clonación
• Agricultura e gandería. Obtención de animais ou plantas que posúan algunha característica
de interese.
• Investigación. Dispoñer de animais idénticos é interesante para poder utilizalos como
modelo de enfermidades humanas.
• Ecoloxía. Conservación de especies en perigo de extinción ou recuperación de especies
extintas.
• Medicina. Obtención de órganos para transplantes.
Noticias no ABC
Clonación humana
Aplicacións clonación humana
• Ningunha lexislación permite a clonación humana con fines reprodutivos. Nos se considera
eticamente aceptable, xa que atentaría contra a dignidade e individualidade das persoas.
• Nalgúns países está permitida a clonación con fins terapéuticos (para a obtención de células
nai).
• Para moitas persoas, estas prácticas son inadmisibles por razóns relixiosas.
• En España non está permitida a clonación humana (nin reprodutiva nin terapéutica). Si se
permite a investigación con ovocitos ou preembrións sobrantes de procesos de reprodución
asistida, coa finalidade de obter células nai con fins terapéuticos. A normativa é moi estrita e
inclúe a autorización, caso por caso, da investigación proposta.
Os avances na obtención de células nai inducidas a partir de células diferenciadas permite salvar
o rexeitamento por parte do sector da sociedade que condena a utilización de embrións.
Aspectos éticos relacionados coa clonación e a obtención de células nai
webgrafía
es.blogguia.climantica.orgcarmelourso.wordpress.comhttp://web.educastur.princast.es/proyectos/biogeo_ov/2BCH/B4_INFORMACION/T403_GRIFFIT/informacion.htmwww.efn.uncor.eduwww.etitudela.comgrupos.emagister.comhttp://image.slidesharecdn.com/clase-6cromatinaycromosomas-110614114724-phpapp01/95/clase-6-cromatina-y-cromosomas-9-728.jpg?cb=1308070423porquebiotecnologia.com.arhttp://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/genetica/contenido5.htm
GRAZAS POR ATENDERME