Glosario Biotech




A


  • Ácido Graso

Un ácido graso es una molécula orgánica formada por una cadena hidrocarbonada de longitud variable, que presenta en uno de los extremos un grupo ácido. En general los ácidos grasos de los seres vivos están constituidos por un número par de atomos de carbono y son moléculas anfipáticas: presentan una zona apolar o hidrofóbica correspondiente a la cadena hidrocarbonada y una zona polar (hidrofílico) correspondiente al grupo ácido. Esta característica es la responsable de algunas de las propiedades de los ácidos grasos, en concreto la formación de bicapas y micelas lipídicas en soluciones acuosas, dejando las partes hidrofílicas en contacto con el agua y escondiendo las cadenas apolares en el interior.


Los ácidos grasos pueden clasificarse en función de la existencia o no de dobles enlaces en la cadena de hidrofóbica. Los primeros se denominan insaturados y los segundos saturados. Un ácido graso insaturado puede presentar una o varias insaturaciones. La existencia y número de insaturaciones determinan entre otras propiedades el grado de viscosidad de un ácido graso. Por ejemplo, los ácidos grasos saturados de cadena larga (entre 14 y 16 átomos de carbono) suelen ser sólidos a temperatura ambiente, mientras que los insaturados son normalmente líquidos.


Los ácidos grasos son tremendamente importantes en la biología, ya que son los ladrillos constituyentes de los lípidos, que a su vez son los principales constituyentes de las membranas biológicas. Para formar los diferentes lípidos, los ácidos grasos reaccionan con moléculas de glicerol en una reacción química conocida como esterificación. Una molécula de glicerol puede esterificar hasta con tres ácidos grasos. Esta es la forma más común de almacenar ácidos grasos en el organismo, concretamente en el tejido adiposo. Los ácidos grasos también constituyen la principal reserva energética de energía metabólica para el organismo. Por último, algunos ácidos grasos tienen función reguladora, al ser precursores de moléculas que intervienen en procesos de inflamación, regulación de temperatura corporal y coagulación, entre otros.


  • ADN

El ácido desoxirribonucléico o ADN es la molécula biológica en la que reside la información biológica que los seres vivos transmiten a las siguientes generaciones. Químicamente es una macromolécula de longitud variable constituida por dos cadenas apareadas entre sí, formando en el espacio la conocida doble hélice, descrita por Watson y Crick en 1953.


Los peldaños constituyentes del ADN son los nucleótidos. Éstos a su vez están formados por tres componentes. Dos de ellos son invariables para todos los nucleótidos y constituyen el armazón de cada una de las dos cadenas de la molécula de ADN: la desoxirribosa, que es un azúcar de cinco carbonos (pentosa) y el ácido fosfórico. El tercer componente de un nucleótido es una base nitrogenada, que puede ofrecer cinco variantes posibles en las diferentes clases de ácidos nucléicos.


Las bases nitrogenadas pueden derivar químicamente de los anillos de purina (bases púricas) o de pirimidina (pirimidínicas). El ADN sólo puede incluir cuatro de las cinco posibles bases nitrogenadas de los seres vivos. Las bases púricas presentes en el ADN son la adenina (A) y la guanina (G), mientras que las pirimidínicas son la timina (T) y la citosina (C). Las dos cadenas del ADN se estabilizan mediante la formación de puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas de cada cadena. Este apareamiento entre cadenas sólo ocurre de dos maneras: A con T y C con G y se produce sin excepciones a lo largo de toda la longitud de una molécula de ADN, determinando que una cadena sea siempre complementaria de la otra. Esta estructura de dos cadenas apareadas de forma complementaria permitió inferir el mecanismo de genético de replicación y en última instancia, la base de la transmisión de la información biológica, ya que una cadena puede servir de molde (y de hecho así ocurre) para sintetizar su complementaria en el proceso de replicación y posterior división celular.


La secuencia de nucleótidos en el ADN constituye un código que aporta toda la información necesaria para sintetizar todas las proteínas de un ser vivo, las cuales en realidad son las auténticas artífices de las funciones vitales. Una copia de dicho código (en forma de otro ácido nucléico, el ARN) es leída en grupos de tres nucleótidos o tripletes durante el proceso denominado traducción. Un triplete corresponde a un aminoácido en una secuencia de proteína.


  • ADN recombinante

La descripción y compresión de los sistemas esenciales de replicación y reparación del material genético permitió su aplicación práctica para la manipulación artificial del ADN. La tecnología del ADN recombinante utiliza estos sistemas para producir fragmentos de ADN artificiales con funciones y características controladas.


En pocas palabras, el ADN recombinante es ADN creado artificialmente a partir de otros fragmentos de ADN. El proceso básico de creación de ADN recombinante se asemeja mucho al trabajo con recortables o collage, sólo que en este caso en vez de trozos de papel se utilizan trozos de ADN. Siguiendo con la analogía, para crear ADN recombinante debemos poder cortar trozos de ADN de la longitud y secuencia que queremos y pegarlos a otros trozos en un orden concreto. Además, necesitamos suficiente material de partida, por lo que debemos poder obtener cantidades útiles del ADN que contenga los fragmentos que queremos utilizar.


Para cortar el ADN se utilizan tijeras moleculares llamadas enzimas de restricción, que son proteínas en su mayoría de origen bacteriano capaces de reconocer una secuencia específica dentro de una molécula de ADN y cortarla en ese mismo lugar. Dependiendo de su naturaleza, estas tijeras moleculares pueden hacer cortes limpios (denominados extremos romos) o dejar tras el corte un pequeño trozo de una de las cadenas libre, lo que vendría a ser como recortar una cinta de papel dejando una forma determinada en el extremo. Este segundo tipo de extremos se denominan cohesivos, porque el pequeño fragmento de cadena libre se apareará espontáneamente con otro extremo de las mismas características cuyo extremo no apareado sea complementario. Los extremos cohesivos son una de las formas más comunes de unir fragmentos de ADN, ya que permiten decidir el orden y dirección de los fragmentos.


El pegamento que se utiliza para las uniones es de nuevo molecular. Existen enzimas llamadas ligasas capaces de catalizar la unión entre extremos compatibles (en el caso de extremos cohesivos) o romos.


Para obtener cantidades suficientes de materiales de partida, el fragmento de ADN de interés puede ser enriquecido a partir de un molde utilizando las fotocopiadoras moleculares naturales, llamadas polimerasas, que copian el ADN de forma altamente procesiva. Las polimerasas se encargan del proceso de replicación en los seres vivos y pueden utilizarse de forma artificial. La reacción más utilizada es la reacción en cadena de la polimerasa o PCR, aunque también podemos dejar que el fragmento de ADN que nos interesa sea replicado por bacterias si éste está incluido en plásmidos (fragmentos de ADN circulares que se replican de manera independiente del genoma principal de la bacterias) y purificarlo después.


  • AESAN

(tomado de http://www.aesan.msc.es)


La Agencia Española de Seguridad Alimentaria y Nutrición (AESAN) es un Organismo Autónomo adscrito al Ministerio de Sanidad y Política Social que se creó en 2001 con la misión de garantizar el más alto grado de seguridad alimentaria, como aspecto fundamental de la salud pública y promover la salud de los ciudadanos así como que éstos tengan confianza plena en los alimentos que consumen y dispongan de información adecuada para tener capacidad de elección.


En 2006 incorporó a sus funciones la de promocionar la salud en el ámbito de la nutrición y en especial en la prevención de la obesidad.


  • Agrobacterium tumefaciens

Esta bacteria Gram negativa pertenece a la familia de las rizobiáceas, que incluye a las bacterias simbiontes que ayudan a fijar nitrógeno a muchas dicotiledóneas. Sin embargo, esta cepa en concreto es parásita y causa tumores (llamados también agallas) en la base del tallo de las plantas que infecta.


A.tumefaciens posee un plásmido (un fragmento de ADN circular extracromosómico y de replicación independiente del cromosoma de la bacteria), llamado Ti (del inglés, tumor inducer), que es el responsable de la virulencia de la bacteria. Este plásmido incluye en un fragmento llamado T, los genes para la síntesis de citoquinas y auxinas, responsables del crecimiento y proliferación celulares incontrolados de las agallas. También lleva genes destinados a la síntesis de opinas, unos derivados de aminoácidos que sirven de fuente de energía a la bacteria.


La importancia biotecnológica de esta cepa no radica en su patogenicidad, sino en la capacidad de transferir material genético a las plantas a las que infecta, logrando de este modo la obtención de plantas transgénicas. El fragmento T contiene genes encargados de su transferencia y protección, llamados genes de virulencia. La trasferencia de este fragmento implica la integración en el genoma de la célula infectada.


Mediante técnicas de ADN recombinante e ingeniería genética ha sido posible eliminar los genes de crecimiento y de las opinas del fragmento T y sustituirlos por genes de interés agropecuario, industrial o médico, siendo la estrategia en la que se basan la gran mayoría de tecnologías de creación de plantas transgénicas.


  • Alelo (dominante/recesivo)

Si un gen es la fracción mínima de información genética, necesaria para la expresión de un carácter, un alelo constituye una de las variantes de dicho carácter. Un gen puede presentar una o varias variantes o alelos para un determinado carácter: un ejemplo escolar y clásico lo constituye el carácter para el color de los ojos. El gen para el color de ojos puede dar lugar a varios colores posibles y cada uno de esos colores es un alelo del gen.

En la forma más simple de herencia, los alelos pueden ser dominantes o recesivos, siempre con respecto a otros alelos del mismo gen. En lenguaje profano, serían equivalentes a alelos fuertes o débiles.  En el caso de los seres vivos diploides,  que llevan dos copias de su genoma en sus células (tal es el caso de los humanos), puede ocurrir que cada copia incluya alelos diferentes, ya que cada una se hereda de un progenitor.  Siguiendo con el ejemplo del color de los ojos, puede ocurrir perfectamente que el individuo lleve una copia para el color de ojos negro y otra para el color de ojos azul. ¿Qué determina en una mezcla de alelos el color que se manifestará? Precisamente la relación de dominancia entre ellos. En este caso, se observa experimentalmente que el color de ojos negro se muestra siempre que el individuo incluya al menos una copia con ese alelo, por lo que decimos que ese alelo es dominante con respecto al azul. En el caso del color azul, el individuo debe incluir obligatoriamente los dos alelos para ese color, por lo que se dice que es un alelo recesivo.

Las relaciones de dominancia y recesividad entre alelos pueden adquirir gran complejidad, sobre todo cuando hablamos de genes con un gran número de alelos. Pueden dase casos de parejas o grupos de alelos que son codominantes o que presentan dominancia intermedia. En estos casos, el resultado de la existencia de un alelo de cada tipo da lugar a mezclas de caracteres. Los grupos sanguíneos son un caso clásico de este tipo de relaciones.

La determinación de la relación de dominancia entre alelos es especialmente importante en muchas enfermedades genéticas. Hay patologías que dependen de la existencia de un alelo dominante o recesivo, que origina por ejemplo una proteína defectuosa o provoca la ausencia de una enzima esencial para una función concreta del organismo. Conocer con antelación la existencia de esos alelos mediante técnicas de diagnóstico molecular puede servir para iniciar tratamientos de forma temprana en el caso de recién nacidos o para el consejo genético a los progenitores en el caso de que quieran tener descendencia.


  • Alimento funcional

Los alimentos funcionales son todos aquellos alimentos que incluyen en su proceso de elaboración aditivos destinados a ejercer un beneficio extra a la salud del consumidor. En la normativa europea no hay aún una definición normalizada para estos alimentos. Se considera, sin embargo, que son alimentos ingeridos dentro de la dieta normal y que tienen componentes biológicamente activos que ejercen un beneficio para la salud o ayudan a combatir determinadas enfermedades.

En la actualidad se comercializan distintos productos alimenticios declarados funcionales por las empresas fabricantes, entre los que destacan los alimentos que contienen determinados minerales, vitaminas, ácidos grasos o fibra alimenticia, los alimentos a los que se han añadido sustancias biológicamente activas, como los fitoquímicos u otros antioxidantes y los probióticos.

En la actualidad, dada la carencia de normativa específica, se está trabajando tanto a nivel científico como administrativo para ofrecer un marco regulador a este tipo de productos.


  • Angiogénesis

Se denomina angiogénesis al proceso fisiológico mediante el cual un organismo desarrolla tejido circulatorio o vascular.

Aunque es un proceso normal del desarrollo embrionario y del crecimiento, también es importante en los procesos de reparación de tejidos y en el desarrollo tumoral. Existe una activa investigación en la angiogénesis, con el fin de comprender mejor a nivel fisiológico, celular y molecular las etapas de este proceso. De esta forma se persigue encontrar dianas terapéuticas interesantes que permitan controlar farmacológicamente el proceso, ya sea para generar nuevos vasos sanguíneos o para inhibir su crecimiento en el caso de la formación de tumores.


  • Antibiótico

Un antibiótico es cualquier sustancia generada por un ser vivo (o un derivado de la misma) capaz de impedir la proliferación de determinados microorganismos, más comúnmente bacterias. La un antibiótico puede actuar inhibiendo la división de la bacteria, en cuyo caso se trataría de un bacteriostático o puede provocar directamente la destrucción de la misma, con lo que estaríamos hablando de un bactericida.

El descubrimiento de los antibióticos supuso una revolución médica, ya que permitió controlar enfermedades hoy consideradas comunes y que anteriormente eran mortales. Sin embargo, la otra cara de la moneda ha sido uso intensivo por parte de la comunidad médica hasta hace unos años por un lado, y por otro la utilización indiscriminada y fuera del control médico por parte de la población en general.

Este mal uso de los antibióticos ha provocado la aparición de cepas de bacterias resistentes a los mismos antibióticos que las contrarrestaban fácilmente en un principio, provocando un aumento del riesgo del resurgimiento de enfermedades que se creían controladas. En la actualidad la práctica médica recomienda restringir la prescripción de antibióticos a aquellos casos en los que es estrictamente necesario, haciendo uso de antibióticos lo más específicos posible contra la infección que se quiere tratar y limitando el uso de antibióticos de amplio espectro a situaciones concretas de infección masiva o desconocida.

En este sentido, la búsqueda de nuevas sustancias con propiedades antibióticas sigue siendo un campo de investigación de gran actividad. 


  • Antiviral

Se denomina antiviral a cualquier medicamento capaz de interferir en uno o varios pasos del ciclo infectivo de un virus. La forma tradicional de desarrollar antivirales ha consistido en el rastreo de colecciones de compuestos químicos en modelos de cultivo de virus para analizar su capacidad de inhibir o reducir la tasa de infección de un determinado virus. Sin embargo, este procedimiento es costoso y en la actualidad está siendo sustituido por formas más directas que aprovechan el conocimiento a nivel molecular de las etapas infectivas del virus. De esta forma, se identifican primero las dianas terapéuticas más relevantes.


En general las principales dianas terapéuticas para un virus son las proteínas clave implicadas en las principales etapas del ciclo infectivo del virus: receptores (las proteínas de reconocimiento de la célula diana), polimerasas (encargadas de replicar y traducir el material genético del virus), integrasas (en los casos en los que el virus inserta su genoma en el de la célula diana), y proteínas responsables del ensamblaje viral.


Estas nuevas aproximaciones hacen tremendamente relevante el estudio de los virus a nivel científico. La identificación y caracterización de estas dianas terapéuticas determina la generación de antivirales mucho más específicos y con menores efectos secundarios. A modo de ejemplo, el conocimiento a nivel molecular del ciclo infectivo del VIH ha permitido el rápido desarrollo de antivirales de nueva generación; en la actualidad en la mayoría de los casos, la infección del VIH se controla de forma muy eficiente con antivirales, habiendo transformado una enfermedad mortal en una afección crónica en muchos casos de infecciones por este virus.


  • ARN

El ARN (o ácido ribonucleico) es, junto con el ADN, la molécula de almacenamiento y transmisión de información biológica en los seres vivos. Está presente como material genético tanto en células procariotas como eucariotas, aunque de hecho, es el material genético exclusivo de algunos virus.


El ARN es químicamente similar al ADN, aunque presenta algunas diferencias importantes que determinan sus características químicas. El ARN presenta ribosa en su estructura, lo que implica la existencia de un grupo hidroxilo extra. Esta pequeña diferencia es la que en última instancia hace que el ARN se presente más frecuentemente en forma de cadena sencilla. Sin embargo, puede presentar regiones de cadena doble en la misma cadena (lo que se denominan loops) o incluso entre dos cadenas (como en el caso de algunos virus). También hace que el ARN sea químicamente más inestable y que por tanto, su vida media como molécula sea mucho más corta que la del ADN. Las bases nitrogenadas que lo componen también son cuatro, aunque en el ARN se utiliza el uracilo, en vez de la timina propia del ADN.


El ARN desempeña varias funciones esenciales en las células. Varias formas de ARN son fundamentales en toda la maquinaria de síntesis de proteínas. EL ARN mensajero es el intermediario en el trasiego de información biológica entre el ADN y las proteínas. Constituye una copia de un gen concreto, en forma de ARN de cadena sencilla, que se traslada a las regiones encargadas de la traducción o síntesis proteica. El ARN de transferencia presenta estructura terciaria, es decir, una organización espacial resultante del apareamiento de bases en su cadena junto con la formación de puentes de hidrógeno entre partes de la misma molécula. Los ARN de transferencia llevan aminoácidos a la cadena de proteínas en formación durante la síntesis de proteínas. Por último, el ARN ribosómico forma parte esencial de los ribosomas, los orgánulos celulares encargados de leer el ARN mensajero e ir incorporando los aminoácidos transportados por el ARN de transferencia.


Otros tipos de ARN importantes tienen actividad reguladora y han recibido en los últimos años un creciente interés por parte de la comunidad científica, al ser capaces de inhibir la expresión génica. Entre estos ARN reguladores están los ARN de interferencia, los ARN antisentido, los ARN largos no codificantes y los riboswitch.


  • ARN de interferencia

Los ARN de interferencia son pequeñas secuencias de ARN de unos 20 pares de bases de longitud, que regulan la expresión génica mediante la inhibición específica de ARN mensajeros de los que son complementarias.


Aunque en un principio se pensó que este tipo de regulación sólo existía en microorganismos y algunos organismos sencillos, más tarde fue descrita en todos los organismos. Los ARN de interferencia se forman a partir de ARN precursores de cadena sencilla o doble que luego son procesados en fragmentos más pequeños. Son estos fragmentos más pequeños los que determinan la especificidad de acción, ya que son complementarios a ARN mensajeros concretos. Cuando se unen (normalmente dentro de complejos proteicos) a su ARN complementario determinan su inhibición por bloqueo de la maquinaria de traducción o por degradación del mensajero.


Existen tres tipos principales de ARN de interferencia (ARN interferentes pequeños, micro ARN y ARN asociados a Piwi) que son diferentes en su procesamiento y en el tipo de proteínas con las que se unen para ejercer su función reguladora.


Dado que pueden diseñarse ARNs de interferencia contra cualquier secuencia genética, sobre el papel es posible inhibir o bloquear la expresión de cualquier proteína utilizando ARN de interferencia. Esto ha hecho que el ARN de interferencia se haya convertido en una de las estrategias más investigadas a nivel terapéutico en los últimos años.


  • ATP (adenosín tri fosfato)

Podría decirse que el ATP es la moneda energética del metabolismo. Es principalmente en esta molécula donde se almacena y transfiere la energía metabólica en todos los organismos vivos.


La raíz de la capacidad de almacenamiento energético de esta molécula radica en su naturaleza química. Estructuralmente es un nucleótido formado por adenina unida a un azúcar de cinco carbonos (la ribosa) por el carbono número uno de esta última. El carbono cinco de la ribosa une un conjunto de tres fosfatos en cadena mediante enlaces fosfodiéster de alta energía. Esto quiere decir que la ruptura de estos enlaces mediante hidrólisis libera gran cantidad de energía.


En el metabolismo, los balances energéticos se realizan teniendo en cuenta las moléculas de ATP generadas o gastadas. Los procesos de síntesis “consumen” ATP, mientras que los procesos de degradación de moléculas (glucosa, lípidos, proteínas) “producen” ATP. Se dice que el ATP es un intermediario energético, ya que sus enlaces retienen la energía necesaria para la mayor parte de los procesos celulares.


B


  • Banco de células

Un banco de células es una instalación preparada para almacenar muestras de células viables siguiendo criterios y estándares de calidad. Los bancos de células tienen utilidad en investigación y en terapia, sobre todo teniendo en cuenta los últimos avances en materia de terapia celular.


Las muestras celulares de un banco son almacenadas a bajas temperaturas, normalmente en tanques y sistemas de criopreservación basados en el uso de nitrógeno líquido. Los investigadores generalmente construyen su propia colección a partir de líneas celulares que ellos mismos modifican, etiquetan y mantienen. Este sistema de almacenamiento no es viable para su uso clínico, ya que las muestras celulares destinadas a medicina han de seguir estándares similares a los de la fabricación de un medicamento.


Los bancos de células de uso clínico más importantes son aquellos que almacenan precursores de los linajes sanguíneos, concretamente los bancos de células de cordón umbilical y los bancos de células de médula ósea. La legislación que regula el uso de estos bancos es diferente para cada país. En España, las muestras de células para uso clínico son consideradas donaciones, por lo que no son susceptibles de utilizarse con fines privados. Otros países, incluyendo Estados Unidos y muchos países europeos, permiten el establecimiento de bancos de sangre de cordón umbilical privados, en los que los padres interesados pueden guardar las células del cordón de sus hijos recién nacidos y asegurar así un tratamiento totalmente compatible en el caso de que sus hijos necesiten en el futuro un trasplante de precursores hematopoyéticos.

 

  • Bioenergía

Energía obtenida de fuentes o procesos biológicos, y por tanto renovable. Puede ser por medio de biomasa o biocombustibles.

 

  • Biofuel

Los biocombustibles (o biofuel) son combustibles análogos a aquellos producidos a partir de combustibles fósiles, con la diferencia de que los primeros se obtienen fundamentalmente a partir de plantas cultivadas o sus restos. Esto constituye en teoría una respuesta a la sostenibilidad del uso de estos combustibles: la generación de nueva materia prima para biocombustibles se realiza mediante el cultivo de más plantas, que pueden aprovechar el CO2 emitido para crecer, asimilándolo en la fotosíntesis. Se argumenta que el balance neto de emisiones procedentes de biocombustibles sería cero, siguiendo este razonamiento.


También pueden producirse biocombustibles a partir del metabolismo directo de microorganimos.


  • Bioinformática

La bioinformática es la rama de la informática relacionada con el tratamiento de datos biológicos. Esta definición tan general incluye el análisis de secuencias de genes y proteínas, la anotación de genomas, el análisis de estructuras de moléculas biológicas, análisis de expresión, regulación y evolución genética, comparación de genomas, análisis genético de poblaciones, etc.


La bioinformática es una de las ramas científicas de mayor auge. El desarrollo de las tecnologías de secuenciación genética y proteica y de obtención de datos estructurales de moléculas biológicas genera en la actualidad un número elevadísimo de datos que requiere la informática para analizarlos e interpretarlos. Los diversos departamentos de bioinformática, ya sean de investigación o privados, están especializados en buscar formas de análisis computacional más eficientes que generen datos lo más consistentes posibles. A nivel de predicción (o anotación de genomas) se busca el nivel de fiabilidad más alto posible. Para ello se desarrollan algoritmos complejos encaminados a la resolución de problemas relacionados con las tecnologías de secuenciación más importantes.

 

  • Biomasa

Materia orgánica originada en un proceso biológico, espontáneo o provocado, utilizable como fuente de energía. Podemos distinguir entre biomasa natural (la que se produce en la naturaleza sin intervención humana), residual (subproducto o residuo generado en las actividades agrícolas, silvícolas y ganaderas) o procedente de cultivos energéticos (destinados a generación de energía o para producción de biocombustibles).

 


  • Biomaterial

Materiales sintetizados a partir de material biológico o utilizando metodologías basadas en sistemas biológicos son, quizás, los productos más nuevos de la biotecnología industrial, y en los cuales hay más campo abierto para la investigación y la experimentación.


Se trata de materiales aptos para diversas aplicaciones (salud, construcción, a industria de juguetes. etc.) que pueden sustituir los plásticos y otros materiales derivados del petróleo, y mantener, y a menudo mejorar, las características y prestaciones. Los biomateriales más desarrollados hasta el momento son polímeros producidos por microorganismos o plantas, o derivados de estos microorganismos, como alternativa a los plásticos.

 


  • Biosensor

Un biosensor es un dispositivo ideado para la detección de moléculas biológicas o la medición de determinados parámetros bioquímicos o biológicos.


Un biosensor se caracteriza por tener tres partes básicas: una parte biológica (que puede ser una molécula, una célula, un tejido) que se encarga de interaccionar con la muestra, un detector físico, que se modifica en uno o más parámetros físicos cuando la parte biológica interacciona con el agente bioquímico que se quiere detectar, y un transductor, que se encarga de transformar la señal de detección biológica y trasladarla al detector.


El ejemplo clásico de biosensor, que además es comercial y de amplio uso, es el detector de glucosa en sangre. En este caso la parte biológica es una enzima que une glucosa y la transforma, liberando un electrón en esa transformación. Los electrones se recogen en un electrodo (la parte física). El flujo de electrones que llega al detector es proporcional a la concentración de glucosa en sangre, lo que permite dar un valor fiable de la misma utilizando únicamente una gota de sangre.


Actualmente se desarrollan biosensores de interés científico, médico y militar. En este último caso, los biosensores están orientados a detectar en el entorno armas químicas o biológicas.


  • Biosimilar

Los biosimilares son medicamentos biotecnológicos que son biológicamente similares (pero no idénticos) a otros fármacos innovadores ya existentes pero cuya patente ha expirado. Las compañías biofarmacéuticas persiguen el desarrollo de biosimilares para sustituir aquellos que ya no son explotables en exclusiva o de los que ya existen biogenéricos en el mercado.


Los biosimilares constituyen una estrategia para generar medicamentos nuevos de forma rápida, generalmente incluyendo alguna mejora en su producción o acción terapéutica con respecto al medicamento en el cual “se inspiran”, haciéndolos por tanto susceptibles de patentarse.


  • Biotecnología roja

La biotecnología roja agrupa todos aquellos usos de la biotecnología relacionados con la medicina. La biotecnología roja incluye la obtención de vacunas y antibióticos, el desarrollo de nuevos fármacos, técnicas moleculares de diagnóstico, las terapias regenerativas y el desarrollo de la ingeniería genética para curar enfermedades a través de la manipulación genética. Algunos de los ejemplos más relevantes de biotecnología roja son, la terapia celular y la medicina regenerativa, la terapia génica y los medicamentos basados en moléculas biológicas, como los anticuerpos terapéuticos.


  • Biotecnología blanca

La biotecnología blanca engloba a todos aquellos usos de la biotecnología relacionados con los procesos industriales. Por esta razón, la biotecnología blanca es también conocida como biotecnología industrial. La biotecnología blanca presta especial atención al diseño de procesos y productos que consuman menos recursos que los tradicionales, haciéndolos energéticamente más eficientes o menos contaminantes. Existen numerosos ejemplos de biotecnología blanca, como son la utilización de microorganismos para la producción de productos químicos, el diseño y producción de nuevos materiales de uso cotidiano (plásticos, textiles…) y el desarrollo de nuevas fuentes de energía sostenibles, como los biocombustibles.


  • Biotecnología gris

La biotecnología gris está constituida por todas aquellas aplicaciones directas de la biotecnología al medio ambiente. Podemos subdividir dichas aplicaciones en dos grandes ramas de actividad: el mantenimiento de la biodiversidad y la eliminación de contaminantes. Respecto a la primera, cabe destacar la aplicación de la biología molecular al análisis genético de poblaciones y especies integrantes de ecosistemas, su comparación y catalogación. También pueden incluirse las técnicas de clonación con el fin de preservar especies y la utilización de tecnologías de almacenamiento de genomas. En cuanto a la eliminación de contaminantes o biorremediación, la biotecnología gris hace uso de microorganismos y especies vegetales para el aislamiento y la eliminación de diferentes sustancias, como metales pesados e hidrocarburos, con la interesante posibilidad de aprovechar posteriormente dichas sustancias o utilizar subproductos derivados de esta actividad.


  • Biotecnología verde

La biotecnología verde se centra en la agricultura como campo de explotación. Las aproximaciones y usos biotecnológicos verdes incluyen la creación de nuevas variedades de plantas de interés agropecuario, la producción de biofertilizantes y biopesticidas, el cultivo in vitro y la clonación y obtención de variedades de plantas transgénicas.


  • Biotecnología azul

La biotecnología azul se basa en la explotación de los recursos biológicos del mar para la generación de productos y aplicaciones de interés industrial. Si tenemos en cuenta que el mar ofrece la mayor biodiversidad, potencialmente existe una enorme variedad de sectores que se pueden beneficiar de los usos de la biotecnología azul. Muchos de los productos y aplicaciones de la biotecnología azul se encuentran en fase de búsqueda o investigación, si bien ya hay ejemplos de utilización de algunos de ellos de forma cotidiana.


C


  • Célula totipotente

Entendemos por célula totipotente a cualquier célula capaz de dar lugar mediante diferenciación a cualquier tipo celular del organismo. Las células totipotentes son capaces de generar un organismo completo, ya que son capaces de generar los tres linajes embrionarios y las estructuras embrionarias necesarias para el desarrollo del feto, como la placenta.


Siguiendo esta definición, todos procedemos de una célula totipotente, el zigoto. Esta totipotencia se mantiene durante muy pocas divisiones del zigoto. Un ejemplo natural de la capacidad totipotente del zigoto y de los embriones en estadio de pocas células es el de los gemelos idénticos, los cuales proceden del fraccionamiento del embrión tras las primeras divisiones del zigoto.


  • Célula pluripotente

Una célula pluripotente es capaz de diferenciarse y generar cualquier otra célula de los tres linajes embrionarios, en otras palabras, puede generar cualquier linaje celular. Se diferencia de las totipotentes en que no es capaz de generar individuos completos. Por así decirlo, está algo más diferenciada o programada que las totipotentes.


Las células pluripotentes por excelencia son las células madre embrionarias. Éstas proceden de la masa celular interna del blastocisto, uno de los estadios de desarrollo embrionario más tempranos. El estudio de las células pluripotentes tiene un enorme interés, ya que el entendimiento de los mecanismos mediante los cuales son capaces de convertirse en cualquier tipo celular diferenciado puede servir para controlarlo, abriendo las puertas a la regeneración de tejidos.


  • Célula multipotente

Una célula multipotente es un tipo de célula madre capaz de generar cualquier tipo celular perteneciente a un linaje embrionario concreto (ectodermo, mesodermo o endodermo). Por ejemplo, las células madre mesenquimales, que proceden del mesodermo, sólo pueden generar tipos celulares diferenciados pertenecientes a ese linaje: células de la grasa, musculares, o del tejido esquelético.


  • Célula madre embrionaria

Son un tipo de células madre pluripotentes, procedentes de embriones en desarrollo. Al ser pluripotentes, pueden generar cualquier tejido del cuerpo.


Por esa razón, las células madre embrionaria son en teoría candidatas idóneas para la terapia celular y la regeneración de tejidos. Sin embargo, debido a que han de extraerse de embriones en desarrollo, su utilización está sometida a fuertes consideraciones éticas y la legislación de los diferentes países no se pone de acuerdo en cuanto a la autorización para su uso libre en investigación y terapia.


  • Célula madre o troncal

Una célula madre, también denominada troncal (como traducción del término inglés stem cell), es aquella célula con capacidad de autorrenovarse mediante división celular, pero que mediante procesos de diferenciación es capaz de generar células que formarán parte de uno o más tejidos del organismo.


Dependiendo de su capacidad de diferenciación se distinguen normalmente células madre totipotentes (capaces de generara todo un organismo completo), pluripotentes (capaces de generar células de cualquier linaje embrionario) y multipotentes (capaces de generar células de un linaje embrionario concreto).


Las fuentes más comunes de células madre son los embriones en desarrollo y los tejidos adultos, aunque ha sido descrita experimentalmente la posibilidad de desdiferenciar células adultas a células madre e incluso lograr que una célula multipotente de determinado linaje pueda generar células diferenciadas de otro.


En la mayoría de los casos y debido a consideraciones éticas y legales, las principales aplicaciones clínicas actualmente en desarrollo se realizan con células madre de origen adulto. De hecho, hay aplicaciones clásicas que utilizan este tipo de células madre desde hace mucho tiempo, como el caso de las células madre hematopoyéticas, que pueden obtenerse de cordón umbilical de recién nacidos o de médula ósea de donantes para su utilización en los trasplantes de médula.


  • Cultivo celular

Un cultivo celular es un sistema controlado que permite el crecimiento de células de forma artificial. Normalmente esta expresión se aplica sólo a células eucariotas, mientras que cuando se trata de bacterias se habla de cultivo bacteriano.


En cuanto a requerimientos, normalmente las células eucariotas son más restrictivas. Son más sensibles a los cambios de temperatura y pH del medio y a las contaminaciones por microorganismos, por lo que los cultivos celulares requieren instalaciones especiales que aseguran la esterilidad a lo largo de todo el proceso de cultivo, a la vez que garantizan fluctuaciones mínimas de temperatura y pH. La esterilidad se asegura utilizando cabinas de flujo laminar en los procesos de siembra, mantenimiento y propagación, que garantizan un entorno estéril y libre de microorganismos, así como haciendo uso de material de cultivo estéril. La temperatura se mantiene utilizando incubadores en los que los cultivos se almacenan durante su crecimiento, que mantienen una temperatura y humedad constantes.


A diferencia de las bacterias y levaduras, los requerimientos en cuanto a medios de cultivo son mayores para los cultivos celulares. Para ello hay disponibles en el mercado diferentes medios de cultivo de composición definida, a los que se incluyen aditivos específicos en función del tipo de cultivo que se esté llevando a cabo.


Los cultivos celulares son herramientas esenciales en la investigación básica y en la biotecnología. Entre otras cosas, los cultivos celulares sirven para rastrear compuestos con actividad terapéutica, como los antivirales o los inhibidores de crecimiento celular. También son los primeros pasos para escalar procesos de producción de proteínas que requieran células eucariotas para su correcto procesamiento. El desarrollo de la terapia celular en los últimos tiempos ha reavivado la investigación de nuevos métodos de cultivo que permitan obtener y multiplicar células madre con objetivos terapéuticos.

 

  • Cultivos energéticos

Cultivos destinados a la producción de energía, bien mediante la generación de biomasa o de cosechas cuyo procesado genere biocombustibles.

 


D


  • Diagnóstico molecular

En la medicina, el diagnóstico pretende establecer las causas de una enfermedad y así poder prescribir el tratamiento más adecuado a esas causas. El diagnóstico molecular es una forma de establecer esas mismas causas pero basándose en pruebas genéticas.


Podría decirse que el diagnóstico molecular intenta establecer el patrón genético de un individuo y relacionarlo con una o varias patologías. Para ello utiliza herramientas de la biología molecular. Este tipo de diagnóstico ha avanzado a pasos agigantados en los últimos tiempos, al identificarse cada vez con mayor frecuencia nuevos marcadores genéticos asociados a enfermedades. Además, la evolución de las técnicas de genética molecular y su disponibilidad permite que casi cualquier laboratorio equipado mínimamente con las técnicas estándar de la biología molecular pueda efectuar diagnósticos moleculares.


En realidad no es descabellado pensar que muy pronto dispondremos de un diagnóstico genético previo en el momento del nacimiento, que establecerá nuestra susceptibilidad o riesgo de padecer diferentes enfermedades asociadas a marcadores genéticos. Esto permitirá tomar medidas preventivas que minimicen o supriman un número importante de enfermedades.


E


  • EFSA

La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (en inglés, European Food Safety Authority o EFSA) es el organismo de la Unión europea encargado de la evaluación de riesgos relacionados con los alimentos y la alimentación. Proporciona soporte científico independiente y comunicación relacionada con riesgos existentes o emergentes relacionados con la alimentación.


  • Enzima (biocatalizador)

Las enzimas son proteínas capaces de catalizar reacciones químicas de naturaleza biológica, las cuales no se producirían o lo harían de forma mucho más lenta sin su intervención. Como todos los catalizadores, lo que hacen las enzimas es reducir la energía de activación de la reacción, necesaria para que ésta se produzca. Es condición indispensable que la reacción a catalizar sea termodinámicamente favorable.


A diferencia de otros catalizadores, las enzimas son tremendamente específicas para el sustrato sobre el que realizan la reacción. Existen enzimas que son incluso específicas de un isómero de una molécula concreta.


Las enzimas son susceptibles de uso comercial. Algunas se utilizan en el sector biotecnológico durante la fabricación de alimentos, la generación de biocombustibles o el procesamiento de textiles.


  • Escherichia coli

La bacteria Escherichia coli (conocida universalmente por su abreviatura, E. coli) es con toda seguridad el microorganismo más estudiado por el ser humano. E. coli habita de forma natural el intestino de los mamíferos sanos y por tanto, se la puede encontrar en las aguas fecales.


Esta bacteria Gram negativa ha sido y es un modelo para el estudio de la inmensa mayoría de los procesos vitales básicos. Fue con esta bacteria con la que se describieron por primera vez los mecanismos de replicación del ADN, de transcripción y de síntesis de proteínas. También se desentrañaron en E. coli algunas vías metabólicas esenciales.


Además de ser un modelo de estudio, fue el primer organismo en el que se diseñaron y desarrollaron las principales herramientas biotecnológicas. Toda la tecnología del ADN recombinante fue desarrollada en E. coli y de hecho, es el principal organismo hospedador en los procesos de clonación y obtención de proteínas recombinantes a nivel experimental.


Son muchas las características deseables que confluyen en E. coli para hacer de este microorganismo la primera opción a la hora de considerar desarrollar industrialmente una molécula de interés biotecnológico: el vasto conocimiento de su biología, la facilidad con que introduce y propaga material genético artificial, su versatilidad a la hora de cultivarse y propagarse y sus pocos requerimientos vitales.


Como resultado, en la actualidad E. coli produce algunas de las proteínas recombinantes de uso médico más importantes, como la insulina y el interferón.


  • Expresión de proteínas

"Expresión de proteínas" es un término acuñado por la comunidad científica para resumir el proceso de natural de descodificación de genes para formar proteínas. Cuando un gen es transcrito (se hace una copia del mismo en una molécula más manejable, el ARN mensajero) y traducido (el ARN mensajero se lee e interpreta) para dar lugar a la proteína que codifica, se dice que dicha proteína se expresa. Conviene recordar que no todos los genes existentes en un organismo pueden estar activos y que por lo tanto, es importante saber el patrón de expresión de proteínas en un momento dado dentro de por ejemplo, una célula, (o lo que es lo mismo, el conjunto de genes que tiene activos), ya que puede proporcionar pistas sobre el estado de dicha célula y poder así modificarlo.


El estudio de los sistemas de expresión de proteínas es una parte fundamental de la biotecnología actual, ya que permite optimizar la producción industrial de proteínas recombinantes.

 

 

F


  • Fijación de CO2

Captación de CO2 mediante procesos fotosintéticos que permite incorporar el carbono a las moléculas orgánicas de las plantas para generación de biomasa.


G


  • GMP (buenas prácticas de fabricación)

La normativa GMP es un conjunto de guías que forman parte de cualquier sistema de calidad relacionado con la fabricación y testado de fármacos, productos de diagnóstico, dispositivos médicos, etc.


En la mayoría de países, las compañías farmacéuticas y las empresas que desarrollan dispositivos médicos han de seguir normativas GMP adaptadas a la legislación de los países de origen. Por tanto, existen muchas normativas GMP distintas, aunque todas tienen una serie de puntos en común, como son que los procesos de fabricación estén definidos y controlados, que los cambios en dichos procesos sean evaluados y validados en caso necesario, que se genere una documentación descriptiva de los procesos clara y sin ambigüedades, que el personal implicado esté formado y entrenado, que se realicen de registros estandarizados de los procesos, etc.


Actualmente, con el advenimiento de nuevas formas de terapia como la terapia celular, la normativa GMP específica para procesos de fabricación que implican el uso de células vivas ha abierto un nuevo campo de innovación en la regulación de la calidad de la producción en este ámbito y ha cobrado una especial relevancia.


  • Genómica

La genómica es una disciplina científica que persigue el entendimiento global de los genomas, a nivel de funcionamiento, organización, evolución, etc.


El abordaje tradicional de las ciencias para resolver cualquier cuestión es reduccionista: en otras palabras, se aísla el sistema que se quiere estudiar y se actúa sobre él para extraer información de la respuesta de ese sistema. En el caso de los genes, la forma tradicional de averiguar su función siempre ha consistido en aislarlo, construir un sistema para expresarlo en un entorno celular o animal controlado y comprobar las consecuencias derivadas de esa expresión forzada.


En el caso de la genómica el abordaje es global: dicho de otra manera, la genómica "da un paso atrás" para obtener un punto de vista mucho más amplio. La genómica está en condiciones de responder preguntas relativas no a un solo gen, sino a la relación de todos los genes de un organismo. Por ejemplo, la genómica es capaz de recoger los datos de secuenciación de un genoma completo y saber o predecir cuántos genes incluye, de qué forma están relacionados, a qué proteínas pueden corresponder, etc. Variantes de la genómica como la proteómica y la transcriptómica completan este estudio al analizar los conjuntos de genes expresados en una población, individuo, tejido o célula en un momento concreto o en respuesta a una variación del entorno.


Para realizar su trabajo, la genómica utiliza técnicas y tecnologías procedentes de otras ramas científicas, como la biología molecular y celular, la bioquímica, la estadística y la bioinformática.


L


  • Linfocito

Los linfocitos son células especializadas del sistema inmunológico. Son las responsables de la inmunidad específica o adquirida. A nivel celular son morfológicamente muy similares, más o menos esféricos y con un núcleo grande que ocupa la mayor parte del contenido celular.


Funcionalmente se distinguen tres tipos de linfocitos. Los linfocitos B son los responsables de la respuesta inmune humoral y producen inmunoglobulinas (también llamadas anticuerpos). Mediante las inmunoglobulinas que poseen unidas a membrana reconocen antígenos específicos. Un linfocito B expresa siempre una inmunoglobulina específica que lo distingue. En la respuesta inmune humoral, linfocitos B activados y diferenciados a células plasmáticas se encargan de secretar anticuerpos específicos contra el an´tigeno desencadenante de la respuesta inmune.


Los linfocitos T también reconocen antígenos pero si son presentados por otro receptor presente en las células, el complejo principal de histocompatibilidad. Los linfocitos T son efectores del sistema inmune y pueden ser citotóxicos (matan a las células que presentan el antígeno específico) o colaboradores (participan junto con las células B en la respuesta inmune). Cada uno de estos tipos de linfocito T presenta marcadores específicos en su membrana: los citotóxicos expresan CD8, mientras que los colaboradores se caracterizan por expresar CD4. Este marcador es el receptor principal de entrada del VIH, lo que hace de estos linfocitos la principal diana infectiva del virus del SIDA.


Los linfocitos NK (del inglés natural killer) participan en la inmunidad innata y tienen, como los linfocitos citotóxicos, capacidad de lisar células.


M


  • Medicina personalizada

La medicina personalizada es a la vez un concepto y una meta a conseguir. La medicina actual no es personalizada en realidad, ya que está basada en el éxito estadístico de los ensayos clínicos con un determinado fármaco, técnica de diagnóstico o tratamiento sobre grupos de pacientes más o menos numerosos. Todos tenemos experiencia directa de este hecho: un determinado analgésico funciona mejor en unas personas que en otras, sin ir más lejos.


El concepto de medicina personalizada aboga por un tratamiento concreto adaptado a cada paciente. En la actualidad disponemos de las tecnologías y técnicas necesarias para que esto acabe siendo una realidad. Ya es una posibilidad real el diagnóstico genético de marcadores para un individuo. A medida que se descubren nuevos marcadores relacionados con diferentes enfermedades, es posible personalizar más el tratamiento. En última instancia, será posible por ejemplo administrar el medicamento más adecuado para cada persona, en función de la diversidad genética que presente.

 

  • Meiosis

Sucesión de dos divisiones celulares durante la formación de los gametos, de la que resultan cuatro células que tienen un cromosoma de cada pareja de la célula original (RAE)

 

  • Metabolómica

La Metabolómica es el estudio de todas las moléculas pequeñas que se encuentran en muestras biológicas tales como células, fluidos biológicos o tejidos. Estas moléculas, llamadas metabolitos, son el producto del metabolismo e incluyen, por ejemplo, azúcares (o carbohidratos), grasas (o lípidos) y aminoácidos. El conjunto de todos los metabolitos de una muestra biológica se denomina metaboloma. Los científicos han comenzado a caracterizar al metaboloma con el fin de comprender mejor y diagnosticar a las enfermedades.

Requiere información de varias disciplinas.
La Metabolómica implica un acercamiento multidisciplinario, involucrando a biólogos, químicos analíticos, bioinformáticos…Las herramientas usadas para medir a los metabolitos se asocian comúnmente con los laboratorios químicos, e incluyen diversas técnicas analíticas como la resonancia magnética nuclear (RMN) y la espectrometría de masa (MS). Además, la Metabolómica incorpora el uso de la bioinformática con el fin de poder agilizar y poder interpretar de manera eficaz y oportuna la información biológica proveniente del metaboloma, y así buscar patrones únicos de metabolitos que pueden ser indicadores de una enfermedad en particular.
Mide la interacción de los genes con el entorno.

La ventaja de la metabolómica para el diagnóstico de las enfermedades radica en el hecho de que este acercamiento mide el fenotipo de un organismo, es decir, no se tiene en cuenta únicamente el material genético del organismo, sino también la influencia sobre éste de otros factores externos como la alimentación o el estrés. Así, cuando un organismo se enferma o se estresa, el metaboloma se ve alterado, pudiendo evaluarse estas variaciones en los estudios metabolómicos.

 

  • Metagenómica

Si la genómica consiste en el estudio global de un genoma, la metagenómica realiza el estudio global de poblaciones enteras de genomas y su relación entre sí: cómo evolucionan, fluctúan e interaccionan. Normalmente, la metagenómica se aplica a un entorno concreto del cual se quiere conocer su comportamiento genético a nivel global, con el objetivo de controlarlo o interaccionar con él para obtener resultados de interés. La metagenómica tiene múltiples aplicaciones potenciales en biotecnología: medio ambiente, análisis de diversidad o acervo genético y sobre todo, en medicina.


En este último caso, la metagenómica está siendo utilizada para el análisis de las diferentes poblaciones de microorganismos que conviven en el cuerpo humano. Las últimas pistas científicas relativas a estas comunidades hacen pensar que son determinantes en el desarrollo de muchos sistemas del cuerpo humano, ya que interaccionan constantemente con su entorno (en este caso el organismo) y esa interacción determina cambios y respuestas concretas. Un ejemplo de esto lo constituyen los microorganismos de la flora intestinal, que parecen influir decisivamente en el desarrollo del aparato digestivo y del sistema inmunológico del ser humano. El conocimiento del metagenoma de la flora intestinal generará información de gran valor para la clínica, pudiendo establecerse tratamientos que la controlen en casos patológicos directamente relacionadas con el mantenimiento de su equilibrio.


  • Mitocondria

La mitocondria es un orgánulo celular presente únicamente en las células eucariotas. Su principal función es la obtención de energía metabólica en forma de ATP.


Morfológicamente, las mitocondrias tienen forma de cápsula alargada. Están separadas del citosol por dos unidades de membrana que definen un espacio intermembrana y una matriz mitocondrial interna. La membrana interna de las mitocondrias está replegada sobre sí misma formando las llamadas crestas mitocondriales.


Las mitocondrias transforman la energía metabólica procedente de los procesos metabólicos en ATP mediante el proceso denominado respiración celular. En su membrana interna poseen conjuntos de proteínas que actúan como transportadores de electrones que transfieren en cadena los electrones procedentes del NADH y del FAD (generados durante el metabolismo) mediante reacciones de oxidación-reducción. Esto genera un bombeo de protones al espacio intermembrana que hace que exista una diferencia de potencial electroquímico entre la matriz y el espacio intermembrana. Posteriormente, el canal de protones ATP sintetasa mitocondrial aprovecha esta diferencia de potencial para dejar pasar los protones de nuevo a la matriz, generando en el proceso moléculas de ATP.


El origen evolutivo de las mitocondrias parece haber sido bacteriano. Se asume que en algún punto de la evolución celular, algunas células asimilaron bacterias con las que establecieron relación de simbiosis. Con el paso del tiempo, estos simbiontes fueron especializándose en la obtención de energía, pasando a ser totalmente dependientes de la célula hospedadora. Algunos indicios que apoyan esta hipótesis, llamada teoría del endosimbionte, son la independencia de las mitocondrias con respecto a la célula a la hora de dividirse y la existencia de ADN mitocondrial no relacionado con el genoma de la célula.

 

  • Mitosis

División de la célula en la que, previa duplicación del material genético, cada célula hija recibe una dotación completa de cromosomas. (RAE)


N


  • Next Generation Sequencing (NGS)

La secuenciación de nueva generación (del inglés Next Generation Sequencing o NGS) engloba todas las técnicas de secuenciación de alto rendimiento. A diferencia de las técnicas de secuenciación basadas en el método de Sanger (también llamadas de terminación de cadena), que tienen una escalabilidad limitada en cuanto al número de secuencias a analizar, las tecnologías NGS son capaces de secuenciar miles de muestras de una sola vez. Estas tecnologías poseen otras ventajas como la disminución de los costes y la rapidez de obtención de los datos.


Las tecnologías NGS más utilizadas son la pirosecuenciación, la tecnología basada en terminadores reversibles de Illumina, y la secuenciación SOLiD, de Applied Biosystems.


La secuenciación de nueva generación va de la mano de los avances en bioinformática, dado el enorme volumen de datos que se obtiene con estos sistemas y que han de analizarse.


O


  • Organismo modificado genéticamente (OMG)

Organismo modificado genéticamente u OMG (o su equivalente en inglés GMO) es una definición estándar que se aplica a cualquier organismo que haya sufrido una modificación artificial en su genoma. Normalmente, estas modificaciones son realizadas mediante técnicas de biología molecular como la clonación, el uso de ADN recombinante, etc.


Los organismos transgénicos son un tipo de OMG, en los que la modificación concreta consiste en la inserción de un fragmento génico extra a su genoma. Otras modificaciones pueden ser la eliminación o inactivación de un gen o fragmento del genoma, la sustitución de un gen por otra variedad del mismo, etc.


P

 

 

  • Patente

Las patentes son medidas de protección de la propiedad intelectual para estimular la innovación. En el caso de la biotecnología aplicada a la mejora de plantas, las semillas no son patentables, pero es posible patentar una innovación tecnológica aplicable a múltiples variedades que aporte una novedad (sin conocimiento previo), que requiera actividad inventiva (no vale un descubrimiento), y que tenga una aplicación industrial. Esta protección implica la publicación del avance conseguido y ofrece la exclusividad de uso comercial durante 20 años, período más corto que el que protege otras creaciones como libros, música o cine. El uso de una patente durante los 20 años por otros operadores requiere una licencia del titular, pero transcurrido este período, la patente puede ser usada libremente.


 

  • PCR

La PCR, siglas en inglés de la reacción en cadena de la polimerasa, es una técnica de biología molecular que sirve para obtener múltiples copias de un fragmento de ADN. Esta técnica se basa en la alta procesividad de la polimerasa de ADN (una enzima encargada de polimerizar ADN a partir de un molde) de un microorganismo extremófilo, la bacteria Termophilus aquaticus. Esta bacteria tiene su hábitat natural en aguas termales.


Para establecer ciclos de polimerización de ADN sin necesidad de abrir el tubo de reacción, se necesita necesariamente pasar por una desnaturalización del ADN en cada ciclo, proceso por el cual las dos hebras de ADN se separan. Hay dos formas de conseguir eso: químicamente, lo cual implicaría abrir el tubo cada vez y añadir un desnaturalizante (que de paso destruiría las proteínas de la maquinaria de polimerización) y neutralizar la reacción después, o mediante el aumento de temperatura hasta casi la ebullición, situación que separa las hebras también pero que produciría el mismo resultado en las plimerasas de la reacción, impidiendo que realizaran el ciclo siguiente.


El inventor de la técnica de PCR (Kary Mullins, laureado con el premio Nobel por este hecho) cayó en la cuenta de que las enzimas de T. aquaticus son capaces de resistir altas temperaturas. De este modo, la polimerasa de este microorganismo sería capaz de resistir los ciclos de desnaturalización y podría permanecer activa para polimerizar cíclicamente los moldes que se generaran en cada ciclo. Añadiendo a la reacción fragmentos de ADN cebadores (denominados primers) específicos de las regiones flanqueantes de la zona que se quiere copiar (uno en cada dirección), se pueden hacer copias específicas de dicha zona.


Como cada ciclo genera dos copias de cada molde que encuentra y cada copia es a su vez molde en el siguiente ciclo, el número de copias aumenta exponencialmente en cada ciclo. De esta forma, en poco tiempo se pueden obtener múltiples copias de un fragmento concreto en un solo tubo de reacción.


La reacción de PCR está en la base de la mayoría de técnicas de biología molecular que se realizan en la actualidad. La sencillez de la puesta a punto para cualquier fragmento que se quiera amplificar, junto con el relativo bajo coste y las posibilidades de adaptación a procesos de clonado, mutagénesis, secuenciación, escalado y automatización, han establecido esta técnica como esencial en cualquier laboratorio de biología molecular. Además, la potencia de esta técnica a la hora de obtener gran cantidad de copias a partir de cantidades mínimas de molde se aprovecha en la actualidad para protocolos de identificación en la investigación forense.


  • Polimerasa

Una polimerasa es una enzima capaz de polimerizar material genético a partir de un molde. Existen polimerasas de ADN, que son las encargadas en todos los seres vivos de copiar el material genético para su transmisión a las generaciones siguientes, y polimerasas de ARN, que se encargan de copiar el ADN de un gen concreto en ARN, produciendo el ARN mensajero necesario para la síntesis de la proteína codificada en dicho gen. También hay polimerasas que transcriben ARN a ADN, laladas retrotrasncriptasas o transcriptasas inversas, que son propias de virus que tienen ARN como material genético.


Las polimerasas tienen utilidad biotecnológica, ya que de muchas de ellas se conocen sus requerimientos y necesidades, permitiendo diseñar reacciones de polimerización in vitro. Las polimerasas son las enzimas básicas en procesos de secuenciación, mutagénesis dirigida, retrotranscripción y amplificación de material genético entre otras técnicas.


  • Proteína

Las proteínas son, además de los lípidos, glúcidos y ácidos nucleicos, componentes esenciales de los seres vivos.


Las unidades estructurales de las proteínas son los aminoácidos. Los seres vivos utilizan veinte aminoácidos para construir sus proteínas. Los aminoácidos de una determinada proteína se ensamblan en cadena mediante enlaces peptídicos. El orden de esos aminoácidos en la cadena proteínica viene establecido en el gen que codifica dicha proteína. La secuencia de aminoácidos es la principal responsable de la estructura espacial final de una determinada proteína, aunque no es posible deducir directamente dicha estructura a partir de la secuencia.


Las proteínas son los auténticos artífices de los procesos vitales, ya que intervienen en todos ellos. Realizan múltiples funciones que incluyen el soporte estructural (tendones, pelo, uñas, plumas, exoesqueletos de artrópodos), señalización hormonal (insulina, citoquinas), transportadora (lipoproteínas de alta y baja densidad) y sobre todo, enzimática.


La función enzimática es quizá la más importante realizada por las proteínas. Así, son catalizadores de todas las reacciones metabólicas del organismo, además de intervenir en el flujo de la información biológica, formando la mayor parte de los complejos de replicación, transcripción y traducción del material genético.


  • Proteína recombinante

En general se entiende por proteína recombinante a aquella proteína codificada en un gen o diseño genético artificial (un vector) y sintetizada por un organismo que normalmente no la produce, aprovechando la maquinaria de síntesis proteica de dicho organismo.


Las proteínas recombinantes son la base de la biotecnología moderna y hoy en día son parte fundamental de procesos industriales como la agricultura, las actividades industriales relacionadas con la catálisis enzimática y la industria biofarmacéutica. De hecho, muchos biofármacos son proteínas recombinantes. Los biofármacos se perfilan como alternativa a los tradicionales compuestos de origen químico en términos de especificidad, seguridad y versatilidad.

 

 

  • Proteómica

Proteómica es estudio a gran escala de las proteínas, en particular de su estructura y función.

 

R


 

  • Retrovirus

Virus cuyo genoma está constituido por ARN que, por transcripción inversa, origina un ADN y lo incorpora a la célula huésped; p. ej., los virus de la leucemia, el sarcoma o el sida (RAE)


T


  • Taxonomía

La taxonomía es la rama de la ciencia que trata sobre la clasificación de los seres vivos en una organización jerárquica de parentesco. De esta forma, la taxonomía está en condiciones de ofrecer información valiosa y relevante sobre los seres vivos a otras disciplinas científicas.


En la actualidad, la taxonomía tiene en cuenta las relaciones evolutivas entre los diferentes taxones para establecer esta jerarquía. Con el desarrollo de las técnicas de biología molecular, la taxonomía clásica ha sufrido modificaciones en su estructura jerárquica, al describirse similitudes genéticas entre organismos que se creían muy separados evolutivamente. A la inversa, también se ha descubierto que organismos en principio muy similares son evolutivamente independientes.


La nomenclatura y clasificación actual de los seres vivos se basa en la binomial establecida por Linneo, en la que cada ser vivo tiene un nombre y apellido en latín, correspondiente al género y especie respectivamente.


  • Terapia génica

La terapia génica es una forma de tratamiento médico que consiste en la introducción de genes en un individuo enfermo con el objetivo de que su expresión cure la patología que presenta. Normalmente la terapia génica está encaminada a paliar el defecto funcional o la ausencia de un gen introduciendo una copia correcta del mismo. Por esta razón, la terapia génica está especialmente indicada para el tratamiento de enfermedades genéticas denominadas monogénicas (un solo gen defectuoso o ausente causa la patología).


Aunque la esencia de la terapia génica es sencilla de entender y teóricamente fácil de implementar, en la práctica la terapia génica no ha pasado en ningún caso de la fase de ensayo clínico, aunque existen casos aislados de éxito. Esto es porque la terapia génica ha de salvar una serie de impedimentos para ser realmente efectiva.


En primer lugar el gen ha de contar con un sistema que permita transportarlo de forma eficiente a las células. Para ello se han desarrollado diversos tipos de vectores. Muchos de estos vectores no permiten la inserción estable del gen terapéutico en el genoma del paciente y por lo tanto, la actividad terapéutica es transitoria. Además, el uso de vectores virales la terapia génica tiene importantes consideraciones derivadas de la seguridad. Por otra parte, la inserción estable de material genético en el genoma podría interferir en la función de otros genes, provocando efectos secundarios no deseados, como la transformación celular y un posible desarrollo tumoral. Por último, los individuos con una enfermedad genética son susceptibles de rechazar el nuevo producto génico, al tratarse de una proteína que el cuerpo no reconoce como propia.

 

  • Traducción

Proceso por el que se sintetiza un polipéptido tomando un RNA mensajero como molde. Se lleva a cabo en los ribosomas.

 

  • Transcripción

Proceso por el que las secuencias de ADN son copiadas a ARN; la transcripción produce ARN mensajero. (dicciomed.es)


  • Transgénesis

Es el proceso de transferencia de genes a un ser vivo de forma artificial. La transgénesis debe cumplir una serie de condiciones, que incluyen la inserción estable en todas las células del organismo y la transmisión hereditaria de la inserción a las siguientes generaciones.


La transgénesis abarca un conjunto de técnicas diferentes de introducción de material genético. En general los métodos de introducción se pueden dividir en métodos físicos y métodos biológicos. Los primeros utilizan sistemas que sirven para salvar la barrera de las membranas celulares induciendo cambios estructurales en las mismas (electroporación, transformación química, etc.) o por inyección directa del material genético (microinyección, métodos mecánicos) en el núcleo celular. Por su parte, los métodos biológicos utilizan vectores virales que utilizan la maquinaria de infección viral para introducir los genes.


En general la transgénesis en animales se inicia en embriones, ya sea por microinyección directa de zigotos o por transformación de células troncales embrionarias que luego se introducen en embriones. Un porcentaje de los animales conseguidos mediante esta técnica portará el gen introducido en la línea germinal (que luego dará lugar a las células sexuales) y por lo tanto, podrá transmitir el gen introducido a su descendencia. Los cruces sucesivos permiten conseguir una cepa animal transgénica.


En las plantas son comunes los métodos mecánicos de introducción de ADN en células vegetales o su transformación mediante vectores basados en Agrobacterium.


  • Transgénico

Un organismo es transgénico cuando además de su colección natural de genes, incorpora uno o varios genes ajenos y es capaz de transmitirlos a su descendencia.


Los animales transgénicos son herramientas inestimables en investigación y en la industria biotecnológica. En la investigación ofrecen información importantísima sobre la función del gen ajeno que portan. Los investigadores analizan las consecuencias de la expresión de dicho gen en las características del animal, comparándolo con otros de la misma cepa pero no transgénicos. De hecho, la transgénesis es uno de los pasos naturales cuando se caracteriza un nuevo gen y se quiere averiguar su función. También pueden utilizarse para crear modelos de enfermedades humanas en animales de experimentación, introduciendo en dichos animales genes que recrean o remedan alguna patología humana.


En cuanto a la biotecnología, los transgénicos son una de las aproximaciones en estudio para generar animales y plantas que produzcan determinadas proteínas de interés medico o biotecnológico. También se utilizan los transgénicos, especialmente en las plantas de interés agropecuario, para conseguir variedades mejoradas resistentes a plagas o herbicidas.


V

 

  • Variedad

Dentro de cada especie, o conjunto de individuos que pueden reproducirse por cruzamientos entre ellos, podemos encontrar razas de plantas o animales con diferencias apreciables entre ellas. Mientras que algunas razas han evolucionado de forma natural para adaptarse a la supervivencia en diferentes situaciones, algunas variedades de plantas han sido seleccionadas por el hombre para mejorar su calidad y eficiencia productiva. Gran parte de estas modificaciones pueden ser tan importantes que impiden que la variedad especializada pueda perpetuarse sin la ayuda del agricultor, pero son imprescindibles para alimentar a la población actual. Las autoridades españolas permiten la comercialización de semillas de variedades siempre que hayan demostrado que son homogéneas, estables y distintas a otras variedades autorizadas.


  • Vector Viral

 

Un vector viral es un armazón genético diseñado a partir de la estructura de un virus natural, para transportar e introducir un gen de interés en un hospedador con el objetivo de expresar la proteína que codifica.


Los vectores en general suelen ir acompañados de una serie de accesorios que garantizarán la síntesis en el hospedador. Los principales accesorios que incluye un vector son secuencias llamadas promotores, diseñados para localizarse físicamente antes del inicio del gen. Estas secuencias señalan el inicio de la transcripción del gen, ya que son regiones reconocidas por las ARN polimerasas, las enzimas encargadas de transcribir el ADN a ARN.


En el caso de los vectores virales, se incluyen accesorios procedentes de la maquinaria de propagación del virus de origen, como envueltas y cápsidas, o también secuencias especiales que permiten la integración del gen de interés en el genoma del hospedador. De esta manera, un vector viral es capaz de aprovechar el ciclo infectivo del virus del que deriva, para lograr una transferencia genética altamente eficiente. Normalmente se eliminan aquellas secuencias del virus que lo hacen infectivo o patogénico.


  • Virus

Los virus son sistemas de transporte de información genética que necesitan maquinaria biológica ajena para propagarse. En este sentido son parásitos estrictos. En general se considera que los virus en realidad no son seres vivos, aunque si nos atenemos exclusivamente a su capacidad y objetivo de transmitir su información biológica, no son muy diferentes del resto de seres vivos.


Biológicamente, todos los virus tienen al menos dos partes comunes: el material genético y una cubierta proteica que aísla ese material genético y le sirve de vehículo. Algunos tipos de virus tienen además una envuelta lipídica, generalmente procedente de la célula infectada, que les da mayor protección y determina su especificidad celular.


Los virus infectan a representantes de todos los reinos: animales, vegetales, bacterias y hongos. Existen multitud de clasificaciones de los diferentes virus atendiendo a una o varias de sus características estructurales o genéticas. Sin embargo la clasificación más utilizada se basa en la naturaleza de su material genético. En este sentido podemos encontrar virus de todas las variantes posibles. Hay virus cuyo material genético es ADN y otros que llevan ARN. También pueden llevar una o dos cadenas de material genético.


Los virus son vistos por la biotecnología como agentes patogénicos susceptibles de tratamiento, pero también como herramientas, al ser sistemas evolutivamente diseñados y desarrollados para transferir material genético de una forma muy eficiente y específica. De hecho, los vectores virales son adaptaciones artificiales de los virus y constituyen la base de muchas estrategias de terapia génica y de transgénesis.


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