Sesion 14 - Ingenieria Genetica

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Curso: Bioquímica y Toxicología
Manipulación genética de plantas y bacterias
INTRODUCCIÓN
Desde el inicio de la agricultura la humanidad ha seleccionado las plantas que le
proporcionaban un mayor rendimiento en alimentos o materias primas necesarias
para la obtención de numerosos productos útiles como drogas, medicinas,
colorantes y especias. Los primeros agricultores aumentaban la producción
guardando para la siguiente siembra las semillas de las plantas más deseables. En
los últimos cien años, con el descubrimiento de las leyes de la Herencia por Mendel
y el avance de la biología vegetal, la mejora de las plantas se ha incrementado
considerablemente.
La biorremediación mediante plantas y bacterias ofrece grandes posibilidades de limpiar y
descontaminar sistemas complejos y gracias a sus ventajas económicas y ambientales será una
de las tecnologías más desarrolladas durante este siglo.
Se están utilizando cepas especializadas de microorganismos de alta actividad para tratar
agentes contaminantes en diferentes sectores, como las industrias que utilizan catalizadores,
las textiles, las curtiembres, el procesamiento de celulosa y almidón, la galvanoplastia, la
minería, el desengrasado y recubrimiento de superficies y la impresión. Además, debido a la
excesiva contaminación por metales pesados se está trabajando en ingeniería genética para
conseguir plantas transgénicas que puedan ser utilizadas en fitorremediación, ya que así se
podrán obtener una gran diversidad de plantas que puedan acomplejar los metales pesados
como anteriormente hemos indicado.
MANIPULACIÓN GENÉTICA EN PLANTAS Y BACTERIAS
MANIPULACIÓN GENÉTICA EN 
PLANTAS
MANIPULACIÓN GENÉTICA EN 
BACTERIAS
CASOS APLICATIVOS
CASOS RELACIONADOS CON LA MANIPULACION 
GENETICA DE PLANTAS Y BACTERIAS
CASO 1 :
• FITODESCONTAMINACIÓN DE TNT
La fitodescontaminación de TNT (2,4,6-Trinitrotouleno) se ha conseguido expresando el gen de
la nitrorreductasa de bacterias en plantas de tabaco. Gracias a la enzima nitrorreductasa
codificada por este gen se cataliza la reducción de TNT a hidroxiaminodinitrotolueno (HADNT)
También tenemos otros contaminantes como el arsénico debido a que hasta 1968 se usaba
como herbicida e insecticida por lo que aún se encuentra en altas concentraciones en los suelos
donde se aplicaron estos productos. Se está experimentando con el uso de un helecho (Pteris
vittata) que acumula grandes cantidades de arsénico aunque se desconoce el mecanismo y la
razón de dicha acumulación ya que es altamente tóxico para los seres vivos.
CASO 2:
EL DESARROLLO DEL ÁLAMO AMARILLO PARA LA
FITODESCONTAMINACIÓN DEL MERCURIO:
Un grupo de investigación utilizó un gen llamado merA, que codifica para
la enzima reductasa del ion mercúrico, altamente tóxico, que cataliza su
reducción hasta la forma volátil y poco tóxica de mercurio elemental,
gaseoso en condiciones de temperatura no muy elevadas. Estos
investigadores, consiguieron la transferencia del gen bacteriano merA a
cultivos de Liriodendro tulipifera (álamo amarillo). El gen se expresó
adecuadamente en ese material vegetal, de modo que las plántulas
regeneradas germinaron y crecieron vigorosamente en los medios de
cultivo, que contenían niveles de iones mercurio que son normalmente
tóxicos, siendo capaces de captarlo en su forma iónica y de reducirlo en el
interior de la planta, tras lo cual era liberado en la forma gaseosa no
tóxica.
Esta investigación ha abierto el camino para que en el futuro sea posible
realizar plantaciones arbóreas transgénicas que, mediante este proceso
de fitovolatilización u otros parecidos, sean capaces de descontaminar
terrenos con altos niveles de contaminantes.
CASO 3:
FITODESCONTAMINACIÓN DE CADMIO
La expresión de la sintetasa de glutatión en mostaza india
realza la acumulación y tolerancia del cadmio.
Una de las formas por la cual las plantas desintoxican los
metales pesados está en el secuestro con los péptidos de los
metales pesados que atan a los llamados fitoquelantes o su
precursor, el glutatión. Para desarrollar en estas plantas
transgénicas la acumulación y/o tolerancia de metales
pesados se usó Escherichia coli que tiene la sintetasa de
codificación del glutatión en el gen gshII (GS) expresándolo en
el citosol de la mostaza india (Brassica juncea).
Las plantas transgénicas del GS acumulan considerablemente
más cadmio que las de tipo salvaje, además las plantas GS
demostraron tolerancia alta al Cd en las etapas de semilla y de
planta adulta.
CASO 4:
LA FITODESCONTAMINACIÓN DE METILMERCURIO A
TRAVÉS DE LA EXPRESIÓN DEL MERB EN
ARABIDOPSIS DA RESISTENCIA A LOS
ORGANOMERCURIALES:
El metilmercurio es un tóxico ambiental que causa degeneración
neurológica severa en animales. Es producido por las bacterias en
los suelos y los sedimentos que se han sido contaminados por
mercurio. Para aumentar el potencial de las plantas de extraer y
desintoxicar este producto químico usamos una planta modelo de
thaliana deArabidopsis, expresando gen modificado de bacterias
llamado merBpe que actúa codificando la liasa organomercurial
(MerB) bajo el control de un promotor de la planta. MerB cataliza la
lisis del protón en el enlace del carbono-mercurio, eliminando el
ligando orgánico y lanzando Hg(II), una especie menos móvil del
mercurio.
Las plantas transgénicas que expresan el merBpe crecen
vigorosamente en una amplia gama de concentraciones del cloruro
de monometilmercurio y del acetato de fenilmercurio. Las plantas
que carecían de ese gen fueron inhibidas o muertas con las mismas
concentraciones de organomercuriales.
No se puede rechazar la ingeniería genética por ser peligrosa. Todos los
adelantos lo parecen
Mae-Wan Hu
GRACIAS