Tecnología del ADN recombinante

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	MIESCHER aisló por primera vez el ADN
1994	AVERY demostró que la información genética la contiene el ADN y no las proteínas
1953	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
1957	KORNBERG descubrió el ADN polimerasa I, la  enzima que hoy se usa para producir sondas de ADN marcadas
1961	MARMUR y DOTY descubrieron la renaturalización del ADN, establecieron la especificidad y la posibilidad de las reacciones de hibridación de los ácidos nucleicos.
1962	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
1966	NIRENBERG, OCHOA y KHORANA esclarecieron el código genético
1967	GELLER descubrió el ADN ligasa, la enzima utilizada para unir fragmentos de ADN
1972-1973	BOYER, COHEN y BERG Desarrollaron las técnicas de clonaje del ADN
1975	SOUTHERN Desarrolló la hibridación y transferencia sobre gel, para la detección de secuencias específicas de ADN
1975-1977	SANGER y BARRELL y MAXAM y GILBERT desarrollaron métodos más rápidos para secuenciación de ADN
1977	EDWIN SOUTHERN desarrolló las técnicas Southern blot y Northern blot se utilizan para separar y caracterizar ADN y ARN
1981-1982	PALMITER y BRINSTER produjeron un ratón transgénico; SPRADLING y RIBIN produjeron moscas del vinagre transgénicas
1985	MULLIS y colaboradores inventaron la PCR (Reacción en cadena de la polimerasa)

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.

 BIBLIOGRAFÍA

ü  AGOLTI, G. CODUTTI, A. VERA, C. CAMPOS, R. BRANDAN, N. 2007. Tecnología del DNA recombinante. Facultad de Medicina. UNNE http://med.unne.edu.ar/catedras/bioquimica/pdf/dnarec07.pdf

ü  CULTEK S.L.U. 2006. Tecnología del ADN recombinante. http://www.cultek.com/inf/otros/soluciones/DNA-recombinante/Tecnica%20DNA%20recombinante.pdf

ü  NECOCHEA C, RL y CANUL T, JC. 2004. Métodos fisicoquímicos en biotecnología: secuenciación de ácidos nucleicos. UNAM Cuernavaca, http://www.ibt.unam.mx/computo/pdfs/met/secuenciacion_acidos_nucleicos.pdf

ü  Tecnología del ADN recombinante y sus aplicaciones en la Medicina.http://www.fmed.uba.ar/depto/bioqhum/Seminario%2017%20Biologia%20Molecular.pdf

ü  TRELLES, O.  Secuenciación del ADN, Lectura del ADN de los organismos Bioinformática Básica. Universidad de Málaga  http://ocw.unia.es/ciencias-de-la-vida/bioinformatica-basica/materiales/bloque-4/04-1-Sequencing-1-2_Lectura%20del%20ADN%20de%20los%20organismos.pdf

ü  ZANLUNGO M, SILVANA; ARRESE J, MARCO Y RIGOTTI R, ATTILIO. 1999. Medicina molecular: Presente y futuro. Rev. méd. Chile [online]. vol.127, n.8, pp. 982-988. ISSN 0034-9887.