biotecnología y algunas ramas
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Ingeniería genética y Biotecnología
Campo de la Biología que utilización los seres vivos para obtener productos útiles al ser humano
Biotecnología
Ingeniería genética
Conjunto de técnicas, nacidas de la Biología molecular, que permiten manipular el genoma de un ser vivo.
Ingeniería genética
BiotecnologíaUtilización de los seres vivos para
obtener productos útiles al ser humano
Utilización de los seres vivos para obtener productos útiles al ser
humano
Alimentos: pan, productos lácteos,…Medicamentos: vacunas, antibióticos,…Bebidas: bebidas alcohólicas
Alimentos: pan, productos lácteos,…Medicamentos: vacunas, antibióticos,…Bebidas: bebidas alcohólicas
Tecnología del ADN
recombinante(década 70)
Si hay modificación de genes
Animales y plantas transgénicas
Animales y plantas transgénicas
No hay modificación de genes
Biotecnología tradicional
Biotecnología actual
Tecnología del ADN recombinante
http://www.youtube.com/watch?v=_Q0ScibrEns
Podemos entonces generalizar los pasos de la ingeniería genética de la siguiente manera:
1. Identificar un carácter deseable en el organismo de origen.
2. Encontrar el gen responsable del carácter deseado (gen de interés). En este proceso se necesita una clonación del gen deseado (clonación génica). 3. Combinar dicho gen con otros elementos necesarios (vector) para que éste sea funcional en el organismo receptor. 4. Transferir el gen de interés, previamente introducido en el vector adecuado, al organismo receptor. 5. Crecer y reproducir el organismo receptor, supuestamente modificado.
6. Seleccionar los organismos receptores que han asimilado el gen deseado.
Enzimas de restricción
1. Endonucleasas que cortan el ADN por una secuencia (siempre la misma) corta y conocida.
2. Las secuencias de corte son palindrómicas
3. El corte puede ser:
o Lisoo Escalonado (extremos cohesivos o pegajosos)
Posteriormente, los fragmentos de distintos ADN cortados con la misma enzima se podrán unir mediante otro enzima, una ADN ligasa
ADN recombinante
Clonación de ADN
En ingeniería genética se entiende por clonación la obtención de múltiples copias de un gen específico o de un fragmento de ADN en el interior de un organismo hospedador.
Estos organismos deben cumplir las siguientes características:
1.Crecimiento rápido2.No debe ser patógeno3.Debe favorecer la entrada del transgén4.Debe ser muy bien conocido5.Debe ser fácilmente manipulable
Escherichia coli
Vectores de clonación
• Son moléculas transportadoras que transfieren y replican fragmentos de ADN que llevan insertados.
• Debe ser capaz de replicarse junto con el fragmento de ADN que transporta.
• Tiene que tener secuencias de reconocimiento que permitan la inserción del fragmento de ADN a clonar.
Para insertar un fragmento de ADN al vector, se utiliza una enzima de restricción, y se mezcla con fragmentos de ADN producidos con la misma enzima.
Tipos de vectores de clonación
• Plásmidos• Virus bacteriófagos• Cósmidos• YAC’s (cromosomas artificiales de levadura)• Cromosomas artificiales de bacterias (BAC’s)• Cromosomas artificiales humanos
Clonación de los fragmentos de ADN
1. Inserción de genes marcadores en el vector (plásmido o lo que sea). Generalmente de resistencia a antibióticos
2. Se cortan el ADN humano y el vector con el mismo plásmido.
3. Se mezclan los fragmentos.4. Obtención de plásmidos
recombinantes.5. Se juntan los plásmidos con bacterias. 6. Incorporación de los plásmidos por
transformación bacteriana.7. Cultivo de bacterias en presencia de un
antibiótico.8. Las bacterias que no han incorporado el
plásmido mueren (no son resistentes).
Es una técnica que permite duplicar un número ilimitado de veces un fragmento de ADN en un tubo de ensayo. Mediante esta técnica pueden generarse millones de moléculas idénticas, a partir de una molécula de ADN y además en muy poco tiempo.
La reacción es un proceso cíclico: 1.La molécula de ADN que va a copiarse se calienta para que se desnaturalice y se separe las dos hebras. 2.Cada una de las hebras es copiada por la ADN-polimerasa. (Se utiliza la ADN-polimerasa de una bacteria que vive en aguas termales, Thermus aquaticus, así la enzima puede trabajar a altas temperaturas). 3.Las cadenas recién formadas son separadas de nuevo por el calor y comienza otro nuevo ciclo de copias.
Reacción en cadena de la polimerasa (PCR)
Aplicaciones de la PCR
Amplificación de:
• ADN antiguos (mamuts, momias, fósiles…•ADN obtenidos de la escena de un crimen (medicina forense).•ADN de células embrionarias (diagnostico prenatal de trastornos genéticos)•ADN de genes virales (en células infectadas por virus difíciles de detectar, como el VIH)
Animación de la PCR: http://www.maxanim.com/genetics/PCR/pcr.swf
Utilización de los seres vivos para obtener productos útiles al ser humano
Utilización de los seres vivos para obtener productos útiles al ser humano
No hay modificación de genes
Biotecnología tradicional
Los individuos que se utilizan han sido escogidos mediante técnicas de selección artificial, esto quiere decir que el hombre ha potenciado el desarrollo de estos organismos por el beneficio que le proporcionan.
Ganadería y AgriculturaGanadería y Agricultura Industria AlimentariaIndustria Alimentaria Industria
FarmacéuticaIndustria
Farmacéutica
Conservación del medio ambienteConservación del medio ambiente
Biotecnología actual
Ingeniería genéticaSi hay modificación de genes
Medicina•Investigación y diagnóstico de enfermedades.•Medicina forense y pruebas de paternidad.•Estudios históricos y arqueológicos.•Producción de medicamentos: vacunas, antibióticos, otros (insulina),…•Curación de enfermedades: Terapia génica
1. Secuencia de la proteína (insulina)2. Síntesis de los ADN3. Obtención de plásmidos recombinantes con los
genes para formar las dos cadenas de la insulina.
4. Expresión en E. coli5. Purificación y procesado químico6. Obtención de insulina activa
1. Los seres humanos difieren en un 0.1% del genoma.
2. Estas diferencias están localizadas en regiones cromosómicas concretas.
3. Estas zonas se usan como marcadores genéticos4. Con la identificación de los marcadores se hace la
huella genética (método de Southern blot)5. La comparación de huellas genéticas permite
resolver casos policiales y de paternidad.6. A veces es útil en caso de estudios históricos y
arqueológicos.
Organismos transgénicosOrganismos transgénicos
Resistencia a herbicidas
Resistencia a herbicidas
Mejora del producto
Mejora del producto
Plantas farmacéuticas
Plantas farmacéuticas
Se introduce un gen de E. coli que permite
usar mayores concentraciones de
herbicidas sin dañar a la planta de interés, y
eliminando malas hierbas.
Se introduce un gen de E. coli que permite
usar mayores concentraciones de
herbicidas sin dañar a la planta de interés, y
eliminando malas hierbas.
Las plantas producen sustancias medicinales, vacunas o anticuerpos
(planticuerpos).
Las plantas producen sustancias medicinales, vacunas o anticuerpos
(planticuerpos).
Se mejora el valor nutricional del
producto, por ejemplo añadiendo beta-caroteno al arroz
Se mejora el valor nutricional del
producto, por ejemplo añadiendo beta-caroteno al arroz
Agricultura y Ganadería•Organismos transgénicos:•Obtención de órganos.•“Fábricas” de medicamentos. Actualmente también se utilizan como “fábricas” para obtener medicamentos,
órganos, ….
MEJORA DE RAZAS
MEJORA DE RAZAS
PRODUCCIÓN DE MEDICAMENTOSPRODUCCIÓN DE MEDICAMENTOS
ESTUDIO DE ENFERMEDADES
HUMANAS
ESTUDIO DE ENFERMEDADES
HUMANASObtener razas mas
resistentes, mas productivas, con
mayor desarrollo, resistentes a
condiciones más difíciles
Obtener razas mas resistentes, mas productivas, con
mayor desarrollo, resistentes a
condiciones más difíciles
Se estudia la expresión de genes humanos en
organismos transgénicos
Se estudia la expresión de genes humanos en
organismos transgénicos
Se usan animales transgénicos.
Se pueden obtener sustancias de interés
como proteínas humanas para combatir
enfermedades:Enfisema hereditario
Factores de coagulación
Se usan animales transgénicos.
Se pueden obtener sustancias de interés
como proteínas humanas para combatir
enfermedades:Enfisema hereditario
Factores de coagulación
Agricultura y Ganadería•Organismos transgénicos:•Obtención de órganos.•“Fábricas” de medicamentos.
Clonación Clonación Consiste en obtener individuos genéticamente iguales que el de partida, el cual tiene las características que me interesa.
BiorremediaciónBiorremediación BioadsorciónBioadsorción BiolixiviaciónBiolixiviación
Uso de bacterias modificadas para degradar materia
orgánica (petróleo)
Uso de bacterias modificadas para degradar materia
orgánica (petróleo)
Obtención de metales a partir de minerales
de baja ley
Obtención de metales a partir de minerales
de baja ley
Fijación de metales pesados a la superficie
de la célula para limpieza de suelos
Fijación de metales pesados a la superficie
de la célula para limpieza de suelos
Medio ambiente•Biorremediación•Bioadsorción•Biolixiviación
MÉTODO DE SOUTHERN BLOT