Fundamentos y Aplicaciones de la Ingeniería Genética: Manipulación del ADN
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Ingeniería Genética: Conceptos Fundamentales y Aplicaciones
La Ingeniería Genética es la rama de la genética que se dedica a manipular o transferir material genético de un organismo a otro para obtener productos específicos e innovadores de utilidad para el ser humano. El conjunto de técnicas y procedimientos de la ingeniería genética que permiten analizar y modificar el ADN se denomina Tecnología del ADN Recombinante, fundamental para la consecución de la clonación molecular.
Tecnología del ADN Recombinante y Clonación Molecular
La clonación molecular es un proceso clave en la ingeniería genética que implica la creación de múltiples copias idénticas de un fragmento de ADN específico. Para lograrlo, se emplean diversas herramientas y técnicas moleculares.
Herramientas Moleculares Esenciales
- Materias primas moleculares: Los oligonucleótidos sintéticos son fragmentos de ADN de cadena simple que se sintetizan en el laboratorio por adición de nucleótidos en el orden deseado por el investigador.
- Enzimas:
- Transcriptasa inversa: Enzima que permite sintetizar ADN complementario (ADNc) a partir de una plantilla de ARN.
- Nucleasas: Enzimas que degradan ácidos nucleicos. Dentro de estas, las endonucleasas de restricción (o enzimas de restricción) son cruciales. Son enzimas que pueden reconocer una secuencia específica de nucleótidos (secuencia diana) y cortar el ADN en ese punto concreto.
- Vectores de clonación: Son moléculas de ADN que se usan como vehículo para introducir el ADN de interés en la célula hospedadora, en la cual se replicará y se expresará.
Características de los vectores de clonación:
- Son de pequeño tamaño.
- Poseen un origen de replicación que les permite replicarse dentro de la célula hospedadora.
- Cuentan con marcadores de selección que permiten verificar su presencia en las células hospedadoras. Estos marcadores son genes que confieren resistencia a algún antibiótico, de modo que solo sobreviven las bacterias que hayan incorporado el vector.
- Presentan secuencias diana únicas.
- Tienen genes con funciones indicadoras en los que se sitúan las secuencias diana.
Tipos de Vectores
- Vectores en procariotas:
- Plásmidos: Pequeñas moléculas de ADN circular extracromosómico, propias de las bacterias. Solo son funcionales para fragmentos de ADN de menos de 10.000 pares de bases de longitud.
- Vectores en eucariotas: (El texto original no detalla, se mantiene la estructura)
- Células hospedadoras: Células en las que se insertará el gen que se va a manipular.
Criterios para la selección de células hospedadoras:
- Facilidad de manipulación.
- Posibilidad de multiplicación.
- Características del producto que se desea obtener.
Ejemplos de hospedadores:
- En procariotas: Escherichia coli.
- En eucariotas: Saccharomyces cerevisiae.
Técnicas de Manipulación del ADN
Además de las herramientas, la ingeniería genética se apoya en un conjunto de técnicas avanzadas para trabajar con el material genético.
Hibridación del ADN
Su objetivo es localizar el fragmento de ADN que interesa en el conjunto total del ADN del organismo, para su posterior aislamiento, clonación o manipulación. Estas técnicas de hibridación se basan en el apareamiento específico de las bases nitrogenadas. Una sonda de ADN es un pequeño fragmento que sirve para detectar en una muestra la presencia de una secuencia de ADN complementaria.
Hibridación de Colonias (para Bacterias)
- Cultivo de las posibles células portadoras del gen que se desea rastrear en placas de cultivo, hasta que se formen las diferentes colonias.
- Transferencia por contacto de las colonias a un filtro de nitrocelulosa.
- Desnaturalización de su ADN.
- Incubación del filtro en una bolsa de hibridación junto con una solución tampón y una sonda de ADN.
- Lavado del filtro para eliminar el exceso de sonda y aplicación sobre una película de rayos X. Luego se compara la posición de las manchas.
Hibridación Southern (para ADN de otros tipos)
- Fragmentación del ADN.
- Desnaturalización del ADN.
- Transferencia del ADN a un filtro de nitrocelulosa.
- Hibridación de los fragmentos con una sonda radiactiva.
- Lavado del filtro.
- Revelado de la película.
Secuenciación del ADN
El método de Sanger es el más empleado, permite establecer la secuencia completa de un fragmento de ADN de gran tamaño, como puede ser el genoma de un virus, de una bacteria o de una célula eucariota.
Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR)
La PCR consigue multiplicar un determinado fragmento de ADN millones de veces. Esto permite disponer de una cantidad suficiente para su posterior estudio o manipulación.
- Desnaturalización: se eleva la temperatura para separar las dos cadenas de ADN.
- (El texto original está incompleto en este punto)