Fundamentos de Ingeniería Genética y Aplicaciones de la Biotecnología Moderna

1. ADN Recombinante

El ADN recombinante es una molécula de ADN creada artificialmente mediante la unión de fragmentos de ADN procedentes de diferentes fuentes.

• Enzimas de restricción: permiten cortar el ADN en secuencias específicas.
  • Secuencias palindrómicas: Misma secuencia en ambas hebras pero en sentido inverso.
  • Tipos de corte: Romos (no tienen bases desapareadas) y Cohesivos (con bases desapareadas que permiten la unión complementaria).
• Clonación: copia genéticamente idéntica de una célula, tejido u organismo.
  • Vectores de clonación: son moléculas de ADN que transportan y replican fragmentos de ADN.
  • Tipos: Plásmidos (ADN circular que se copia solo), Fagos (virus con ADN) y Cósmidos (plásmidos + fagos con mayor capacidad de ADN).

2. Electroforesis

La electroforesis es una técnica de laboratorio usada para separar moléculas de ADN, ARN o proteínas en función de su tamaño y carga eléctrica.

• Soportes: existen diferentes tipos como geles (agarosa), membrana (acetato de celulosa) y papel de filtro.
• Marcadores moleculares: se utilizan para estimar el tamaño de los fragmentos de ADN o proteínas.

3. Hibridación

Proceso en el que dos cadenas simples de ADN o ARN se unen para formar una molécula de doble cadena, según la complementariedad de bases.

• Desnaturalización: separación de las cadenas de ADN de doble hélice en cadenas individuales.
• Renaturalización: proceso inverso a la desnaturalización, donde las cadenas separadas se unen y forman nuevamente una doble hélice.

5. Retrotranscripción

Proceso mediante el cual la enzima retrotranscriptasa utiliza ARN para crear una copia de ADN.

• Fase 1: síntesis del ADN de cadena simple a partir del ARN.
• Fase 2: síntesis de la segunda cadena para formar ADN de doble cadena.

6. Genoteca

Colección de fragmentos de ADN que representan el genoma o parte del genoma. Existen diversos tipos:

• Genotecas genómicas: fragmentos de ADN de un organismo que en conjunto representan todo el genoma.
• Genotecas de ADNc: fragmentos de ADNc generados a partir de ARNm; representan los genes expresados en una célula o tejido en un momento determinado.

7. Secuenciación del ADN

Determina el orden específico de las bases nitrogenadas.

• Secuenciación Sanger: secuencia fragmentos de ADN de uno en uno.
• Técnicas de secuenciación de nueva generación (NGS): permiten secuenciar millones de fragmentos de ADN simultáneamente.

8. CRISPR-Cas

Herramienta de edición genética que permite modificar el ADN. Sus fases son: adaptación, expresión e interferencia.

9. Genes

• Homólogos: derivan de un ancestro común en la historia evolutiva.
• Ortólogos: genes homólogos presentes en diferentes especies pero que mantienen la misma función.
• Parálogos: genes homólogos dentro de una misma especie que han surgido por duplicación y han adquirido funciones diferentes.

Importancia de la Biotecnología

1. Organismos Genéticamente Modificados

• Organismos transgénicos: organismos manipulados genéticamente para incluir genes de otro organismo, incluso de especies diferentes, para producir medicamentos, mejora de cultivos o investigación científica.
• Organismos cisgénicos: organismos modificados genéticamente con genes de otra especie que podrían cruzarse sexualmente, utilizados para la mejora de plantas o para introducir características deseables de una variedad a otra.

2. Biotecnología Roja

Se aplica en el ámbito de la salud y farmacia: desarrollo de vacunas, medicamentos, terapias regenerativas, diagnóstico molecular e ingeniería genética para curar enfermedades.

3. Biotecnología Verde

Aplicación de procesos biotecnológicos para mejorar la agricultura y la producción de alimentos sostenibles. Utiliza organismos vivos como plantas y microorganismos.

4. Biotecnología Azul

Utiliza la biología marina y de agua dulce para obtener medicamentos, cosméticos y mejoras en la acuicultura (producción de especies marinas y salud de cultivos).

5. Biotecnología Gris

Emplea procesos biológicos para resolver problemas ambientales como la contaminación y la recuperación de ecosistemas mediante:

• Biorremediación: uso de microorganismos para la recuperación del medio ambiente.
• Fitorremediación: uso de plantas para limpiar suelos y agua, o para eliminar y reducir la concentración de contaminantes.

6. Biotecnología Blanca

Se centra en la optimización de los procesos industriales para obtener productos biodegradables, biocombustibles y otros recursos sostenibles.