INGENIERÍA GENÉTICA
La ingeniería genética es el conjunto de técnicas que permiten manipular el material genético.
Gracias a la ingeniería genética se pueden conseguir entre otras cosas, eliminar genes, introducir otros nuevos, modificar la información de un gen o formar copias de un gen. De este modo se forman organismos modificados genéticamente (OGM)
ETAPAS Y TÉCNICAS DE INGENIERÍA GENÉTICA
La ingeniería genética también se la conoce como la técnica del ADN recombinante.
A través de estas técnicas, se puede fragmentar, unir, insertar, secuenciar, multiplicar cadenas de ADN de cualquier organismo, de forma que pueden compararse fragmentos de distintos individuos o especies, e incluso tomar un fragmento de ADN de un organismo donante e insertarlo en el ADN de un organismo vector.
La cadena de ADN así formada será un ADN recombinante: una molécula de ADN formada por combinación de fragmentos de ADN de origenes diferentes.
La proteína formada a partir de este nuevo ADN, es una proteína recombinante.
El organismo que contiene ADN de otro ser vivo diferente, se denomina transgénico, y suele ser una bacteria, pero también puede ser una levadura, una planta o un animal.
Organismo Genéticamente Modificado (OGM): Organismo vivo en el que el material genético (ADN) ha sido alterado de manera artificial, confiriéndole una determinada. característica o propiedad que no posee de manera natural.
Esta definición engloba los transgénicos, pero hay que tener en cuenta que no todos los OGM son transgénicos.
Transgénico: Organismo vivo en el que el material genético (ADN) ha sido alterado mediante la incorporación de un gen (transgen) perteneciente a otro organismo vivo.
La manipulación de los genes se realiza en varias ETAPAS:
1.- Se localiza el gen que se quiere manipular.Para ello es necesario conocer previamente su secuencia de nucleótidos y su longitud/tamaño: secuenciación del ADN
La secuenciación del ADN es la obtención de la secuencia de nucleótidos de un fragmento o del genoma completo de un organismo. Mediante estas técnicas se puede leer el mensaje genético, es decir, la secuencia de bases, de cualquier organismo.
Los investigadores han secuenciado los genomas completos de cientos de animales y plantas y la lista continúa creciendo casi a diario.
Además de la secuenciación de los genomas humanos del Homo sapiens y Homo neardenthalensis, se han secuenciado los genomas de la rata, el pez globo, la mosca de la fruta, la ascidia, la ascáride, la bacteria Escherichia coli, el pollo, el perro, el cerdo, la abeja, el gorila, el caballo, el chimpancé, el erizo marino, hongos y muchos otros organismos.
Esta técnica cuenta con numerosas aplicaciones: Secuenciación de genomas de organismos, estudios de parentesco y paternidad, estudios evolutivos, detección de enfermedades genéticas, compatibilidad de donante- receptor de órganos, dispersión geográfica de poblaciones etc...
Este tipo de técnicas se ha estandarizado y automatizado convirtiéndose en métodos de análisis habituales en los laboratorios de ingeniería genética.
Secuenciación del ADN
2.- Se corta el ADN y se obtienen fragmentos de diferentes tamaños
Para ello se utilizan unas enzimas (enzimas o endonucleasas de restricción) que cortan el ADN por lugares específicos.
Las enzimas de restricción o restrictasas son como unas "tijeras" que cortan la cadena de ADN.
Veamos un ejemplo de cómo una enzima de restricción reconoce y corta en una secuencia de ADN, la enzima EcoRI, una enzima de restricción de uso común en el laboratorio.
EcoRI corta en el siguiente sitio de restricción:
Cuando EcoRI reconoce este sitio, siempre lo corta siguiendo un patrón muy específico que produce extremos sobresalientes o cohesivos de ADN de cadena sencilla:
Las enzimas de restricción cortan el ADN del organismo donante en un lugar concreto (en una determinada secuencia), dejando unos bordes "pegajosos".
La misma enzima hace lo propio en el ADN del vector (misma secuencia).
La enzima ligasa une ambos fragmentos -> ADN recombinante.
ver animación enzimas de restricción
3.- Selección del fragmento de ADN con el gen deseado
La electroforesis es una técnica que permite separar por tamaños y/o por carga eléctrica una mezcla de moléculas.
Es una técnica que se usa para separar fragmentos de ADN y otras macromoléculas como ARN o proteínas.
Para ello se aplica una corriente a través de un gel que contiene las moléculas de interés. En función de su tamaño y/o carga, las moléculas se desplazarán por el gel en diferentes direcciones o a distintas velocidades, con lo que se separan unas de otras.
Uno de los extremos de la cámara se conecta a un electrodo positivo
y el otro extremo se conecta a un electrodo negativo.
Una "línea" de ADN bien definida en un gel se llama banda. Cada banda contiene un gran número de fragmentos de ADN del mismo tamaño que han viajado juntos a la misma posición. Un fragmento único de ADN (o incluso un pequeño grupo de fragmentos de ADN) no sería visible por sí mismo en un gel.
Se puede separar cada fragmento cortando la porción de gel correspondiente.
4.- Amplificación del ADN
Cuando se quiere obtener una gran cantidad de copias de un determinado fragmento de ADN: clonación molecular o génica
Puede hacerse de dos modos:
a) Amplificación de un fragmento de ADN in vivo.
Mediante vectores, por ejemplo un virus, se introduce un determinado fragmento de ADN en una bacteria que se replica a medida que se produce la multiplicación de la bacteria.
Un ejemplo de este tipo de técnicas es la formación de plásmidos recombinantes: Amplificación de un fragmento de ADN mediante su introducción como vector en un plásmido bacteriano.
Introducción del fragmento como vector en un plásmido bacteriano.
Amplificación del fragmento de ADN mediante la reproducción de las bacterias portadoras del vector.
b) PCR, Reacción en cadena de la polimerasa
Amplificación de un fragmento de ADN in vitro.
Esta técnica permite amplificar una muestra mínima numerosas veces. En cada ciclo, se forman el doble de copias de un determinado fragmento de ADN ya que en cada ciclo de PCR se sintetiza la cadena complementaria de cada una de ellas.
Así, en unas horas se pueden hacer millones de copias de un determinado fragmento de ADN,
de un fragmento de ADN.Tres pasos que se repiten sin cesar:
1.- Separación de la cadena de ADN, por temperatura.
2.- Fijación de un "Primer"
3.- Actuación de la Polimerasa (resistente a la temperaturas elevadas).
Termociclador
5.- Se une el gen a una molécula de ADN transportador o vector, perteneciente a una bacteria o virus.
La unión del gen y el vector se denomina ADN recombinante.
Las ADN ligasas son las enzimas que se utilizan para la unión de fragmentos de ADN.
6.- Se introduce el ADN recombinante en una célula
para que el gen se exprese y se sintetice la proteína correspondiente.
Gen de la insulina humana en bacterias para producción de insulina
ver animación pasos en la manipulación de un gen
De este modo se forman organismos transgénicos: organismos que incluyen en sus genomas, de forma estable, genes procedentes de otras especies (material genético extraño o foráneo).
Clonación de organismos
Consiste en obtener varias copias de un gen o copias de un organismo.
Clonación génica: Hacer copias de un gen
Clonación de organismos: Conseguir organismos genéticamente iguales (clones). Los animales clónicos se pueden conseguir a partir de células embrionarias o implantando un núcleo en óvulo al que se le ha extirpado el suyo.
Dolly fue el primer mamífero obtenido a partir de un proceso de clonación
