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A Través de la Ingeniería Genética es Posible Hacer Crecer la Acuicultura en Chile

Santander y sus colegas de investigación introducen una bacteria genéticamente modificada en una larva. Utilizan bacterias ya que éstas poseen la capacidad de colonizar los tejidos linfoides del pez, es decir, la matriz de su aparato inmunológico. Previamente, y gracias a la Ingeniería Genética, eliminan las propiedades patógenas de la bacteria y expresan antígenos a fin de que el sistema inmunológico del pez logre generar anticuerpos.

NOTICIAS

INGENIERÍA GENÉTICA:

Disciplina científica relacionada con la manipulación de genes, deriva de la biología molecular.

Herramienta fundamental:

Técnica del ADN recombinante

BIOTECNOLOGÍA: Uso o alteración

industrial de organismos, células o moléculas biológicas.

Lleva a la práctica las investigaciones realizadas por la Ingeniería Genética

CONCEPTOS:

¿Cómo se recombina el ADN en la naturaleza?

El ADN se recombina naturalmente mediante los procesos de:

*Reproducción sexual*Transformación bacteriana*Infección viral - transducción

AÑO DESCUBRIMIENTO

1960s - 1970s Aislamiento de enzimas de restricción y su uso para el análisis de DNA

1972-73 Técnicas de clonamiento de DNA desarrolladas por H. Boyer, S. Cohen, P. Berg y otros en USA. En 1973 se clona el primer gen procarionte

1974 Expresión en bacteria de un gen heterólogo

1975-77 Desarrollo de métodos de secuenciación DNA. F. Sanger et al. (Inglaterra); A. Maxam y W. Gilbert (USA). En 1977 se obtiene la primera secuencia de un genoma completo. Se trata del fago F X174 que tiene 5375 bases.

1978 Clonamiento en bacterias de genes sintetizados químicamente: somatostatina humana e insulina humana. 

1980 La corte Suprema en USA reglamenta que los microorganismos pueden patentarse

1982 La Insulina (Eli Lilly's Humulin) es el primer producto de la ingeniería genética que es introducido al mercado en USA e Inglaterra

1981/2 Producción de los primeros animales transgénicos (ratones)

1983 Primeras plantas transgénicas

1985 Primeros animales transgénicos (conejos, cerdos y ovejas)

1986 Introducción experimental y controlada al medio ambiente de organismos modificados genéticamente

1989 La Oficina de Patentes de USA anuncia que otorgará patentes a plantas y animales modificados genéticamente. Primer animal transgénico patentado es "oncomouse" de DuPont's

1990-92 Producción de maíz y trigo transgénicos

1992 Se establecen regulaciones en USA y EC para organismos modificados genéticamente

1992 Primera secuencia completa de un cromosoma (crom. III de levadura)

1994 Introducción al mercado de USA del primer tomate modificado genéticamente.

TÉCNICAS UTILIZADAS EN INGENIERÍA GENÉTICA

1. Transferencia de genes de una especie a otra a través de plásmidos o virus.

2. Técnica de la PCR

TECNOLOGÍA DEL ADN RECOMBINANTE

El ADN puede cortarse en fragmentos por medio de las enzimas de restricción.

Cada enzima de restricción reconoce una secuencia específica de nucleótidos y corta en ese punto cada una de las cadenas de ADN. Estos fragmentos quedan con unos extremos o bordes cohesivos, también llamados bordes pegajosos, que hacen que se puedan unir fragmentos de distinto origen, formando un ADN llamado recombinante.

ENZIMAS DE RESTRICCIÓN COMUNES

Inserción de los fragmentos de ADN

i) PLÁSMIDOS

                                                                      

Vectores de clonación: moléculas de ADN que tienen la capacidad para autoreplicarse dentro de la célula hospedadora.

ii) BACTERIÓFAGOS

                                     

  

                              

 

                 

 

iii) CÓSMIDOS

Son plásmidos que poseen un borde cohesivo procedente del fago lambda y se empaqueta en el interior de un fago.

Métodos de introducción del vector1. Transformación2. Transducción

                                                                                                                                                                                                                                                                   

Clonación de un gen

Mapa de restricción del vector pBR322. Presenta dos genes marcadores (resistencia a amplicilina y resistencia a tetraciclina)

Se pueden formar diferentes clones con genes de interés para el hombre. Este conjunto de clones se denomina biblioteca genómica.

El siguiente paso es poner a las bacterias en un medio de cultivo apropiado para que se multipliquen. A la vez que se reproducen las bacterias lo hace también el plásmido con el gen que interesa, el resultado es que se obtiene un clon de células que llevan ese gen de interés

Además del origen de replicación, los vectores de clonación deben llevar otros genes denominados marcadores, que sirven para identificar las células que contienen el vector de clonación. Se suelen utilizar como marcadores, genes de resistencia a antibióticos y genes de bioluminiscencia.

Genes de resistencia a antibióticos. Sirven para identificar bacterias que contienen el vector de clonación, porque estas bacterias serán resistentes al antibiótico del gen marcador.

Genes de luminiscencia.. En este caso, la célula que contenga el gen que se quiere clonar, tendrá la propiedad de emitir luz, ya que el marcador que se le incorpora determina que se exprese esa característica. Este sistema se emplea cuando la célula hospedadora es una célula eucariota.

Plantas que se iluminan

En la transfección vegetal con Agrobacterium se ha ensayado un

marcador inusual: el gen de la enzima luciferasa, de las luciérnagas. El sustrato de esta enzima es una proteina llamada

luciferina, que con ATP y oxígeno desprende luz.

Plásmidos Ti con este marcador, se transfirieron a células de tabaco, con las

que se formaron nuevas plantas. Las nuevas plantas obtenidas se regaron en la oscuridad con agua y luciferina disuelta. El resultado fue sorprendente: las plantas se iluminaron como si fuesen unas bombillas

de poca potencia o un dibujo de un anuncio fluorescente.

                                                     

 

Reacción en cadena de la polimerasa (PCR)

Es una técnica que permite analizar rápidamente la secuencia de un gen a partir de una pequeña muestra de material biológico.

Mediante esta técnica pueden generarse millones de moléculas idénticas, a partir de una molécula de ADN.

ETAPAS PCR

1. Calentar el ADN a altas temperaturas que pueden ser próximas a la ebullición (1 minuto a 94 ºC) . Cada una de estas cadenas actuará como molde para fabricar su complementaria.

2. A continuación se baja la temperatura para conseguir que cada cebador se una a su región específica dentro de la cadena de ADN (45 segundos a 54 ºC).

3. Generación de la cadena de ADN complementaria por acción de la ADN polimerasa

La reacción es un proceso cíclico:

• La molécula de ADN que va a copiarse se calienta entre 94 y 96 ºC para que se desnaturalice y se separe las dos hebras.

• Se baja la temperatura entre 55 y 65 ºC durante 20 a 30 segundos para que el primer o cebador añadido pueda aparearse con la hebra de ADN.

• Cada una de las hebras es copiada por la ADN-polimerasa a 72 ºC (Se utiliza la ADN-polimerasa de una bacteria que vive en aguas termales, Thermus aquaticus, así la enzima puede trabajar a altas temperaturas).

• Las cadenas recién formadas son separadas de nuevo por el calor y comienza otro nuevo ciclo de copias. Estos ciclos se repiten hasta que se obtiene el número de copias deseado.

Reacción en cadena de la polimerasa (PCR)

APLICACIONES DE LA PCR :

1) Secuenciación Una de las razones mas comunes para el uso de la PCR es la formación de suficiente cantidad de ADN molde para su secuenciación. Es mucho mas sencillo y rápido que la clonación en células.

2) Estudios evolutivos Mediante la PCR se pueden amplificar genes de organismos ya extintos, como del mamut, o restos antiguos humanos. Se pueden comparar estos genes con los genes semejantes de organismos actuales y poder reconstruir árboles filogenéticos. El PCR también se ha utilizado para conseguir el mapa del genoma humano.

3) Huellas dactilares del ADN. La determinación de las huellas dactilares genéticas constituye una de las aplicaciones más interesantes de la PCR. Mediante esta técnica es posible comparar muestras diferentes de ADN para comprobar si pertenecen al mismo individuo o no, o si existe parentesco entre ellas.

Esta técnica se aplica actualmente en Medicina forense e investigaciones policiales, con el fin de identificar individuos a partir de muestras biológicas, como sangre, semen, piel o cabellos. También se utiliza en las pruebas de paternidad.

La huella dactilar de ADN, también conocida como análisis del perfil de ADN, se basa en el uso de la técnica de transferencia e hibridación de Southern para analizar regiones polimórficas del ADN humano.

Pasos:

1. Extracción del ADN Se puede extraer ADN de casi cualquier tejido humano. Las posibles fuentes de ADN en la escena de un delito incluyen sangre, semen, tejido de una víctima muerta, células del folículo capilar y saliva. El ADN extraído de las pruebas del delito ("indicios" o "vestigios" biológicos) se compara con el extraído de muestras de referencia, obtenidas de personas conocidas, habitualmente de la sangre. 

2. Digestión del ADN con una endonucleasa de restricción El ADN extraído de la muestra se trata con una endonucleasa de restricción, que es una enzima que corta el ADN bicatenario en donde tenga una seuencia característica. La enzima que se usa más frecuentemente para el análisis legal es HaeIII, que corta el ADN en la secuencia 5'-GGCC-3'. 

3. Electroforesis en gel de agarosa Tras la digestión del ADN, los fragmentos de ADN resultantes se separan según su tamaño mediante electroforesis en geles de agarosa. Durante la electroforesis, las moléculas de ADN, que poseen carga negativa, migran hacia el electrodo positivo. Al avanzar las moléculas de ADN, su velocidad de migración se ve reducida por la matriz del gel de agarosa. Las moléculas menores se mueven más deprisa a través de los poros del gel que las de mayor tamaño. Como resultado, se produce una separación continua de los fragmentos de ADN de acuerdo con su tamaño, de modo que los fragmentos más pequeños avanzan la mayor distancia con referencia al origen o punto de aplicación de la muestra.

PROCESO DE ELECTROFORESISSe prepara una mezcla de fragmentos de ADN y se ponen en distintas soluciones. Los fragmentos se desplazan en relación inversa con su tamaño

MOVIMIENTO DE TROZOS DE ADN

Animacion electroforesis en gel de agarosa

http://biomodel.uah.es/biomodel-misc/anim/elfo/electrof2.html

TEST aplicado a un varón, una mujer y sus cuatro hijos/as.

¿Cuál de los hijos/as es, el que con menor probabilidad, desciende de esta pareja?

Esta figura muestra la parte significativa de la autorradiografía de un análisis, con sonda de locus único, de varias muestras de ADN procedentes de la investigación de una violación. Las muestras de ADN se cargaron en las calles del gel de este modo:

1. Muestra de sangre de la víctima. 2.- Muestra de sangre del acusado. 3.- Marcadores de tamaño de ADN. 4.- Fracción femenina de la muestra vaginal de la víctima. 5.- Fracción masculina de la muestra vaginal de la víctima.

Si Ud. fuera el analista de ADN, debería sacar como conclusión:

A. El sospechoso es culpable. B. El sospechoso podría ser culpable, pero deben usarse más sondas. C. La muestra vaginal procede de una víctima errónea. D. El sospechoso queda excluido como origen del ADN presente en la prueba del delito. E. NINGUNA de éstas.

D. El sospechoso queda excluído como origen del ADN presente en la prueba del delito.

La banda superior de la calle 5 (la fracción masculina de la muestra vaginal) no se corresponde con ninguna de las bandas de la calle 2 (la muestra del acusado), lo que permite descartar a éste como origen de aquel ADN.

- Es la correcta.

OBTENCIÓN DE VACUNAS RECOMBINANTES

Diagnóstico de enfermedades de origen genético.

Técnicas indirectas usadas en la agricultura:

1.- Técnicas indirectas: transformación por Agrobacterium tumefaciens

2.- Técnicas directas: - Electroporación - Microinyección, - Liposomas - Otros.

Técnicas indirectas usadas en la agricultura:

Transformación de células mediada por Agrobacterium tumefaciens.

Hojas en plantas expresando el antígeno de la hepatitis B

Electroporación. Proporciona un pulso eléctrico que permeabiliza la membrana celular, permitiendo la incorporación de moléculas como proteínas y DNA.

PLANTAS TRANSGÉNICAS

Equipo para biobalística: utiliza microproyectiles cubiertos con DNA, los que son acelerados en una cámara, disponiéndose sobre la base las células a clonar.

▪ Aplicaciones en animales

Estudiar la función de genes específicos. Poder utilizar a mamíferos como biorreactores para la producción de proteínas humanas. La corrección de errores innatos de metabolismo mediante terapia génica.

La transgénesis se puede efectuar por:

Microinyección de cigotosManipulación de células embrionarias

CLONACIÓN DE ANIMALES

POR TRANSFERENCIA NUCLEAR

Clonación de oveja

OBTENCIÓN DE UNA CERDA TRANSGÉNICA

Se combinó el gen de la hormona de crecimiento somatotropina humana con la porción reguladora de un gen de ratón y se inyectó en óvulos fecundados de ratón.

Los ratones transgénicos resultantes crecieron hasta el doble del tamaño normal, indicando que el gen humano se había incorporado al genoma del ratón y estaba produciendo hormona de crecimiento. Dado que el DNA se había inyectado en los óvulos, apareció en todas las células, incluyendo las células germinales, y así pudo ser transmitido a la generación siguiente.

Un borrador inicial del genoma fue terminado en el año 2000 (anunciado conjuntamente por el presidente Bill Clinton y el primer ministro británico Tony Blair el 26 de junio, 2000)

Proyecto terminado en abril del 2003

Mapas genéticos

Mapas físicos Secuenciación de ADN por ordenador con letras y colores.

¿Por qué esta magnífica tecnología científica, que ahorra trabajo y nos hace la vida mas fácil, nos aporta tan poca felicidad? La repuesta es está, simplemente: porque aún no hemos aprendido a usarla con tino.

Albert Einstein