Biotecnología (página 2)

Enviado por elucas42

Partes: 1, 2

Estos tres ejemplos nos muestran que los seres vivos son
capaces de llevar a cabo procesos químicos de
síntesis con una eficiencia mucho
mayor que la industria convencional desarrollada por el hombre.
¿Por qué? ¿Qué tienen de
extraordinario los seres vivos?

La vida apareció en la Tierra hace
unos 3500 millones de años. A partir de aquellas células
primitivas, la vida ha ido evolucionando por selección
natural hasta lo que conocemos hoy. Por lo tanto, todos los
procesos químicos de los seres vivos han sido "ensayados"
y "mejorados" a lo largo de este enorme período de tiempo.
Por ello son procesos de gran eficacia y muy
bajo costo energético y material. De ahí que hoy
día sean objeto de muchísima y muy sofisticada
investigación.

Estas capacidades tan peculiares de los seres vivos se
deben a sus mecanismos moleculares de reconocimiento, en los que
entraremos más adelante.

II. Algunos
datos
históricos

En sentido estricto, la Biotecnología tal como
fue definida más arriba comenzó con la Revolución
Neolítica, es decir, cuando la humanidad comenzó a
hacer uso de la Agricultura y
de la Ganadería
para sus necesidades; un poco más tarde (pero no mucho
más; recuérdese que la Biblia atribuye a Noé
la invención del vino), el hombre
comenzó a utilizar las fermentaciones para la
producción de vino, cerveza, pan,
queso, yogur, etc. Estas prácticas fueron mejorando
sensiblemente a lo largo de la historia; pero comienzan a
ser estudiadas científicamente con la Revolución
Industrial.

El estudio de la fermentación alcohólica
(producción de vino y cerveza) nos llevó a la
comprensión detallada del proceso bioquímico de
transformación de azúcares en alcohol. Con
ello, y con los estudios microbiológicos correspondientes,
las fermentaciones pudieron comenzar a hacerse a escala industrial
(y no artesanal como hasta entonces). Por otra parte, el estudio
de la fermentación alcohólica permitió la
caracterización y purificación detallada de las
enzimas que llevan a cabo el proceso, dando origen así a
la Bioquímica
moderna.

En los años veinte se descubren los
antibióticos, sustancias producidas por determinados
microorganismos para combatir a otros microorganismos (en
concreto, la
penilina es una sustancia producida por el hongo Penicillium
notatum para destruir a las bacterias que puedan competir con
él en la búsqueda de alimentos). Con
la Segunda Guerra
Mundial, se plantea el problema de la producción
industrial de antibióticos. Esto se logra mediante
procedimientos de fermentación análogos a la
producción de cerveza. Hacia los años cincuenta y
sesenta del siglo XX, pues, las fermentaciones son un proceso muy
conocido, estudiado y aplicado, y que por las razones que veremos
más adelante, pueden ya considerarse como
biotecnología propiamente dicha.

Al mismo tiempo, se empiezan a reconocer las
múltiples aplicaciones que pueden darse a las enzimas
aisladas en procesos industriales. Hacia mediados de los sesenta,
ya se emplean de forma generalizada enzimas obtenidos de seres
vivos como aditivos de los detergentes de lavado
doméstico. Hoy día, como veremos, las enzimas se
emplean en muchísimos más procesos
industriales.

Volvamos un poco atrás para analizar otra
línea de investigación que ha llevado a la moderna
biotecnología.

A partir de finales del XIX se empezaron a estudiar los
mecanismos de la herencia
biológica. Los trabajos de Mendel
llevaron a la conclusión de que las características
hereditarias se transmiten a través de elementos
discretos, llamados genes, que pasan de una generación a
otra. Nació así la ciencia de
la Genética,
uno de cuyos problemas
fundamentales consistía en determinar la naturaleza
físicoquímica de los genes. En 1944 se
demostró que los genes están formados por
ácido desoxirribonucleico (DNA, ADN), una
macromolécula lineal. En 1953 Watson y Crick postularon un
modelo de
estructura que
explicaba de forma totalmente satisfactoria cómo esta
molécula puede ser efectivamente la portadora de los
caracteres hereditarios en los seres vivos. En la década
de los sesenta se demostró la naturaleza de la información que porta dicha molécula
al ser descifrado el Código
Genético.

En la década de los setenta, se idearon métodos
para manipular el DNA y transferirlo de unos organismos a otros a
voluntad, es decir, la transferencia genética no
sólo entre individuos de la misma especie, sino de
especies completamente distintas. El conjunto de esas técnicas
es lo que ha venido en llamarse Ingeniería
Genética, que forma hoy día una parte esencial
de la Biotecnología. Mediante sus técnicas podemos
introducir a voluntad (dentro de ciertos límites)
genes determinados en organismos receptores, con lo cual las
posibilidades de manipulación artificial de los seres
vivos se multiplican. Es así como se puede introducir el
gen de la hormona de crecimiento (STH) en una bacteria, la cual
se reproduce exponencialmente al tiempo que produce dicha
hormona, por ejemplo; o cómo podemos llegar a reemplazar
un gen defectuoso en un individuo por un gen sano; o cómo
podemos dotar a un organismo de unas capacidades
bioquímicas que previamente no tenía (por ejemplo,
la introducción en vegetales de los genes de
fijación de nitrógeno bacterianos, de manera que no
vuelven a requerir abonos nitrogenados en absoluto).

La biotecnología moderna se asienta así
sobre dos pilares básicos: la tecnología
enzimática y la ingeniería genética. A esto podemos
añadir otras técnicas, que aunque relacionadas con
estas dos, forman hoy día cuerpos aparte. Por ejemplo, las
técnicas de reproducción asistida (manejo de
células germinales y de embriones) y clonación animal; las técnicas
inmunológicas, etc.

III. Concepto actual
de Biotecnología

En sentido amplio, la Biotecnología es el
aprovechamiento con fines económicos de los procesos
físico-químicos desarrollados por los seres vivos.
Mejor sería que para este sentido amplio
utilizáramos el término Biotecnia, ya que
Biotecnología es algo más restringido, como veremos
más adelante. Dependiendo de los sistemas, la
Biotecnia puede desarrollarse sobre:

(a) Organismos pluricelulares completos, o poblaciones
de ellos.

Son la Agricultura (Fitotecnia) y la Ganadería
(Zootecnia) en su sentido tradicional, aunque puedan verse
ayudadas por técnicas estrictamente
biotecnológicas, como veremos.

(b) Organismos unicelulares en cultivo

Con ellos llevamos a cabo los procesos de
fermentación. Estos procesos pueden ser artesanales (la
producción artesanal de vino, cerveza, pan, queso,
yogur) o bien industriales (los antes mencionados, pero a
escala industrial, más muchos otros procesos
fermentativos de interés:
producción de antibióticos, producción de
compuestos químicos, producción de energía
a partir de biomasa, etc.). Al igual que en el caso anterior,
las producciones artesanales pueden ayudarse de técnicas
biotecnológicas.

Mediante operaciones
sobre células individuales aisladas se llevan a cabo hoy
día multitud de manipulaciones interesantes, por
ejemplo:

– Técnicas de reproducción asistida:
fecundación in vitro (niños probeta), clonación de
individuos, etc.

– Producción de organismos
transgénicos

– Producción de anticuerpos
monoclonales

– Procesos industriales mediante células
inmovilizadas

(d) Componentes celulares aislados

Estas técnicas se llevan a cabo sobre
componentes químicos aislados de los seres vivos.
Dependiendo del tipo de componentes, se hacen sobre Ácidos
Nucleicos (Ingeniería Genética) o sobre
Proteínas (Tecnología enzimática y
otras).

Como es lógico, las manipulaciones pueden ser
mixtas: hay procesos que implican individuos completos,
células aisladas y componentes celulares a la vez, por
ejemplo.

En sentido estricto, podemos considerar como
Biotecnología la totalidad de (d) y (e) y las
fermentaciones industriales citadas en (b). Esto no obsta para
que el resto de las actividades biotécnicas puedan
beneficiarse de la Biotecnología, como hemos
visto.

IV. Ventajas e
inconvenientes de la Biotecnología

Como todo avance tecnológico radical, la
Biotecnología tiene sus ventajas y sus inconvenientes. De
forma somera podemos sistematizarlos así:

(a) Ventajas

1. Bajo consumo energético

2. Facilidad de acceso a materias primas
(producción in situ de las mismas)

3. Procesos contrastados y probados por una experiencia
enormemente extensa (la totalidad de la evolución biológica)

4. Especificidad; entenderemos mejor esta
característica más adelante.

5. Sustentabilidad medioambiental, por las razones 1 y
2.

(b) Inconvenientes

1. Requerimiento de muy alta tecnología, que se
manifiesta en un personal de
altísima cualificación profesional e inversiones
generalmente muy fuertes y de alto riesgo.

2. Consecuencias biológicas y medioambientales
aún no predecibles. En este sentido, la película
"Parque Jurásico" de Spielberg según guión
(e idea) de Michael Crichton pone el dedo en la llaga sobre las
consecuencias impredecibles que puede llegar a tener la
manipulación genética generalizada. No obstante,
por la experiencia que ya se va reuniendo, estas posibilidades
parece que son cada vez más remotas.

Aunque estos problemas serán tratados
más adelante con cierto detenimiento, el punto de vista
que parece prevalecer en la actualidad es que todo avance
tecnológico tiene sus inconvenientes (si no
conociéramos la electricidad no
habría muertes por electrocución, por ejemplo); y
que lo realmente importante a desarrollar es un control
fuertemente democrático de las actividades
biotecnológicas "sensibles", como las que atañen a
la reproducción humana, o a los desarrollos de guerra
biológica, etc.

V. El
funcionamiento molecular de los seres vivos

Es absolutamente necesario tener una idea general sobre
el funcionamiento de los seres vivos antes de seguir con esta
exposición.

(a) La célula

La estructura organizativa fundamental de todos los
seres vivos es la célula.
La célula es un ente biológico autónomo, que
eventualmente se reproduce y/o muere, y que desarrolla en su
interior todos o la gran mayoría de los procesos
físico-químicos característicos del ser
vivo. Las células son de pequeño tamaño, y
su individualidad está determinada por la existencia de
una membrana que la separa del medio en que vive. Los organismos
pueden ser unicelulares, cuando constan de una sola
célula, o pluricelulares, cuando están formados por
muchas células. En este último caso, el principio
de división del trabajo se aplica a las diferentes
células que constituyen este organismo, de manera que unas
células determinadas ejecutan funciones que no
llevan a cabo otras, y viceversa. Esta especialización
recibe el nombre concreto de diferenciación
celular.

Existen tres tipos básicos de células
según su organización: eucariotes, bacterias y
arquebacterias; estas dos últimas reciben el nombre
genérico de procariotes. Las distinciones fundamentales
son las siguientes:

1. Los eucariotes tienen un núcleo celular en
el que está contenido el material genético. Los
procariotes no tienen dicho núcleo, y el material
genético está disperso en el
citoplasma.

2. Los eucariotes contienen partículas
subcelulares u organelas (mitocondrias, peroxisomas, lisosomas,
etc.) dentro de sus células; los procariotes
no.

3. Los eucariotes son células mucho más
grandes que los procariotes, y su división celular es
mucho más lenta que en éstos. Las velocidades de
reproducción de los procariotes son enormes. Una
bacteria puede fácilmente dividirse cada 15 minutos. Las
mayores velocidades observadas en eucariotes se miden, por el
contrario, en horas.

4. La totalidad de organismos pluricelulares (animales,
plantas y
hongos),
así como todos los Protistas (protozoos) son
eucariotes.

5. Las primeras formas de vida que surgieron en la
evolución biológica fueron procariotes (hace 3500
millones de años). Los eucariotes aparecieron mucho
más tarde, hace aproximadamente 1000 millones de
años (Plantas). La gran diversidad de los eucariotes se
ha conseguido gracias a que en éstos está
generalizada la reproducción sexual, lo que acelera en
gran medida el ritmo evolutivo de las especies.

La distinción entre bacterias y arquebacterias,
dentro de los procariotes, se basa en una serie de criterios
bioquímicos cuya enumeración se saldría del
presente contexto. Sí que nos interesa saber, sin embargo,
que las arquebacterias, muy a menudo, habitan en condiciones
extremas de pH,
temperatura, concentración salina, etc.
(extremófilos), lo que las hace particularmente adecuadas
para muchas aplicaciones biotecnológicas. Así, la
flora microbiana de las fuentes
termales (alta temperatura y bajo pH) suele estar
constituída por arquebacterias. Igualmente hay multitud de
arquebacterias en los fondos oceánicos, al lado de fuentes
termales volcánicas, en condiciones extremas de
temperatura y salinidad.

(b) La evolución por selección
natural

Los seres vivos necesitan alimentarse. Al ser los
recursos
limitados, compiten unos con otros por el alimento o por la
posibilidad de reproducción. De esta manera, sólo
pueden llegar a reproducirse los más aptos, es decir,
aquellos cuyas características están mejor
adaptadas al medio ambiente. De esta manera, las
características genéticas de los más aptos
se transmiten a la descendencia y las de los menos adaptados no.
De esta forma se van seleccionando de manera natural y
espontánea aquellos caracteres que posibilitan o facilitan
la reproducción de la especie, desapareciendo por el
contrario aquellos otros que la dificultan o impiden. Así,
las características morfológicas y funcionales (lo
que llamamos en su conjunto el fenotipo) de los seres vivos van
variando poco a poco con el transcurso de las generaciones. Es
así como se puede establecer un continuo evolutivo en las
especies vivas (evolución filogenética), de manera
que unas proceden de otras, y podemos establecer estas relaciones
por diversos métodos.

Es importante hacer notar que para que las especies
evolucionen, tiene que haber variabilidad entre sus individuos.
El enorme potencial evolutivo que da la reproducción
sexual se debe a que ésta es capaz de generar una gran
variabilidad dentro de una especie. Nótese que en la
reproducción sexual no hay un individuo cuyo conjunto de
caracteres genéticos (lo que llamamos en conjunto el
genotipo) sea idéntico al de otro (excepto en el caso de
gemelos univitelinos). De ahí que la aparición de
la reproducción sexual con los eucariotes haya causado una
radiación
evolutiva de los seres vivos mucho más intensa y
rápida que en los 2500 millones de años anteriores,
en los que sólo existían los
procariotes.

La teoría
de la Selección Natural fue propuesta por Charles Darwin el siglo
pasado como mecanismo para explicar la evolución de las
especies vivientes. Recibió este nombre por
contraposición a la Selección Artificial, que es la
que realiza el agricultor o el ganadero al permitir
únicamente los cruces de aquellos individuos con
características más deseables desde el punto de
vista económico.

(c) Genotipo y Fenotipo

Llamamos fenotipo al conjunto de caracteres
morfológicos, funcionales, bioquímicos,
conductuales, etc., que presenta un ser vivo. Gran parte del
fenotipo es hereditario, esto es, corresponde a las
características que un ser vivo recibe de sus
progenitores; pero no todo el fenotipo lo es. Por ejemplo, una
persona que ha
aprendido a tocar el piano puede llegar a hacerlo muy bien a
través del ejercicio y del aprendizaje.
Saber tocar el piano es sin duda una característica
fenotípica; sin embargo, ésta característica
fenotípica no se hereda. Por, el contrario, el grupo
sanguíneo, que también es una característica
fenotípica, está determinado por los grupos
sanguíneos de los progenitores.

El genotipo es el conjunto de genes que presenta un
individuo. Muy frecuentemente estos genes determinan
características que aparecen en el fenotipo; otras veces
los genes no llegan a manifestarse. Así, una persona que
tenga el grupo sanguíneo A puede tener un genotipo A0, es
decir, un gen parental determina la presencia del carácter
A y el otro gen parental 0; pero en este caso la presencia de A
(carácter dominante) se impone a la característica
0 (carácter recesivo); el individuo es
fenotípicamente A aunque también tenga el gen
correspondiente al grupo 0.

El genotipo es un conjunto de información, es
decir, una serie de instrucciones concretas mediante las cuales
el ser vivo construye su fenotipo. Hoy sabemos que esta
información tiene una estructura análoga al
lenguaje
(hablado o escrito) pero con cuatro letras (A,T,G y C) en lugar
de las 26 del alfabeto latino. Esta información
está constituída por una macromolécula
lineal, el ácido desoxirribonucleico (ADN, DNA), que es un
polímero constituído por la unión de
monómeros de cuatro tipos distintos (los mencionados como
A,T, G y C), de manera que una "frase" escrita en "lenguaje DNA"
sería algo como esto:

ATTCGGCTTACGTTGAACTGTCCATCGAGGTAACTTCCTTTTACCG

(d) El Dogma Central de la
Biología

Con el nombre de Dogma Central conocemos el flujo de
información que tiene lugar en los seres vivos desde el
genotipo para (a) formar el fenotipo y (b) para transmitirse a la
siguiente generación.

En último término, los caracteres
fenotípicos vienen determinados por la existencia de
proteínas. Por ejemplo, la capacidad de tener la piel
pigmentada depende de una reacción química en la
que se forma el pigmento melanina. Para que esta reacción
tenga lugar se necesita una enzima específica. Las enzimas
son proteínas. Si en un individuo falta esta enzima la
melanina no se forma, dando lugar al defecto hereditario que
conocemos como albinismo. En último término, todas
las características y funciones de un ser vivo tienen
lugar gracias a que para cada función
hay una proteína específica.

Las proteínas, al igual que los ácidos
nucleicos, son polímeros lineales portadores de
información. Pero a diferencia de aquéllos, cuyo
lenguaje está constituído por cuatro "letras",
el lenguaje de
las proteínas está constituído por 20
aminoácidos, que son sus elementos monoméricos.
Existe asimismo un código de una letra para desginar a los
aminoácidos (pero aquí utilizamos 20 letras en vez
de 4, todas excepto B, J, O, U, X y Z). Así, una "frase"
en "lenguaje proteína" podría ser la
siguiente:

MQWETRRLNMLALKSDHGFFCMVWDCIVCLIHDDKFGCTAPA

En la que cada letra representa un aminoácido. El
orden en que aparecen los aminoácidos determina la
estructura tridimensional que adopta todo el conjunto, y esto es
lo determinante de la función de la proteína, como
veremos después.

Pues bien, la información que contiene el DNA es
la necesaria para determinar la estructura correcta de todas y
cada una de las proteínas del organismo. Por ello, el DNA
dirige la síntesis de proteínas indicando
qué aminoácidos deben entrar, y en qué
orden, para la formación de las mismas. En este proceso
participa otro ácido nucleico, el ácido
ribonucleico (ARN, RNA), de tal manera que:

1. La información contenida en el DNA se
transmite a una molécula de RNA (proceso llamado
transcripción) que recibe el nombre de "RNA mensajero" o
mRNA.

2. La información contenida en el mRNA es
"leída" por unas partículas subcelulares llamadas
ribosomas, traduciendo el lenguaje nucleico al lenguaje
proteína. La relación que hay entre ambos lenguajes
recibe el nombre de Código Genético. Así, la
palabra GTG en ácidos nucleicos en proteína se
traduce por V; TTT por F, y así sucesivamente. Este
proceso se denomina traducción.

El flujo de información para la expresión
de los genes, es por lo tanto

DNA –> RNA –>
Proteína

Pero la otra función del DNA es la de
transmitirse a su descendencia. Esto lo hace el DNA
duplicándose a sí mismo en el proceso conocido como
replicación. Ahora bien: en la reproducción sexual,
el nuevo individuo recibe la mitad de su DNA de cada uno de sus
padres. Así, este individuo es genéticamente
distinto de ambos: así es como la reproducción
sexual genera variabilidad. Si el DNA se transmitiera a la
célula o al individuo hijo sin variación ni mezcla
de otros DNAs, como copia exacta del DNA parental,
estaríamos ante la reproducción
clónica.

(d) El modelo de interacción
estereoquímica

Hasta ahora hemos visto que los ácidos nucleicos
son una información que se traduce en las secuencias de
unos determinados compuestos, las proteínas, y que
éstas, en último término, son las
responsables del fenotipo. Es decir, los ácidos nucleicos
son los planos a partir de los que se construyen las máquinas
de los seres vivos, que son las proteínas.
¿Cómo pueden las proteínas llevar a cabo las
funciones propias de los seres vivientes?

Se ha llegado a la conclusión de que todas las
funciones dependen de la interacción proteína –
ligando, es decir, que la base molecular de todos los
fenómenos biológicos es la unión de una
molécula, o ligando, con una proteína. Esta
unión es específica, lo que significa que el
ligando sólo puede unirse a esa proteína y
viceversa. Una vez unidos proteína y ligando, cambia la
estructura del complejo respecto a las estructuras
originales, por separado, de ambos componentes, y se produce un
determinado efecto.

Por ejemplo: un complejo enzima-substrato
(proteína-ligando) produce la transformación
química de éste; un complejo
receptor-neurotransmisor (proteína-ligando) determina la
activación o inhibición de un neurona; un
complejo receptor-hormona (proteína-ligando) determina las
acciones
fisiológicas propias de la hormona, y así
sucesivamente.

La unión es específica porque las
estructuras de la proteína y del ligando son
estereoquímicamente complementarias; es decir, se ajusta
una a la otra de la misma manera que una llave se ajusta a su
cerradura, y sólo a ella. Dicho más coloquialmente,
la proteína presenta una superficie a la que sólo
puede fijarse su ligando específico.

Llamamos metabolismo al
conjunto de reacciones
químicas que tienen lugar en un ser vivo. Cada una de
estas reacciones tiene su enzima específica que la
cataliza. Siendo varios millares las reacciones
metabólicas, existen por lo tanto varios millares de
enzimas, cada una encargada de la catálisis de una
particular reacción. Podemos entender entonces cómo
un organismo viviente es un compendio de procesos químicos
de transformación que tienen lugar en unas condiciones
termodinámicas muy "suaves", que son la temperatura
ambiente y la presión atmosférica. Por el
contrario, los procesos químicos industriales
convencionales suelen llevarse a cabo en condiciones mucho
más drásticas (altas temperaturas y presiones) que
consumen gran cantidad de energía. Por esta razón
la Biotecnología puede ayudar a conseguir procesos
industriales mucho más eficientes y energéticamente
baratos, mediante el uso de las correspondientes enzimas. Si a
esto añadimos la extraordinaria capacidad adaptativa de
los microorganismos, se puede llegar a resultados sorprendentes.
Por ejemplo, "enseñar" a una bacteria a destruir el crudo
de petróleo
de modo que éste se convierte en materia
comestible.

VI. Compendio de
aplicaciones biotecnológicas

Bancos de secuencias de DNA y
proteínas

Entendemos por secuencia de un polímero el orden
en que aparecen en la molécula sus monómeros. Dado
que DNA, RNA y proteínas son polímeros que
contienen información, sus monómeros ("letras") no
aparecen ni al azar ni en estructuras repetitivas; por lo tanto,
sus secuencias son únicas y hay que
determinarlas.

Hoy día los procedimientos de
secuenciación (descifrado de la secuencia) de DNA
están al alcance de cualquier laboratorio
mínimamente dotado. Es tal la cantidad de secuencias que
se descifran en los laboratorios, que esta información se
está reuniendo en bancos accesibles
por Internet. Como
la secuencia de las proteínas se obtiene a partir de las
secuencias de DNA aplicando el Código Genético,
existen asimismo bancos amplísimos de datos sobre
secuencias de proteínas.

Toda esta información constituye una herramienta
fundamental hoy día en la investigación
bioquímica. Cualquier secuencia que obtenemos en el
laboratorio puede ser inmediatamente contrastada (on line) con
secuencias previamente descritas, ver sus similitudes, sus
relaciones filogenéticas (evolutivas), etc.

Algunas direcciones de interés son:

Secuenciación de genomas
completos

Las técnicas de secuenciación de DNA se
aplican ya con todo éxito a
la secuenciación del DNA de organismos completos, a pesar
del enorme tamaño de las moléculas de DNA.
Así, el genoma de una bacteria puede contener varios
millones de nucleótidos; y en genoma humano, miles de
millones.

Hasta ahora conocemos las secuencias completas de muchos
virus, de
algunas bacterias, y está muy avanzado el de un eucariote
(la levadura Saccharomyces cerevisiae). Asimismo está en
proyecto la
secuenciación completa del genoma humano; esto
tendrá, sin duda, consecuencias importantísimas de
todo orden. En el presente curso hay una lección
específicamente dedicada al Proyecto Genoma
Humano.

Una aplicación interesantísima de los
estudios de secuenciación son los estudios
filogenéticos y evolutivos, para tratar de conocer las
relaciones entre razas, tipos, variedades y especies. Un estudio
particularmente notable ha sido el realizado sobre el DNA
mitocondrial en poblaciones humanas actuales. Por su
interés lo describiremos brevemente:

Las mitocondrias son organelas celulares que aparecen
en los eucariotes, y su función es la de ser las
"centrales energéticas" de la célula. El origen
evolutivo de las mitocondrias es muy curioso: se trata, en
realidad, de procariotes que en un momento dado se adaptaron a
vivir simbióticamente con la célula
eucariótica. Por esa razón, las mitocondrias
tienen todas las características de las células
procarióticas, y en particular, tienen su DNA propio,
distinto del DNA nuclear que es propio de la
célula.

Como es lógico, en el momento de la
fecundación, todas las mitocondrias que recibe el nuevo
individuo proceden de su madre, pero no de su padre; porque el
espermatozoide no aporta nada más que su DNA. De esta
manera, a través del DNA mitocondrial se puede seguir el
origen evolutivo de todas las poblaciones humanas de una forma
mucho más sencilla que examinando el DNA nuclear. Se han
realizado estudios extensísimos sobre las secuencias de
DNA mitocondrial de todas las poblaciones humanas actuales.
Aplicando programas
sofisticados de ordenador, se ha conseguido hacer un
árbol evolutivo de toda la especie humana actual, con un
sorprendente resultado: Todos los seres humanos que actualmente
habitan el planeta, proceden de una sola mujer que
vivió en Africa hace
aproximadamente ciento treinta mil años.

Aplicaciones forenses

Las aplicaciones de la tecnología del DNA a
cuestiones médico-legales forma ya parte del conocimiento
generalizado a los medios de
comunicación (pruebas de
paternidad, por ejemplo). En esencia, consisten en que el DNA de
cada persona es único y perfectamente identificable
mediante técnicas cuya descripción quedaría fuera de este
contexto.

De esta manera, hoy día se puede probar
positivamente la paternidad de un individuo; a partir de la
sangre y otros
fluidos, determinar la identidad de
las personas; se han llegado a identificar los cadáveres
de la familia
imperial rusa asesinada en 1917 por comparación con el DNA
de sus descendientes y parientes actuales; asimismo, se han
clonado con éxito muestras del DNA del faraón
Ramsés II a partir de su momia.

Otras aplicaciones

– Sondas DNA con aplicaciones
diagnósticas

– Terapia génica

– Fármacos producidos por ingeniería
genética

– Nuevos tipos de alimentos

– Control medioambiental

– Plantas resistentes a plagas y enfermedades

– Plantas aclimatadas a nuevos
hábitats

– Mejora ganadera

– Fármacos por cultivos vegetales

– Reproducción monocelular en
vegetales

– Nuevos recursos biotecnológicos:
extremófilos

Procesos industriales
enzimáticos

Ya vimos anteriormente lo que son las enzimas:
catalizadores específicos de reacciones
metabólicas. Muchas de estas reacciones pueden llegar a
tener interés industrial, y de hecho el uso industrial de
enzimas se remonta ya a unos cuarenta años. Las enzimas
(que son proteínas) presentan unas características
altamente deseables en los procesos de la industria
química, particularmente la ya mencionada especificidad y
sobre todo, sus condiciones de trabajo, que al cursar a
temperatura ambiente y presión atmosférica no dan
lugar a grandes dispendios energéticos.

Ahora bien, el problema de las enzimas es su
inestabilidad, siendo particularmente sensibles a la temperatura;
de manera que la vida media puede llegar a ser muy corta. Otro
inconveniente es su solubilidad en agua, lo cual
hace difícil la recuperación de la enzima a partir
de los medios de
reacción. Mediante distintas técnicas estos
problemas se han resuelto para algunas enzimas. Veamos ahora un
resumen de sus principales aplicaciones industriales:

1. Industrias
derivadas del
almidón. En Estados Unidos, Canadá y Brasil, el
almidón de origen vegetal (fundamentalmente maíz) se
utiliza ampliamente con dos fines concretos: (a) la
producción de alcohol combustible de uso en
vehículos automóviles; (b) la producción de
jarabes de fructosa, que se emplean como edulcorantes en la
industria alimenticia (no así en la Unión
Europea, que protege fuertemente los intereses del sector
azucarero local); y la industria de panadería. En todos
estos casos el papel de las
enzimas es fundamental, sobre todo de enzimas derivadas de
bacterias y hongos.

2. Industria de los detergentes. Desde 1959 se
añaden enzimas proteolíticas (enzimas capaces de
degradar proteínas) a los detergentes utilizados en el
lavado doméstico, ya que con ello se facilita en gran
medida la eliminación de manchas orgánicas. En la
actualidad, las enzimas utilizadas con este propósito
representan un 80 % del mercado mundial
de enzimas. Las más empleadas son de origen
bacteriano.

3. Industrias lácteas. En la preparación
del queso, la leche se trata
con cuajo, que es el contenido del estómago de terneras
lactantes. El cuajo contiene una enzima, la quimosina, que es
fundamental en la manufactura
del queso. Ahora bien, dada su procedencia, el cuajo es poco
abundante y muy caro. No valen, por otra parte, otras enzimas
parecidas, puesto que el queso pierde gran parte de sus
características deseables. Últimamente se ha
comenzado a producir quimosina por ingeniería
genética en bacterias, lo cual sin duda abaratará
por órdenes de magnitud los precios
actuales del cuajo.

Las industrias lácteas emplean muchas enzimas
industriales en multitud de procesos: el aprovechamiento del
suero lácteo y la eliminación enzimática de
la lactosa. La lactosa es el azucar propio
de la leche. Aparte de ser muy poco dulce, la lactosa presenta
varios inconvenientes. En muchas poblaciones del Tercer Mundo es
generalizada la intolerancia a la lactosa, defecto
genético que impide una alimentación normal a
base de leche en los lactantes. Otro inconveniente planteado por
la lactosa es su relativamente pobre solubilidad en agua, lo que
hace que precipite en forma de cristales al fabricar helados y
otros productos
alimenticios. Para ello, la industria láctea trata la
leche con enzimas que hidrolizan la lactosa a sus azúcares
componentes, glucosa y galactosa, con lo cual se pueden obviar
los inconvenientes citados.

4. Industrias de la fruta. Las industrias de zumos de
fruta utilizan ampliamente enzimas para incrementar el
rendimiento y la clarificación de jugos. Como en los casos
anteriores, siempre se trata de enzimas bacterianas y
fúngicas.

5. Otras industrias: las enzimas se utilizan ampliamente
en la industria de los antibióticos (preparación de
penicilinas semisintéticas), de los aminoácidos,
etc.

El problema de la inestabilidad de las enzimas se
atenúa mediante dos procedimientos: (a) la
inmovilización de las mismas, que las protege al tiempo
que permite su recuperación; (b) el empleo de
enzimas procedentes de organismos extremófilos
(particularmente termoacidófilos). En torno a la
búsqueda de enzimas industriales hay una gran cantidad de
investigación clasificada que utiliza ampliamente la
ingeniería genética. Japón
es, en la actualidad, el país más avanzado en
tecnología enzimática.

Por otra parte, se está investigando mucho en el
terreno de las enzimas artificiales, compuestos de mayor
estabilidad que las proteínas pero que producen los mismos
mecanismos catalíticos.

Biosensores

Las enzimas no solamente tienen aplicaciones
industriales; son hoy día elementos importantísimos
en las técnicas analíticas. Hasta tal punto, que la
mayor parte de reactivos que se emplean en los laboratorios
clínicos están basados en enzimas. Un desarrollo
particularmente importante es el de reactivos en fase
sólida (tiras reactivas) que está poco a poco
revolucionando los sistemas de análisis clínico, después del
éxito de las tiras reactivas para
diabéticos.

Pero en este terreno el desarrollo más importante
sin duda es el de los biosensores. Se trata de elementos,
generalmente miniaturizados, que incorporan enzimas para
reconocer compuestos específicos, de tal manera que la
interacción produce una corriente
eléctrica. Así, si utilizamos una enzima que
reconoce a la glucosa, podemos desarrollar un sistema capaz de
medir en tiempo real la concentración de glucosa en
sangre. Se abre así la posibilidad de sensores
miniaturizados que pueden ser introducidos en un organismo y que
pueden estar conectados a microbombas de inyección de
medicamentos. Así se ha desarrollado un páncreas
artificial que libera insulina en función de la glucosa
presente en la sangre, y que sería una magnífica
solución para el tratamiento de la diabetes.

Hoy día existen biosensores basados en enzimas
para muchísimas aplicaciones, tanto clínicas como
industriales.

Biochips

Lo último en tecnología enzimática
es la incorporación de enzimas a elementos de
microelectrónica, lo cual abre unas posibilidades
increíbles en todos los campos, y particularmente en la
medicina (visión y audición artificial, etc.). Hay
propuestas serias de la introducción de proteínas
como elementos básicos de ordenadores electrónicos.
En este curso trataremos en concreto de este
desarrollo.

VII. Cuestiones
socioculturales y éticas planteadas por la
Biotecnología

El interés del público en las cuestiones
biotecnológicas va en franco aumento. Sin pretensiones de
ser exhaustivo, pasaremos revista a los
principales factores determinantes de este interés y de
esta preocupación.

Los medios de comunicación

No exageramos un ápice al afirmar, como ya se ha
hecho en esta lección, que las películas de
Spielberg "Parque Jurásico" y, en menor medida "El Mundo
Perdido" han contribuído en gran medida a este
interés. La posibilidad, bastante fantástica (pero
sin duda real) de resucitar dinosaurios a
partir de sus genomas, con las catastróficas consecuencias
medioambientales que ello implica, han suscitado debates a muchos
niveles, llevados a cabo sobre todo en los Estados
Unidos.

Igualmente, el papel de los medios de
comunicación ha sido determinante en la
difusión generalizada de los experimentos de
clonación, resucitando viejas ficciones científicas
como "Un Mundo Feliz" de Aldous Huxley.

Salida al mercado de organismos
transgénicos

Se han empezado a comercializar organismos
transgénicos (en particular vegetales, como el tomate y la
soja) y
determinadas organizaciones
ecologistas como Greenpeace han tomado una postura militante en
contra.

El ciudadano y el científico

Existe sin duda una progresiva disociación del
ciudadano respecto al estamento científico (que se remonta
al proyecto Manhattan). La figura del científico loco del
XIX se ha visto sustituída por una visión
más estremecedora: la de equipos anónimos de muy
alta tecnología trabajando en lugares ultrasecretos a
favor de intereses inconfesables. Así nos encontramos con
una preocupación creciente por la biotecnología en
general. La posibilidad de guerra biológica basada en la
biotecnología es demasiado real (y desgraciadamente
barata) como para pasarla por alto.

La epidemia de SIDA

Cuando la confianza y la autocomplacencia de la especie
humana en las posibilidades terapéuticas desarrolladas a
lo largo del siglo XX (en particular los antibióticos)
estaban en su apogeo, surgió en los primeros años
ochenta una epidemia, cuyas consecuencias todos conocemos, de
Síndrome de Inmunodeficiencia Adquirida (SIDA) que
sacudió hasta sus cimientos dicha confianza. Es cierto que
todo el arsenal investigador bioógico actual se puso al
servicio de
encontrar vacunas y
tratamientos adecuados; pero tras casi veinte años de
investigación exhaustiva, estamos actualmente sin vacuna y
sólo con un tratamiento terriblemente caro cuya eficacia
no está del todo comprobada. Al mismo tiempo, el SIDA sigue
creciendo en el Tercer Mundo, donde las proporciones de
infectados son francamente pavorosas (10-20 % de la población). Este factor ha
contribuído sin duda a incrementar la disociación
entre el ciudadano y el científico que antes
apuntábamos. No es de extrañar que haya habido
rumores sobre un posible origen artificial del virus del SIDA,
"escapado" de un laboratorio de guerra
biológica.

La preocupación medioambiental

Asimismo, la preocupación por el medio ambiente
ha dejado de ser cuestión reservada a los ecologistas y ha
pasado al dominio
público, que ve claramente cómo éste se
degrada ante sus propios ojos. Por eso existe una desconfianza
reactiva ante todo desarrollo tecnológico; no se escapa de
esta tendencia la biotecnología, con la posibilidad que
brinda de crear organismos "nuevos" y por tanto impredecibles. Al
tiempo, desde los laboratorios de investigación
biológica se nos advierte de la enorme (insondable)
complejidad de la maquinaria viviente, en la que son moneda
común y corriente los procesos no-lineales, de comportamiento
caótico y por lo tanto, fuera de nuestro
control.

Los fundamentalismos

Si entendemos por fundamentalismo la aceptación
de sistemas no-racionales como actitud
determinante ante la vida, no hay duda de que los
fundamentalismos están, en este fin de siglo, a la orden
del día. En nuestro contexto, los fundamentalismos son
preocupantes sobre todo en el terreno de la biología reproductiva
humana, donde existen tabúes de índole religiosa
que nos ocultan los verdaderos problemas éticos que, desde
una postura ilustrada, podemos señalar en la
biotecnología. Hay sin duda una tendencia preocupante
hacia el irracionalismo, en muchos casos alentada desde los
propios medios de comunicación.

Nuevos problemas no previstos

Las posibilidades diagnósticas de la
ingeniería genética son enormes. Muchas enfermedades, o propensiones
a las mismas pueden ser diagnosticadas por tecnología
genética antes de que se declare efectivamente la
enfermedad. Ante una cuestión como ésta, surgen
problemas nuevos.

Por ejemplo, la actitud de las compañías
de seguros. Si en
el momento actual suscribir una póliza de seguro implica un
examen médico, bien podemos pensar que en el futuro se
pueda exigir un examen genético, y que de ese examen salga
un resultado que sea demasiado arriesgado para dichas
compañías, cuya función es simplemente ganar
dinero. Esto
puede llevar a discriminaciones hasta ahora impensables, que
pueden ser extensivas a la búsqueda de un empleo, donde
la empresa
puede exigir también ese examen genético. De la
"limpieza de sangre" en el XVI español
podemos pasar a una "limpieza de DNA" mucho más
espeluznante, por cuanto que deriva de la ciencia
positiva, y no de creencias subjetivas.

Ante este panorama, que fue previsto por los
científicos a mediados de la década de los setenta,
las reacciones han sido variadas y descoordinadas. Bien es verdad
que por primera vez en la historia, sin ningún precedente,
se reunió una conferencia en
Asilomar (EEUU) en 1975 para dictar reglas aplicables a los
experimentos de transferencia genética, como así se
hizo efectivamente. Un concepto clave en estas reglas era el de
"contención". Tómese esto en un doble sentido: (a)
en primer lugar, todos los experimentos de transferencia
deberían llevarse a cabo en organismos incapaces de vivir
fuera del laboratorio. Esto se logró mediante el uso de la
cepa K-12 de la bacteria Escherichia coli, el auténtico
caballo de batalla de la ingeniería genética. (b)
Quedaba terminantemente prohibida la liberación al
exterior de organismos modificados
genéticamente.

Ahora bien, las prescripciones de Asilomar se revelaron
pronto como un intento de poner puertas al campo. La
investigación biotecnológica resultó ser
enormemente atractiva, entre otras cosas, por su costo: es
relativamente barata, y al alcance de cualquier laboratorio. En
nuestra Universidad, por
ejemplo, podemos estimar que hay unos veinte grupos de
investigación que operan con tecnología
genética de manera rutinaria. Al mismo tiempo, su
espectacularidad garantizó un crecimiento exponencial, que
todavía se mantiene. Las reglas de Asilomar
prescribían la prohibición de liberar al medio
ambiente organismos genéticamente modificados. Hoy
encontramos esos organismos incluso en el supermercado. Si se ha
clonado con éxito una oveja, no hay duda de que alguien lo
intentará con organismos humanos.

En Estados Unidos, que es el país que ha llevado
a cabo más a fondo la revolución
biotecnológica (con la posible excepción de
Japón), ha habido múltiples intentos de reglamentar
la biotecnología en general, con resultados escasos. En la
actualidad, por ejemplo, existe la prohibición de
financiar con fondos federales experimentos de clonación
humana; pero el público, con toda razón, piensa que
eso no es suficiente. En un país donde la
financiación privada de la investigación es la
norma, una prohibición federal se queda en nada. Existe
asimismo un enorme solapamiento entre normativas dictadas por
agencias federales (National Institutes of Health, U.S.Department
of Defence, U.S.Department of Agriculture, Food and Drug
Administration, U.S.Department of Commerce, etc.) que complica
aún más el panorama. A esto añádase
la tradicional hostilidad del americano medio hacia el
intervencionismo estatal.

Ante todo ello, no cabe más remedio que confiar
en las instituciones
democráticas de nuestros países. En ese sentido,
personalmente prefiero la actitud europea que dio origen al
Estado del
Bienestar y que ha sido capaz de crear instituciones
públicas de seguridad
social, que sin duda valorarán los riesgos
genéticos, pero dentro de un contexto estadístico
que impida las discriminaciones de las que antes
hablábamos, por ejemplo. Y para ello, nada mejor que la
información seria y contrastada, llevando al ánimo
de los medios de comunicación
social no sólo los inconvenientes, sino también
las ventajas de la biotecnología, de manera que podamos
contar con una opinión
pública informada. En Dinamarca, por ejemplo,
está tomando carta de
naturaleza la discusión por paneles de ciudadanos de todos
estos problemas. Así, habiendo sido confrontados con las
posibilidades de organismos transgénicos, el panel
correspondiente llegó a la sabia conclusión de que
es inaceptable utilizar la transgénesis para crear nuevos
y exóticos animales de compañía, pero sin
embargo totalmente recomendable utilizarla para mejorar la salud
(humana y animal).

De todas las consideraciones anteriores podemos deducir
la utilidad del
presente curso. Creo que los medios de comunicación, en
una sociedad
democrática, deben ser la "interfaz" adecuada para acercar
a la sociedad civil a
sus investigadores, y viceversa. Uno de los problemas más
preocupantes en este contexto que hemos discutido es el
progresivo apartamiento que, debido ante todo a un lenguaje
científico cada vez más esotérico, se
está apreciando entre los colectivos citados. Todo
esfuerzo por invertir esta tendencia bien hecho
estará.

GLOSARIO

Ácido desoxirribonucleico (DNA, ADN):
molécula polimérica compuesta de
nucleótidos, que constituye el material genético.
La información que contiene se expresa por la secuencia de
nucleótidos. Estos pueden ser de cuatro tipos: Adenina
(A), Timina (T), Guanina (G) y Citosina (C)

Ácido ribonucleico (RNA, ARN):m
olécula polimérica compuesta de nucleótidos.
El RNA es un intermediario en la transferencia del mensaje
genético entre el DNA y las proteínas. Es el
material genético de alguno organismos; por ejemplo, del
virus VIH, causante del SIDA.

Acidos nucleicos: polímeros formados por
la aposición lineal de nucleótidos. Pueden ser de
dos tipos: ácido desoxirribonucleico (DNA, ADN) y
ácido ribonucleico (RNA, ARN).

ADN: Véase Ácido
desoxirribonucleico

Albinismo: Defecto genético recesivo
consistente en la incapacidad de sintetizar melanina. Los
individuos afectados poseen una piel anormalmente blanca, pelo
rubio y carecen de pigmento en todas sus células, en
particular en el iris y en la retina.

Almidón: polímero compuesto por
moléculas de glucosa, que constituye la reserva
energética de las células vegetales y como tal es
un contingente muy importante de la dieta humana. Abunda en la
patata y en los granos de cereales.

Aminoácido: moléculas que son los
monómeros de las proteínas, llamados así por
tener un grupo amino (básico) y un grupo carboxilo
(ácido). En las proteínas entran 20
aminoácidos distintos.

Antibiótico: Producto del
metabolismo secundario de algunos microorganismos mediante el que
combaten a otros posibles competidores. Se utilizan ampliamente
en Medicina

Anticuerpo: proteína producida por
células inmunológicamente competentes, suscitadas
por la presencia de organismos o moléculas
extrañas, capaces de fijarse a los mismos y neutralizar su
acción.

Anticuerpo monoclonal: anticuerpo producido 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.

ARN: Véase Ácido
ribonucleico

Arquebacteria: Uno de los tres grandes tipos
celulares. Las Arquebacterias son procariotes muy diferenciados
químicamente de las bacterias propiamente dichas. Algunos
de sus procesos tienen más parecido con los eucariotes.
Muchas arquebacterias son extremófilas, es decir,
habituadas a ambientes extremos de temperatura, presión,
pH, etc. De ahí su interés
biotecnológico.

Bacterias: Procariotes que
presentan una serie de características metabólicas
y moleculares que las distinguen de las Arquebacterias, el otro
gran grupo de procariotes. Son Bacterias la mayoría de los
procariotes conocidos, y están adaptados a una enorme
diversidad de medios y hábitats. Las bacterias son los
organismos mejor estudiados desde el punto de vista molecular y
biotecnológico. Algunas son patógenas (productoras
de enfermedades).

Bacterias fijadoras de nitrógeno: bacterias del
suelo, capaces
de convertir el nitrógeno atmosférico en compuestos
amínicos como las proteínas. Algunas de ellas viven
en simbiosis con las Leguminosas.

Biochip: Dispositivo microelectrónico con
funciones biológicas (ayudas acústicas o visuales,
por ejemplo) o bien que incorpora proteínas con funciones
de reconocimiento específico de ligandos.

Biomasa: Conjunto de organismos vivos que se
multiplican sobre residuos agrícolas o ganaderos mientras
producen energía en forma de gas
metano.

Biosensor: Dispositivo analítico
miniaturizado que reconoce una determinada molécula
gracias a una proteína, generalmente enzimática,
incorporada a su estructura.

Calcitonina: Hormona
producida en la glándula tiroides, responsable del
depósito de calcio en los huesos. Se
utiliza para combatir la osteoporosis.

Carácter dominante: cada organismo formado
por reproducción sexual recibe dos copias de un mismo gen:
una del padre y otra de la madre. Se llama carácter
dominante aquel cuya expresión oculta la del otro. Por
ejemplo, dado un genotipo A0 en los grupos sanguíneos, el
fenotipo es A, porque A es dominante sobre 0.

Carácter recesivo: el gen cuya
expresión queda oculta por la de su pareja (o alelo), y
que sólo puede expresarse cuando los dos alelos son
iguales. Por ejemplo, un individuo con el grupo sanguíneo
0 tiene que tener un genotipo 00, dado que éste es
recesivo.

Catalizador: Agente capaz de acelerar una
reacción química sin sufrir ninguna
modificación en la misma.

Célula: Unidad fundamental,
autónoma, de los seres vivos. Su individualidad se
mantiene gracias a una membrana que separa su contenido del
exterior. En el interior ce la célula hay una fase
líquida, llamada citoplasma. En las células
eucarióticas hay asimismo un núcleo celular, donde
radica el material genético (DNA) y una serie de
partículas subcelulares llamadas organelas.

Células germinales: Células que han
sufrido un proceso de reducción cromosómica
(meiosis) de
manera que quedan con la mitad del genoma de un individuo. Son el
óvulo (o gameto femenino) y el espermatozoide (o gameto
masculino)

Células inmovilizadas: Células
vivas que por manipulaciones artificiales han quedado fijadas
sobre una matriz, al
objeto de desarrollar alguna reacción química con
aplicaciones industriales o biotecnológicas.

Citoplasma: Fase líquida de la
célula, rodeada por la membrana celular.

Clonación: Proceso de producción de
un clon. Se llama clon un conjunto de células, todas
idénticas entre sí, que proceden de una
única célula progenitora. Por extensión,
hablamos de clonación del DNA cuando producimos
múltiples copias idénticas de un DNA determinado, o
de clonación de individuos cuando por técnicas de
reproducción asistida se genera un individuo
genéticamente igual a otro.

Código Genético: Relación
entre la secuencia de nucleótidos del DNA y la secuencia
de aminoácidos de la proteína que codifica. Esta
relación es tal que tres nucleótidos (un triplete o
codon) determinan un aminoácido. Así, la secuencia
TTT codifica por al aminoácido fenilalanina (F), GTG por
valina (V), etc.

Cromosoma: Estructura molecular compuesta de DNA
y proteínas, que se hacen aparentes en el momento de la
división celular en eucariotes. El número de
cromosomas es
característico de la especie. Así, la especie
humana presenta 46 cromosomas.

Enfermedad de Kreutfeld-Jacob: enfermedad cerebral
degenerativa contagiada a partir de la ingestió de tejido
nervioso enfermo. Tiene gran parecido con la llamada "enfermedad
de las vacas locas".

Enzima: Catalizador biológico de
naturaleza proteínica. Actúa sobre una sola
reacción metabólica y es altamente
específica hacia el compuesto que ataca, que recibe el
nombre de substrato.

Estereoquímica: expresión que alude
a la forma tridimensional, en el espacio, de una
molécula.

Eucariote: Tipo celular caracterizado por la
presencia de núcleo, organelas, gran tamaño,
lentitud reproductiva y posibilidad de diferenciación
(especialización). Es el tipo celular propio de organismos
pluricelulares (hongos, plantas y animales), de los hongos
unicelulares (levaduras) y de los Protistas
(protozoos)

Exponencial, crecimiento: fase del crecimiento en
la que el ritmo de multiplicación es directamente
proporcional a la masa instantánea. Durante el crecimiento
exponencial el tiempo de duplicación es
constante.

Fecundación in
vitro: proceso mediante el cual se ponen en contacto gametos
femeninos (óvulos) y masculinos (espermatozoides) en un
tubo de ensayo al
objeto de lograr una fecundación fuera de su ámbito
natural.

Fenotipo: conjunto de caracteres
morfológicos, funcionales, bioquímicos y
conductuales que presenta un organismo, y que definen su
individualidad.

Fermentación: transformación
química de un compuesto llevada a cabo por el crecimiento
en medio líquido de un microorganismo. Así, en la
fermentación alcohólica la levadura (un hongo
unicelular) convierte la glucosa en alcohol etílico al
tiempo que se multiplica.

Filogenia: el continuo evolutivo de las especies
vivientes

Fructosa: azúcar
de sabor intensamente dulce, presente en muchas frutas y uno de
los componentes del azúcar común o
sacarosa.

Gemelos univitelinos: dos
organismos genéticamente idénticos que proceden de
un solo óvulo fecundado.

Gen: fragmento de DNA en el que se contiene el
código necesario para la síntesis de una
determinada proteína o RNA. El estudio de los genes
constituye la ciencia que llamamos Genética.

Genoma: conjunto del material genético de
un organismo.

Genotipo: conjunto de genes que presenta un
organismo.

Grupo sanguíneo: características
moleculares propias de la superficie de los hematíes o
glóbulos rojos de la sangre. Hay muchos grupos
sanguíneos descritos; los más conocidos son el
sistema AB0, según el cual, las personas pueden pertenecer
a los grupos 0, A, B y AB. Los grupos sanguíneos se
heredan, siendo los caracteres A y B dominantes y el 0 recesivo.

Hipófisis: Glándula situada en la
base del cerebro, responsable de la secreción de muchas
hormonas, entre ellas la de crecimiento o STH.

Hormona: señal química producida
por las glándulas endocrinas, responsable de una serie de
respuestas fisiológicas.

Hormona de Crecimiento (STH, GH): hormona
proteica producida por la hipófisis anterior,
glándula situada en la base del cerebro. Controla y regula
el crecimiento en la especie humana. Su falta determina la
aparición de enanismos proporcionados; su exceso determina
gigantismo o acromegalia.

Ingeniería
Genética: Conjunto de técnicas químicas
y biológicas que se utilizan en torno al DNA: aislamiento,
purificación, secuenciación, multiplicación
y transferencia del mismo.

Inmunología: Con el nombre de respuesta
inmune conocemos un conjunto de acciones suscitadas en los
organismos animales por la presencia de células o
componentes extraños. La respuesta inmune tiene dos
aspectos fundamentales: la inmunidad humoral, a través de
la que el organismo produce anticuerpos, proteínas capaces
de unirse a los componentes ajenos al organismo y neutralizar su
acción; y la inmunidad celular, en la cual se activan
células que destruyen los elementos extraños (por
ejemplo, el rechazo de transplantes)

Insulina: Hormona peptídica producida por
clas células B del islote de Langerhans del
páncreas. Provoca la entrada masiva de glucosa en los
tejidos
muscular y adiposo, disminuyendo así el nivel de glucosa
en sangre. Su falta determina la diabetes tipo I o
juvenil

Lactosa: es el azúcar
propio de la leche, compuesto por glucosa y galactosa.

Levadura: nombre que se da a ciertos hongos
unicelulares, como Saccharomyces cerevisiae, muy utilizados en
biotecnología.

Ligando: molécula que se fija de manra
específica y estereoquímicamente complementaria a
una proteína.

Lisosoma: organela presente en eucariotes, cuya
función es la digestión de las partículas
alimenticias ingeridas por la célula.

Metabolismo: conjunto de
reacciones químicas que tienen lugar en un organismo vivo.
Cada reacción está catalizada por una enzima
específica.

Mitocondria: organela presente en eucariotes,
encargada de la producción de energía a
través de oxidaciones aeróbicas (que utilizan
oxígeno).

Monómero: molécula unidad que se
repite en un polímero.

Neurona: célula
propia del sistema nervioso,
caracterizada por poder
excitarse y transmitir esta excitación a otra
célula.

Neurotransmisor: molécula producida por
una neurona en respuesta a su excitación, y que transmite
una señal a otra célula, ya sea de
excitación o de inhibición. La mayoría de
las drogas de
abuso se comportan de alguna manera como
neurotransmisores.

Núcleo: parte de la célula
eucariótica, separada del citoplasma por una membrana, que
contiene el material genético estructurado en forma de
cromosomas.

Nucleótido: monómero de los
ácidos nucleicos. En el DNA son A, G, T y C; en el RNA, A,
G, U y C.

Organela: partícula
subcelular con funciones determinadas (producción de
energía, digestión, secreción,
etc.)

Peroxisoma: organela
presente en eucariotes cuya función está ligada a
la función antioxidante (es decir, la supresión de
los efectos tóxicos del oxígeno).

Pluricelular (organismo): Organismo
constituído por muchas células, que se organizan y
estructuran según el principio de la división del
trabajo mediante el fenómeno de la diferenciación.
Todos los organismos pluricelulares son eucariotes.

Polímero: Molécula de gran
tamaño, formada por la aposición sucesiva de otras
moléculas pequeñas, llamadas
monómeros.

Procariote: tipo celular que carece de
núcleo, presentando su material genético libre en
el citoplasma, sin formar un núcleo. Son de tamaño
pequeño, gran velocidad
reproductiva y gran adaptabilidad. Siempre son unicelulares.
Distinguimos en ellos las bacterias y las
arquebacterias.

Proteína: polímero lineal
constituído por aminoácidos, cuya estructura
tridimensional es capaz de fijar específicamente ligandos
y desarrollar así sus funciones. Un conjunto muy
importante de proteínas son las enzimas, catalizadores
específicos de todas las reacciones
metabólicas.

Proteolisis: proceso, generalmente
enzimático, de degradación de las proteínas
a sus aminoácdos constituyentes.

Quimosina: enzima presente en la secreción
del estómago de terneras lactantes (cuajo), a partir de la
cual se fabrica el queso.

Receptor: Molécula
de proteína que reconoce específicamente una
señal molecular.

Reproducción asistida: Conjunto de
técnicas de manipulación de células
germinales conducentes a solucionar problemas de esterilidad o
infertilidad.

Reproducción clónica: forma de
reproducción en la que se genera un individuo
genéticamente idéntico a otro.

Reproducción sexual: forma de
reproducción en la que el nuevo individuo recibe su genoma
de otros dos individuos de la misma especie, de manera que cada
uno contribuye con la mitad del nuevo genoma. Su
característica fundamental es la enorme variabilidad que
genera en las especies. Es propia de los eucariotes, aunque en
algunos procariotes hay formas primitivas de la misma.

Ribosoma: Partícula subcelular sobre la
cual se forman las proteínas en un proceso dirigido por el
mRNA (RNA mensajero).

Secuencia: Orden en que aparecen los
monómeros en un polímero.

Simbiosis: cooperación entre dos
organismos distintos en la que ambos sacan provecho del
otro.

Substrato: Molécula sobre la que
actúa una enzima, transformándola.

Traducción: Proceso
mediante el cual el RNA mensajero (mRNA) es leído por los
ribosomas para formar proteínas.

Transcripción: Proceso mediante el cual se
forma una molécula de mRNA (RNA mensajero) cuya secuencia
reproduce la del DNA.

Transgénicos, organismos: Organismos a los
que mediante manipulaciones artificiales se han introducido genes
de otros seres vivientes.

Unicelular, organismo: Ser
vivo que consta de una sola célula. Algunos son eucariotes
(el reino Protistas, protozoos) y los demás son
procariotes (Bacterias y Arquebacterias)

Virus: Agregado molecular
que consta de un ácido nucleico rodeado de una cubierta
proteica. El ácido nucleico, que puede ser RNA o DNA,
sólo puede expresarse en el interior de una célula
viva, eucariótica o procariótica, a la cual
parasita el virus, reproduciendo su mensaje
genético.

REFERENCIAS

Biotecnología de cultivos
hortícolas

Lozano Ruiz, R.; Cuadrado Gómez, I.M.

Año: 2000 (1ª Ed.)

Idioma: Español–Págs: 186

Biotecnología e ingeniería

V.V.A.A.

Año: 1999 (1ª Ed.)

Idioma: Español–Págs: 149

Conservación y caracterización de recursos
fitogenéticos

Fernando González-Andrés; José M.
Pita Villamil (eds.)

Año: 2001 (1 Ed.)