Alina velasque gutierrez informe de práctica de simulación de electroforesis en gel de agarosa utilizando el programa snap gene
1. INFORME DE LA PRÁCTICA:
PRÁCTICA DE SIMULACIÓN DE
ELECTROFORESIS EN GEL DE AGAROSA
UTILIZANDO EL PROGRAMA SNAP
GENECON DATOS DEL ARTICULO
CIENTIFICO "AISLAMIENTO DE BACTERIAS
CON POTENCIAL BIORREMEDIADOR Y
ANALISIS DE COMUNIDADES BACTERIANAS
DE ZONA IMPACTADA POR PETROLEO EN
CONDORCANQUI - AMAZONAS - PERÚ.
BIOTECNOLOGÍA
ILO-2021
ALUMNO:
ALINA JANICE
VELASQUE
GUTIERREZ
DOCENTE:
Dr. SOTO
GONZALES, HEBERT
HERNAN
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ÍNDICE
I. INTRODUCCIÓN............................................................................................................2
II. OBJETIVOS.....................................................................................................................3
2.1. OBJETIVO GENERAL..................................................................................................3
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS..........................................................................................3
III. MARCO TEÓRICO .........................................................................................................4
3.1. ELECTROFORESIS.......................................................................................................4
3.2. AGAROSA......................................................................................................................5
3.3. CONCENTRACIÓN DE AGAROSA............................................................................5
3.4. SNAPGENE....................................................................................................................6
Características Clave del Software Snap Gene..................................................................6
3.5. GEN 16S .........................................................................................................................6
3.6. ADN Y ARN...................................................................................................................7
Secuenciación del ADN.....................................................................................................7
IV. METODOLOGÍA.............................................................................................................8
V. RESULTADOS..............................................................................................................11
VI. CONCLUSIONES..........................................................................................................12
VII. CUESTIONARIO...........................................................................................................13
VIII. BIBLIOGRAFÍA............................................................................................................17
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I. INTRODUCCIÓN
Para aplicar esta tecnología es importante comprender del todo los mecanismos de interacción
entre la comunidad microbiana, el ambiente y el contaminante (Ossai et al., 2020)
La técnica de electroforesis en gel es un método para separar, identificar y purificar ADN, ARN
o proteínas, entre las matrices más utilizadas se encuentra la de agarosa y la de poliacrilamida.
La localización de la biomolécula en el gel puede ser determinada mediante la utilización de
distintos colorantes que tienen afinidad específica por la biomolécula a resolver.
Las separaciones electroforéticas generalmente se realizan sobre matrices que sirven de tamices
moleculares que potencian la separación. Las moléculas más pequeñas que los poros se
desplazan fácilmente a través de él, mientras que las de mayor tamaño quedan retenidas y las
intermedias se desplazan con distinto grado de dificultad dependiendo de su tamaño.
El presente estudio se basa en el análisis de los nucleótidos estudiados en la tabla de cepas
bacterianas del artículo en estudio “Aislamiento de bacterias con potencial biorremediador y
análisis de comunidades bacterianas de zona impactada por derrame de petróleo en
Condorcanqui – Amazonas – Perú”, haciendo búsqueda en el NCBI (Base de datos de búsqueda
de información del Centro Nacional de Biotecnología), para la recolección de la secuencia de
los ADN, para después obtener el fundamento de la técnica de electroforesis, usando el
programa SnapGene.
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II. OBJETIVOS
2.1. OBJETIVO GENERAL
Realizar una simulación de electroforesis en gel de agarosa utilizando el programa SnapGene
con los datos del artículo científico “Aislamiento de bacterias con potencial biorremediador y
análisis de comunidades bacterianas de zona impactada por derrame de petróleo en
Condorcanqui – Amazonas – Perú”
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Analizar los conceptos básicos como el uso de los programas de simulación
• Definir la electroforesis
• Realizar una Simulación de electroforesis en gel de agarosa y análisis de secuencias
de ADN en SnapGene.
• Comprender el mecanismo por el cual los fragmentos de ADN se separan dentro de
una matriz de gel
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III. MARCO TEÓRICO
3.1. ELECTROFORESIS:
La electroforesis en gel es una técnica que se emplea para separar los ácidos nucleicos y las
proteínas. La separación de las macromoléculas depende de dos variables: carga y masa.
Cuando una muestra biológica, como por ejemplo el ADN, se mezcla en una solución tampón
y se aplica a un gel, esas dos variables actúan conjuntamente. La corriente eléctrica de un
electrodo repele las moléculas, al tiempo que el otro electrodo las atrae. La fuerza de fricción
del material de gel actúa como tamiz molecular, separando las moléculas en función de su
tamaño. Durante la electroforesis, las macromoléculas son empujadas a través de los poros,
dependiendo su tasa de migración por el campo eléctrico de los siguientes factores:
- Fuerza del campo
- Tamaño y forma de las moléculas
- Hidrofobicidad relativa de las muestras
- Fuerza iónica y temperatura del tampón en que se desplazan las moléculas.
Para tener una idea cabal del proceso de separación de las partículas cargadas en la
electroforesis en gel, conviene tener presentes las simples ecuaciones referidas a esta técnica.
Fuente: (Morales Becerril).
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3.2. AGAROSA
La agarosa, coloide natural que se extrae de las algas, es un polisacárido lineal (con un peso
molecular medio de ~12 000 Da) formado por la repetición de la unidad básica, la agarobiosa,
que comprende unidades alternadas de galactosa y 3,6- anhidrogalactosa. La agarosa es muy
frágil y las manipulaciones pueden destruirla con facilidad. Los geles de agarosa poseen
grandes «poros» y se emplean fundamentalmente para separar las moléculas grandes con un
peso molecular de más de 200 kDa.
Los geles de agarosa permiten una electroforesis rápida, pero con una resolución limitada por
cuanto las bandas que se forman en los geles tienen tendencia a ser difusas y a esparcirse. Ello
obedece al tamaño de los poros y no puede controlarse.
3.3. CONCENTRACIÓN DE AGAROSA
Un fragmento de ADN de un tamaño determinado migra a diferentes velocidades a través de
los geles según la concentración de agarosa. En función de la concentración de agarosa o
tampón, se pueden separar segmentos de ADN que contengan de 20 a 50 000 pb. En los geles
horizontales, la agarosa se emplea por lo general en concentraciones comprendidas entre un
0,7 % y un 3 % solución transparente.
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3.4. SNAPGENE
Es un software de clonación que ayudas en planear y simulando manipulaciones de ADN. Las
secuencias de ADN de documentos de programa
SnapGene es una aplicación impresionante para manejar los procedimientos de biología
molecular. Proporciona una serie de útiles herramientas de análisis de secuencias de ADN y
soporta una variedad de formatos de archivo comunes. GSL Biotech SnapGene es un gran
recurso de laboratorio que le ayudará en su visualización y análisis de secuencias de ADN.
Características Clave del Software Snap Gene
- SnapGene hace que sus manipulaciones de ADN sean fáciles de visualizar y simular,
y le advierte de los errores antes de que sucedan.
- Cada manipulación de ADN en SnapGene se registra automáticamente, por lo que
puede ver exactamente lo que hizo y recuperar las secuencias de construcciones
ancestrales.
- SnapGene genera automáticamente un registro de cada edición de secuencia y
procedimiento de clonación, por lo que no perderá la pista de cómo se hizo una
construcción, incluso después de que un miembro del laboratorio se vaya.
3.5. GEN 16S
El gen ARNr 16S es un polirribonucleótido de El gen ARNr 16S es un polirribonucleótido de
aproximadamente 1500 nucleótidos codificado por el gen rrs, también denominado ADN
ribosomal 16S. Como cualquier secuencia nucleotídica de cadena sencilla, el ARNr 16S se
pliega y adquiere una estructura secundaria que se caracteriza por tener segmentos de doble
cadena que permiten la formación de asas y hélices. Esta molécula ha sido reconocida como
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un poderoso marcador universal debido a que se encuentra en todos los organismos conocidos.
Su estructura parece mantenerse por largos periodos de tiempo y, como su función no ha
cambiado, los cambios en la secuencia probablemente son aleatorios.
3.6. ADN Y ARN
Los nucleótidos son las unidades y productos químicos que se unen para formar los ácidos
nucleicos, principalmente ARN y ADN. Ambos son largas cadenas de nucleótidos repetidos.
Hay una A, C, G y T en el ADN, y en el ARN hay los mismos tres nucleótidos que en el ADN,
pero la T se sustituye por un uracilo (U). Los nucleótidos son el componente estructural básico
de estas moléculas, que esencialmente son ensamblados de uno en uno por la célula y después
se encajan juntos en el proceso de la replicación, en el caso del ADN, o en el que llamamos
proceso de transcripción o de producción del ARN.
Secuenciación del ADN
La comparación de la secuencia de ADN está centro del análisis bioinformático. Se trata de un
importante primer paso hacia el análisis estructural y funcional de las estructural y funcional
de las secuencias reciente secuencias recientemente determinadas. Este es el proceso por el
cual, se comparan las secuencias mediante la búsqueda de patrones de caracteres comunes y el
establecimiento de los residuos de correspondencia entre las secuencias relacionadas. El
alineamiento de pares de secuencias es fundamental en la búsqueda de similitudes dentro de la
base de datos y el alineamiento de secuencias múltiples.
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IV. METODOLOGÍA
1° Inicialmente entramos a la página del NCBI https://www.ncbi.nlm.nih.gov/,
seguidamente abrimos el articulo donde copiaremos el N° de Accesión de cada
nucleótido del cuadro de cepas bacterianas, en la opción de búsqueda, colocando
inicialmente como database “NUCLOTIDE” y el código al lado suyo.
2° Después de darle clic en “SEARCH”, nos aparecerá los datos de las cepas donde
descargaremos el expediente. Dando clic en “SEND TO”, exportas en FILE y en
formato “FASTA”. Por último, darle clic en “CREATE FILE” para descargarlo.
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3° Y así descargamos en una carpeta de PRACTICAS, cada una de las secuencias.
4° Procedemos a abrir el programa SNAPGENE, damos clic en OPEN FILES, lo que
nos arrojara a abrir algún archivo, seleccionas uno de las secuencias y le das a ABRIR.
Después aparecerá FORMAT OPTIONS, donde cliquearás en OK para no alterar nada
de las secuencias.
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5° Seguidamente añadiremos las otras secuencias restantes clicamos en “TOOLS”,
luego en “SIMULATE AGAROSE GEL”. Esto nos llevará a una nueva ventana donde
agregaremos las demás secuencias.
6° Se añadirá las secuencias restantes clicando en los diferentes números de la parte
superior para cada nucleótido uno, luego se da clic en “CHOOSE DNA
SEQUENCES”, seleccionamos la secuencia que sigue y finalmente en ABRIR.
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V. RESULTADOS
Como resultado podemos observar los 13 nucleótidos insertados en la simulación de agarosa,
como se observa en la imagen. A si mismo podemos ver el comportamiento de los 13
nucleótidos, como también las secuencias.
SECUENCIAS
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VI. CONCLUSIONES
- La electroforesis en gel es una técnica utilizada para separar fragmentos de ADN
según su tamaño. Además, las muestras de ADN se cargan en pozos (ranuras) en un
extremo de un gel y se aplica una corriente eléctrica para arrastrarlas a través del gel.
Mediante el programa SnapGene se nos hizo fácil de manipular permitiéndonos
visualizar secuencias de ADN, anotación de secuencias, edición de secuencias,
clonación, visualización de proteínas y simulación de métodos de clonación comunes.
- Los fragmentos tienen carga negativa, por lo que se mueven hacia el electrodo
positivo. Puesto que todos los fragmentos de ADN tienen la misma cantidad de carga
por masa, los fragmentos pequeños atraviesan el gel más rápido que los grandes.
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VII. CUESTIONARIO
1° Indique diferencias entre el AND y ARN
El ácido desoxirribonucleico (ADN) es un ácido nucleico que contiene toda la información
genética hereditaria que sirve de “manual de instrucción” para desarrollarnos, vivir y
reproducirnos. El ADN se encuentra en el núcleo de las células, aunque una pequeña parte
también se localiza en las mitocondrias, de ahí los términos ADN mitocondrial y ADN nuclear.
El ARN o ácido ribonucleico es el otro tipo de ácido nucleico que posibilita la síntesis de
proteínas. Si bien el ADN contiene la información genética, el ARN es el que permite que esta
sea comprendida por las células. Está compuesto por una cadena simple, al contrario del ADN,
que tiene una doble cadena.
Algunas de las diferencias entre ADN y ARN ya las hemos mencionado, por ejemplo, que el
ADN es de cadena doble y el ARN de cadena simple.El peso molecular del ARN es menor
que el del ADN
ADN ARN
El peso molecular del ADN es
generalmente mayor que el del ARN.
El ARN contiene la base nitrogenada
uracilo, mientras que el ADN presenta
timina.
La configuración espacial del ADN es la
de doble helicoide, mientras que el ARN
es un polinucleótido lineal, con
ocasionales apareamientos
intracatenarios.
El azúcar del ARN es ribosa, y el del
ADN es desoxirribosa.
Se encuentra en el núcleo. Se encuentra en el citoplasma
Su función es llevar información
genética de padres a hijos.
Su función es la síntesis de proteinas
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2° ¿Qué es el SnapGene y como nos serviría en ingeniería ambiental?
SnapGene: Es un software de clonación que ayudas en planear y simulando manipulaciones
de ADN., en la anotación y edición de secuencias, la clonación, la visualización de proteínas y
la simulación de métodos de clonación comunes. El software también permite la
documentación y el intercambio de datos.
Para la ingeniería ambiental nos serviría, por ejemplo, para la clonación de microorganismos
con potencial biorremediador. Permitirían plantear soluciones mediante el estudio de biología
molecular dependiendo del contaminante o proyecto en estudio.
3° ¿Qué es el GEN 16s y para qué tipos de microorganismos sería útil?
El gen 16S rRNA se utiliza para estudios filogenéticos ya que su secuencia está altamente
conservada entre las distintas especies de bacterias y arqueas. Carl Woese fue pionero en esta
aplicación del 16S rRNA.
Se trata de un gen común a todas las bacterias y arqueas, y contiene las huellas de la deriva
filogenética en la evolución de las especies (permite reconocer la distancia filogenética entre
especies).
4°Describir el proceso de electroforesis para AND
La electroforesis es una técnica que emplean los cientificos en el laboratorio utilizada para
separar el ADN, el ARN, o moléculas o proteínas en base a su tamaño y carga eléctrica.
El objetivo del proceso de electroforesis para ADN consiste en:
• Mezclar cinco volúmenes de solución conteniendo ADN con un volumen del buffer
de muestra 6X. Para realizar la mezcla, añadir 1 volumen de buffer de muestra,
repartidos en alícuotas de acuerdo al número de muestras a cargar, sobre un pedazo de
lámina extensible de parafina. Añadir cinco volúmenes de cada una de las muestras de
ADN sobre las alícuotas de buffer de la muestra y mezclar totalmente.
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• Mediante el uso de puntas de 20 µL proceder a cargar cuidadosamente la muestra en
los pocillos, evitando la contaminación del pocillo contiguo
• Una vez finalizada la colocación del ADN en los pocillos, cubrir el tanque con la tapa
y conectar los cables correspondientes de los electrodos en la fuente de poder.
• Encender la fuente de poder y proceder a seleccionar el voltaje adecuado.
• Aplicar un voltaje de acuerdo al peso molecular de las moléculas de ADN que se va a
separar. Para el caso de productos de PCR (entre 100 pb a 1,5 kb), se recomienda usar
voltajes comprendidos entre 75 a 100 voltios. Para muestras de ADN genómico y
plasmídico (>2kb) se recomienda aplicar valores entre 25 y 75 voltios. Los criterios
para aplicar un determinado voltaje son explicados en la sección
• Calibrar el tiempo de electroforesis de acuerdo a la posición adoptada por los
indicadores azul de bromofenol y xilencianol en la matriz de agarosa
• Luego de seleccionar las condiciones de voltaje iniciar la electroforesis. Durante el
proceso se definen dos frentes de corrida de diferente color y distancia de migración.
Ambos colores, azul y verde corresponden a los colorantes azul de bromofenol y
xilene cianol respectivamente que conforman el buffer de la muestra. En geles de
agarosa dentro del rango de 0,5 a 1,4% el xilene cianol migra de manera similar a un
fragmento de ADN de 4 Kilopares de bases (Kb), mientras que el azul de bromofenol
se comporta como un fragmento de 300 pb.
• Detener la electroforesis hasta que ambos frentes de corrida se localicen en la posición
deseada por el investigador.
• Finalizada la electroforesis proceder al desmontaje del equipo empezando con
desconectar los electrodos de la fuente de poder ya apagada y removiendo el sistema
que contiene el gel de agarosa.
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5° ¿Qué es la agarosa?
La agarosa es un polisacárido constituido por unidades repetidas de una molécula llamada
agarobiosa. Este material se extrae en general de las algas marinas y es frecuentemente usada
en biología molecular para la separación de moléculas, especialmente ADN por electroforesis
(Rochas & Lahaye, 1989).
Los geles de agarosa permiten una electroforesis rápida, pero con una resolución limitada por
cuanto las bandas que se forman en los geles tienen tendencia a ser difusas y a esparcirse.
6° ¿Qué es un marcador de peso molecular? ¿cuáles son sus tipos?
Los marcadores de peso molecular para ADN son una herramienta utilizada durante la
electroforesis para conocer el tamaño estimado de un fragmento. Generalmente un marcador
contiene un número determinado de segmentos de ADN conocidos, lo cual facilita la labor de
determinar el tamaño de los ADN desconocidos en caso de que se produjese alguna distorsión
sistemática del gel durante la electroforesis.
Existen dos tipos de marcadores moleculares: los marcadores bioquímicos y los marcadores de
ADN. Los marcadores bioquímicos incluyen a las proteínas y las isoenzimas o aloenzimas y
constituyen la primera generación de marcadores moleculares.
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VIII. BIBLIOGRAFÍA
➢ Lee, P. Y., JCostumbrado, o., Chih, -Y. H., & Yong, H. K. (2012). Electroforesis en
gel de agarosa para la separación de los fragmentos de ADN. California: University
of California Los Angeles. Obtenido de Electroforesis en gel de agarosa para la
separación de los fragmentos de ADN:
https://www.jove.com/t/3923?language=Spanish
➢ MINSA. (2005). MANUAL DE PROCEDIMIENTOS DE ELECTROFORESIS
PARA PROTEÍNAS Y ADN. Lima: MINISTERIO DE SALUD.
➢ Montalvo, N. C., & Lugo, F. M. (2016). ELECTROFORÉSIS: FUNDAMENTOS,
AVANCES Y APLICACIONES. California: EPISTEMUS.
➢ EDVOTEK. (2016). Principios y práctica de la electroforesis en gel de agarosa.
EDVOTEK.
➢ Nacional Human Genome Research Institute. (s.f). Electroforesis.
https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Electroforesis
➢ LabXchange. (2021). Electroforesis en gel Recuperado el 22 de junio de 2021, de
https://es.khanacademy.org/scienceemy.org/science/apbiology/gen/apbiology/biregul
ation/biotechnologyotechnology/a/gel-electroph/a/gel-electrophoresis