Ingeniería genética, base genética, técnicas y biotecnología tradicional y actual.

1. Ingeniería genética y Biotecnología

2. Biotecnología
Campo de la Biología que utilización los seres vivos para
obtener productos útiles al ser humano
Ingeniería genética
Conjunto de técnicas, nacidas de la Biología molecular, que
permiten manipular el genoma de un ser vivo.

3. Biotecnología tradicional
Biotecnología
Tecnología del
ADN
recombinante
(década 70)
Utilización de los seres vivos para
Utilización de los seres vivos para
obtener productos útiles al ser
obtener productos útiles al ser
humano
humano
Alimentos: pan, productos
Alimentos: pan, productos
lácteos,…
lácteos,…
Medicamentos: vacunas,
Medicamentos: vacunas,
Biotecnología actual
Ingeniería genética
Animales yyplantas
Animales plantas
transgénicas
transgénicas
Si hay modificación de genes
antibióticos,…
antibióticos,…
Bebidas: bebidas alcohólicas
Bebidas: bebidas alcohólicas
No hay modificación de genes

4. Tecnología del ADN recombinante
http://www.youtube.com/watch?v=_Q0ScibrEns

5. Podemos entonces generalizar los pasos de la ingeniería genética de la siguiente manera:
1. Identificar un carácter deseable en el organismo de origen.
2. Encontrar el gen responsable del carácter deseado (gen de interés). En este proceso se
necesita una clonación del gen deseado (clonación génica).
3. Combinar dicho gen con otros elementos necesarios (vector) para que éste sea funcional
en el organismo receptor.
4. Transferir el gen de interés, previamente introducido en el vector adecuado, al
organismo receptor.
5. Crecer y reproducir el organismo receptor, supuestamente modificado.
6. Seleccionar los organismos receptores que han asimilado el gen deseado.

6. Enzimas de restricción
1. Endonucleasas que cortan el ADN por una secuencia (siempre la
misma) corta y conocida.
2. Las secuencias de corte son palindrómicas
3. El corte puede ser:
o Liso
o Escalonado (extremos cohesivos o pegajosos)
Posteriormente, los fragmentos de distintos
ADN cortados con la misma enzima se
podrán unir mediante otro enzima, una
ADN ligasa

7. ADN recombinante

8. Clonación de ADN
En ingeniería genética se entiende por clonación la obtención
de múltiples copias de un gen específico o de un fragmento
de ADN en el interior de un organismo hospedador.
Estos organismos deben cumplir las siguientes características:
1.Crecimiento rápido
2.No debe ser patógeno
3.Debe favorecer la entrada del transgén
4.Debe ser muy bien conocido
5.Debe ser fácilmente manipulable
Escherichia coli

9. Vectores de clonación
•
•
•
Son moléculas transportadoras que transfieren y replican fragmentos
de ADN que llevan insertados.
Debe ser capaz de replicarse junto con el fragmento de ADN que
transporta.
Tiene que tener secuencias de reconocimiento que permitan la
inserción del fragmento de ADN a clonar.
Para insertar un fragmento
de ADN al vector, se utiliza
una enzima de restricción, y
se mezcla con fragmentos de
ADN producidos con la
misma enzima.
Tipos de vectores de clonación
•
•
•
•
•
•
Plásmidos
Virus bacteriófagos
Cósmidos
YAC’s (cromosomas artificiales de levadura)
Cromosomas artificiales de bacterias (BAC’s)
Cromosomas artificiales humanos

10. Clonación de los fragmentos de ADN
1. Inserción de genes marcadores en el
vector (plásmido o lo que sea).
Generalmente
de
resistencia
a
antibióticos
2. Se cortan el ADN humano y el vector
con el mismo plásmido.
3. Se mezclan los fragmentos.
4. Obtención
de
plásmidos
recombinantes.
5. Se juntan los plásmidos con bacterias.
6. Incorporación de los plásmidos por
transformación bacteriana.
7. Cultivo de bacterias en presencia de un
antibiótico.
8. Las bacterias que no han incorporado el
plásmido mueren (no son resistentes).

11. Reacción en cadena de la
polimerasa (PCR)
Es una técnica que permite duplicar un número ilimitado de veces un
fragmento de ADN en un tubo de ensayo. Mediante esta técnica pueden
generarse millones de moléculas idénticas, a partir de una molécula de ADN y
además en muy poco tiempo.
La reacción es un proceso cíclico:
1.La molécula de ADN que va a copiarse se calienta
para que se desnaturalice y se separe las dos hebras.
2.Cada una de las hebras es copiada por la ADNpolimerasa. (Se utiliza la ADN-polimerasa de una
bacteria que vive en aguas termales, Thermus
aquaticus, así la enzima puede trabajar a altas
temperaturas).
3.Las cadenas recién formadas son separadas de
nuevo por el calor y comienza otro nuevo ciclo de
copias.

13. Aplicaciones de la PCR
Amplificación de:
• ADN antiguos (mamuts, momias, fósiles…
•ADN obtenidos de la escena de un crimen
(medicina forense).
•ADN de células embrionarias (diagnostico
prenatal de trastornos genéticos)
•ADN de genes virales (en células infectadas
por virus difíciles de detectar, como el VIH)
Animación de la PCR: http://www.maxanim.com/genetics/PCR/pcr.swf

14. Biotecnología tradicional
Utilización de los seres vivos para obtener
Utilización de los seres vivos para obtener
productos útiles al ser humano
productos útiles al ser humano
No hay modificación de genes
Los individuos que se utilizan han sido escogidos mediante técnicas de selección
artificial, esto quiere decir que el hombre ha potenciado el desarrollo de estos
organismos por el beneficio que le proporcionan.
Ganadería yy
Ganadería
Agricultura
Agricultura
Conservación del
Conservación del
medio ambiente
medio ambiente
Industria Alimentaria
Industria Alimentaria
Industria
Industria
Farmacéutica
Farmacéutica

16. Biotecnología actual
Ingeniería genética
Si hay modificación de genes

17. Medicina
• Investigación y diagnóstico de enfermedades.
• Medicina forense y pruebas de paternidad.
• Estudios históricos y arqueológicos.
• Producción de medicamentos: vacunas,
antibióticos, otros (insulina),…
• Curación de enfermedades: Terapia génica

18. 1.
2.
3.
4.
5.
6.
Secuencia de la proteína (insulina)
Síntesis de los ADN
Obtención de plásmidos recombinantes con los
genes para formar las dos cadenas de la
insulina.
Expresión en E. coli
Purificación y procesado químico
Obtención de insulina activa

19. 1.
2.
3.
4.
5.
6.
Los seres humanos difieren en un 0.1% del
genoma.
Estas diferencias están localizadas en regiones
cromosómicas concretas.
Estas zonas se usan como marcadores genéticos
Con la identificación de los marcadores se hace la
huella genética (método de Southern blot)
La comparación de huellas genéticas permite
resolver casos policiales y de paternidad.
A veces es útil en caso de estudios históricos y
arqueológicos.

23. Agricultura y Ganadería
• Organismos transgénicos:
• Obtención de órganos.
• “Fábricas” de medicamentos.
Actualmente también se utilizan como “fábricas” para obtener medicamentos,
órganos, ….
Organismos transgénicos
Organismos transgénicos
Resistencia aa
Resistencia
herbicidas
herbicidas
Mejora del
Mejora del
producto
producto
Se introduce un gen de
Se introduce un gen de
E. coli que permite
E. coli que permite
usar mayores
usar mayores
concentraciones de
concentraciones de
herbicidas sin dañar aa
herbicidas sin dañar
la planta de interés, yy
la planta de interés,
eliminando malas
eliminando malas
hierbas.
hierbas.
Se mejora el valor
Se mejora el valor
nutricional del
nutricional del
producto, por ejemplo
producto, por ejemplo
añadiendo betaañadiendo betacaroteno al arroz
caroteno al arroz
Plantas
Plantas
farmacéuticas
farmacéuticas
Las plantas producen
Las plantas producen
sustancias medicinales,
sustancias medicinales,
vacunas o anticuerpos
vacunas o anticuerpos
(planticuerpos).
(planticuerpos).

26. Agricultura y Ganadería
• Organismos transgénicos:
• Obtención de órganos.
• “Fábricas” de medicamentos.
MEJORA DE
MEJORA DE
RAZAS
RAZAS
PRODUCCIÓN DE
PRODUCCIÓN DE
MEDICAMENTOS
MEDICAMENTOS
Obtener razas mas
Obtener razas mas
resistentes, mas
resistentes, mas
productivas, con
productivas, con
mayor desarrollo,
mayor desarrollo,
resistentes aa
resistentes
condiciones más
condiciones más
difíciles
difíciles
Se usan animales
Se usan animales
transgénicos.
transgénicos.
Se pueden obtener
Se pueden obtener
sustancias de interés
sustancias de interés
como proteínas
como proteínas
humanas para combatir
humanas para combatir
enfermedades:
enfermedades:
Enfisema hereditario
Enfisema hereditario
Factores de coagulación
Factores de coagulación
ESTUDIO DE
ESTUDIO DE
ENFERMEDADES
ENFERMEDADES
HUMANAS
HUMANAS
Se estudia la expresión
Se estudia la expresión
de genes humanos en
de genes humanos en
organismos
organismos
transgénicos
transgénicos

27. Clonación
Clonación
Consiste en obtener individuos genéticamente iguales que el de partida, el cual
tiene las características que me interesa.

29. Medio ambiente
• Biorremediación
• Bioadsorción
• Biolixiviación
Biorremediación
Biorremediación
Bioadsorción
Bioadsorción
Biolixiviación
Biolixiviación
Uso de bacterias
Uso de bacterias
modificadas para
modificadas para
degradar materia
degradar materia
orgánica (petróleo)
orgánica (petróleo)
Fijación de metales
Fijación de metales
pesados aala superficie
pesados la superficie
de la célula para
de la célula para
limpieza de suelos
limpieza de suelos
Obtención de metales
Obtención de metales
aapartir de minerales
partir de minerales
de baja ley
de baja ley

30. MÉTODO DE SOUTHERN
BLOT