TRABAJO COLABORATIVO 2.
BIOTECNOLOGÍA I
LEDY ANGÉLICA DAZA CRIADO
COD:
1049620140
GRUPO 201529_5
PRESENTADO A
Dr. GUSTAVO FORERO ACOSTA MsC.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD
ESCUELA DE CIENCIAS AGRICOLAS PECUARIAS Y DEL MEDIO
AMBIENTE
ESPECIALIZACION EN BIOTECNOLOGIA AGRARIA
2014
PRINCIPIOS DE BIOTECNOLOGÍA
Tecnología del ADN recombinante
INTRODUCCIÓN
En las últimas décadas la
tecnología de recombinación del ADN también conocida como ingeniería genética,
o más acertadamente recombinación genética in vitro ha revolucionado la
biología. El campo de la salud es uno de los más beneficiados con el desarrollo
de esta tecnología. Además de la agronomía y diferentes tipos de industria. El
término DNA recombinante hace referencia a la creación de nuevas combinaciones
de segmentos o de moléculas de DNA que no se encuentran juntas de manera
natural. Aunque el proceso genético de la recombinación produce DNA
recombinante, este término se reserva a las moléculas de DNA producidas por la
unión de segmentos que provienen de diferentes fuentes biológicas (Cultek,
2006).
El ADN recombinante es
resultado del uso de diversas técnicas que los biólogos moleculares utilizan
para manipular las moléculas de ADN y difiere de la recombinación genética que
ocurre sin intervención dentro de la célula. El proceso consiste en tomar una
molécula de ADN de un organismo, sea virus, planta o una bacteria y en el
laboratorio manipularla y ponerla de nuevo dentro de otro organismo. Esto se
puede hacer para estudiar la expresión de un gen, para producir proteínas en el
tratamiento de una enfermedad genética, vacunas o con fines económicos y
científicos (Zanlungo et al., 1999).
La tecnología del DNA
recombinante utiliza técnicas que provienen de la bioquímica de los ácidos
nucleicos unidas a metodologías genéricas desarrolladas originalmente para la
investigación de bacterias y de virus. La utilización del DNA recombinante es
una herramienta poderosa para el aislamiento de poblaciones puras de secuencias
específicas de DNA a partir de una población de secuencias mezcladas (Cultek,
2006).
OBJETIVOS
ü Adaptar los conceptos biotecnológicos para tener la
oportunidad de experimentar con modelos pedagógicos la aplicación de modelos de
ADN recombinante en la producción de plantas y animales mejorados y el
diagnóstico oportuno de enfermedades.
ü Aportar una explicación para la comprensión y la
aplicación de diferentes postulados moleculares y de manipulación In Vitro necesario
para un mejor desempeño profesional.
JUSTIFICACIÓN
El realizar trabajos de
investigación usando ADN recombinante es de gran importancia ya que esta
técnica, ha desarrollado la habilidad para detectar y aislar genes normales y
mutados, su secuencia y la expresión de sus productos proteicos ha tenido un
importante impacto en la biología, la agronomía y la medicina.
La tecnología del DNA
recombinante ha hecho posible investigar de una mejor y más profunda forma la
estructura y función de los genes, especialmente de los genes eucarióticos que
eran inaccesibles por otros métodos. Estas investigaciones generan nuevas
preguntas e inquietudes, para los cuales las respuestas tienen barias implicaciones
éticas de gran importancia.
MARCO TEÓRICO
PRINCIPIOS DE BIOTECNOLOGÍA
Tecnología del ADN recombinante
La biotecnología es una
ciencia que utilización las funciones biológicas, microorganismos o sus
productos, como herramientas tecnológicas en un campo médico, industrial o
agrícola. Es una técnica que utiliza organismos vivos, partes o moléculas
derivadas de un organismo para obtener o modificar productos, mejorar plantas o
animales o desarrollar microorganismos para usos específicos.
El desarrollo de las
técnicas de ADN recombinante ofrece nuevas oportunidades para la investigación,
ya que simplifica la obtención de grandes cantidades de ADN que codifican genes
específicos, y facilita las investigaciones de la organización, estructura y
expresión génicas.
ADN recombinante
Esta metodología también ha dado un impulso al desarrollo de la naciente industria biotecnológica, que está suministrando un número creciente de productos al mercado. El ADN recombinante produce grandes cantidades de copias de segmentos de ADN específicos, incluyendo genes.
Historia del ADN recombinante
1869
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MIESCHER aisló por
primera vez el ADN
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1994
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AVERY demostró que la
información genética la contiene el ADN y no las proteínas
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1953
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WATSON y CRICK
propusieron el modelo de la doble hélice de la estructura del ADN, basados en
los resultados de rayos X de FRANKLIN y WILKINS
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1957
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KORNBERG descubrió el
ADN polimerasa I, la enzima que hoy se
usa para producir sondas de ADN marcadas
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1961
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MARMUR y DOTY
descubrieron la renaturalización del ADN, establecieron la especificidad y la
posibilidad de las reacciones de hibridación de los ácidos nucleicos.
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1962
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ALBER aportóla primera
evidencia de la existencia de las enzimas de restricción del ADN, que condujo
a su posterior purificación y utilización en la caracterización de la
secuencia del ADN por parte de NATHANS y H. SMITH
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1966
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NIRENBERG, OCHOA y
KHORANA esclarecieron el código genético
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1967
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GELLER descubrió el ADN
ligasa, la enzima utilizada para unir fragmentos de ADN
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1972-1973
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BOYER, COHEN y BERG
Desarrollaron las técnicas de clonaje del ADN
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1975
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SOUTHERN Desarrolló la
hibridación y transferencia sobre gel, para la detección de secuencias
específicas de ADN
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1975-1977
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SANGER y BARRELL y
MAXAM y GILBERT desarrollaron métodos más rápidos para secuenciación de ADN
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1977
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EDWIN SOUTHERN
desarrolló las técnicas Southern blot y Northern blot se utilizan para
separar y caracterizar ADN y ARN
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1981-1982
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PALMITER y BRINSTER
produjeron un ratón transgénico; SPRADLING y RIBIN produjeron moscas del
vinagre transgénicas
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1985
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MULLIS y colaboradores
inventaron la PCR (Reacción en cadena de la polimerasa)
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Técnicas utilizadas con ADN recombinante
Enzimas de restricción. Ruptura especifica del ADN, facilita
enormemente el aislamiento y la manipulación de los genes individuales.
Secuenciación La secuenciación rápida de todos los
nucleótidos de un fragmento purificado de ADN, hace posible determinar los
límites precisos de un gen y la secuencia de aminoácidos que codifica.
El genoma o secuencia
completa de ADN de un organismo constituye la información genética heredable
del núcleo celular, los plásmidos, la mitocondria y cloroplastos.
Secuenciar es determinar
el orden en que se enlazan las bases de dicha secuencia.
Los tremendos avances de
las técnicas de secuenciación del ADN permiten hoy en día leer el ADN a gran
velocidad lo que ha llevado a abordar proyectos a gran escala como el Proyecto
Genoma Humano. Pero además se dispone ya de la secuencia completa de ADN de
muchos genomas de animales, plantas y microorganismos.
Hibridación de ácidos nucleicos Hace posible localizar
las secuencias determinadas de ADN o de ARN, con una gran exactitud y
sensibilidad, utilizando la capacidad que tienen estas moléculas de unirse a
secuencias complementarias de otros ácidos nucleicos.
Clonación de ADN Se consigue al hacer que un fragmento de ADN
se integre en un elemento génico auto-replicante (plásmido o virus) que habita
en una bacteria, de tal manera que una molécula de ADN puede ser reproducida
generando miles de copias idénticas.
Ingeniería genética Permite alterar
secuencias de ADN produciendo versiones modificadas de los genes, para luego
insertar en otras células u organismos.
Proceso de Inserción de ADN en el plásmido
Plásmido Pequeñas moléculas de ADN circular de 1kb a
200 kb que se pueden encontrar en las bacterias. Se replican y se transmiten
independientemente del cromosoma bacteriano. Se usan como células de huésped
para el genoma de interés que se desea clonar.
Ilustración de plásmidos
Clonación Después de incorporado el gen de interés en
el plásmido, a este se le pone un marcador genético (antibiótico) y luego se
introduce en una célula bacteriana, esta se pone en un medio de cultivo que
tiene este antibiótico, así se pueden identificar los plásmido que portan el
gen de interés. Solo crecen en el medio de cultivo las bacterias resistentes al
antibiótico.
Proceso de clonación de ADN
Expresión de ADN El plásmido con la nueva secuencia migra por
el genoma del hospedador que se ha elegido en el estudio (bacteria, animal o
planta), buscando la misma secuencia de ADN que porta. En este sitio se
incorpora el gen extranjero o modificado con ayuda del ATP. Esta se expresa y
se transmite a la descendencia. Los vectores son los encargados de garantizar
esta función ya que su estructura autónoma tiene su propia información genética
y permite que el ADN insertado sea capaz de replicarse de manera independiente
del cromosoma del huésped, los más utilizados para estos casos son los virus
bacteriófagos que infectan o devoran a las bacterias.
Enzimas de restricción
El descubrimiento de las
enzimas de restricción ha permitido a los investigadores manipular segmentos
específicos de ADN, facilitando enormemente el estudio de esta molécula de gran
tamaño. La tecnología del ADN recombinante es un tipo de enzimas denominadas
endonucleasas de restricción. Estas enzimas, aisladas en bacterias, reciben
este nombre debido a que limitan o previenen las infecciones víricas degradando
el ácido nucleico invasor. Las enzimas de restricción reconocen una secuencia
específica de nucleótidos (denominada sitio de restricción) de una molécula de
ADN de doble cadena, y cortan el ADN por esa secuencia, reconocen secuencias
específicas en el ADN de entre 4 a 8 pares de bases e hidrolizan un enlace
fosfodiéster en cada hebra de la región reconocida. Una característica notable
de estos sitios de corte es que casi siempre son palíndromos, o una repetición
invertida, y los puntos de corte están dispuestos simétricamente.
Los puntos de corte están indicados por las flechas. El corte con BamHI
(izquierda) produce extremos simple cadena o “adhesivos” y el corte con AluI
(derecha) produce extremos doble cadena o “romos”. En cada hebra, la enzima
hidroliza el enlace fosfodiéster en el lado 3’ del eje de simetría.
https://www.youtube.com/watch?v=XJSLThYjhPc
PERFIL
LEDY ANGÉLICA DAZA CRIADO
Biólogo investigador, en las áreas correspondientes
a las ciencias biológicas aplicadas y la educación. Manejo de equipos y
metodologías básicas de laboratorio en las áreas de biología general, biología
molecular y genética animal aplicada a la identificación de especies para profundizar en el conocimiento de la
biodiversidad enmarcado en políticas de conservación, restauración, manejo
sostenible y uso actual y potencial. Bióloga con destrezas para el trabajo en
equipo y facilidades para el aprendizaje, comprometida con los lineamientos
morales y éticos en la aplicación de las ciencias. Prácticas, valores en el
campo laboral, como la responsabilidad y la puntualidad.
CONCLUSIONES
ü La biotecnología brinda la oportunidad de
experimentar con modelos pedagógicos la aplicación de modelos de ADN
recombinante en la producción de plantas y animales mejorados y el diagnóstico
oportuno de enfermedades y la contribución al sector de la salud.
ü Se logró entender y explicar la funcionalidad de la
aplicación de diferentes postulados moleculares y de manipulación In Vitro necesario
para un mejor desempeño profesional y brindar mejor calidad de vida a la
sociedad.
ü El desarrollo biotecnológico con técnicas como el
ADN recombinante permite obtener productos genéticos específicos al interés del
investigador que a su vez plantea la solución a problemas del común dentro de
la sociedad, ya sea en aspectos ambientales, agrarios y/o de salud.
