Download 2parte

Permiten manipular el ADN (Cortar,
aislar, secuenciar, clonar y pegar)
de un organismo donante para
introducirlo en otro, utilizando un
vector
Nathans D., Arber W., y Smith H. (premio Nobel de Fisiología
y Medicina en 1978 por el descubrimiento de las enzimas de
restricción y su aplicación en Genética Molecular)
ADN RECOMBINANATE (enzimas)
Es cualquier moléculas de ADN formada por la
unión de segmentos de ADN de origen diferente.
Enzima de restricción (o endonucleasas de
Restricción) es una enzima, sintetizada por bacterias
para proteger su ADN del ADN invasor, y que
puede reconocer una secuencia característica de
nucleótidos dentro de una molécula de ADN y cortar
el ADN en ese punto.
Los fragmentos de ADN obtenidos de este modo
pueden unirse por sus extremos por otras enzimas
llamadas ligasas.
Molécula A
Molécula B
Digestión de ambas moléculas con la
misma enzima de restricción, BamHI
Extremos
cohesivos
Mezclar
Tratar con ADN-ligasa
ADN recombinante
Análisis de fragmentos de ADN
La Electroforesis es una
técnica analítica de
separación de moléculas
cargadas eléctricamente,
debido a la diferente
movilidad que presentan
cuando son sometidas a un
campo eléctrico. Se pueden
separar fragmentos de ADN o
ARN, en un gel de agarosa,
obteniéndose un patrón de
bandas dependiendo del
tamaño de los distintos
fragmentos.
Huella genética
Técnica utilizada para
distinguir entre los
individuos de una misma
especie. Se basa en se
analizar zonas del ADN
altamente variables o
microsatélites (distinta repetición y
con diferente grado de recombinación debido
a la inestabilidad del locus).
Estas zonas se cortan en piezas de diferentes tamaños
usando enzimas de restricción. Se obtienen un
bandeado característico en la técnica de
electroforesis. Estos fragmentos se pueden analizar al
utilizar sondas genéticas.
Hibridación con sondas de ADN
La hibridación o renaturalización de ácidos nucleicos, es un proceso
por el cuál se combinan una cadena sencilla con una secuencia de
bases complementaria en una única molécula. Esto permite identificar
la presencia de un gen que codifica una proteína específica.
Sonda de ADN Es un fragmento artificial de ADN de cadena sencilla
marcada con radiactividad o fluorescencia, y cuya secuencia de
nucleótidos es complementaria a la secuencia del gen que se desea
detectar.
Biochips. Son láminas de vidrio donde se fija en cada una de sus
celdillas una cantidad ínfima de fragmentos de ADN de cadena simple
y que actúa como sonda para un gen determinado. Se utilizan para:
Detectar mutaciones (genes de enfermedades, etc.).
Controlar la expresión de genes (líneas cancerosas)
Diagnosticar enfermedades infecciosas.
Personalizar el tratamiento con medicamentos.
Sugerir nuevas técnicas diagnósticas o terapéuticas.
SONDA Y BIOCHIP
Obtención de organismos genéticamente idénticos
En el campo de la Ingeniería genética consiste
en aislar y multiplicar un gen, o en general,
un trozo de ADN. Utilizando un vector de
clonación (plásmido, con un gen resistente a
un antibiótico) y su posterior inserción y
expresión en bacterias.
En Animales superiores consiste en obtener un
individuo a partir de una célula o de un núcleo
de otro individuo
1
Plásmido
Plásmidos
gen de resistencia
a la ampicilina
2
3
Extremos cohesivos
Molécula de ADN recombinante
Plásmido
1
Virus
2
3
Ciclo lisogénico
Ciclo lítico
(f)
(g)
(h)
Genoma de hongos: 44 millones de pares de bases
Huésped: Escherichia coli
Vector: Bacteriófagos
capacidad: 20 mil pares de bases
Genoma humano: 3000 millones de pares de bases
Huésped: Saccharomyces cerevisiae
Vector: YAC (cromosoma artificial de levadura)
MegaYAC (capacidad: 1 millón de pares de bases)
En 1983 Kary Mullis da a conocer esta técnica y en 1993 recibió el Premio Nobel de Química por este descubrimiento
Es un proceso cíclico
(cada ciclo consta de 3 pasos)
94ºC desnaturalización (separación
de las dos hebras de ADN)
50ºC Anillamiento de "cebadores"
72ºC copia de cada una de las
hebras de ADN por la ADN
polimerasa
35 ciclos
236= 68 billones de copias
ACTTTGTCCACGGCCTAAGCGTTTTTTGCCC
Secuenciación
de genomas
AGTGACTTTGTCCAAC
GTCCAACAGTTACCAAGTGACTTTGTCCAC
TTTTGCCC
AGTGACTTTGTCCA
ACGGCCTAAGCGTTTTTTTT
ALINEAMIENTO DE TODAS LAS SECUENCIAS Y RECONSTRUCCIÓN DEL CROMOSOMA
•Detección de mutaciones
Método de diagnóstico rutinario (relación entre enfermedad y mutación puntual)
•Secuenciación de ADNs fósiles
Posibilidad de aislar secuencias de ADN a partir de unas pocas copias (la mayoría
están dañadas o degradadas)
•Diagnóstico de enfermedades genéticas
Diagnóstico prenatal / Diagnóstico preimplantación de enfermedades hereditarias o
determinación del sexo del feto previamente a su implantación en procesos de
fecundación in vitro
•Identificación de especies y control de cruces entre animales
Para descubrir fraudes comerciales, tales como vender carne de una especie más
barata a los precios de otra más cara, o el comercio ilegal de especies en peligro
•Secuenciación de genomas
Conocimiento básico y aplicado de diferentes organismos (incluido el genoma humano)
TÉCNICAS DE INGENIERÍA
GENÉTICA
• Son un conjunto de procedimientos que
permiten la manipulación del ADN de un
organismo para conseguir nuevas formas de
vida con combinaciones únicas de genes
adecuadas a las necesidades humanas.
• Mediante Ingeniería genética se puede
transferir genes entre especies distintas, es
decir de un organismo a cualquier otro.
Con objeto de obtener organismos
genéticamente modificados (OGM) o
transgénicos, terapia génica, etc.
ORGANISMOS GENÉTICAMENTE
MODIFICADOS
• Son organismos (bacterias, hongos,
animales, plantas, etc., que contienen un
gen procedente de otro organismo o
transgen.
• Para introducir el transgen en un organismo
determinado se utilizan vectores de
expresión o vehículos de transporte, como
virus o plásmidos bacterianos
Aplicaciones de los organismos
genéticamente modificados
• Microorganismos:
– Productos industriales farmacéuticos y médicos:
» Enzimas
» Antibióticos
» Proteínas humanas (insulina)
– Mejora del medio ambiente.
»
»
»
»
Biorremediación.
Eliminación de metales pesados
Producir bioconbustibles.
Descomposición de plásticos biodegradables.
Obtención de proteínas de interés médico, comercial, etc...
(insulina, hormona del crecimiento, factores de coagulación antes se obtenían
a partir de los tejidos que las producen o fluidos corporales)
Obtención de vacunas recombinantes
(aternativa al uso de organismos patógenos inactivos)
Extracción del ADN
del virus
Integración del
plásmido híbrido
en el núcleo de una
célula de levadura
ADN
plásmido
bacteriano
La levadura fabrica las
proteínas víricas
con poder inmunológico
Inyección de proteínas
víricas en un chimpancé
Diagnóstico de enfermedades de origen genético
Mediante ingeniería genética
se construye una sonda de
ADN, marcada (marcaje
fluorescente), con la
secuencia complementaria del
ADN enfermo
ADN sano
ADN enfermo
Conocimiento previo de
la secuencia de ADN
enfermo
Biochip
Microarray
DNAchip
ADN complementario
del ADN enfermo
DIAGNÓSTICO
Si aparecen bandas
fluorescentes
demuestra que la
persona presenta la
anomalía
¿Hibridación? Renaturalización
¿No hibridación? del ADN con la
sonda
fluorescente
Desnatura
lización
del ADN
ADN de la
persona que se
quiere
diagnosticar
Ing. Genética. Aplicaciones médicas
Terapia génica, que tiene por objetivo tratar, curar y
prevenir enfermedades producidas por un gen
defectuoso introduciendo en el paciente un gen
terapéutico o funcional.
TIPOS.
Terapia génica somática, se utiliza un virus para
introducir el gen terapéutico
Terapia génica de línea germinal. Consiste en
introducir células transgénicas de un óvulo fecundado,
con el gen terapéutico que trata de corregir defectos en
el paciente como en las generaciones futuras.
Problemas éticos y eugenesia
Plantas transgénicas
• Aplicaciones:
• Para transducir nuevos
genes se pueden utilizar
diferentes procedimientos:
– Microinyección de genes.
– Pistola de genes.
– Utilización de
Agrobacterium
tumefaciens.
Aplicaciones:
– Resistencia a las heladas, las
sequías, exceso de acidez o
salinidad del suelo.
– Retrasar la maduración.
– Mejorar el valore nutritivo
– Producir plantas con interés
farmacológico
– Resistencia a plagas o
herbicidas
Plantas transgénicas
Agrobacterium tumefaciens es patógena de plantas.Produce tumores
Agrobacterium
núcleo
Plásmido Ti
Transgénesis= introducción de
ADN extraño en un genoma, de
modo que se mantenga estable de
forma hereditaria y afecte a
todas las células en los organismos
multicelulares.
Ingeniero
genético
natural tras
sutitución de
genes onc por
genes de
interés
cromosoma
inductor de tumores
contiene oncogenes
(genes onc)
cromosoma
célula
vegetal
tumores
Proliferación de
hormonas
crecimiento. Se
forman tumores en
las zonas de la
lesión
•Resistencia a herbicidas, insectos y enfermedades microbianas
El maíz transgénico de Novartis es resistente al herbicida Basta y también es
resistente al gusano barrenador europeo (contiene el Gen de resistencia a la
toxina Bt de Bacillus thuringiensis) produce su propio insecticida
Problemas:La toxina Bt en las plantas transgénicas tiene propiedades
sustancialmente diferentes a la toxina Bt en su forma natural.
La toxina puede ser transmitida a través de la cadena alimenticia, un
efecto que nunca ha sido observado en la toxina Bt en su forma natural.
Larvas de especies de insectos predadores benéficos (larvas verdes de
crisopa) murieron cuando fueron alimentadas con el gusano barrenador
europeo
Gold rice de Monsanto con color amarillo por los altos niveles de vitamina A
Mejora de la calidad de los productos agrícolas
Producción de aceites modificados
•Síntesis de productos de interés comercial
Anticuerpos animales, interferón, e incluso elementos de un poliéster destinado a la
fabricación de plásticos biodegradables