Dra. Judith de Rodas Salón 207, 2015 BIOTECNOLOGIA Dra. Judith de Rodas Salón 207, 2015

OMG: organismos mejorados genericamente

Aplicaciones de la biotecnología

Ingenieria genetica ybiotecnologia Las aplicaciones de la biotecnología son numerosas y se clasifican en: Biotecnología roja: se aplica a la utilización de biotecnología en procesos médicos y el desarrollo de la ingeniería genética, para curar enfermedades a través de la terapia génica. Consiste en la inserción de copias funcionales de genes defectuosos o ausentes en el genoma de un individuo. La técnica todavía está en desarrollo, motivo por el cual su aplicación se lleva principalmente dentro de ensayos clínicos controlados.

Ingeniería Genética Es un conjunto de técnicas que permite manipular los genes. El descubrimiento de las enzimas de restricción fue clave para poder desarrollar estos procedimientos. La obtención in vitro de ADN recombinante, su posterior introducción en bacterias mediante vectores y su amplificación en múltiples copias iguales (clonación) son algunos usos de la ingeniería genética. Es evidente la importancia de la ingeniería genética para la medicina y la mejora cualitativa y cuantitativa de la producción animal y vegetal.

El cultivo celular  Es el proceso mediante el que células, ya sean células procariotas o eucariotas, pueden cultivarse en condiciones controladas, utilizando medios de cultivo apropiados, ya sean en forma líquida o en gel.  El cultivo de células animales empezó a ser una técnica rutinaria de laboratorio durante los años 50, pero el concepto de mantener líneas de células vivas separadas del tejido de origen fue descubierto en el siglo XIX Cultivo de células de la piel.

Técnicas: La biotecnología utiliza técnicas de ingeniería genética, que utilizan enzimas especiales para insertar genes humanos en el ADN de las bacterias, A partir de genes humanos, las bacterias elaboran nuevos productos, En medios de cultivo adecuados, los microorganismos se multiplican rápidamente, Producen gran cantidad de la nuevas sustancias en un corto tiempo.

Clonación: Procedimiento científico que consiste en tomar el material genético de un organismo para obtener otro idéntico, denominado clona o clon, las clonas pueden ser moleculares, celulares y organísmicas. Reproducción asexuada que origina individuos genéticamente idénticos. Existe un tipo de clonación natural en la que el hombre no interviene (regeneración de células idénticas a la original mediante el proceso de mitosis), La otra es artificial: en la que el hombre participa activamente.

Formas de clonación: Molecular: obtención de gran número de moléculas a partir de un único gen, Celular: Obtención de un gran número de células con idénticas características fenotípicas a la progenitora, Organísmica: la que utiliza como base células madre para obtener productos identicos (clonación de vegetales, animales y humanos.

Hibridación celular Mezcla de dos variedades de ácidos nucléicos : ADN—ADN ó ADN--ARN para obtener innumerables copias. ADN complementario (ADNc): es un ADN de cadena sencilla. Se sintetiza a partir de una hebra simple de ARNm maduro. Utilidad: para clonación de genes propios de células eucariotas en células procariotas, debido a que las bacterias carecen de intrones.

PCR  Reacción en Cadena de la Polimerasa, utiliza un paso de la hibridación de oligonucleótidos para completar el proceso. Entre el paso de desnaturalización de las hebras del ADN y antes del paso de extensión del cebador hay un paso de unión de los cebadores a la hebra de secuencia complementaria mediante una hibridación de ADN. Es el paso de menor temperatura de la PCR y el que marca la especificidad de la reacción. Según el Servicio de Consultas Lingüísticas de la RAE (2012) son correctas en español las formas hibridar e hibridación pero no es correcta la  hibridización.

Inestabilidad del ADN: Desnaturalización: es un proceso que permite separar las hebras de ADN bajo condiciones de pH > 13, temperatura >100ºC ò por ruptura de puentes de hidrógeno. Renaturalización: Es un proceso mediante e l cual se regenera la molécula de ADN a su estado original

ADN recombinante: Fragmento de ADN aislado del genoma original para insertarlo en otra molécua de ADN y secuenciarlo: Requiere enzimas que se obtienen de bacterias, virus y artificiales. Las enzimas de restricción reconocen secuencias de 4, 6 o más bases y cortan generando extremos romos. Estos extremos pegajosos pueden sellarse con la enzima ADN ligasa y generar una molécula de ADN nueva, denominada recombinante. Plásmido: es una molécula de ADN extra cromosómico bacteriano, utilizado como vector Vectores: son elementos genéticos autorreplicativos, duplican su ADN de forma independiente del ADN de la célula en la que se hospedan

Utilidad del ADN recombinante Producción de vacunas, hormonas y variedad de fármacos a partir de recombinación genética Los genes que controlan la producción de insulina humana, se pueden colocar en una célula bacteriana, con el fin de que los microbios elaboren la insulina humana. Después, esta sustancia es extraída del cultivo de bacterias y preparada para su uso por parte de los enfermos que la precisen. El procedimiento para obtener el ADN recombinado consiste en:3 Localización de genes y sus funciones. Clonación del ADN, y su posterior almacenamiento en genes. Reacción en cadena de la polimerasa (PCR) Utilización de vectores de expresión. Mezcla de material genético de 2 variedades de organismos, ADN-ADN o de 2 variedades de moléculas ADN-ARN que puede obtenerse in vitro.

Fagos (virus bacteriófagos) Son utilizados como vectores Ciclo lisogènico: el ácido nucleico viral (ADN bicatenario), se recombina con el ADN bacteriano y permanece inactivo. El ciclo lítico  las células hospedadoras del fago son lisadas (destruidas) tras la replicación y encapsulación de las partículas virales, de forma que los nuevos virus quedan libres para llevar a cabo una nueva infección.

Cósmidos: Son una combinación de un plasmido y los sitios cos, lo cual permite empaquetar el DNA en la cabeza de un virión que fácilmente es introducido en bacterias. Los cósmidos son vectores híbridos entre un plásmido, que proporciona la resistencia a los antibióticos, y una región del ADN de un bacteriófago llamada "cos" que le otorga sus particulares características.

Utilidad de las técnicas de laboratorio para determinación y purificación de la información genética Técnica de hibridación fluorescente in situ (FISH) Consiste en marcar los cromosomas específicos para que brillen al ser vistos al microscopio. Permite la rápida determinación de aneuploidía, la ausencia del cromosoma completo o la presencia de un cromosoma adicional ó genes alterados En la ingeniería genética, sirve para determinar la presencia del gen a clonar.

Técnica de Microarrays Medida de la expresión de genes (mRNA microarrays) Medida de la presencia de DNA (DNA microarrays) Medida de la expresión de proteínas Indica la cantidad de copias de ARNm que produce un gen. Estudia casi todos los tipos de alteraciones moleculares Permite conocer la expresión de genes de, por ejemplo, 100 personas sanas y 100 enfermas

Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR) Permite la amplificación de un fragmento de ADN de interés. Con la técnica de la PCR es posible obtener millones de copias de un fragmento del ADN, el cual se purifica mediante electroforesis en gel para obtener solamente la expresión del gen

Producción agrícola por ingeniería genética: Variedades transgénicas del maíz, muy resistentes al frío, a plagas y a varios herbicidas, según los genes que se hayan introducido. Variedades transgénicas del trigo, más nutritivas y resistentes a plagas y herbicidas. Una variedad del tomate, que madura más lentamente.

Producción animal por ingeniería genética: Peces transgénicos: las principales aplicaciones en animales se han realizado en peces, debido a que la fecundación es externa, lo cual permite la introducción del gen en el cigoto antes de que se unan el núcleo del espermatozoide y el del óvulo. Se han producido carpas transgénicas que crecen mucho más rápido, debido a la incorporación del gen de la hormona del crecimiento de la trucha, y salmones transgénicos, que resisten mejor las bajas temperaturas. Mamíferos: se han obtenido ratones transgénicos, con distintos genes modificados. Sin embargo, todavía su aplicación para la mejora de especies es preliminar, enfocándose el estudio desde un punto de vista más bien puramente científico.

Guia de estudio: Qué utilidad tiene la ingeniería genética: Qué es la clonación biológica: Qué formas de clonación existen: Que son los vectores de clonación: Que clases de vectores existen: Que diferencia hay entre los vectores: Qué diferencia hay entre una y otra: Que es el ADN recombinante: Que es y de que forma se obtiene el ADNc: En qué consiste la desnaturalización del ADN: Qué factores influyen en la desnaturalización: Que son las enzimas de restricción: Que organismos poseen estas enzimas: