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Biotecnología
Composición química del ADN
El ADN es una molécula formada por la unión de otras moléculas más sencillas llamadas nucleótidos
Los nucleótidos están compuestos por:Una molécula de ácido fosfórico.Una pentosa (desoxiribosa).Una base nitrogenada que puede ser adenina, guanina, citosina o timina
Los nucleótidos se unen formando una secuencia en la que reside la información genética
Biotecnología
Composición química del ARN
El ARN es una molécula formada por la unión de otras moléculas más sencillas llamadas nucleótidos
Los nucleótidos están compuestos por:Una molécula de ácido fosfórico.Una pentosa (ribosa).Una base nitrogenada que puede ser adenina, guanina, citosina o uracilo
El ARN está formado por una sola cadena de nucleótidos que se une al ADN, por sus bases complementarias: A-U, C-G.
Biotecnología
El ADN está constituido por dos largas cadenas enrolladas en una doble hélice. Las dos cadenas son complementarias químicamente.Las bases nitrogenadas se unen entre sí por medio de un doble o triple enlace de puentes de hidrógeno, de forma que se complementan uniéndose según los siguientes pares de bases:A=T, G=C.
Estructura del ADN
Biotecnología
El ADN de los virus está formado por una molécula lineal encerrada en una cubierta protectora llamada cápsida. El ADN de las bacterias, mitocondrias y cloroplastos es una doble hélice circular.En las células eucariotas el ADN está asociado a una proteinas especiales llamadas histonas, formando la cormatina. Durante la división celular se condensa y forma cromosomas lineales.
Estructura del ADN
BiotecnologíaEL ADN se replica
En la replicación el ADN se libera de las histonas y se abre como una cremallera, de manera que cada hebra sirve como molde para que se sintetice su cadena complementaria.
Las enzimas ADN polimerasas van uniendo cada uno de los nucleótidos. Dada la complementariaedad de las bases se forman dos nuevas cadenas complementarias a las que han servido de molde.
Durante la replicación del ADN se producen mutaciones.
BiotecnologíaEL ADN transmite información
Los genes llevan información para la síntesis de proteinas.
Las proteinas son moléculas formadas por la unión de aminoácidos. Cada proteina se caracteriza por la estructura que adopta en el espacio y por la secuencia en que están dispuestos los aminoácidos.
BiotecnologíaTranscripción del ADN
El primer proceso para transmitir la información es la transcripción.
La TRANSCRIPCIÓN es el proceso de copia de un gen o fragmento de ADN utilizando ribonucléotidos y originándose diferentes tipos de ARN.
El ADN se abre en la región a copiar. Por medio de la ARN-polimerasa se unen nucleótidos de ARN complementarios a las bases del ADN. La cadena formada es complementaria a la original y se denomina ARN mensajero.
El ARN mensajero se traslada hasta los ribosomas donde se produce la traducción de la información en una proteína.
BiotecnologíaTraducción del ADN
El segundo proceso para transmitir la información es la traducción.
La TRADUCCIÓN es el proceso de síntesis de proteínas llevado a cabo en los ribosomas, a partir de la información aportada por el ARN mensajero que es, a su vez, una copia de un gen.
El código de traducción está basado en secuencias de tres bases de ARN, llamadas codones, A cada codón le corresponde un aminoácido.
BiotecnologíaTraducción del ADN
El ARN mensajero se une a un ribosoma, donde se produce la traducción.El ribosoma se mueve a lo largo de la cadena leyendo cada codón y uniendo los aminoácidos que llegan transportados por el ARN de transferencia. Este ARN está formado por tres bases aunidas a una cadena de proteina en cuyo extremo transporta el aminoácido correspondiente.
Biotecnología
Tecnología del ADN recombinante.
Técnicas de ingeniería genética (OGM).
Técnicas de clonación celular.
Técnicas de cultivo de células y tejidos
La biotecnología implica la manipulación deliberada de material genético de los organismos vivos con el fin de fabricar o modificar un porducto, mejorar animales o plantas o desarrollar microorganismos con capacidades determinadas.
Entre las técnicas biotecnológicas destacan.
Aplicaciones
Medicina
Industria
Agricultura y
Ganadería
Medioamiente
Biotecnología
Tecnología del ADN recombinanteComprende una serie de técnicas que permiten maipular el ADN, es decir, cortar, pegar, aislar, reproducir y secuenciar fragmentos de ADN.
El ADN recombinante es cualquier molécula de ADN formada por la unión de segmentos de ADN de origen diferente.
Enzimas celulares
Clonación del ADN
Amplificación del ADN
Secuenciación del ADN
En las células vivas el ADN es cortado y vuelto a unir mendiante enzimas, un tipo de proteinas que han sido identificadas y extraidas para su uso en el laboratorio.
➔ Enzimas de restricción: Cortan el ADN en fragmentos (Obtenidas en bacterias donde protegen su ADN)➔ Ligasas: Unen distintos fragmentos de ADN pegando sus extremos.
Biotecnología
Tecnología del ADN recombinante
Clonación del ADN
La clonación de un fragmento de ADN consiste en la obtención de miles de millones de copias idénticas de dicho fragmento.
Para clonar un fragmento de ADN este debe ser introducido en una molécula transportadora llamada vector.
Un vector de clonación es una molécula de ADN pequeña capaz de entrar en una bacteria y de autoreplicación dentro de ella.Uno de los más empleados es un plásmido bacteriano.
Biotecnología
Tecnología del ADN recombinante
Clonación del ADN
El método de clonación es el siguiente: TRANSFORMACIÓN: El plásmido y el ADN a clonar se cortan con la misma enzima de restricción. Se obtiene ADN recombinante que es incubado junto con un cultivo de bacterias que en condiciones adecuadas lo incorpora a su citoplasma. SELECCIÓN: El plásmido suele incorporar un gen que confiere resistencia a un antibiótico. Las bacterias se cultivan en presencia de este antibiótico con lo que se seleccionan las que portan el plásmido. DUPLICACIÓN: Cada colonia de bacterias se cultivan y se obtiene así gran cantidad de ADN que se extrae de las bacterias .
Biotecnología
Tecnología del ADN recombinante
La clonación de un fragmento de ADN consiste en la obtención de miles de millones de copias idénticas de dicho fragmento.
Para clonar un fragmento de ADN este debe ser introducido en una molécula transportadora llamada vector.
Un vector de clonación es una molécula de ADN pequeña capaz de entrar en una bacteria y de autoreplicación dentro de ella.Uno de los más empleados es un plásmido bacteriano.
Biotecnología
Tecnología del ADN recombinante
Clonación del ADN
La clonación de un fragmento de ADN consiste en la obtención de miles de millones de copias idénticas de dicho fragmento.
Para clonar un fragmento de ADN este debe ser introducido en una molécula transportadora llamada vector.
Un vector de clonación es una molécula de ADN pequeña capaz de entrar en una bacteria y de autoreplicación dentro de ella.Uno de los más empleados es un plásmido bacteriano.
Biotecnología
Tecnología del ADN recombinante
La amplificación consiste en obtener cantidades mayores por acción de la enzima ADN polimerasa.
La reacción en caden de la polimerasa PCR origina millones de copias de un segmento de ADN mediante la repetición de múltiples ciclos de replicación del ADN in vitro.
El proceso es el siguiente:
Desnaturalización: Separación de las dos hebras de ADN. Alineamiento /Unión del cebador: Se une una pequeña cadena de ADN que iniciará la copia. Extensión: Cada una de las cadenas se duplica. Repetición del ciclo.
Amplificación del ADNAmplificación del ADN
Biotecnología
Tecnología del ADN recombinante
La secuenciación consiste en conocer la secuencia de bases y la posicicón de los distintos genes en la cadena de ADN.
La secuenciación incluye varias técnicas de separación de fragmentos, reconocimiento de genes mediante sondas, hibridación y biochips.:
Secuenciación del ADNSecuenciación del ADN
Análisis de fragmentosAnálisis de fragmentos Se realiza la separación de fragmentos de ADN mediante la técnica de electroforesis en gel. Esta técnica separa los distintos fragmentos de ADN en función del tamaño de la cadena.
BiotecnologíaTecnología del ADN recombinante
Análisis de fragmentosAnálisis de fragmentos
En el enlace se muestra un vídeo donde se realiza una electroforesis en gel.
Electroforesis en gelElectroforesis en gel
El procedimento es el siguiente:
Se prepara una lámina de gel que se introduce en una cubeta de electroforesis. Se ponen las muestras de ADN en los pocillos del gel. Se aplica una corriente eléctrica que obliga al ADN a desplazarse hacia el polo positivo. El ADN se separa de acuerdo a su longitd, los fragmentos más cortos avanzan más. Para visializarlo se tiñe con un tinte que fluorece con la luz ultravioleta.
BiotecnologíaTecnología del ADN recombinante
Hibridación mediante sondasHibridación mediante sondas
La hibridación es el proceso en el que dos hebras de ADN de cadena sencilla, con una secuencia de bases complementarias, se unen para originar una molécula de ADN de cadena doble.
Una sonda de ADN es un fragmento de ADN de cadena sencilla marcada radiactivamente o con fluorescencia y cuya secuencia de nucleótidos es complementaria a la secuencia del gen que se desea detectar.
Los biochips son láminas de vidriocon microceldas donde se fija en cada celda una cantidad de fragmentos de ADN de cadena simple cuya secuencia actúa como sonda para un gen determinado.
BiotecnologíaTecnología del ADN recombinante
SecuenciaciónSecuenciación
La Secuenciación de ADN es un conjunto de métodos y técnicas bioquímicas cuya finalidad es la determinación del orden de los nucleótidos (A, C, G y T) en una cadena de ADN.
Los instrumentos modernos automáticos de secuenciación del ADN (secuenciadores de ADN) pueden secuenciar más de 384 muestras marcadas por fluoresciencia de una sola vez y llevar a cabo 24 ciclos de secuenciación al día.
Los secuenciadores automáticos de ADN llevan a cabo solamente separación del ADN basada en el tamaño (por electroforesis capilar), detección y registro de la coloración fluorescente, y los datos resultantes se dan como cromatogramas
BiotecnologíaTécnicas de ingeniería genética
Las 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 nuestras necesidades.Mediante ingeniería genética se pueden transferir genes entre especies distintas, es decir, de un organismo a cualquier otro.
Las 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 nuestras necesidades.Mediante ingeniería genética se pueden transferir genes entre especies distintas, es decir, de un organismo a cualquier otro.
Las aplicaciones practicas de estas técnicas son numerosas e influyen en nuestras vidas de muchas formas. Algunas de dichas aplicaciones son la obtención de organismos genéticamente modificados y la terapia génica.
TIG
OGM
Terapia genética
BiotecnologíaTécnicas de ingeniería genética
Para introducir un transgén en un organismo determinado se utilizan vectores de expresión, como algunos virus o plásmidos bacterianos, en los que se han insertado los genes de un organismo y que posteriormente se usan para introducir dichos genes en otro organismo. Cuando el transgén se expresa, elabora la misma proteína en el organismo transgénico que la que elabora en el organismo del que ha sido transferido.
Organismo Genéticamente Modificados
Organismo Genéticamente Modificados
Los organismos genéticamente modificados (OGM) o transgénicos son los organismos (bacterias, hongos, animales plantas) que contienen un gen procedente de otro organismo o transgén.
Los organismos genéticamente modificados (OGM) o transgénicos son los organismos (bacterias, hongos, animales plantas) que contienen un gen procedente de otro organismo o transgén.
BiotecnologíaTécnicas de ingeniería genética
Organismo Genéticamente Modificados
Organismo Genéticamente Modificados
Microrganismos
Mejora del medio ambiente. (Biorremediación) Eliminación de mareas negras. Eliminación de metales pesados del agua. Producción de biocombustibles.
Obtención de productos químicos. Las enzimas. Proteinas que hacen procesos de degradación de sustancias (empleados en detergentes). Antibióticos: Sustancias que se usan para matar o inhibir el crecimiente de las bacterias. La penicilina es producida por bacterias y hongos genéticamente medificados. Obtención de proteinas. Las bacterias y las levaduras modificadas genéticamente se usan para producir proteínas humanas utilizadas en medicina, como la insulina humana.
BiotecnologíaTécnicas de ingeniería genética
Organismo Genéticamente Modificados
Organismo Genéticamente Modificados
Plantas
Obtención.Para introducir nuevos genes en una planta se pueden utilizar diferentes procedimientos.Usar un plasmido presente en la bacteria del suelo Agrobacterium tumefaciens. Microinyección de los genes directamente en las células o disparo de una pistola de genes que lanza balas microscópicas de ADN contra las células vegetales.
Aplicaciones Resistencia contra herbicidas o plagas.. Resistencia a las heladas, las sequías o al exceso de acidez y salinidad del suelo. Retrasar la maduración. Mejorar el valor nutritivo de las plantas empleadas en agricultura. Producir sustancias de interés farmacológico.
BiotecnologíaTécnicas de ingeniería genética
Organismo Genéticamente Modificados
Organismo Genéticamente Modificados
Animales
Aplicaciones Aumentar la resistencia a enfermedades y mejorar la producción animal. Diseñar animales knockout. (Sin determinados genes para estudiar su función). Fabricar órganos de animales para trasplantes. (Xenotransplantes) Creación de granjas farmacéuticas (Producción de fármacos)
BiotecnologíaTécnicas de ingeniería genética
Terápia génicaTerápia génica
La terapia génica tiene como objetivo tratar, curar y prevenir enfermedades producidas por un solo gen defectuoso introduciendo en el paciente un gen terapéutico o funcional.
Existen dos tipos de terapia génica: Terapia génica somática. Con ella se intenta corregir una enfermedad tratando algunas células del cuerpo (soma) de la persona enferma, de modo que la existencia de unas cuantas células transgénicas pueden ser bastante para disminuir los síntomas de la enfermedad. Terapia génica de la línea germinal. Consiste en introducir células transgénicas en un óvulo fecundado, de modo que cualquier gen terapéutico formara parte del código genético de todas las células del cuerpo, incluidas las de la línea germinal futura. (Todavía no de aplicación en humanos)
BiotecnologíaTécnicas de ingeniería genética
Terápia génicaTerápia génica
La transferencia de genes terapéuticos a ias células somáticas se puede realizar en el iaboratorio (ex vivo) o directamente a Ias células del cuerpo (in vivo). En la forma ex vivo, se extraen algunas celulas del tejido afectado, se exponen ai virus portador del gen. Tras su modificación mediante la inserción del gen funcional, se reinyectan en el cuerpo del paciente. En la forma in vivo, el vector portador del gen funcional se inyecta en Ia sangre del paciente desde donde llega a las celulas diana o directamente en eltejido de destino.
BiotecnologíaTécnicas de clonación
La clonación es el proceso mediante el cual se producen organismos genéticamente identicos entre sí.Algunos seres vivos pueden reproducirse asexualmente y originar copias exactas de si mismos o clones naturales.
Técnicas de clonación reproductivaTécnicas de clonación reproductiva
Esta técnica consiste en eliminar el núcleo de un ovulo de un animal donante y reemplazarlo per el núcleo de una célula somática procedente del animal que se quiere clonar. Asi, se crea un embrión «artificial» que posteriermente se implanta en el útero de una hembra de la misma especie para que finalice su desarrollo embrionario. El organismo que se obtiene es genéticamente identico al individuo del que procede el núcleo de la célula somática utilizada.
BiotecnologíaTécnicas de clonación
Técnicas de clonación reproductivaTécnicas de clonación reproductiva
BiotecnologíaTécnicas de cultivo de células y tejidos
Actualmente se entiende por cultivo celular al conjunto de técnicas que permiten el mantenimiento de las células 'in vitro', manteniendo al máximo sus propiedades fisiológicas, bioquímicas y genéticas.
Aplicaciones Virología : Producción de vacunas y antivirales Investigación del Cáncer Inmunología. Ingeniería de proteínas. Por la producción de proteínas en líneas celulares : interferón, insulina. Aplicaciones diagnósticas. Aplicaciones médicas : mantenimiento y producción de tejidos para transplante. Aplicaciones agronómicas : producción por reproducción "in vitro" de clones de plantas.
Biotecnología
Células madre
Las células madre o células troncales son células indlferenciadas que pueden tanto dividirse indefinidamente produciendo nuevas células madre, como, en condiciones adecuadas, diferenciarse en uno o varios tipos celulares especializados.
Tipos● Células madre embrionarias● Células madre adultas● Células madre fetales
➢ Totipotentes➢ Pluripotentes➢ Multipotentes➢ Unipotentes
Técnicas de cultivo de células y tejidos
Biotecnología
Células madre embrionarias
Técnicas de cultivo de células y tejidosDespués de que un espermatozoide fecunda a un óvulo, se forma el cigoto, una única célula totipotente que es capaz de generar, a través de sucesivas divisiones celulares, toda la variedad de células diferentes del nuevo organismo y, por tanto, cualquier tejido, y la placenta.
Totipotentes
El embrión temprano esta integrado entonces por una serie de células que forman una esfera casi hueca llamada blastocisto, en el que se pueden apreciar dos tipos de células: las que forman la capa superficial, de las que se ha de originar la placenta, y las que ocupan parte del interior, que son las células madre embrionarias.
Pluripotentes
Las células madre embrionarias son células pluripotentes, porque, son el origen de todos los tipos celulares y tejidos del individuo adulto.
Biotecnología
Células madre adultas
Técnicas de cultivo de células y tejidosSe encuentran en una gran cantidad de tejidos del organismo adulto, como la sangre o la piel. Su principal función es reemplazar las células que mueren dentro de un órgano o de un tejido. Las células madre adultas son células multipotentes, capaces de originar muchos tipos celulares, pero no todos. .
Multipotentes
Las células madre fetales, que son células que pueden aislarse de fetos cuyo desarrollo ha sido interrumpido por causas naturales o por razones médicas; las células madre extraídas del cordón umbilical tras el nacimiento, que son células adultas con plasticidad similar a las de origen embrionario
Células madre fetales
Pluripotentes
Biotecnología
Aplicaciones de las células madre
➔ Testar toxinas y probar nuevos fármacos con potencial terapéutico. Actualmente, las líneas celulares cancerígenas estan siendo utilizadas para analizar posibles drogas antitumorales.➔ Terapias celulares y trasplantes. l loy en día existen terapias basadas en el uso de células madre adultas que se utilizan para reparar órganos y tejidos dañados. Sin embargo, para algunos científicos la verdadera medicina regenerativa comenzará cuando se puedan emplear células madre embrionarias y, sobretodo, células embrionarias derivadas del propio paciente.
Pero, ¿cómo se obtendrían las células madre embrionarias de un individuo que ya ha nacido si estas células proceden de embriones?Para conseguir células embrionarias se debería utilizarla clonación con finalidad terapéutica, una tecnica excepcionalmente compleja y que conlleva numerosos problemas eticos y legales, a pesar de no tener como finalidad la clonación de personas, sino generar un embrión clónico del que obtener células para usos médicos.
Pero, ¿cómo se obtendrían las células madre embrionarias de un individuo que ya ha nacido si estas células proceden de embriones?Para conseguir células embrionarias se debería utilizarla clonación con finalidad terapéutica, una tecnica excepcionalmente compleja y que conlleva numerosos problemas eticos y legales, a pesar de no tener como finalidad la clonación de personas, sino generar un embrión clónico del que obtener células para usos médicos.
