Biotecnología: Conceptos y Aplicaciones Clave

La biotecnología se define como toda aplicación tecnológica que utiliza sistemas biológicos y organismos vivos, o sus derivados, para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos. Desde que los científicos comprendieron la estructura y función de los genes, han buscado formas de aislarlos, analizarlos, modificarlos y transferirlos entre organismos.

Producción de Proteínas Recombinantes

La producción industrial de proteínas recombinantes abarca varias etapas:

• Fermentación: Las células modificadas genéticamente se cultivan en tanques de fermentación.
• Extracción y purificación: Las células se centrifugan para extraer las proteínas, que luego se purifican.
• Formulación: La proteína se acondiciona para su uso terapéutico.

Las proteínas recombinantes han revolucionado el tratamiento de enfermedades como la hemofilia, anemia, neutropenia, hepatitis B y el enanismo hipofisario.

Insulina Recombinante Humana: Un Avance Significativo

La insulina recombinante humana es una forma más segura y económica de producir insulina. Actualmente, varios laboratorios la producen utilizando bacterias o levaduras. El proceso implica:

1. Extracción de plásmidos (pequeñas moléculas de ADN circular).
2. Inserción del gen de la insulina humana en los plásmidos.
3. Introducción de los plásmidos modificados en bacterias.
4. Multiplicación de las bacterias, que producen grandes cantidades de insulina.
5. Extracción y purificación de la insulina recombinante.

Ingeniería Genética: Transgénicos y OGM

La ingeniería genética permite la creación de organismos transgénicos. Un transgénico es un organismo que contiene fragmentos de ADN de otro organismo, insertados y combinados con su genoma original. Estos organismos también se conocen como Organismos Genéticamente Modificados (OGM).

La biotecnología, a través de la ingeniería genética, posibilita:

• Obtención de organismos con características deseadas.
• Corrección de defectos genéticos.
• Síntesis de moléculas útiles para el ser humano.
• Determinación de la función de genes específicos.

Aplicaciones de la Biotecnología

Las aplicaciones de la biotecnología son amplias, desde la producción de antibióticos (como la penicilina) en grandes fermentadores de microorganismos, hasta la generación de cultivos vegetales y celulares que actúan como biorreactores para la producción de fármacos. La producción de proteínas recombinantes, obtenidas a partir de ADN recombinante mediante transgénesis, permite obtener grandes cantidades del producto a menor precio, facilitando su purificación y reduciendo el riesgo de enfermedades.

Organismos Utilizados en Biotecnología

• Microorganismos: Se reproducen rápidamente, son fáciles de cultivar y modificar genéticamente, y ofrecen un alto rendimiento en la producción de proteínas. La bacteria Escherichia coli es ampliamente utilizada.
• Vegetales: Las plantas transgénicas se utilizan para fabricar combustibles, medicamentos, anticuerpos y vacunas. Presentan menor riesgo de contaminación con patógenos y sus condiciones de cultivo son económicas.
• Animales: Los cultivos celulares de mamíferos son útiles para sintetizar proteínas complejas, como hormonas y anticuerpos. Se utilizan células de ratones, hámsteres, simios y humanos.

Herramientas de la Ingeniería Genética

La ingeniería genética requiere herramientas para manipular el ADN, incluyendo:

• Enzimas de restricción.
• Enzimas ligasas.
• Bacterias transgénicas.

La obtención de un organismo transgénico implica:

1. Definir el objetivo.
2. Identificar el gen de interés.
3. Clonar el gen.
4. Construir el vector (molécula de ADN que transporta el gen).
5. Transferir el gen al organismo receptor.
6. Caracterizar y desarrollar el organismo transgénico.

Células Madre: Potencial Terapéutico

Las células madre son células indiferenciadas con la capacidad de transformarse en distintos tipos celulares. Su función principal es mantener y reparar los tejidos. Existen dos tipos principales:

• Células madre embrionarias: Se obtienen de embriones en etapas tempranas de desarrollo.
• Células madre adultas: Presentes en todos los tejidos del organismo.

Las células madre se conservan en tanques con nitrógeno líquido a -196°C y pueden utilizarse en tratamientos médicos.

Alimentos Transgénicos: Beneficios y Consideraciones

Los alimentos transgénicos pueden ser de origen vegetal o animal y contienen genes extraños insertados en su genoma. Ejemplos incluyen soja, maíz, tomate, calabaza y arroz. Los beneficios potenciales incluyen:

• Alimentos más nutritivos.
• Mayor rendimiento de los cultivos.
• Reducción del uso de plaguicidas.
• Alimentos con funciones medicinales o como vacunas.

Es crucial que todo alimento transgénico sea sometido a estudios rigurosos y siga una reglamentación estricta, ya que la modificación genética podría generar cambios inesperados.

Soja Transgénica: Un Caso de Estudio

La soja es vulnerable al glifosato, un herbicida utilizado para controlar malezas. Se ha desarrollado una variedad transgénica de soja, la soja RR (RoundUp Ready), que presenta un gen de resistencia al glifosato, permitiendo su uso sin dañar el cultivo.

Drogas, Adicción y el Sistema Nervioso

Una droga es cualquier sustancia que, al introducirse en el organismo, modifica una o varias de sus funciones. Las drogas pueden ser estimulantes (aceleran la actividad cerebral, como la cocaína y las anfetaminas) o depresoras (disminuyen los reflejos y pueden producir alucinaciones, como el alcohol). El abuso de drogas se refiere al consumo excesivo y periódico, que puede llevar a la adicción. La adicción es un estado de alteración provocado por el consumo repetido de drogas psicotrópicas.

Circuitos de Recompensa y Adicción

Los circuitos de recompensa son centros del sistema nervioso central regulados por neurotransmisores. Permiten el desarrollo de conductas aprendidas en respuesta a estímulos placenteros o desagradables. Las drogas pueden alterar estos circuitos, llevando a la adicción.

Alcohol: Efectos en el Sistema Nervioso

El alcohol actúa modificando la acción de neurotransmisores como el GABA (ácido gamma-aminobutírico) y el glutamato. Aumenta la acción inhibitoria del GABA y reduce la acción estimulante del glutamato, afectando la función de las células nerviosas.

Afecciones del Sistema Nervioso

Algunas afecciones del sistema nervioso incluyen:

• Epilepsia.
• Enfermedades neurodegenerativas (como la enfermedad de Alzheimer, que afecta la memoria y puede llevar a la invalidez total).
• Enfermedades infecciosas.