BIOTECNOLOGÍA. 1.- Ingeniería Genética, ADN recombinante

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1 BIOTECNOLOGÍA 1.- Ingeniería Genética, ADN recombinante Técnica del ADN recombinante: es la más usada en ingeniería genética, esta basada en el uso de las enzimas de restricción o endonucleasas de restricción que permiten cortar el ADN por lugares concretos y posteriormente unir fragmentos de distinta fuente o incluso de especies diferentes Las enzimas de restricción siempre cortan el ADN por la misma secuencia de nucleótidos, una de ellas la más utilizada se llama ECOR1 crea lo que se conoce por extremos (bordes) pegajosos, de manera que si tratamos dos moléculas de ADN con esta enzima se crearán partes complementarias que pueden encajar entre sí. 1

2 La mayoría de los sitios de restricción son simétricos, lo que significa que la secuencia de nucleótidos es la misma en las dos cadenas cuando se leen en dirección 5-3 estas secuencias se denominan palindrómicas Las ligasas son unas enzimas capaces de unir fragmentos de ADN, el resultado es un ADN recombinante El ADN recombinante se introduce dentro de la célula a través de vectores que pueden ser virus o un fragmento de ADN (plásmido) Los plásmidos son moléculas de ADN extracromosómico circular o lineal que se replican y transcriben independientes del ADN cromosómico. Las bacterias pueden captar ADN extraño en el medio es un proceso denominado transformación. También pueden intercambiar material genético en otro proceso denominado conjugación Bacteriófagos Lisogenicos Son virus que infectan a bacterias e introducen su ADN en el cromosoma de la célula y la bacteria lo copia cuando se reproduce. Selección de bacterias con ADN recombinante: Si el plásmido recombinante tiene un gen de resistencia a un antibiótico, las bacterias recombinantes serán las que no se mueran Pasos de la técnica del ADN recombinante: 1.- Aislar el gen 2.- Insertar el gen en el vector 3.- Introducir el ADN recombinante en la célula 4.- Seleccionar las células con el ADN recombinante. 5.- Multiplicar el número de células 2.- Clonación de genes. La clonación es un proceso que consiste en la reproducción de individuos de forma asexual. Si nos referimos a los genes la clonación consiste en producir muchas copias de un gen especifico 2

3 en el interior de un organismo que hace las veces de hospedador, generalmente son procariotas que tienen que cumplir los siguientes requisitos: A) Tener un crecimiento rápido B) No debe de ser patógeno C) Debe de favorecer la entrada del transgen (ADN recombinante) D) Tiene que ser fácilmente manipulable Dos organismos muy utilizados son la bacteria Escherichia coli y la levadura Saccharomyces cerevisiae. 3.- Hibridación del ADN Desnaturalización del ADN: se pueden separar las dos hebras del ADN en unas condiciones de especiales, un ph de 13 o calentando a unos 100ºC, se rompen los puentes de hidrogeno. La desnaturalización es un proceso reversible, manteniendo la temperatura a 65º, este proceso se denomina renaturalización, se puede originar una nueva hélice con ADN de una especie o hibridando una especie y otra e incluso entre individuos de la misma especie. Un fragmento de ARNm puede servir de sonda para localizar un gen concreto 4.- Síntesis de un ADN complementario usando un ARNm Se utiliza la enzima transcriptasa inversa. a) Se purifica el ARNm, se añade un oligonucleótido de timina para que hibride con las adeninas de la cola de poly A y funcione como cebador b) Se sintetiza el ADNc, cuando se ha sintetizado se añade NaOH que hidroliza el ARNm y se forma un lazo que se convierte en el cebador para la otra cadena 3

4 c) Se elimina la horquilla con la enzima S1 que solo hidroliza ADN de cadena sencilla 5.- Reacción en cadena de la polimerasa Técnica denominada PCR (Polymerase Chain Reaction) se utiliza para amplificar una pequeña cantidad de ADN, que a su vez se usa como cebador, es necesaria una fuente de calor y una ADN polimerasa resistente al calor (Taq polimerasa) El proceso se realiza por ciclos y en cada uno se suceden tres etapas: A) Desnaturalización: cada cadena sirve como molde para sintetizar la complementaria. B) Hibridación: se enfría la mezcla para permitir que los cebadores se unan mediante puentes de hidrogeno a las hebras de ADN desnaturalizado C) Extensión: se forman las nuevas hebras de ADN gracias a la Taqpolimerasa Aplicaciones de la PCR Fragmentos de ADN antiguos, se han amplificado fragmentos de ADN de un mamut congelado, se pueden amplificar restos de momias aportando datos a los paleontólogos Policía Científica, amplificando las muestras de ADN encontradas como prueba de un delito. Diagnostico prenatal, detecta trastornos genéticos Detección de genes virales, como el VIH 6.- Secuenciación del ADN 4

5 7.- Transgénicos Los alimentos sometidos a ingeniería genética o alimentos transgénicos son aquellos que fueron producidos a partir de un organismo modificado genéticamente mediante ingeniería genética. 8.- Clonación de animales La clonación (del griego κλών, "retoño, rama") puede definirse como el proceso por el que se consiguen, de forma asexual, copias semejantes de un organismo, célula o molécula ya desarrollado 5

6 9.- Células madre Una célula madre tiene la capacidad de autorrenovarse mediante divisiones mitóticas o bien de continuar la vía de diferenciación para la que está programada y, por lo tanto, producir células de uno o más tejidos maduros, funcionales y plenamente diferenciados en función de su grado de multipotencialidad 10.- Genómica y Proteómica La genómica estudia el conjunto del genoma, identifica a los genes que producen proteínas para lo que usan programas informáticos y detectan a los genes que interactúan entre ellos, se han detectado solo genes en el genoma humano lo que hace pensar en la interacción entre genes. La proteómica estudia el conjunto de proteínas codificado en un genoma, se ha visto que el número de proteínas en los seres humanos es mayor que el número de genes 11.- APLICACIONES DE LA BIOTECNOLOGÍA a) Medicina forense En los seres humanos más del 90% del ADN es igual, se supone que solo el 0,1% es diferente, estas diferencias están localizadas y es posible usarlas como marcadores genéticos y crear una huella genética. Uno de los marcadores más utilizados son las repeticiones cortas en tándem (STR, Short Tandem Repeats) se basan en el número de veces que se repite la secuencia AT, para la elaboración de la huella genética se utiliza de Southern blot (emborronar) b) Obtención de productos farmacéuticos 6

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