Universidad Dr. José Matías Delgado FACULTAD DE AGRICULTURA E INVESTIGACIÓN AGRÍCOLA “ JULIA HILL DE O‘ SULLIVAN “
Nombre de la Materia: Introducción a la Biotecnología Lic. Sonia Edith Solórzano
Unidad 6. Ingeniería Genética Contenido: 1. Aneuploidia 2. Hibridización celular 3. Evento epigenético 4. Variación gametoclonal 5. Mutación 6. Seudoploidía 7. Variación somaclonal 8. Hibridación somática celular 9. Transfección Ingeniería genética: Actividades de modificación del genotipo de un organismo a través de la manipulación de sus genes o de la expresividad de esos genes. Las técnicas in vitro permiten la introducción de nuevos genes en un genotipo por medio de técnicas de ADN recombinante, en que un organismo (generalmente una bacteria) es frecuentemente usado como vector para transferir información genética del donador a una célula receptora.
ORGANISMO TRANSGÉNICO Organismo en el que se ha introducido información genética foránea precisa y definida en forma deliberada y dirigida a un dado fenotipo, de manera que esta no habría podido adquirirse mediante una transferencia genética natural. Un organismo genéticamente modificado (OGM) es aquella planta, animal, hongo o bacteria a la que se le ha agregado por ingeniería genética uno o unos pocos genes con el fin de producir proteínas de interés industrial o bien mejorar ciertos rasgos, como la resistencia a plagas, la calidad nutricional, la tolerancia a heladas, entre otras características.
Las etapas y técnicas involucradas en este proceso son: 1.Corroborar que existe un gen que codifica para la característica de interés. Cuando se encuentra una característica en un organismo que resulta interesante para transferir a otro organismo debe verificarse que es producto de un gen. Si la característica se atribuye a una proteína, que es producto directo de un gen, será más sencillo transferir esa característica a un organismo que no la tiene. 2.Clonar el gen de interés. Clonar un gen significa tenerlo puro en el tubo de ensayos, o mejor aún, dentro de un vector (una molécula mayor de ADN que permite guardar fragmentos de ADN en forma estable y práctica por más tiempo).
Las etapas y técnicas involucradas en este proceso son: La tarea de clonar un gen involucra varias técnicas I.Extracción de ADN; II.Búsqueda de un gen entre la mezcla de genes del ADN III.Secuenciación IV.Construcción del vector recombinante. El ADN de interés se inserta en plásmidos-vectores (vehículos) que son moléculas de ADN circulares o lineales en las cuales se puede “guardar” (clonar) un fragmento de ADN. Los más usados son los plásmidos de origen bacteriano.
2. Clonar el gen de interés. Continuación Las enzimas de restricción reconocen secuencias determinadas en el ADN, de esta manera, conociendo la secuencia de un fragmento de ADN, es posible aislarlo del genoma original para insertarlo en otra molécula de ADN. Hay muchas enzimas de restricción obtenidas a partir de bacterias y que sirven como herramientas para la ingeniería genética. Los extremos, generados en diferentes moléculas de ADN, pueden sellarse con la enzima ADN ligasa y generar así una molécula de ADN nueva, denominada recombinante. Para tener gran cantidad y disponibilidad del ADN de interés, el vector se inserta dentro de bacterias (E. coli), las cuales crecen fácil y rápidamente, esta se utiliza como “multiplicadora” del vector, y por ende del inserto de interés. Esta es una etapa de “amplificación” del ADN para poder tener gran cantidad, para secuenciarlo, caracterizarlo y luego poder hacer con él, El ADN recombinante. Las bacterias transformadas, que incorporaron el plásmido y el gen de interés, se seleccionan por medio de antibióticos y por reacciones con indicadores de color.
3. Caracterizar el gen de interés. A partir de conocer la secuencia del gen se puede, mediante bioinformática, comparar esta secuencia con las de genes ya conocidos para determinar a qué gen se parece y se le asigna una posible función. Una vez predicha la función del gen clonado por medio de análisis informático, se debe proceder a confirmar la función real in vivo, o sea corroborar que en un sistema biológico funciona acorde a lo que se prevé. Para ello se suele transferir el gen a un organismo modelo, en el cual se pueda expresar el gen y medir su función. En el ejemplo del maíz, el gen Bt se puede transferir primero a las especies modelo de Arabidopsis thaliana y Nicotiana tabacum
4. Modificar el gen de interés. Si así se desea se puede agregar, deletrear o mutar secuencias dentro de la región codificante, y agregar secuencias (promotor, terminador, intrones) para que se pueda expresar en el sistema de interés. Por ejemplo: si se clona ungen Bt de una bacteria para luego ponerlo en maíz, se debe agregar un promotor que funcione bien en plantas, es decir, que permita que las células vegetales expresen la proteína Bt. El promotor es una región fundamental del gen ya que determina cuándo y dónde se expresará el gen.
5. Transformación de un organismo con el gen de interés. Una vez hecha la construcción genética con el gen y promotor deseado, se elige el método de transformación más indicado para el organismo que se desea hacer 6. Caracterización del OGM Una vez obtenido el OGM, se le analiza desde el punto de vista molecular y biológico. Para el análisis molecular se debe demostrar, entre otras cosas, si tiene una (o más) copias del transgén, y cómo y en qué tejidos se expresa el gen. Para analizar en qué tejido, momento y cantidad se expresa el gen se analiza la presencia del ARN mensajero y de la proteína recombinante codificados por el transgén. Para la caracterización biológica, el OGM se analiza desde el punto de vista del objetivo (en este ejemplo, si el maíz resulta efectivamente resistente a los insectos) y desde el punto de vista que sea necesario acorde al OGM del estudio
Recordando: Acido desoxirribonucleico (ADN): Material genético primario de la mayoría de los organismos, constituido por dos cadenas complementarias de POLINUCLEÓTIDOS. Contiene información que determina los caracteres hereditarios transmisibles a la descendencia. Acido ribonucleico (ARN): Acido nucleico involucrado en la transferencia de información genética y en su decodificación en una cadena polipéptida. En algunos virus, es el material genético primario.
Diferencias entre ADN y ARN Característica
Acido desoxirribonucleico (ADN)
Acido ribonucleico (ARN)
Estructura
Bicatenario: Hilera doble Helicoidal
Monocatenario: Hilera simple
Polinucleotidos
Dos cadenas
Una cadena
Ubicación
Núcleo, cromosomas, mitocondrias cloroplastos
Núcleo, Citoplasma Ribosomas
Masa Molecular
Mayor
Menor
Pentosa
desoxirribosa
ribosa
Base Nitrogenadas y apareamiento
Adenina = Timina (dos puentes de hidrógeno) Citosina = Guanina (tres puentes de hidrógeno)
Adenina = Uracilo Citosina = Guanina
Función
-Almacenar la información Genética *Expresión de la -Transferencia de la información genética información genética -Replicación de su propia molécula *Síntesis de proteínas
Recordando la Mitosis (células somáticas ) y meiosis (células germinal - sexuales): DIFERENCIAS ENTRE MITOSIS Y MEIOSIS 1
MITOSIS División ecuacional que separa las cromatinas hermanas
MEIOSIS La primera etapa es una división reduccional que separa los cromosomas homólogos en la anafase I; las cromatinas hermanas se separan en una división ecuacional o duplicativa en la anafase II
2
Una división por ciclo, es decir, una Dos divisiones por ciclo, es decir, dos división citoplasmática (citocinesis) por divisiones citoplasmáticas; una después de la cada división cromosómica ecuacional. división cromosómica reduccional y otra después de la división cromosómica ecuacional
3
No hacen sinapsis los cromosomas; no se forman quiasmas, no hay intercambio genético entre los cromosomas homólogos.
Los cromosomas homólogos se unen ( hacen sinapsis) y forman quiasma; en estos sitios se efectúa el Cruzamiento de intercambio o entrecruzamiento (crossing over) entre los cromosomas, por tanto variabilidad genética
4
Dos elementos (células hijas) producidos en cada ciclo.
Cuatro elementos celulares esporas) producidos por ciclo
(gametos
o
DIFERENCIAS ENTRE MITOSIS Y MEIOSIS
5
MITOSIS Igualdad del contenido genético de los productos mitóticos
MEIOSIS El contenido genético de los productos meioticos es diferente; los centromeros pueden ser replicas de las centromeras paternas o maternas en diversas combinaciones generando diversidad
genética 6
El numero de cromosomas de las células hijas es el miso que el numero de cromosomas de la célula madre. diploide (2n)
El numero de comosomasa de los productos meioticos es la mitad de los cromosomas de la célula madre. haploide ( n)
7
Los productos mitóticos normalmente son capaces de efectuar otras divisiones mitóticas
Los productos meioticos no pueden experimentar otra división meiotica,aun cuando puedan realizar divisiones mitóticas
DIFERENCIAS ENTRE MITOSIS Y MEIOSIS
8 9
MITOSIS Por lo general, se lleva acabo en casi todas las células somáticas Comienza en la etapa de cigoto y continua durante toda la vida del organismo
10 Es corta de 1 a 2 horas
MEIOSIS Solo se da en células especializadas de la línea germinal (sexuales) En los organismos superiores, se efectúa después que el individuo ha comenzado a madurar; se lleva cavo en la cigota de muchas algas y hongos Es un largo proceso: por ejemplo en el hombre puede durar 24 días y en la mujer pude durar varios años.
DIVISIÓN CELULAR: MITOSIS Y MEIOSIS
CONSECUENCIAS DE LA MEIOSIS La meiosis desde el punto de vista genético se considera un mecanismo destinado a distribuir al azar los genes maternos y paternos en las gametas. Esta distribución al azar es la consecuencia de dos procesos que son exclusivos de la meiosis. Ellos son: A.La recombinación genética o crossing over o entrecruzamiento B.La segregación al azar de los cromosomas homólogos Estos contribuyen a: 1.variabilidad genética 2.Las fallas en la segregación al azar de los homólogos en la Anafase I y II, que conduce a las aberraciones cromosómicas que provocan graves patologías Como El Síndrome de Down.
Atentamente: Sonia Sol贸rzano sonia.solorzano@gmail.com