biología molecular conceptos básicos, Resúmenes de Biología

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Contenido

Conceptos básicos de ingeniería genética................................................................................ 2

Tecnología del DNA recombinante..............................................................................................

Secuencias de clonaciones..........................................................................................................

Vectores de clonación................................................................................................................... 6

Vectores de expresión.................................................................................................................. 7

Biblioteca genómica......................................................................................................................... 7

Bibliotecas de ADNc...................................................................................................................... 8

Transformación, transfeccion, conjugación y traducción.........................................................

Secuencias de genes....................................................................................................................

La Biotecnología agrícola...........................................................................................................

La Biotecnología pecuaria..........................................................................................................

La biotecnología en la industria.................................................................................................

La biotecnología en la medicina................................................................................................

Referencias.......................................................................................................................................

Conceptos básicos de ingeniería genética ALELO: cada una de las posibles formas alternativas de un gen dado, que difiere en su secuencia de DNA y afecta a su función (a su producto, como RNA o proteína). Un organismo diploide tiene siempre dos alelos de cada gen, que pueden ser iguales (homocigosis) o diferentes (heterocigosis).

EPIGENÉTICOS: (cambios epigenéticos) cambios en las propiedades (fenotipo) de una célula o un individuo que se heredan, pero no representan cambios en la secuencia de DNA.

FENOTIPO: es la forma observable de un determinado carácter o grupo de caracteres en un determinado individuo. Es decir, es la manifestación detectable de un determinado genotipo. Los mismos genes a veces producen distintos fenotipos según en qué ambiente se expresen.

GAMETO: célula haploide especializada cuya función es fusionarse con un gameto del sexo opuesto, para formar un zigoto, que se desarrollará en un individuo diploide. En mamíferos, óvulos y espermatozoides. Son el resultado de la meiosis.

GEN: es la unidad de herencia física y funcional, portadora de información de una generación a la siguiente. Es un segmento de DNA que contiene los elementos necesarios para su función que es la producción de un RNA o una proteína (o polipéptido). Incluye regiones reguladoras en sus extremos, así como las secuencias codificantes (exones) que determinan la secuencia de la proteína, secuencias no codificantes que se transcriben a RNA, pero no se traducen a proteínas y se denominan intrones. Ocupa un lugar específico en el genoma o en el cromosoma llamado locus.

GENOMA: es el conjunto de material genético (DNA) de una célula, individuo o especie.

GENOTIPO: la composición alélica específica de una célula o individuo, bien para todos sus genes o, más comúnmente, para uno o pocos genes.

HAPLOIDE: individuo (o célula) que presenta un único juego o complemento cromosómico (n).

HEREDABILIDAD: es la proporción de la variación de un carácter multifactorial en una población que se debe a diferencias en el fenotipo. Solo es aplicable a población y no a individuos y por tanto no es constante ni inmutable. El término heredabilidad a menudo es mal interpretado ya que no tiene nada que ver con la herencia ni con el modo de herencia.

HERENCIA MENDELIANA: se dice que un carácter se hereda de modo mendeliano cuando su transmisión a la descendencia se ajusta a las Leyes de Mendel. Son aquellos caracteres que normalmente están determinados por un sólo gen (monogénicos).

HERENCIA MULTIFACTORIAL: se dice que un carácter (o un fenotipo) es multifactorial cuando se produce como resultado de la interacción de factores genéticos y de factores ambientales.

HETEROCIGOTO: individuo (o célula) que tiene dos alelos distintos (del mismo gen) en los cromosomas homólogos (en las especies diploides).

HOMOCIGOTO: individuo que presenta dos alelos iguales en las dos copias de los cromosomas homólogos.

INGENIERÍA GENÉTICA: se refiere al conjunto de técnicas de laboratorio e industriales que se usan para alterar la información genética de los organismos. Estas técnicas implican la manipulación de genes por vías distintas de las naturales.

LOCUS (locus génico): es el lugar específico en un cromosoma donde se localiza un gen.

MEIOSIS: División celular especial en la que después de dos divisiones sucesivas del material genético, sin que entre ellas haya habido duplicación, se producen 4 células diferentes entre sí y diferentes a las que las originó. Estas células, llamadas gametos, tienen la mitad del número cromosómico de la especie y la mitad del ADN.

MITOSIS: Proceso final por el cual una célula se divide en 2 células hijas iguales entre sí e iguales a la célula que las origina.

MOSAICO: un individuo o un tejido compuesto por células con diferente contenido genético o cromosómico

MUTACIÓN: cualquier cambio en la secuencia de DNA (de un gen, generalmente).

MUTÁGENO: cualquier agente físico o químico que produce cambios en el DNA (mutaciones).

NUCLEÓTIDO: la unidad básica que compone los ácidos nucleicos (DNA y RNA). Cada uno está compuesto a su vez por una base nitrogenada (A;T;C;G) un azúcar y un grupo fosfato.

PCR. (Reacción en cadena de la polimerasa): es una técnica para copiar una secuencia de DNA hasta obtener la cantidad deseada (normalmente una cantidad que permite su estudio y caracterización).

PROTEÍNA: son las moléculas que construyen las células e individuos. Están compuestas por una o más cadenas de polipéptidos, que a su vez están compuestas por una cadena lineal de aminoácidos. En general, un gen codifica un polipéptido o proteína (si ésta está compuesta por un sólo polipéptido).

RECOMBINACION: es el proceso por el cual una célula o un individuo genera una descendencia (progenie) con una combinación de genes distinta a cualquiera de los parentales de los que proviene.

RNA: (Ácido ribonucléico -ARN-). Es un compuesto de nucleótidos y por eso presenta algunas similitudes con el DNA pero: a) el azúcar de los nucleótidos es distinto (ribosa en lugar de desoxirribosa), b) las cuatros bases nitrogenadas son A,C,G y Uridina en vez de Timidina. c) Su estructura es una cadena sencilla de nucleótidos y no una doble hélice. Hay esencialmente 3 tipos de RNAs:

1. RNA mensajero (mRNA): que se produce a partir del DNA y contiene la información que ha

de traducirse a proteínas.

2. RNA ribosómico (rRNA): son moléculas de RNA cuya función es combinarse con un grupo

de proteínas específicas para formar los ribosomas que es donde se realiza precisamente la síntesis de proteínas.

3. RNA transferente (tRNA): es un grupo de pequeñas moléculas de RNA cada una con

especificidad por su aminoácido concreto. Estas moléculas llevan los aminoácidos al ribosoma donde se unen a la cadena proteica que se está sintetizando durante la traducción.

SÍNDROME: es un grupo de síntomas que concurren a la vez y caracterizan una enfermedad.

TRADUCCIÓN: es la síntesis de un polipéptido o proteína a partir de una molécula de RNA.

TRANSCRIPCIÓN: consiste en la síntesis de una molécula de RNA a partir de una molécula de DNA.

TRANSGÉNICOS: organismos (animales o plantas) en cuyo genoma se ha insertado un gen de otra procedencia (denominado transgen) para producir una proteína (o un carácter en general) que el organismo no produce de modo natural.

ZIGOTO: es la célula formada por la fusión de un óvulo y un espermatozoide y que luego se dividirá mitóticamente para dar lugar a un individuo (diploide).

Tecnología del DNA recombinante La tecnología del DNA recombinante utiliza técnicas que provienen de la bioquímica de los ácidos nucleicos unidas a metodologías genéricas desarrolladas originalmente para la investigación de

Secuencias de clonaciones La clonación de ADN es el proceso de hacer múltiples copias idénticas de un fragmento particular de ADN. En un procedimiento típico de clonación de ADN, el gen u otro fragmento de ADN de interés (tal vez el gen de una proteína humana médicamente importante) se inserta primero en un fragmento circular de ADN llamado plásmido. La inserción se realiza con enzimas que "cortan y pegan" ADN y se obtiene una molécula de ADN recombinante, ADN ensamblado de fragmentos provenientes de múltiples fuentes.

Vectores de clonación Los vectores de clonación o vector molecular son moléculas transportadoras que transfieren y replican fragmentos de ADN que llevan insertados mediante técnicas de ADN recombinante. Para que sirva de vector, una molécula debe ser capaz de replicarse junto con el fragmento de ADN que transporta. También tiene que tener secuencias de reconocimiento que permitan la inserción del fragmento de ADN a clonar.

Elementos que forman un vector de clonación

Todos los vectores de clonación poseen, como parte de su estructura, los siguientes elementos básicos comunes:

a) Origen de replicación: es una secuencia en el ADN del vector que provee un sitio único de reconocimiento a las proteínas que identifi can el sitio de inicio de la replicación (ORI). Los plásmidos se caracterizan por tener un solo sitio ORI en su genoma y realizar una replicación unidireccional.

b) Marcador de selección: es un gen que generalmente confiere resistencia a un antibiótico o genera un fenotipo particular con el cual puede seleccionarse la célula que incorporó el vector.

c) Sitio de clonación múltiple: es un fragmento de ADN que contiene una serie de sitios únicos de reconocimiento para enzimas de restricción, muy cercanos entre sí, con una amplia gama de posibilidades de insertar cualquier fragmento de ADN.

Plásmidos

Los plásmidos son pequeñas moléculas circulares de ADN que se replican y se transmiten con independencia del cromosoma bacteriano. De manera natural constituyen el material genético móvil de las bacterias, donde funcionan como medio de transporte de genes a otras bacterias, como la resistencia a antibióticos. Los plásmidos permanecen de manera episomal en la bacteria, esto es, sin incorporarse en su genoma, y en ella puede haber múltiples copias del mismo

plásmido. Los plásmidos han sido manipulados genéticamente en el laboratorio con la fi nalidad de preservar sólo las características deseables, eliminar el ADN innecesario y añadirle otras que no poseen de forma natural.

Bacteriófagos

Los bacteriófagos son virus que infectan naturalmente bacterias y se comportan como parásitos intracelulares obligados que se multiplican haciendo uso de la maquinaria biosintética de las bacterias. Al igual que los plásmidos, los

bacteriófagos se replican de forma autónoma, portan información genética y pueden conferirle a la bacteria nuevas propiedades o desarrollarle procesos patológicos.

El bacteriófago lambda es el fago más utilizado como vector de clonación, y su genoma consiste de una molécula lineal de aproximadamente 45000 pb,

Cósmidos

Algunos estudios de análisis de ADN genómico requieren de la clonación de fragmentos de ADN grandes. En estos casos, es recomendable utilizar los cósmidos ya que pueden aceptar insertos de hasta 45 kb. Los cósmidos son vectores híbridos del ADN de un plásmido (proporciona la resistencia a los antibióticos) y los sitios cos del bacteriófago (le permiten empaquetar el ADN).

Vectores de expresión Los vectores de expresión se emplean con dos finalidades: generar el ARN producto de la transcripción o bien producir la proteína codificada en la secuencia génica que portan (proteína recombinante). Los vectores de expresión son plásmidos o bien bacteriófagos.

Componentes de los vectores de expresión

En su estructura los vectores de expresión poseen los elementos básicos presentes en los vectores de clonación (origen de replicación, marcador de selección y sitio de clonación múltiple), además de contar en su secuencia con por lo menos un promotor fuerte. Se caracterizan por constituir un sistema de inducción simple y efectivo, tener una baja expresión basal y ser fácilmente transferible a otras cepas. También debe incluir secuencias de terminación de la transcripción

Biblioteca genómica Una biblioteca genómica es una colección de fragmentos de DNA en la que se espera estén incluidas el mayor número de secuencias posibles de un genoma o las secuencias contenidas en un cromosoma. En una biblioteca genómica es posible seleccionar fragmentos de DNA entre millones de secuencias clonadas en cantidad suficiente para ser analizada. Los fragmentos clonados deben ser de tamaño suficiente para contener, en lo posible, genes con sus secuencias reguladoras, pero no tan grandes que dificulten su discriminación cuando se realice el mapa con las enzimas de restricción.

Transducción

La transducción es un proceso mediante el cual el ADN es transferido desde una bacteria a otra mediante la acción de un virus. También se utiliza para designar al proceso mediante el cual ADN exógeno es introducido en una célula mediante un vector viral

Conjugación

La conjugación bacteriana es el proceso de transferencia de información genética desde una célula donadora a otra receptora, promovido por determinados tipos de plásmidos, y que requiere contactos directos entre ambas, con intervención de estructuras superficiales especializadas y de funciones específicas.

Secuencias de genes La secuenciación del ADN significa determinar el orden de los cuatro componentes básicos químicos, llamados "bases", que forman la molécula de ADN. La secuencia les informa a los

científicos la clase de información genética que se transporta en un segmento específico de ADN. Por ejemplo, los científicos pueden usar la información de las secuencias para determinar qué tramos de ADN contienen genes y qué tramos transportan instrucciones regulatorias, que activan o desactivan genes. Además, y de manera muy importante, los datos de las secuencias pueden resaltar los cambios en un gen que pueden causar enfermedades.

En la doble hélice de ADN, las cuatro bases químicas se unen siempre con la misma pareja para formar "pares de bases". Adenina (A) siempre forma pareja con timina (T); citosina (C) siempre forma pareja con guanina (G). Este emparejamiento es la base para el mecanismo mediante el que las moléculas de ADN se copian cuando las células se dividen, y también es la base para los métodos usados en la mayoría de los experimentos de secuenciación de ADN

La Biotecnología agrícola La biotecnología agrícola moderna comprende una variedad de instrumentos que emplean los científicos para comprender y manipular la estructura genética de organismos que han de ser utilizados en la producción o elaboración de productos agrícolas.

En la producción y elaboración agrícolas, la biotecnología se usa para la resolución de todo tipo de problemas, para incrementar el rendimiento del cultivo, potenciar la resistencia a plagas, la lucha contra condiciones adversas, así como el aumento del contenido de nutrientes de los alimentos.

Beneficios

Mayor resistencia a la sequía

La sequía continúa siendo la gran amenaza para la productividad agrícola. El cambio climático está continuamente amenazando con alargar las sequías e incrementar sus efectos. Entre las ayudas, en este sentido, de los profesionales de la agricultura, está la biotecnología.

Resistencia ante enfermedades

El efecto dañino de determinadas enfermedades, como son las causadas por hongos, bacterias, nematodos y otros patógenos diferentes, puede ocasionar efectos catastróficos en plantaciones enteras.

La tolerancia a herbicidas

Mediante los cultivos biotecnológicos, el profesional del campo podrá escoger aquellos herbicidas que considere adecuados y aplicarlos únicamente cuando los necesite.

Las plagas

La biotecnología está ayudando a la producción de cultivos que resisten el temible ataque de determinados insectos. Entre los ejemplos más claros está el maíz, cuyas variedades se han ido modificando para incorporar una proteína insecticida que otorga a las plantas protección contra determinados gusanos.

La Biotecnología pecuaria

El objetivo de la biotecnología pecuaria se plantea principalmente para la producción animal que consiste en proporcionar a la sociedad productos alimenticios de la misma calidad que satisfagan las necesidades de nutrición, pero dentro de límites económicos y ambientes específicos. Los criadores de animales han adoptado un enfoque doble para mejorar la calidad de su producción.

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