SÓLO QUEDAN 5 SEMANAS
INGENIERIA
GENETICA BIOTECNOLOGIA
Transferencia
de genes en
animales
BIOTECNOLOGÍA
Cultivo de
Células
Vegetales
Diagnósticos
Solución de
crimenes
Biología
Molecular
Tecnología
del ADN
Bancos de
ADN, ARN
Proteínas
Mapas de
Genomas
completos
.
Marcadores
Ingeniería Genética
Síntesis de Nuevas
Proteínas
Nuevos
Alimentos
Clonación
Producción de
Proteínas humanas
Nuevas
Plantas y
Animales
Recursos humanos
químicos raros
Nuevos
Antibióticos
Fármacos
Anti-cáncer
Terapia
Génica
Síntesis
de Sondas
de ADN
Localización
desórdenes
genéticos
Historia
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1919: Karl Ereky, ingeniero húngaro, utiliza por primera vez
la palabra biotecnología.
1953 James Watson y Francis Crick describen la estructura
doble hélice de la molécula de ADN.
1965: El biólogo norteamericano R. W. Holley «leyó» por
primera vez la información total de un gen de la levadura
compuesta por 77 bases, lo que le valió el Premio Nobel.
1970: el científico estadounidense Har Gobind Khorana
consiguió reconstruir en el laboratorio todo un gen.
1973: Se desarrolla la tecnología de recombinación del
ADN por Stanley Cohen, de la Universidad de Stanford, y
Herbert W. Boyer, de la Universidad de California, San
Francisco.
Historia
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
1976: Har Gobind Khorana sintetiza una molécula de ácido
nucleico compuesta por 206 bases.
1976: Robert Swanson y Dr. Herbert Boyer crean Genentech, la
primera compañía de biotecnología.
1982: Se produce insulina para humanos, la primera droga
derivada de la biotecnología.
1983: Se aprueban los alimentos trasgénicos producidos por
Calgene. Es la primera vez que se autorizan alimentos
transgénicos en Estados Unidos.
2003 Cincuenta años después del descubrimiento de la
estructura del ADN, se completa la secuencia del genoma
humano.
2004: La ONU y el Gobierno de Chile organizan el Primer Foro
Global de Biotecnología, en la Ciudad de Concepción, Chile (2
al 5 de marzo)
Secuenciación DNA
según Sanger
Secuenciación
de DNA:
Sanger

El genoma humano tiene una longitud de unos 3000
millones de pares de bases si la longitud media de cada
fragmento es de 500 bases, llevaría un mínimo de seis
millones de fragmentos secuenciar el genoma humano
(sin tener en cuenta el solapamiento, es decir si fuera
posible hacerlo de una sola vez). Mantener el control de
un número tan elevado de secuencias presenta desafíos
significativos que solo se pueden abordar mediante el
desarrollo y la coordinación de varios algoritmos de
procedimiento y computación
¿CÓMO SE ESTUDIABA
TRADICIONALMENTE LOS
PROCESOS BIOLÓGICOS?
Ultracentrífuga
Cromatografía en columna
Interacciones moleculares en cromatografía
Electroforesis en gel de poliacrilamida
en presencia de SDS y b-mercaptoetanol
Electroforesis en gel de poliacrilamida
¿Qué es la ingeniería
genética?

La ingeniería genética consiste en la
manipulación del material hereditario de
un organismo para conseguir un objetivo
práctico.
¿Qué es necesario para la
técnica del ADN
recombinante?
Encimas de restricción. que son producidas por varios tipos de
bacterias, reconocen secuencias específicas de ADN e
interrumpen la doble cadena donde aparece dicha secuencia.
Vector de transferencia. Es el agente que transfiere un
segmento de ADN de un organismo a otro. Los mas utilizados
son los plásmidos
ADN ligasas. Son enzimas encargadas de unir el ADN.
Célula hospedadora. Según el objetivo deseado puede ser una
bacteria o una célula eucariota, generalmente levadura, vegetal
o de mamífero.
Cortes por enzimas
de restricción
Clonamiento en un plasmidio de un fragmento
de DNA
Amplificación
del plasmidio
Técnicas de ingeniería genética
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
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Clonación de ADN
Síntesis de ADN complementario
Obtención de ADN sintético
Hibridación de ácidos nucleicos
Genotecas de ADN
PCR
CLONACIÓN DE ADN

Aislamiento y obtención del gen:
•
•
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Selección del vector:
•
•
•
•


Fragmentación por endonucleasas de restricción → electroforesis → hibridación
Síntesis de ADNc
Obtención de ADN sintético
Plásmidos
Virus: retrovirus
Cromosomas artificiales (levaduras) YAC (yeast artificial chromsome): origen de replicación,
centrómero, 2 telómeros y dos marcadores
Plásmidos Ti de Agrobacterium tumefaciens (vegetales)
Formación de una molécula de ADNr
Introducción en la célula hospedadora:
•
•
•
•
•
•
Transformación (procariotas)
Transducción
Microinyección (óvulos fecundados)
Electroporación (mamíferos y vegetales)
Pistola de genes (animales y vegetales)
Liposomas
HIBRIDACIÓN
SÍNTESIS
DE ADNc
Obtención de ADN sintético

Su preparación depende de la capacidad de bloquear selectivamente el
extremo 3´ o el extremo 5´ de los nucleótidos; esto asegura que las
reacciones de condensación que forman los enlaces azúcar-fosfato ocurran en
la secuencia adecuada para unir los nucleótidos en el orden deseado.
VECTORES
Plásmidos
YAC
VECTORES
Retrovirus
VECTORES
Plásmido Ti
Formación
ADNr
Introducción en la célula
hospedadora
Introducción en la célula
hospedadora
GENOTECAS
PCR
(polimerase chain reaction)
Para realizar la técnica se necesitan:

Desoxinucleótidos trifosfato (dNTPs), el sustrato para polimerizar nuevo
ADN.

Dos cebadores (o primers), oligonucleótidos que son, cada uno,
complementarios a una de las dos hebras del ADN. Son secuencias cortas,
de entre seis y cuarenta nucleótidos, normalmente de 18 a 22, que son
reconocidos por la polimerasa permitiendo iniciar la reacción.

Iones de magnesio (Mg 2+), agregado comúnmente como cloruro de
magnesio (MgCl2), o algún otro catión divalente. Éste es un cofactor de la
polimerasa.

Una solución tampón que mantiene el pH adecuado para el
funcionamiento de la ADN polimerasa.

ADN polimerasa o mezcla de distintas polimerasas. Se emplean ADN
polimerasas termoestables, extraídas de microorganismos adaptados a vivir
a altas temperaturas, restrictivas para la mayoría de los seres vivos. Dichos
microorganismos son: Thermus aquaticus (polimerasa Taq), Pyrococcus
furiosus (Pfu), Thermococcus litoralis (Vent) y Thermus termophilus (Tth). La más
común es la Taq polimerasa).

ADN molde, que es la muestra que se va a amplificar.

Termociclador, el aparato que va a mantener la temperatura necesaria en
cada paso del ciclo.
PCR
(polimerase chain reaction)
Ciclo de amplificación
1. Desnaturalización

En primer lugar, se desnaturaliza el ADN (se separan las dos hebras de las cuales está constituido), . generalmente
calentando la muestra. La temperatura a la cual se decide realizar la desnaturación depende, por ejemplo, de la
proporción de G+C que tenga la hebra, como también de la longitud de la misma. Otros métodos, raramente
empleados, serían la adición de sales o agentes químicos capaces de realizar la desnaturalización.
2. Unión del cebador

A continuación se producirá la hibridación del cebador, es decir, el cebador se unirá a su secuencia
complementaria en el ADN molde. Para esto es necesario que la temperatura descienda (generalmente, a 55 ºC,
aunque se puede variar según sea el caso entre 45ºC y 65ºC). Estos cebadores actuarán como límites de la región
de la molécula que va a ser amplificada.
3. Extensión de la cadena

Por último actúa la ADN polimerasa, tomando el ADN molde para sintetizar la cadena complementaria y
partiendo del cebador como soporte inicial necesario para la síntesis de nuevo ADN. Se aumenta la temperatura
hasta 72 ºC (para la Taq Polimerasa), temperatura a la cual la ADN polimerasa presenta su máximo de actividad,
aumentando geométricamente la cantidad de fragmentos de ADN en la muestra.
Este ciclo (desnaturalización-hibridación-extensión) se repetirá un número de veces dependiente de la cantidad de
fragmentos amplificados que se desee. Generalmente son 30 ciclos.

Una vez completados todos los ciclos, se finaliza con dos pasos, uno de extensión de la cadena a la temperatura
óptima de la ADN polimerasa, normalmente 72ºC, para finalizar enfriando la muestra a 4ºC para su conservación.
Aplicaciones de la ingeniería
genética
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Investigación:
•
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Mutagénesis dirigida.
Sobreexpresión de proteínas celulares.
Construcción de ADN artificiales.
Estudios evolutivos.
Estudios arqueológicos.
Obtención de proteínas de mamíferos: insulina.
Obtención de vacunas.
Huellas dactilares de ADN.
Diagnóstico de enfermedades genéticas.
Terapia génica.
Organismos transgénicos.
Clonación de seres vivos.
PGH.
Terapia génica
Terapia génica
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

Corta vida media de la terapia: muerte prematura
de las células modificadas, pérdida de la
expresión del gen insertado…
Respuesta inmune
Problemas con los vectores virales
Desórdenes genéticos: mutaciones, cáncer…
Referencias
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
http://www.biotech.bioetica.org/clase2-3.htm
(buena descripción de las principales técnicas)
http://kimwootae.com.ne.kr/apbiology/chap13.
htm (buenas imágenes, aunque está en coreano)
http://blog.ayuda-hepatitis-c.es/que-es-el-pcrreaccion-en-cadena-de-la-polimerasa/
(explicación del PCR)
http://www.cienciahoy.org.ar/hoy23/reaccion1.
htm (hibridación y PCR)
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