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Bases de datos biológicas

Las bases de datos más relevantes en biología incluyen datos de secuencias de nucleótidos, proteínas, estructura de proteínas, genomas, expresión genética, bibliografía, taxonomía, metabolismo, factores de transcripción, etc. Nos podemos hacer una idea de las bases de datos disponibles en esta base de datos de bases de datos biológicas.
Principales bases de datos se secuencias de nucleótidos:

• NCBI (EEUU)
• EMBL (Europa)
• DDBJ (Japón)

Algunas bases de datos de genomas de organismos concretos:

• Flybase (Drosophila)
• SGD (Levadura)
• TAIR (Arabidopsis)
• ENSEML (Hombre, ratón y otros)

Principales bases de datos de proteínas:

• Uniprot
• Swiss-prot
• PDB
• MMDB
• SCOP

Bases de datos de secuencias

Una base de datos de nucleótidos es una colección de secuencias de ADN o proteínas.
A estas secuencias normalmente se les añade alguna información relevante y una interfaz para poder acceder a la propia base de datos.
Las tres bases de datos principales de nucleótidos son: EMBL , Genbank y DDBJ.
Intercambian las nuevas secuencias todos los días, por lo tanto, en las tres se encuentra depositada la misma información.
Con el tiempo estas bases de datos han ido añadiendo información adicional a las secuencias y ahora incluyen funciones, mutaciones, proteínas codificadas, referencias bibliográficas, etc.
El crecimiento anual de estas bases de datos es enorme. En el recuento del 15 de Junio de 2007 había más de 73 millones de secuencias en la Genbank y en 2012 mas de 157 millones, y este crecimiento exponencial dista mucho de saturarse.

 

Secuenciación del genoma

 

La secuenciación del genoma es un proceso de laboratorio que determina la secuencia completa de ADN en el genoma de un organismo en un proceso único. Esto supone la secuenciación de todas los cromosomas de un organismo con ADN , así como el contenido en el de mitocondrias y, para las plantas, en cloroplastos.
La secuenciación del genoma entero no debe confundirse con el análisis de ADN, que sólo determina la probabilidad de que el material genético proviene de un individuo o grupo en particular, y no contiene información adicional sobre las relaciones genéticas, origen o susceptibilidad a enfermedades específicas.¹​ También, a diferencia de la secuenciación del genoma completo, el genotipado SNP cubre menos del 0,1% del genoma. Casi todos los genomas completos son exclusivamente de los microbios; el término "genoma completo" así se utiliza libremente para significar "más del 95%". El resto de este artículo se centra en los genomas humanos casi completos.
En general, conocer la secuenciación completa de ADN del genoma de un individuo no proporciona, por sí sola, información clínica útil; pero esto puede cambiar con el tiempo ya que un gran número de estudios científicos continúan siendo publicados detallando asociaciones claras entre variantes genéticas específicas y las enfermedades .²​³​
La herramienta de secuenciación de genes en el nivel SNP permite a los científicos identificar variantes funcionales de los estudios de asociación y mejorar el conocimiento a disposición de los investigadores interesados en la biología evolutiva y, por lo tanto, pueden sentar las bases para predecir la susceptibilidad a la enfermedad y la respuesta a los fármacos.⁴​
Además, al alinear los genomas secuenciados, se pueden obtener las mutaciones somáticas producidas, como las sustituciones de bases.

Sonda molecular

 

Una sonda es un fragmento de ADN (o raramente ARN) de pequeño tamaño (normalmente entre 100 y 1000 bases) usado en biología molecular como herramienta para detectar la presencia de ADN o ARN de secuencia complementaria parecida o igual.
En su uso, la sonda se une a la secuencia diana monocatenaria (ADN_1c ó ARN) mediante un mecanismo de hibridación que forma una estructura bicatenaria, una de las hebras pertenece a la sonda, y la otra a la secuencia diana. Esta unión se establece porque tanto la sonda como la diana tienen secuencias en parte o totalmente complementarias, formándose pares de bases
complementarias.
 

Diagnóstico de las enfermedades infecciosas

 

 

Los microorganismos, tales como bacterias, virus, hongos, y parásitos (ver Tipos de organimos infecciosos) causan enfermedades infecciosas.

El médico sospecha una infección basándose en los síntomas, los resultados de la exploración física y los factores de riesgo de la persona afectada. En primer lugar, se confirma que el paciente tiene una infección en lugar de otro tipo de enfermedad. Por ejemplo, un paciente con tos y dificultad para respirar puede tener una neumonía (infección del pulmón). Sin embargo, también puede tener asma o insuficiencia cardíaca. En este paciente, una radiografía de tórax puede ayudar a distinguir la neumonía de los otros posibles diagnósticos.

Una vez que el médico confirma que el paciente tiene una infección, por lo general necesita saber qué microorganismo concreto está causándola. Muchos tipos diferentes de microorganismos pueden producir una infección dada. Por ejemplo, una neumonía puede ser causada por virus, bacterias, o rara vez, hongos. El tratamiento es diferente para cada uno de ellos.

Diferentes pruebas de laboratorio permiten identificar los microorganismos. Se utilizan una muestra de sangre, orina, esputo, o de otro tejido o fluido corporal. Estas muestras se pueden

• Teñir y examinar al microscopio
• Cultivar (someter a condiciones que estimulan el crecimiento de microorganismos)
• Analizar para comprobar si existen anticuerpos producidos por el sistema inmunitario de la persona en respuesta al microorganismo
• Analizar para detectar la presencia de antígenos de un microorganismo (moléculas del microorganismo que son capaces de desencadenar una respuesta inmunitaria en el cuerpo)
• Detectar material genético (como ADN o ARN) del microorganismo

Ninguna prueba puede identificar todos los microorganismos, y las que son útiles para uno a menudo no son eficientes para otro. El médico elige la prueba en función del microorganismo que considera que es más probable que cause el trastorno en cuestión.

A veces se realizan varias diferentes, generalmente en un orden concreto, según los resultados obtenidos en la prueba anteriormente realizada. Cada una delimita aún más las posibilidades. Si no se realiza la prueba adecuada, no se puede identificar la causa de la infección.

Algunas muestras que se envían para análisis, como el esputo, las heces y los frotis de la nariz o la garganta, contienen de forma habitual muchos tipos de bacterias que no son las responsables de la enfermedad. El médico distingue entre estas bacterias y las que sí que podrían causar la enfermedad del paciente. Otras muestras proceden de localizaciones que, en condiciones normales, no contienen microorganismos (que son estériles), como la orina, la sangre o el líquido cefalorraquídeo (el líquido que rodea el cerebro y la médula espinal). El hallazgo de bacterias en estas muestras es anormal.

Una vez identificado un microorganismo, el médico puede hacer pruebas para determinar qué fármacos son más eficaces (pruebas de sensibilidad), con lo que se puede iniciar antes el tratamiento que parece más eficaz.

Tinción y examen al microscopio

A veces, el médico puede identificar un microorganismo simplemente examinando la muestra con el microscopio.

La mayoría de las muestras se procesan utilizando tinciones. Las tinciones son productos químicos especiales que dan color a los microorganismos, haciendo que destaquen sobre el fondo. Algunos microorganismos tienen un tamaño, una forma o un color diferentes que permiten reconocerlos.

Sin embargo, muchos son muy parecidos y no se pueden distinguir usando un microscopio. Además, debe haber el suficiente número de microorganismos y deben ser lo suficientemente grandes como para poderse ver con el microscopio. Por ejemplo, los virus no pueden ser identificados utilizando el microscopio, dado que son demasiado pequeños.

Para las bacterias, a menudo se utiliza en primer lugar la tinción de Gram (una tinción de color violeta). Las bacterias se clasifican de la forma siguiente:

• Gram-positivas (que se ven azules porque retienen la tinción de Gram)
• Gram-negativas (se ven de color rojo porque no captan la tinción)

Esto permite tomar algunas decisiones con respecto al tratamiento, en función de que la bacteria responsable sea gram-positiva o gram-negativa.

Además de la tinción de Gram, se pueden utilizar otras tinciones dependiendo de los microorganismos que se considere que podrían estar presentes.

Cultivo de los microorganismos

Por lo general, una muestra contiene muy pocos microorganismos para que se puedan ver con el microscopio o se puedan identificar usando otras pruebas. Por lo tanto, habitualmente se intenta aumentar el número de microorganismos (cultivándolos) en el laboratorio hasta que son suficientes como para poder identificarlos. Se toma una muestra de la zona de la infección que pueda contener el microorganismo. Las muestras pueden incluir

• Sangre
• Esputo
• Orina
• Heces
• Tejido
• Líquido cerebroespinal
• Moco de la nariz, la garganta o el área genital

La muestra se deposita en una placa o en un tubo de ensayo para cultivo que contiene nutrientes específicos que favorecen el crecimiento de los microorganismos. Se utilizan diferentes nutrientes dependiendo del microorganismo que se sospeche. A menudo, se añaden determinadas sustancias químicas a la placa o al tubo de ensayo para detener el crecimiento de aquellos microorganismos que no causan la enfermedad que se sospecha que sufre el paciente.

Muchos microorganismos, como por ejemplo las bacterias que causan infecciones de las vías urinarias o en el caso de la faringoamigdalitis estreptocócica, se pueden cultivar con facilidad. Algunas bacterias, tales como las bacterias que causan la sífilis, no se pueden cultivar. Otras bacterias, como las que causan la tuberculosis, aunque se pueden cultivar, tardan varias semanas en crecer. Algunos virus se pueden cultivar, pero muchos no.

Pruebas de la sensibilidad de un microorganismo a los fármacos antimicrobianos

Aunque el médico sabe, en general, cuáles son los fármacos antimicrobianos eficaces contra los diferentes microorganismos, éstos están desarrollando continuamente resistencias a los fármacos que antes eran eficaces. Por lo tanto, es necesario realizar pruebas de sensibilidad para determinar la eficacia de diferentes fármacos antimicrobianos contra el microorganismo concreto que está ocasionando la infección en el paciente. Esta prueba ayuda a decidir qué medicamento se debe utilizar para combatir dicha infección (ver Antibióticos : Elección de un antibiótico).

Las pruebas de sensibilidad se llevan a cabo sobre los cultivos. Una vez que el microorganismo crece en un cultivo, se añaden diferentes antimicrobianos para ver cuáles consiguen destruir a los microorganismos. También permiten determinar cómo de sensible es el microorganismo a un fármaco concreto, es decir, si se necesita una dosis pequeña o grande del antimicrobiano para matar al microorganismo. En general, no se emplea un fármaco si en las prueba de laboratorio son necesarias dosis muy grandes de este para destruir al microorganismo.

A veces se utilizan pruebas genéticas para detectar qué genes del microorganismo son los que causan resistencia a ciertos fármacos antimicrobianos. Por ejemplo, se puede identificar Staphylococcus aureus resistente a meticilina (SARM) mediante pruebas que detectan el gen mecA.

Las pruebas de sensibilidad se realizan en el laboratorio, por tanto su resultado no siempre reproduce lo que ocurre en el organismo de la persona cuando se le administra un fármaco. Diversos factores relacionados con el paciente pueden influir en la eficacia del fármaco (Ver también Introducción a la respuesta a los fármacos). Se incluyen los siguientes:

• El buen funcionamiento del sistema inmunitario de la persona afectada
• La edad de la persona
• Si se sufren otros trastornos
• Cómo absorbe y procesa el fármaco el organismo de la persona

Pruebas que detectan anticuerpos o antígenos contra microorganismos

Algunos microorganismos, como la bacteria que causa la sífilis, no pueden cultivarse. Para diagnosticar dichas infecciones se pueden utilizar diversas pruebas denominadas pruebas inmunológicas. Estas pruebas detectan uno de los elementos siguientes:

• Anticuerpos, producidos por el sistema inmunitario de la persona en respuesta a los microorganismos
• Antígenos de un microorganismo (moléculas de dicho microorganismo que pueden desencadenar una respuesta inmunitaria en el cuerpo)

Pruebas de anticuerpos

Estas se realizan generalmente sobre una muestra de sangre del paciente. También se pueden hacer en muestras de líquido cefalorraquídeo o en otros fluidos corporales.

Los anticuerpos son sustancias producidas por el sistema inmunitario del paciente como defensa contra la infección (ver Inmunidad adquirida : Anticuerpos). Son elaborados por ciertos tipos de glóbulos blancos (leucocitos) cuando estos glóbulos blancos encuentran una sustancia o célula extraña. En condiciones normales se necesitan varios días para que el organismo pueda producir el anticuerpo.

Un anticuerpo reconoce y va dirigido a la sustancia extraña específica (antígeno) que desencadenó su producción, por lo que cada anticuerpo es único, se forma frente a un tipo específico (especie) de microorganismo. Si un paciente posee anticuerpos frente a un microorganismo particular, significa que la persona ha estado expuesta a ese microorganismo y se ha desarrollado una respuesta inmunitaria. Sin embargo, debido a que muchos anticuerpos permanecen en el torrente sanguíneo mucho tiempo después de que se haya resuelto una infección, el hallazgo de anticuerpos contra un microorganismo no significa necesariamente que el sujeto todavía esté infectado. Los anticuerpos pueden permanecer de una infección previa.

Producción de fármacos por ingeniería genética

1. 1. Producción de fármacos Por ingeniería genética
2. 2. <ul><li>El Interferón fue el primer medicamento producido por ingeniería genética, es una especie de vacuna para las células cancerígena </li></ul><ul><li>Existen dos tipos de Interferón. </li></ul><ul><li>Se utiliza como medicamento complementario a la quimioterapia para la cura del cáncer . </li></ul>
3. 3. Usos farmacologicos <ul><li>La produccion del interferón era caro hasta 1980, cuando genes de interferon fueron introducidos en bacterias usando tecnoligia de recombinacion del adn permitiendo el cultivo masivo y purificacion de las emisiones bacterianas. </li></ul>
4. 4. Aparacion de la ingenieria genética. <ul><li>A finales de los 60, Werner Arber, en Basilea, descubre las enzimas de restricción responsables de ese fenómeno: la cepa de bacteria restrictiva produce unas endonucleasas (&quot;enzimas de restricción, o restrictasas&quot;) que escinden el ADN del fago crecido en otra cepa diferente. </li></ul>
5. 5. Experimento de Ingeniería Genética <ul><li>En 1973 los investigadores Stanley Cohen y Herbert Boyer producen el primer organismo recombinando partes de su ADN en lo que se considera el comienzo de la ingeniería genética. En 1997 se clona el primer mamífero, la Oveja Dolly. </li></ul>
6. 6. Técnicas <ul><li>La ingeniería genética incluye un conjunto de técnicas biotecnológicas, entre las que destacan: </li></ul><ul><li>La tecnología del ADN recombinante; </li></ul><ul><li>La secuenciación del ADN; </li></ul><ul><li>La reacción en cadena de la polimerasa (PCR). </li></ul>
7. 7. Biotecnología genética <ul><li>Su objetivo es la manipulación in Vitro del ADN, la introducción de este ADN así modificado en células vivas y la incorporación del mismo como parte del material hereditario de dichas células. </li></ul>
8. 8. Ingeniería genética en seres vivos <ul><li>Ingeniería genética en levaduras y hongos. </li></ul><ul><li>Ingeniería Genética en animales </li></ul><ul><li>Ingeniería Genética en plantas </li></ul><ul><li>Ingeniería genética en humanos </li></ul>
9. 9. Aplicaciones de la Ingeniería Genética en medicina e industria farmaceútica <ul><li>Obtención de proteínas de mamíferos </li></ul><ul><li>Obtención de vacunas recombinantes </li></ul><ul><li>Diagnóstico de enfermedades de origen genético </li></ul><ul><li>Obtención de anticuerpos monoclonales </li></ul>
10. 10. Logros <ul><li>El 7 de marzo de 2010 fue publicado en línea y rectificado el 25 de marzo del mismo año en la revista Nature, una de las revistas científicas más prestigiosas del mundo, una investigación del cinvestav Irapuato en colaboración con científicos de Estados Unidos y Francia en la cual hallaron una proteína llamada argonauta 9 con la que se podría llegar a inducir la clonación natural de las plantas, esto tendría un fuerte impacto en la industria de 
11. semillas, y algunos dicen que podría revolucionar la producción agrícola internacional. 
12. 
    

    Nuevos alimentos

    La evolución de los estilos de vida, así como la propia demanda social y el creciente interés de la industria alimentaria por ofrecer alternativas a las nuevas demandas han contribuido a la aparición de una nueva categoría de productos, que no pueden clasificarse como alimentos tradicionales y que se denominan "nuevos alimentos".
     Organismo genéticamente modificado
    
    Un organismo genéticamente modificado u organismo modificado genéticamente, también llamado transgénico erróneamente, es un organismo cuyo material genético ha sido alterado usando técnicas de ingeniería genética.​​
    
    
    

    aplicadas en procesos industriales 

     as enzimas son proteínas especializadas capaces de acelerar la velocidad de una reacción química, promoviendo así la transformación de diferentes moléculas en productos específicos. La alta especificidad con la que se llevan a cabo dichas transformaciones, el volumen reducido de desechos que generan dichos procesos y las condiciones poco agresivas en las que se operan, han permitido que estos biocatalizadores se posicionen como elementos preponderantes en diversos sectores industriales. En efecto, se considera que en aquellos sectores industriales en donde está involucrada al menos una reacción química, existe la posibilidad de integrar una enzima al proceso de transformación.

     

     

      Biosensor

     

    Descripción

    Un biosensor es un instrumento para la medición de parámetros biológicos o químicos.​ Suele combinar un componente de naturaleza biológica y otro físico-químico.​ Se compone de tres partes: El sensor biológico: puede ser un tejido, un cultivo de microorganismos, enzimas, anticuerpos, cadenas de ácidos nucléicos, etc
     
                                                                                                    

    Control Medioambiental

     
     Tecnologías y servicios encaminados a realizar el control y seguimiento de diferentes actividades y sus posibles efectos sobre el medio ambiente.
    La sociedad está cada vez más preocupada por los posibles efectos sobre la calidad de vida, la salud y el medio ambiente, producidos por la contaminación de aguas y suelos, la emisión de gases contaminantes, la exposición a campos electromagnéticos, la contaminación acústica, etc.