Biotecnologa
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  • 1. BiotecnologíaComposición química del ADNEl ADN es una molécula formada por launión de otras moléculas más sencillasllamadas nucleótidosLos nucleótidos estáncompuestos por:Una molécula de ácido fosfórico.Una pentosa (desoxiribosa).Una base nitrogenada que puedeser adenina, guanina, citosina otiminaLos nucleótidos se unenformando una secuencia en laque reside la informacióngenética
  • 2. BiotecnologíaComposición química del ARNEl ARN es una molécula formada por launión de otras moléculas más sencillasllamadas nucleótidosLos nucleótidos están compuestos por:Una molécula de ácido fosfórico.Una pentosa (ribosa).Una base nitrogenada que puede ser adenina,guanina, citosina o uraciloEl ARN está formado por una sola cadena denucleótidos que se une al ADN, por sus basescomplementarias: A-U, C-G.
  • 3. BiotecnologíaEl ADN está constituido por dos largascadenas enrolladas en una doble hélice.Las dos cadenas son complementariasquímicamente.Las bases nitrogenadas se unen entre sípor medio de un doble o triple enlace depuentes de hidrógeno, de forma que secomplementan uniéndose según lossiguientes pares de bases:A=T, G=C.Estructura del ADN
  • 4. BiotecnologíaEl ADN de los virus está formado por unamolécula lineal encerrada en una cubiertaprotectora llamada cápsida.El ADN de las bacterias, mitocondrias ycloroplastos es una doble hélice circular.En las células eucariotas el ADN estáasociado a una proteinas especialesllamadas histonas, formando la cormatina.Durante la división celular se condensa yforma cromosomas lineales.Estructura del ADN
  • 5. BiotecnologíaEL ADN se replicaEn la replicación el ADN selibera de las histonas y se abrecomo una cremallera, de maneraque cada hebra sirve como moldepara que se sintetice su cadenacomplementaria.Las enzimas ADNpolimerasas van uniendo cada unode los nucleótidos. Dada lacomplementariaedad de las basesse forman dos nuevas cadenascomplementarias a las que hanservido de molde.Durante la replicación delADN se producen mutaciones.
  • 6. BiotecnologíaEL ADN transmite informaciónLos genes llevan informaciónpara la síntesis de proteinas.Las proteinas son moléculas formadaspor la unión de aminoácidos. Cadaproteina se caracteriza por la estructuraque adopta en el espacio y por lasecuencia en que están dispuestos losaminoácidos.
  • 7. BiotecnologíaTranscripción del ADNEl primer proceso para transmitir la información es la transcripción.La TRANSCRIPCIÓN es el proceso de copia de un gen o fragmento de ADNutilizando ribonucléotidos y originándose diferentes tipos de ARN.El ADN se abre en la región a copiar.Por medio de la ARN-polimerasa seunen nucleótidos de ARNcomplementarios a las bases delADN. La cadena formada escomplementaria a la original y sedenomina ARN mensajero.El ARN mensajero se trasladahasta los ribosomas donde seproduce la traducción de lainformación en una proteína.
  • 8. BiotecnologíaTraducción del ADNEl segundo proceso para transmitir la información es la traducción.La TRADUCCIÓN es el proceso de síntesis de proteínas llevado acabo en los ribosomas, a partir de la información aportada por elARN mensajero que es, a su vez, una copia de un gen.El código de traducciónestá basado en secuenciasde tres bases de ARN,llamadas codones, A cadacodón le corresponde unaminoácido.
  • 9. BiotecnologíaTraducción del ADNEl ARN mensajero se une a unribosoma, donde se produce latraducción.El ribosoma se mueve alo largo de la cadena leyendo cadacodón y uniendo los aminoácidosque llegan transportados por el ARNde transferencia. Este ARN estáformado por tres bases aunidas auna cadena de proteina en cuyoextremo transporta el aminoácidocorrespondiente.
  • 10. Biotecnología Tecnología del ADNrecombinante. Técnicas de ingenieríagenética (OGM). Técnicas de clonacióncelular. Técnicas de cultivo decélulas y tejidosLa biotecnología implica la manipulación deliberada de material genético delos organismos vivos con el fin de fabricar o modificar un porducto, mejoraranimales o plantas o desarrollar microorganismos con capacidadesdeterminadas.Entre las técnicasbiotecnológicas destacan.AplicacionesMedicinaIndustriaAgricultura yGanaderíaMedioamiente
  • 11. BiotecnologíaTecnología del ADN recombinanteComprende una serie de técnicas que permiten maipular el ADN, es decir, cortar,pegar, aislar, reproducir y secuenciar fragmentos de ADN.El ADN recombinante es cualquier molécula de ADN formada por la unión desegmentos de ADN de origen diferente.Enzimas celularesClonación del ADNAmplificación del ADNSecuenciación del ADNEn las células vivas el ADN es cortadoy vuelto a unir mendiante enzimas, untipo de proteinas que han sidoidentificadas y extraidas para su uso enel laboratorio.➔ Enzimas de restricción: Cortan elADN en fragmentos (Obtenidas enbacterias donde protegen su ADN)➔ Ligasas: Unen distintos fragmentosde ADN pegando sus extremos.
  • 12. BiotecnologíaTecnología del ADN recombinanteClonación del ADNLa clonación de un fragmento de ADNconsiste en la obtención de miles demillones de copias idénticas de dichofragmento.Para clonar un fragmentode ADN este debe serintroducido en unamolécula transportadorallamada vector.Un vector de clonaciónes una molécula de ADNpequeña capaz de entraren una bacteria y deautoreplicación dentro deella.Uno de los másempleados es unplásmido bacteriano.
  • 13. BiotecnologíaTecnología del ADN recombinanteClonación del ADNEl método de clonación es el siguiente:TRANSFORMACIÓN: El plásmido y el ADN a clonar secortan con la misma enzima de restricción. Se obtiene ADNrecombinante que es incubado junto con un cultivo debacterias que en condiciones adecuadas lo incorpora a sucitoplasma.SELECCIÓN: El plásmido suele incorporar un gen queconfiere resistencia a un antibiótico. Las bacterias secultivan en presencia de este antibiótico con lo que seseleccionan las que portan el plásmido.DUPLICACIÓN: Cada colonia de bacterias se cultivan y seobtiene así gran cantidad de ADN que se extrae de lasbacterias .
  • 14. BiotecnologíaTecnología del ADN recombinanteLa clonación de un fragmento de ADNconsiste en la obtención de miles demillones de copias idénticas de dichofragmento.Para clonar un fragmentode ADN este debe serintroducido en unamolécula transportadorallamada vector.Un vector de clonaciónes una molécula de ADNpequeña capaz de entraren una bacteria y deautoreplicación dentro deella.Uno de los másempleados es unplásmido bacteriano.
  • 15. BiotecnologíaTecnología del ADN recombinanteClonación del ADNLa clonación de un fragmento de ADNconsiste en la obtención de miles demillones de copias idénticas de dichofragmento.Para clonar un fragmentode ADN este debe serintroducido en unamolécula transportadorallamada vector.Un vector de clonaciónes una molécula de ADNpequeña capaz de entraren una bacteria y deautoreplicación dentro deella.Uno de los másempleados es unplásmido bacteriano.
  • 16. BiotecnologíaTecnología del ADN recombinanteLa amplificación consiste en obtenercantidades mayores por acción de laenzima ADN polimerasa.La reacción en caden de lapolimerasa PCR origina millonesde copias de un segmento de ADNmediante la repetición de múltiplesciclos de replicación del ADN invitro.El proceso es el siguiente:Desnaturalización: Separación delas dos hebras de ADN.Alineamiento /Unión del cebador:Se une una pequeña cadena deADN que iniciará la copia.Extensión: Cada una de lascadenas se duplica.Repetición del ciclo.Amplificación del ADN
  • 17. BiotecnologíaTecnología del ADN recombinanteLa secuenciación consiste en conocer la secuencia de bases y la posicicónde los distintos genes en la cadena de ADN.La secuenciación incluye varias técnicas de separación de fragmentos,reconocimiento de genes mediante sondas, hibridación y biochips.:Secuenciación del ADNAnálisis de fragmentos Se realiza la separación de fragmentosde ADN mediante la técnica deelectroforesis en gel. Esta técnica separalos distintos fragmentos de ADN enfunción del tamaño de la cadena.
  • 18. BiotecnologíaTecnología del ADN recombinanteAnálisis de fragmentosEn el enlace se muestra unvídeo donde se realiza unaelectroforesis en gel.Electroforesis en gelEl procedimento es el siguiente:Se prepara una lámina de gel que seintroduce en una cubeta de electroforesis.Se ponen las muestras de ADN en lospocillos del gel.Se aplica una corriente eléctrica queobliga al ADN a desplazarse hacia el polopositivo.El ADN se separa de acuerdo a sulongitd, los fragmentos más cortosavanzan más.Para visializarlo se tiñe con un tinte quefluorece con la luz ultravioleta.
  • 19. BiotecnologíaTecnología del ADN recombinanteHibridación mediante sondasLa hibridación es el proceso en el que dos hebras de ADN de cadena sencilla, conuna secuencia de bases complementarias, se unen para originar una molécula deADN de cadena doble.Una sonda de ADN es un fragmento de ADN de cadena sencilla marcadaradiactivamente o con fluorescencia y cuya secuencia de nucleótidos escomplementaria a la secuencia del gen que se desea detectar.Los biochips son láminas de vidriocon microceldas donde se fija en cadacelda una cantidad de fragmentos de ADN de cadena simple cuyasecuencia actúa como sonda para un gen determinado.
  • 20. BiotecnologíaTecnología del ADN recombinanteSecuenciaciónLa Secuenciación de ADN es un conjunto de métodos y técnicas bioquímicas cuyafinalidad es la determinación del orden de los nucleótidos (A, C, G y T) en unacadena de ADN.Los instrumentos modernos automáticos de secuenciación del ADN(secuenciadores de ADN) pueden secuenciar más de 384 muestrasmarcadas por fluoresciencia de una sola vez y llevar a cabo 24 ciclos desecuenciación al día.Los secuenciadores automáticos de ADN llevan a cabo solamenteseparación del ADN basada en el tamaño (por electroforesis capilar),detección y registro de la coloración fluorescente, y los datos resultantesse dan como cromatogramas
  • 21. BiotecnologíaTécnicas de ingeniería genéticaLas técnicas de ingeniería genética son un conjunto de procedimientos quepermiten la manipulación del ADN de un organismo para conseguir nuevas formasde vida con combinaciones únicas de genes adecuadas a nuestras necesidades.Mediante ingeniería genética se pueden transferir genes entre especies distintas,es decir, de un organismo a cualquier otro.Las aplicaciones practicas de estas técnicas son numerosas e influyen ennuestras vidas de muchas formas. Algunas de dichas aplicaciones son laobtención de organismos genéticamente modificados y la terapia génica.TIGOGMTerapia genética
  • 22. BiotecnologíaTécnicas de ingeniería genéticaPara introducir un transgén en un organismo determinado se utilizan vectores deexpresión, como algunos virus o plásmidos bacterianos, en los que se haninsertado los genes de un organismo y que posteriormente se usan para introducirdichos genes en otro organismo. Cuando el transgén se expresa, elabora lamisma proteína en el organismo transgénico que la que elabora en el organismodel que ha sido transferido.Organismo GenéticamenteModificadosLos organismos genéticamente modificados (OGM) o transgénicosson los organismos (bacterias, hongos, animales plantas) quecontienen un gen procedente de otro organismo o transgén.
  • 23. BiotecnologíaTécnicas de ingeniería genéticaOrganismo GenéticamenteModificadosMicrorganismosMejora del medioambiente.(Biorremediación)Eliminación de mareasnegras.Eliminación de metalespesados del agua.Producción debiocombustibles.Obtención de productos químicos.Las enzimas. Proteinas que hacen procesos dedegradación de sustancias (empleados endetergentes).Antibióticos: Sustancias que se usan paramatar o inhibir el crecimiente de las bacterias. Lapenicilina es producida por bacterias y hongosgenéticamente medificados.Obtención de proteinas. Las bacterias y laslevaduras modificadas genéticamente se usanpara producir proteínas humanas utilizadas enmedicina, como la insulina humana.
  • 24. BiotecnologíaTécnicas de ingeniería genéticaOrganismo GenéticamenteModificadosPlantasObtención.Para introducir nuevos genes en unaplanta se pueden utilizar diferentesprocedimientos.Usar un plasmido presente en labacteria del suelo Agrobacteriumtumefaciens.Microinyección de los genesdirectamente en las células o disparode una pistola de genes que lanzabalas microscópicas de ADN contralas células vegetales.AplicacionesResistencia contra herbicidas o plagas..Resistencia a las heladas, las sequíaso al exceso de acidez y salinidad delsuelo.Retrasar la maduración.Mejorar el valor nutritivo de las plantasempleadas en agricultura.Producir sustancias de interésfarmacológico.
  • 25. BiotecnologíaTécnicas de ingeniería genéticaOrganismo GenéticamenteModificadosAnimalesAplicacionesAumentar la resistencia aenfermedades y mejorar la producciónanimal.Diseñar animales knockout. (Sindeterminados genes para estudiar sufunción).Fabricar órganos de animales paratrasplantes. (Xenotransplantes)Creación de granjas farmacéuticas(Producción de fármacos)
  • 26. BiotecnologíaTécnicas de ingeniería genéticaTerápia génicaLa terapia génica tiene como objetivo tratar, curar y prevenirenfermedades producidas por un solo gen defectuoso introduciendoen el paciente un gen terapéutico o funcional.Existen dos tipos de terapia génica:Terapia génica somática. Con ella se intenta corregir una enfermedadtratando algunas células del cuerpo (soma) de la persona enferma, de modo que laexistencia de unas cuantas células transgénicas pueden ser bastante paradisminuir los síntomas de la enfermedad.Terapia génica de la línea germinal. Consiste en introducir célulastransgénicas en un óvulo fecundado, de modo que cualquier gen terapéuticoformara parte del código genético de todas las células del cuerpo, incluidas las dela línea germinal futura. (Todavía no de aplicación en humanos)
  • 27. BiotecnologíaTécnicas de ingeniería genéticaTerápia génicaLa transferencia de genes terapéuticos a ias célulassomáticas se puede realizar en el iaboratorio (ex vivo)o directamente a Ias células del cuerpo (in vivo). En laforma ex vivo, se extraen algunas celulas del tejidoafectado, se exponen ai virus portador del gen. Trassu modificación mediante la inserción del genfuncional, se reinyectan en el cuerpo del paciente. Enla forma in vivo, el vector portador del gen funcionalse inyecta en Ia sangre del paciente desde dondellega a las celulas diana o directamente en eltejido de destino.
  • 28. BiotecnologíaTécnicas de clonaciónLa clonación es el proceso mediante el cual se producen organismosgenéticamente identicos entre sí.Algunos seres vivos pueden reproducirse asexualmente y originar copias exactasde si mismos o clones naturales.Técnicas de clonación reproductivaEsta técnica consiste en eliminar el núcleo de un ovulo de un animal donante yreemplazarlo per el núcleo de una célula somática procedente del animal que sequiere clonar. Asi, se crea un embrión «artificial» que posteriermente se implantaen el útero de una hembra de la misma especie para que finalice su desarrolloembrionario. El organismo que se obtiene es genéticamente identico al individuodel que procede el núcleo de la célula somática utilizada.
  • 29. BiotecnologíaTécnicas de clonaciónTécnicas de clonación reproductiva
  • 30. BiotecnologíaTécnicas de cultivo de células y tejidosActualmente se entiende por cultivo celular al conjunto de técnicas quepermiten el mantenimiento de las células in vitro, manteniendo al máximo suspropiedades fisiológicas, bioquímicas y genéticas.AplicacionesVirología : Producción de vacunas yantiviralesInvestigación del CáncerInmunología.Ingeniería de proteínas. Por la producción deproteínas en líneas celulares : interferón,insulina.Aplicaciones diagnósticas.Aplicaciones médicas : mantenimiento yproducción de tejidos para transplante.Aplicaciones agronómicas : producción porreproducción "in vitro" de clones de plantas.
  • 31. BiotecnologíaCélulas madreLas células madre o células troncales son célulasindlferenciadas que pueden tanto dividirseindefinidamente produciendo nuevas células madre,como, en condiciones adecuadas, diferenciarse enuno o varios tipos celulares especializados.Tipos● Células madre embrionarias● Células madre adultas● Células madre fetales➢ Totipotentes➢ Pluripotentes➢ Multipotentes➢ UnipotentesTécnicas de cultivo de células y tejidos
  • 32. BiotecnologíaCélulas madreembrionariasTécnicas de cultivo de células y tejidosDespués de que un espermatozoide fecunda a unóvulo, se forma el cigoto, una única célulatotipotente que es capaz de generar, a través desucesivas divisiones celulares, toda la variedad decélulas diferentes del nuevo organismo y, portanto, cualquier tejido, y la placenta.TotipotentesEl embrión temprano esta integrado entonces por una serie de células queforman una esfera casi hueca llamada blastocisto, en el que se puedenapreciar dos tipos de células: las que forman la capa superficial, de las quese ha de originar la placenta, y las que ocupan parte del interior, que son lascélulas madre embrionarias.PluripotentesLas células madre embrionarias son célulaspluripotentes, porque, son el origen de todoslos tipos celulares y tejidos del individuoadulto.
  • 33. BiotecnologíaCélulas madre adultasTécnicas de cultivo de células y tejidosSe encuentran en una gran cantidad de tejidos delorganismo adulto, como la sangre o la piel. Suprincipal función es reemplazar las células quemueren dentro de un órgano o de un tejido.Las células madre adultas son célulasmultipotentes, capaces de originar muchos tiposcelulares, pero no todos. .MultipotentesLas células madre fetales, que son células quepueden aislarse de fetos cuyo desarrollo ha sidointerrumpido por causas naturales o por razonesmédicas; las células madre extraídas del cordónumbilical tras el nacimiento, que son células adultascon plasticidad similar a las de origen embrionarioCélulas madre fetalesPluripotentes
  • 34. BiotecnologíaAplicaciones de las células madre➔ Testar toxinas y probar nuevos fármacos con potencial terapéutico.Actualmente, las líneas celulares cancerígenas estan siendo utilizadas paraanalizar posibles drogas antitumorales.➔ Terapias celulares y trasplantes. l-loy en día existen terapias basadas en eluso de células madre adultas que se utilizan para reparar órganos y tejidosdañados. Sin embargo, para algunos científicos la verdadera medicinaregenerativa comenzará cuando se puedan emplear células madreembrionarias y, sobretodo, células embrionarias derivadas del propio paciente.Pero, ¿cómo se obtendrían las células madre embrionarias de un individuoque ya ha nacido si estas células proceden de embriones?Para conseguir células embrionarias se debería utilizarla clonación confinalidad terapéutica, una tecnica excepcionalmente compleja y que conllevanumerosos problemas eticos y legales, a pesar de no tener como finalidad laclonación de personas, sino generar un embrión clónico del que obtenercélulas para usos médicos.