1. El ADN y la Ingeniería genética
Tema 16

2. Utilización de los seres vivos para obtener productos
útiles al ser humano
La ingeniería genética puede definirse como un conjunto
de técnicas, nacidas de la Biología Molecular, que
permiten manipular el genoma de un ser vivo.
• Producción de alimentos y bebidas (pan, vino, yogurt)
• Obtención de medicamentos
• Clonación, mapas genéticos,
• Organismos transgénicos, terapia génica
Biotecnología

3. Ingeniería genética
Biotecnología
Utilización de los seres vivos para
obtener productos útiles al ser
humano
Utilización de los seres vivos para
obtener productos útiles al ser
humano
Alimentos
Medicamentos
Bebidas
Alimentos
Medicamentos
Bebidas
Tecnología del
ADN
recombinante
(década 70)
Si hay modificación de genes
Animales y plantas
transgenicas
Animales y plantas
transgenicas
No hay modificación de genes

4. Técnicas utilizadas en Ingeniería genética

5. Aplicaciones de la ingeniería genética

6. Tecnología del ADN recombinante
1. Fragmentar y aislar el ADN
2. Unión a vectores.
3. Introducción en las células.
4. Clonación
5. Búsqueda del clon idóneo.
6. Análisis del ADN clonado: transferencia Southern,
7. Secuenciación.
8. Reacción en cadena de la polimerasa (PCR)

7. Enzimas de restricción
1. Endonucleasas que cortan el ADN por una secuencia (siempre la misma)
corta y conocida.
2.Posteriormente, los fragmentos de distintos
ADN cortados con la misma enzima se podrán
unir mediante otro enzima, una ADN ligasa

8. Formación de ADN complementario por hibridación
• Tenemos dos tipos distintos de ADN
• Se separan las cadenas de ADN (desnaturalización).
• Se devuelven las condiciones adecuadas y se
produce la renaturalización.
• Se pueden obtener moléculas híbridas de los dos
tipos de ADN
• El porcentaje de hibridación está relacionado con el
parentesco evolutivo
• Estas técnicas permiten localizar enfermedades
genéticas

9. Síntesis de ADNc usando ARNm como molde
Se utiliza el enzima transcriptasa inversa para sintetizar
un ADNc partiendo de un ARNm maduro (sin intrones)
para que pueda ser utilizado luego en bacterias (los
procariotas no realizan un proceso postranscripcional de
eliminación de intrones

10. 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

11. 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.
Los vectores más usados son plásmidos y virus

14. • Virus que infectan bacterias
• Incorporan material genético mediante el proceso de
transducción.
• Al infectar otra célula (bacteria) introduce el material
del antiguo huésped.
Bacteriófagos

16. • Una genoteca es una colección de clones cada uno de los cuales
contiene un vector al que se le ha insertado un fragmento de ADN
derivado del ADN o el ARN totales de la célula o tejido.
• La colección de clones debería contener, teóricamente, todas las
secuencias existentes en la fuente original de ADN, es decir, debería
contener muestras de todo el ADN del organismo.
• Para encontrar el gen de interés hay que utilizar sondas de ácidos
nucleicos.
Almacenamiento de genes clonados

17. Identificación de clones
Una genoteca
contiene muchos
clones
Hay que identificar
el que nos interesa
Sondas de ADN
Sondas de ADN
•Oligonucleótidos de cadena sencilla
•Se pueden sintetizar a partir de la secuencia de bases del gen o de la
secuencia de aminoácidos de la proteína
•Están marcadas (radiactividad o fluorescencia) para poder ser
identificadas

18. Una vez localizadas, las colonias que
contienen el gen de interés se
cultivan en grandes cantidades

19. 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
ADN-polimerasa. (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.

21. 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

22. * Método de Sanger – método de la interrupción controlada de la replicación
de ADN
* Elementos necesarios:
- DNA polimerasa
- primer o cebador
- Mezcla de dATP, dCTP, dGTP y dTTP
- Una pequeña cantidad de cada uno ddATP* o ddCCTP* o ddGTP* o
ddTTP*marcados (*florescencia específica para cada uno de ellos)
Secuenciación del ADN

23. Pasos de la secuenciación
1. Primero es necesario obtener una gran cantidad de fragmentos de ADN
(clonación)
2. Desnaturalización del ADN (obtención de cadenas simples)
3. Mezcla de todos los componentes de la reacción
4. Comienza la síntesis de ADN, que termina cuando la ADN polimerasa
incorpora un ddNTP marcado
5. Se obtienen fragmentos de distinta longitud, todos ellos acabados en un
ddNTP*
6. Se separan las moléculas marcadas mediante un gel de poliacrilamida.
7. Un detector identifica cada uno de los ddNTP* finales gracias al color.
8. El espectrograma resultante nos indica la secuencia de bases.

24. Identificación de genes codificadores de proteínasIdentificación de genes codificadores de proteínas
Genes que interactúan entre síGenes que interactúan entre sí
Comparación de genomas de distintas especiesComparación de genomas de distintas especies
El estudio de la genómica es el
conocimiento del genoma completo y
de las interacciones entre los genes que
lo forman.
objetivo
Genómica

25. Ensayo de micromatrices de
ADN
Ensayo de micromatrices de
ADN
Sirve para saber si un tejido normal presenta genes
alterados que podrían provocar una enfermedad

26. Estudios sistemáticos de las proteínas
codificadas por el genoma de un organismo.
Conjunto de proteínas de una célula, tejido o
genoma completo
PROTEÓMICA
Proteoma
Proteómica
El conjunto de proteínas supera con mucho al de los genes. Su importancia radica en
que son ellas las que desempeñan las actividades celulares

27. Ingeniería genética y medicina

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

29. 1. Los seres humanos difieren en un
0.1% del genoma.
2. Estas diferencias están localizadas
en regiones cromosómicas
concretas.
3. Estas zonas se usan como
marcadores genéticos
4. Con la identificación de los
marcadores se hace la huella
genética (método de Southern blot)
5. La comparación de huellas genéticas
permite resolver casos policiales.

30. Ingeniería genética y medicina

31. Ingeniería genética y agricultura
Obtención de plantas transgénicasObtención de plantas transgénicas
Resistencia a
herbicidas
Resistencia a
herbicidas
Mejora del
producto
Mejora del
producto
Plantas
farmacéuticas
Plantas
farmacéuticas
Se introduce un gen de
E. coli que permite
usar mayores
concentraciones de
herbicidas sin dañar a
la planta de interés, y
eliminando malas
hierbas.
Se introduce un gen de
E. coli que permite
usar mayores
concentraciones de
herbicidas sin dañar a
la planta de interés, y
eliminando malas
hierbas.
Las plantas producen
sustancias medicinales,
vacunas o anticuerpos
(planticuerpos).
Las plantas producen
sustancias medicinales,
vacunas o anticuerpos
(planticuerpos).
Se mejora el valor
nutricional del
producto, por ejemplo
añadiendo beta-
caroteno al arroz
Se mejora el valor
nutricional del
producto, por ejemplo
añadiendo beta-
caroteno al arroz

33. Ingeniería genética y medio ambiente
Uso de bacterias
modificadas para
degradar materia
orgánica (petróleo)
Uso de bacterias
modificadas para
degradar materia
orgánica (petróleo)
Obtención de metales
a partir de minerales
de baja ley
Obtención de metales
a partir de minerales
de baja ley
Fijación de metales
pesados a la superficie
de la célula para
limpieza de suelos
Fijación de metales
pesados a la superficie
de la célula para
limpieza de suelos

34. Ingeniería genética y ganadería
MEJORA DE
RAZAS
MEJORA DE
RAZAS
PRODUCCIÓN DE
MEDICAMENTOS
PRODUCCIÓN DE
MEDICAMENTOS
ESTUDIO DE
ENFERMEDADES
HUMANAS
ESTUDIO DE
ENFERMEDADES
HUMANAS
Obtener razas mas
resistentes, mas
productivas, con
mayor desarrollo,
resistentes a
condiciones más
difíciles
Obtener razas mas
resistentes, mas
productivas, con
mayor desarrollo,
resistentes a
condiciones más
difíciles
Se estudia la expresión
de genes humanos en
organismos
transgénicos
Se estudia la expresión
de genes humanos en
organismos
transgénicos
Se usan animales
transgénicos.
Se pueden obtener
sustancias de interés
como proteínas
humanas para combatir
enfermedades:
Enfisema hereditario
Factores de coagulación
Se usan animales
transgénicos.
Se pueden obtener
sustancias de interés
como proteínas
humanas para combatir
enfermedades:
Enfisema hereditario
Factores de coagulación