Antes de 1940 se consideraba que el gen era la unidad de función → unidad más pequeña capaz de regir un carácter. El mecanismo es mediante la producción de una enzima que actúa en determinada ruta metabólica: "un gen - una enzima".
Tb. se aceptaba que el gen era la unidad estructural → la parte más pequeña susceptible de intercambiarse en una recombinación, y la parte más pequeña capaz de mutar.
A partir de los trabajos de BENZER (1950), se vio que el gen sí podía ser considerado la unidad de función (= cistrón), pero no la unidad de estructura. Los genes eran divisibles. Esto ayudó a aceptar que el gen era una secuencia de nucleótidos (→ WATSON y CRICK, 1953, en su modelo helicoidal del ADN). La unidad de estructura de la información es el nucleótido.

Gen → seg. de ADN, o de ARN en ciertos virus, con información para una cadena polipeptídica o para un ARN.
En eucariotas, los genes contienen intrones (→ frag. sin información) y exones.
Algunos virus tienen genes solapados → una misma secuencia de nucleótidos puede tener dos informaciones (dos genes), según se empiece a leer por el 1º o el 2º nucleótido.

En los procariontes, el ADN contiene una copia de cada gen, sin intrones. No hay apenas ADN silencioso (→ no se transcribe).
En los eucariontes sólo un 10 % del ADN son genes; lo demás son intrones. Hay sencuencias de nucleótidos que se encuentran repetidas varias veces.
Mientras que en los procariotas, a partir de una misma secuencia de ADN se puede sintetizar uno o dos productos dif. si varía el punto de inicio de lectura (→ genes solapados), en los eucariontes, de dif. secuencias se sintetiza un solo producto.

→ Introducción de genes en el genoma de un ind. que carece ellos. Se realiza a través de las enzimas de restricción → capaces de cortar el ADN en puntos concretos in vitro.
ADN-recombinante → el formado al intercalar un seg. de ADN extraño en un ADN receptor.
Se puede aislar un gen determinado (→ ADN pasajero), y, mediante un vector (→ un plásmido bacteriano o un virus), introducirlo en bacterias. Éstas, al reproducirse, aumentan el nº de copias del gen (→ clonación).

♦ PLÁSMIDOS Y VIRUS

• Plásmido bacteriano → pequeño ADN circular de doble hélice, en nº de 20-50 en una bacteria. Si por lisis de las bacterias quedan libres, pueden penetrar en otras bacterias (→ transformación). Las bacterias receptoras adquieren así las prop. de los genes contenidos en el plásmido.
Los plásmidos de bacterias no se integran el cromosoma bacteriano. Pero hay plasmidos en levaduras (→ eucariotas) que sí se integran en los cromosomas, lo cual permite utilizarlos como vectores de genes de gran tamaño en mamíferos.
El plásmido Ti, de una bacteria que parasita plantas, tiene un sector (T) que puede insertarse en los cromosomas de las células veg. Ello permite utilizarlo como vector de genes, intercalados previam. dentro de T.

• Los virus tb. se usan como vectores.
Un virus infecta una bacteria → ciclo lítico → se destruye el ADN celular, se replica el ADN vírico y se sintetizan proteínas de la cápsida.
A veces, por error, se encapsulan seg. del ADN bacteriano. Estos virus defectivos pueden infectar a una 2ª bacteria, e introducir el seg. de ADN de la bacteria hospedadora ant. → transducción. Este seg. puede recombinar (intercambiar) con su seg. homólogo de la bacteria actual → ésta adquire las prop. de los genes de la célula ant.

♦ LA INSERCIÓN DE GENES

Para insertar el ADN pasajero en el ADN vector, se cortan ambos con la misma enzima de restricción. Éstas cortan en un punto determinado, situado en una secuencias (→ palindrómicas) que son iguales en ambas hebras y que presentan simetría según la complementariedad de las bases. Al cortarse por el mismo punto, queda un corto oligonucleótido en cada lado del corte (→ segmentos cohesivos), de tal modo que uno es complementario del otro; facilitan la formación del ADN recombinante a partir de dos ADN cortados.
Dado que en los procariotes no hay proceso de maduración del ARNm, si se desea intercalar un gen eucariótico en una bacteria, no se puede introducir un seg. de ADN con intrones y exones. Se usa la transcriptasa inversa = retrotranscriptasa (de origen vírico) para producir ADN a partir de una hebra de ARNm ya maduro. Posteriorm. se ha de duplicar para que se forme el ADN de doble hélice (→ ADN complementario, ADNc). Finalm. se introduce en un vector para que lo transporte al int. de la bacteria.

El ADN pasajero puede provenir de:
- ADN de una célula fragmentado por enzimas de restricción.
- ARNm aislado, que sirve como molde para, mediante la transcriptasa inversa de origen viral, fabricar un ADN de doble hebra.
- ADN sintetizado artificialm. Esto permite introducir mutaciones y elaborar enzimas de diseño.

Se transfiere el gen humano normal a una bacteria, se obtiene la sust. deseada a partir de ella, y luego se inyecta.
Tenemos:
• Terapia de la célula somática → se hace llegar el gen correcto a las células somáticas. El cambio no es hereditario.
• Terapia de la célula germinal → se hace llegar el gen correcto a un gameto o a un cigoto. Todas las células del nuevo ind. sufrirán la modificación, la cual pasaría a las futuras generaciones. Hoy día aún no es realizable.

♣  SUSTANCIAS HUMANAS PRODUCIDAS POR BACTERIAS
- Insulina
- Hormona del crecimiento
- Interferón (IFN)
- Factor VIII de la coagulación

♣  INGENIERÍA GENÉTICA EN HUMANOS → introducción del gen correcto en células humanas

• Talasemia
Grupo de enfermedades relacionadas con la presencia de hemoglobinas dif. de las normales → anemia. Se debe a alteraciones en los genes de las hemoglobinas.
Mecanismo curativo → retirar células de la médula ósea del enfermo e introducir en ellas el gen correcto mediante un virus, y volverlas al torrente sanguíneo para que se implanten de nuevo en la médula ósea.

• Carencia de la enzima adenosín desaminasa (ADA)
Implica un fallo en los linfocitos → enfermedad de los "niños burbuja". Al carecer de un sist. inmunitario correcto, cualquier infección resulta fatal.
El mecanismo curativo es similar a la talasemia.

Organismos transgénicos → org. eucarióticos en los que se ha introducido genes extraños en la célula madre.

♦ INGENIERÍA GENÉTICA APLICADA A LA PRODUCCIÓN AGRÍCOLA

• Variedes transgénicas de maíz, resistentes a las heladas (→ incorporación de un gen de un pez muy resistente al frío), a determindas plagas (→ un gen del trigo), y a varios herbicidas (→ gen bacteriano).

• Variedades transgénicas de trigo, más nutritivas y más resistentes a las plagas y a los herbicidas (→ genes de insectos y bacterias).

• Variedad de tomate que madura más lentam. (→ anulación del gen que regula su maduración).

• Plantas de tabaco transgénicas
Si se rocían con luciferina emiten luz, gracias a la introducción del gen de la enzima luciferasa de las luciérnagas → descompone la luciferina desprendiendo luz.
La adición de este gen a otros genes que se desea introducir, permite reconocer si se han incorporado o no.

• Inserción de los genes "nif" (→ posibilitan  el aprovechamiento del N₂ atm. por algunas bacterias y cianobacterias) en el genoma de plantas sup. para que éstas no dependan de los nitritos y nitratos del suelo.


♦ INGENIERÍA GENÉTICA APLICADA A LA PRODUCCIÓN ANIMAL

→ En peces, ya que, al tener fecundación ext., permite la introducción de genes en el cigoto (→ pronúcleo masc.) antes de la fusión de los pronúcleos.
Logros:

• Carpas transgénicas → crecen un 20-46 % más rápidam. (→ gen de la hormona del crecimiento de la trucha arcoiris).

• Salmones transgénicos → resisten mejor las bajas T (→ gen de platija). Este gen produce una proteína que se une a los cristales de hielo que se forman en la sangre e impide su crecimiento.

• Ratones transgénicos → ratones que carecían de la hormona del crecimiento por una mutación, tras la introducción del gen de la hormona del crecimiento de ratas, triplican el peso y tamaño. Es de gran interés para la producción animal.

Cáncer → tumores benignos y malignos (→ metástasis).
Células cancerosas → se dividen a gran velocidad, poseen proteínas de membrana dif., presentan alteraciones de forma y tienen tendencia a invadir los tejidos próximos. La alteración de las proteínas de membrana receptoras de hormonas mitógenas puede estar relacionada con su incensante división.
El paso de célula normal a cancerosa (→ transformación cancerosa o neoplásica) está relacionado con dif. factores amb., que actúan alterando el ADN.
Hay ciertos genes (→ protooncogenes) que, con una pequeña alteración producida por los agentes cancerígenos, pasan a oncogenes, los cuales provocan la transformación cancerosa. Hay otros genes (→ antioncogenes = genes supresores) que inhiben la div. celular, estableciéndose un equilibrio entre unos y otros.
El ADN de células cancerosas es capaz de provocar la transformación de células sanas en cancerosas. El retinoblastoma y el xeroderma pigmentosum son dos tipos de cáncer hereditarios.

♥  CÁNCER PRODUCIDO POR VIRUS ONCOGÉNICOS

Producen cáncer al infectar las células (→ transducción) de animales de lab. No se han encontrado en humanos. Estos virus poseen uno o más oncogenes.

♥  CÁNCER PRODUCIDO POR AGENTES CANCERÍGENOS (sust. químicas o radiaciones)

Son la mayoría de los cánceres en humanos. Gen., los agentes cancerígenos son mutágenos. Sus efectos no son inmediatos, sino que precisan repetición y otros factores complementarios para que se desencadene la transformación de la célula normal en cancerosa. Además del agente mutágeno es nec. un proceso promotor. Tb. debe producirse un alteración del sist. inmune (→ lintofitos T citotóxicos) y de la síntesis del interferón, dado que dicho sist. no destruye la células cancerosas.

♥  EL CÁNCER Y LA RESPUESTA INMUNOLÓGICA

Las células cancerosas tienen moll. especiales en sus membranas que pueden actúan como antígenos. Pero si la rta. inmune no es apropiada, el crecimiento tumoral prosigue.
Al ser inoculados estos antígenos en ratones, desencadenan la rta. inmune de los linfocitos. Se espera que estos anticuerpos (→ anticuerpos monoclonales), al ser introducidos en el enfermo, destruyen las células tumorales.
Tb. se intenta la inmunidad activa → rta. inmune mediante el uso de células cancerosas atenuadas (vacuna).
Hay sustancias anticancerígenas que actúan en los sistemas de reparación del ADN (→ frutas, verduras, aceite de oliva y pescado azul).

La Organización del Genoma Humano (HUGO) (1988) inició el Proyecto Genoma Humano en 1990, para conocer los 3·10⁹ pares de nucleótidos de los 100.000 genes del ser humano. La secuencia está completa, pero falta saber donde están todos los genes, cómo actúan y cómo se reparan.
Resultó que tenemos la mitad de los genes de lo que se pensaba, muchos son comunen con las bacterias y no hay apenas dif. entre razas.

Algunos científicos observaron los pelibros del ADN recombinante, si se produce en células capaces de infestar a humanos. A partir de 1976 se establecieron normas.
1ª etapa → las cuestiones se centraron en la calidad, seguridad y eficacia de los productos.
2ª etapa → cuestiones éticas, evitar los atentados sobre la dignidad humana.

Criterios básicos establecidos:

• Límites en los org.  transgénicos por motivos ecológicos y de sanidad
- Pueden causar desastres ecológicos como extinción de sp debido a su mayor competitividad.
- Causar enfermedades debidas a nuevas bacterias o virus,...
- Causar contaminaciones, por nuevos procesos metabólicos indeseables.

• Límites por motivos éticos y morales
Se acepta la terapia génica. Para manipular embriones es nec. del consentimiento de los padres.

• Límites por motivos sociales
El derecho a la intimidad debe impidir la exigencia de sondeos génicos para acceder a un puesto de trabajo,etc.

• Límites por motivos políticos
Las patentes deben favorecer a todos los humanos.