Tema 10: Ingeniería Genética y Biotecnología

Transcripción

1 Tema 10: Ingeniería Genética y Biotecnología Conceptos de: Ingeniería Genética, enzimas de restricción, clonación de genes y vectores de clonación. Microorganismos utilizados. Aplicaciones de la Ingeniería Genética: Médicina, Agricultura y Ganadería Yolanda Loarce Tejada

2 Qué es la Ingeniería Genética? Es el conjunto de técnicas derivadas de la Biología Molecular, que permiten manipular el genoma de los seres vivos Aplicación de los conocimientos de la Ingeniería Genética Biotecnología

3 La Ingeniería Genética es posible porque: Adenina El ADN de todos los organismos tiene la misma composición y estructura Bases nitrogenadas Guanina Citosina Timina Apareamiento: G:C A:T Esqueleto Azúcar- Fosfato

4 Arber descubre las enzimas de restricción (1968) Son las tijeras moleculares que cortan el ADN por sitios específicos T2 E. coli Las bacterias las utilizan como defensa frente a la infección vírica

5 5 3 A T G C 3 EcoRI Extremos cohesivos

6 ADN 1 ADN 2 ligasa ADN recombinante

7 La tecnología del ADN recombinante permite la CLONACIÓN de fragmentos de ADN ADN recombinante CLONACIÓN Las bacterias son las encargadas de multiplicar los ADNs que se quieren clonar

8 Para clonar un fragmento de ADN precisamos la ayuda de las BACTERIAS plásmido Escherichia coli Genoma bacteriano

9 Los plásmidos se utilizan como VECTORES DE CLONACIÓN ligasa Crecimiento en medio de cultivo ADN recombinante Microorganismos transgénicos

10 Cómo se introduce el ADN recombinante en el interior de la bacteria? 1 2 ºC La tasa de entrada o TRANSFORMACIÓN espontánea es muy baja. Para aumentar el rendimiento se recurre a tratamientos químicos y físicos

11 Los virus también se utilizan para introducir ADN en el interior de las células T2 E. coli

12 ADN vírico Extremos cos del fago Gen para clonar DNA recombinante Proteínas de la cubierta del fago Construcción de fagos in vitro Fagos con el gen insertado

13 Los cósmidos son vectores de clonación como los plásmidos, con fragmentos (cos) que permiten su empaquetamiento en el interior de los fagos Formas replicativas de los cósmidos

14 Cómo sabemos qué bacteria ha incorporado la molécula recombinante? Los vectores de clonación llevan genes chivatos o delatores Amp Medio SIN ampicilina Medio CON ampicilina

15 Bacillus Bordetella Clostridium Escherichia Spirulina Staphylococcus Streptococcus Salmonella

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17 Aplicaciones de los microorganismos transgénicos Medicina: producción de Insulina humana, hormona del crecimiento, vacunas y anticuerpos... Medio Ambiente: desarrollo de microorganismos capaces de degradar compuestos tóxicos o peligrosos Industria alimentaria: producción de edulcorante artificiales, compuestos que se utilizan en panaderías, producción de queso y cerveza...

18 Cómo se obtienen las plantas transgénicas? Mediante el plásmido Ti de Agrobacterium tumefaciens Se sustituye la región del plásmido que produce el tumor o agalla de la corona por el gen de interés. Este plásmido recombinante se introduce en la bacteria.

19 Partes de la planta se ponen en contacto con las bacterias en medio de cultivo Planta sensible Las células que incorporan el plásmido crecen en un medio especial o selectivo Planta resistente A partir de las células transformadas se obtienen plantas adultas

20 Para transformar plantas que no son atacadas por Agrobacterium se recurre a la pistola o cañón de genes Plásmido recombinante Pistola de genes Partícula de oro

21 Aplicaciones de la Biotecnología vegetal Resistencia a herbicidas Resistencia a plagas y a enfermedades Mejoras de las propiedades nutritivas Resistencia a sequía y frío (estrés abiótico) Otras aplicaciones: producción de variedades coloreadas, plantas transgénicas productoras de vacunas, etc...

22 Genes cry de Bacillus thurigiensis y su aplicación en la obtención de plantas resistentes a insectos Bacillus thurigiensis es una bacteria Gram-positiva del suelo, que en el momento de la esporulación, forma un cristal (cuerpo paraesporal) que puede llegar a alcanzar el 40% del peso seco de la célula. Las proteínas que componen el cristal se denominan proteínas Cry, codificadas por los genes cry que se encuentran en plásmidos de gran tamaño (se conocen unos 130 genes y alrededor de 150 variedades alélicas).

23 Modo de acción de las toxinas cry en las larvas de insectos Bacillus Thurigiensis Ingestión Solubilización Activación Algodón Bt Cristal endotoxina Caderina Septicemia Muerte de la larva APN Células intestino medio GDP GTP-Mg2+ AMP ATP-Mg2+ Formación poros membrana Muerte celular Señalización celular

24 Qué entendemos por CLONACIÓN animal? clonar significa obtener uno o varios individuos a partir de una célula o núcleo de otro individuo, de modo que los individuos clonados son idénticos o casi idénticos al original. Individuos idénticos

25 Transgénesis y clonación en animales Oveja que se quiere clonar Oveja donadora de célula huevo Medio de cultivo de embriones Oveja descendiente clónica Oveja en cuyo útero se desarrollará el embrión

26 Aplicaciones de la clonación animal La eficiencia de clonación a partir de un animal adulto es muy baja, lo que limita su aplicación en la industria agropecuaria. Mejoramiento genético Conservación de especies silvestres en peligro de extinción Producción de animales transgénicos: Productores de fármacos por sangre leche u orina(ej. factor de coagulación IX humano) Producción de órganos de cerdo para xenotransplantes Producción de animales resistentes a enfermedades