Ingeniería Genética

Ingeniería Genética
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Biotecnología, ingeniería genética, técnicas y aplicaciones
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El término de ingeniería genética se reúne un conjunto de técnicas que permiten modificar el
ADN de un organismo con el fin de cambiar la información que contienen. Esta ciencia comenzó
en el año 1970 ha desarrollarse cuando se descubrió unas enzimas con capacidad de cortar el
ADN en unas secuencias determinas. Desde entonces, se han desarrollado una gran variedad de
técnicas que convierten a la ingeniería en una de las ciencias con mayor capacidad para
transformar nuestra vida. Su tecnología tiene aplicaciones en diversos y diferentes campos,
como la fabricación de alimentos, el tratamiento de ciertas enfermedades, la investigación
forense, la obtención de plantas y animales con mejores características para la agricultura, la
recuperación de especies en peligro de extinción, considerándose así la ingeniería genética
como la solución a muchos problemas médicos y medio ambientales sin embargo es importante
tomar en cuenta aspectos éticos de su utilización para evitar la utilización con fines pocos éticos
y que todos nos podamos servirnos de esta ciencia.
I.
Biotecnología
Es el uso de organismos para generar bienes y servicios que pueden ser aprovechados por el
hombre. La biotecnología existe desde la antigüedad esta se conoce como biotecnología
tradicional y está caracterizada por los procesos de fermentación llevados por distintos tipos
de microorganismo. En el último siglo surge lo que se conoce como la biotecnología moderna
que va ha estar caracterizada por procesos ligados a la ingeniería genética. Teniendo en
cuenta la biotecnología tradicional más la biotecnología moderna, existe un amplio campo de
aplicación que va creciendo para esta disciplina como es en el caso de la salud y la industria
farmacéutica, industria alimenticia y en la industria textil. Estas técnicas de ingeniería dan
origen a nuevas disciplinas como los biocombustibles.
II.
Ingeniería genética
Es la transferencia de genes de un organismo a otro produciendo así un organismo
transgénico, es decir un organismo donde se ha sustituido un gen por otro. Las técnicas
para realizar manipulaciones en estos organismos son:
 Enzimas de restricción que permiten cortar el ADN en puntos específicos
 Vectores de transferencia que permiten la transferencia de secuencias de ADN de un
organismo a otro.
 ADN ligasas que son enzimas que ligan o unen el ADN a la cadena destino.
1. Técnicas de ingeniería genética
a) Tecnología del ADN recombinante
Durante el proceso de obtención de un ADN recombinante (pasar un gen cualquiera a otro
organismo) es necesario seguir los siguientes pasos:
1. Localizar y aislar el gen de interés
2. Seleccionar los vectores de clonación o plásmidos
3. Unir el ADN elegido con el ADN del vector
4. Inserción del vector con el gen en una célula o bacteria
5. Propagación del organismo transgénico
6. Purificación del ADN
Durante estos procesos es necesario el uso de un conjunto de técnicas:
b) La técnica de PCR (reacción en cadena de la polimerasa)
Es una técnica que permite generar muchas copias de una secuencia específica de ADN.
Se lleva a cabo a través de diferentes pasos como la desnaturalización, que consiste en el
calentamiento de la cadena de ADN que por lo general se lleva a cabo a 95 °C y que abre
las dos cadenas de ADN permitiendo la unión de unas secuencias especificas
complementarias a las cadenas que se conocen como cebadores en general se llaman en
ingles “primer”. Estos cebadores se unen a la secuencia del ADN complementaria cuando
la temperatura desciende a 50°C una vez unidos los cebadores comienza el proceso de
extensión de la cadena, este último se lleva a cabo gracias a una taq polimerasa, enzima
que sintetiza cada una de las cadenas complementarias a 72°C, temperatura necesaria
para que la enzima trabaje en condiciones óptimas. La reacción completa se lleva a cabo
en un ciclador, que es un equipo que hace los cambios de temperatura, de esta manera se
obtienen muchas copias de la secuencia original de ADN para así obtener grandes
cantidades de una secuencia especifica.
Figura 1. Pasos de la PCR
c) Electroforesis
La electroforesis permite separar y analizar moléculas de ADN y ARN por lo general se utilizan
geles de agarosa y la técnica se basa en el hecho de que distintas moléculas migran a diferentes
velocidades en un campo eléctrico. De este modo si deposita una muestra heterogénea en un gel
de agarosa y se hace la electroforesis las muestran avanzan según su tamaño a diferentes
velocidades y se ven usando un tipo de tinción como por ejemplo agentes intercalantes del ADN
como el bromuro de etidio (solución fluorescente) que permite ver las bandas de ADN/ARN
gracias a la emisión de luz en presencia de UV.
Figura 2. Gel de agarosa con las bandas de ADN de diferentes tamaños.
Vectores de clonación, que son utilizados para la clonación de diferentes tipos de segmentos de
ADN. Un plásmido que es un tipo de vector contiene tres elementos fundamentales:
 un origen de replicación
 una secuencia de resistencia a un antibiótico
 un sitio múltiple de clonación donde se va a insertar las secuencia a clonar.
Durante este proceso básicamente se aísla una secuencia de interés del ADN gracias a la PCR,
luego se inserta en el vector de clonación con el objetivo de obtener un gran número de copias
de dicha secuencia. Para esto se trabaja con bacterias o con distintos tipos de células de modo
que al internalizar el ADN en el vector apropiado dentro de una bacteria este se va ha
multiplicar en paralelo con la multiplicación de bacterias, es decir al aumentar el numero de
bacterias se va ha generar mas cantidad de ADN.
Los pasos que implican el clonado del ADN son:
1. Localizar y aislar el gen de interés por lo general la secuencia de ADN de interés se
amplifica utilizando la PCR. Una vez amplificada la secuencia se deposita la secuencia en
un gel de agarosa para detectar la banda de interés que corresponde a la secuencia de
interés, luego se procede a la extracción de la muestra del gel gracias a la ayuda de Kit
comerciales teniendo así el ADN de interés amplificado y purificado.
2. Seleccionar los vectores de clonación o plásmidos, se debe seleccionar el vector
adecuado para insertar el fragmento de ADN recién amplificado y purificado. La
selección de un vector se basa en su talla, en sus secuencias de resistencias a los
antibióticos y a su estabilidad.
3. Unir el ADN elegido con el ADN del vector, para eso se hace una reacción de ligación, es
decir en un tubo se introduce la secuencia purificada+ una enzima llamada ADN ligasa
que permite la ligación entre el ADN de interés y el vector.
4. Inserción del vector con el gen de interés en una célula o bacteria, cuando la inserción del
vector se hace en una bacteria el proceso se conoce como trasformación mientras que si
se hace en una célula el proceso se conoce como transfección, para que esto ocurra las
células deben estar en condiciones de aceptar al plásmido o vector, es decir las células
deben ser competentes, para esto se hace un tratamiento previo para preparar la
membrana de la célula para que así pueda internalizar el ADN después de un proceso de
electroporación o choque térmico
5. Propagación del organismo transgénico, este consiste en cultivar las células o bacterias
en medios de cultivos nutritivos para generar un numero alto de bacterias o células que
tengan el gen de resistencia que es donado por el vector o plásmido, permitiendo separar
las células que tienen el plásmido de las que no pudieron internalizar el plásmido.
6. Purificación del ADN, finalmente es la etapa de purificación donde se va a aislar el ADN
de interés.
III.
Aplicaciones
Cuando se crea un organismo transgénico este expresa una nueva proteína con una
determinada función en diferentes campos como el campo de la salud, la obtención de fármacos,
mejora de la producción agrícola al igual que la mejora de productos de consumo animales y
vegetales. Al mismo tiempo una de las mayores aplicaciones de la ingeniería genética, es la
terapia génica es decir a través de procesos de recombinación se pueden tratar enfermedades
hereditarias. Al mismo tiempo ayuda al desarrollo de nuevos antibióticos, vacunas y proteínas
recombinantes todas necesarias para mejor la calidad de vida de los seres vivos. Como se puede
ver, esta tecnología tiene aplicaciones diversas considerándose así la ingeniería genética como
la solución a muchos problemas médicos y medio ambientales. Sin embargo es importante
tomar en cuenta aspectos éticos de su utilización para evitar la utilización con fines pocos éticos.
Test
1. ¿Qué es la biotecnología?
a) Es un proceso de obtención de energía a través del uso de microorganismos
b) Es el uso de organismos para desmejorar los servicios de bienes y servicios
c) Es el uso de organismos para generar bienes y servicios que pueden ser aprovechados
por el hombre
d) Es el proceso de clonación
2. A la transferencia de genes de un organismo a otro se conoce como: (respuesta múltiple)
a) Ingeniería genética
b) Biotecnología
c) Reproducción
d) Organismo transgénicos
3. Mencione el primer paso para la obtención de un ADN recombinante:
a) Amplificar el gen de interés
b) Localizar y aislar el gen de interés
c) Unir el ADN elegido con el ADN del vector
d) Propagar las copias del vector en las células o bacterias
4. La técnica de PCR consiste en 4 pasos:
a) Desnaturalización, hibridación, terminación y elongación
b) Desnaturalización, unión del cebador, extensión y elongación final
c) Hibridación, terminación, elongación y desnaturalización
d) Terminación, elongación, hibridación, y desnaturalización
5. ¿Cuáles son los tres elementos fundamentales de un plásmido o vector?
a) Origen de replicación, secuencia de resistencia a un antibiótico y un sitio múltiple de
clonación
b) Origen de replicación, sitio múltiple de clonación y secuencia de reconocimiento del
promotor
c) Sitio múltiple de replicación, promotor del gen de interés, secuencia para las enzimas
de restricción.
d) Ninguna de las anteriores
6. ¿Cuál es la enzima que permite la unión entre el vector y el ADN de interés en el proceso
de clonación?
a) La ADN polimerasa
b) La ADN ligasa
c) La ADN nucleasa
d) Ninguna de las respuestas anteriores
7. ¿Cuál es la técnica que permite separar y analizar moléculas de ADN y ARN?
a) PCR
b) Electroforesis
c) Electroporación
d) Transfección
8. La ingeniería genética es utilizada:
a) Para la obtención de fármacos
b) Para la terapia génica
c) Para la producción agrícola
d) Todas las anteriores
9. ¿Qué características debe reunir un huésped para un vector de clonación?
a) Capacidad de crecimiento rápido
b) Ser capaz de aceptar el ADN exógeno
c) No ser dañino o patógeno
d) Todas las características anteriores
10. ¿Cómo se puede introducir el ADN de una célula en otra célula?
a) Mediante plásmidos bacterianos
b) Mediante cromosomas artificiales de levaduras
c) Mediante la infección con virus
d) Todas las anteriores
Respuestas:
1 c/2 a y d /3 b/4 b/5 a/6 b/7 b/8 d/9 d/10 d