El documento describe los principales conceptos de la ingeniería genética. Explica que la ingeniería genética utiliza enzimas de restricción para cortar y unir fragmentos de ADN de diferentes organismos, y que los vectores como plásmidos y bacteriófagos se usan para transferir genes entre células. También describe la técnica de PCR que permite amplificar copias de ADN de forma rápida.

1. FCO. JAVIER RUBIO RODRÍGUEZ 2011
El ADN pone la música. Nuestras células y el
entorno ponen la orquesta
J. Craig Venter

2. 1. HISTORIA DE LA GENÉTICA
2. BIOLOGIA MOLECULAR
3. INGENIERÍA GENÉTICA
4. GENOMA HUMANO
5. BIOTECNOLOGÍA
6. REPRODUCCIÓN ASISTIDA
7. CLONACIÓN
8. BIOETICA

4. Un genoma es el material genético
completo de un individuo. En la
especie humana el genoma se
compone de 3000 millones de pares
de bases contenidas en 23 pares de
cromosomas, que a su vez contienen
30 000.
Comparativamente nuestro genoma
no parece mucho más complicado
que el del gusano Caernohabditis
elegans que tiene 19 000 genes.
En realidad se sabe que solo
aproximadamente un 3% del genoma
codifica los genes, el 97% restante
contiene secuencias de ADN, llamado
ADN basura.

5. La INGENIERÍA
GENÉTICA es el conjunto de
técnicas que permiten
modificar las características
genéticas de los organismos.
Es la tecnología de la
manipulación y transferencia
de ADN de un organismo a
otro.

6. Conocer el funcionamiento de los genes.
Secuenciar el genoma.
Diagnosticar enfermedades.
Terapia genética.
Síntesis de sustancias de interés.
Obtención de animales y plantas
transgénicos.
Planta de tabaco en la que están
clonados los genes de la luciferasa.

7. El ADN RECOMBINANTE es
aquel que tiene fragmentos de
distinta procedencia.
De forma natural existen ADN
recombinantes, cuando los virus
insertan su ADN en el ADN de la
célula huésped.
Se pensó hacer lo mismo de
manera artificial en el laboratorio
utilizando enzimas de restricción.

8. Una ENZIMA DE RESTRICCIÓN (o
endonucleasa de restricción) es una molécula,
procedente de una bacteria, que puede
reconocer una secuencia característica de
nucleótidos dentro de una molécula de ADN y
cortar el ADN en ese punto en concreto,
llamado sitio o diana de restricción. Los sitios
de restricción cuentan con entre 4 y 12 pares
de bases, con las que son reconocidos.
El mecanismo de corte de ADN se realiza a
través del rompimiento de 2 enlaces
fosfodiester en la doble hebra, lo que da lugar
a dos extremos de DNA. Éstos pueden ser
romos (cuando los enlaces rotos coinciden) o
Cohesivos/escalonados. Estos últimos tienen
tendencia a volver a unirse de modo
espontáneo, ya que los extremos se pueden
unir a otros extremos coincidentes que pueda
haber en la cercanía

9. La enzima EcoRI se une a la secuencia GAATTC, corta escalonadamente el ADN
y forma fragmentos de ADN con una pequeña región de una sola cadena en los
extremos

10. Hpa III
...CTATCGTTAACCGTT...
...GATAGCAATTGGCAA...
...CTATCGTT AACCGTT...
...GATAGCAA TTGGCAA...
Hind III
...TCGGAAGCTTAAT...
...AGCCTTCGAATTA...
...TCGGA AGCTTAAT...
...AGCCTTCGA ATTA...

12. La LIGASA es una enzima que une fragmentos de ADN

13. Los VECTORES GÉNICOS son elementos móviles, en los que se inserta el gen a
transferir.
Son fácilmente manipulables y pueden transferirse hasta la célula huésped para
obtener las células transgénicas.
Los principales vectores utilizados son:
1.Plásmidos: Pequeña molécula de ADN
circular, que permanece separado del
cromosoma bacteriano y se replica
independientemente de él.
2. Bacteriófagos: Virus que infecta a bacterias.
Son empleados por los ingenieros genéticos
para introducir genes en células bacterianas.

14. En los vectores, además del gen de interés se colocan otros GENES
denominados MARCADORES.
Son genes que permiten identificar aquellas células que han incorporado el
ADN del vector.
En general, estos genes dan a la célula que
los contiene resistencia a antibióticos, de tal
forma que si añadimos el antibiótico a una
mezcla de células con y sin el ADN de
interés, las que no lo tengan (y por tanto,
tampoco el gen de resistencia al
antibiótico), morirán.

17. El estudio y manipulación del ADN requiere
muchas copias de los fragmentos de ADN
que se quieren estudiar.
El método clásico de obtención de copias
era la clonación mediante bacterias. Era un
proceso lento y costoso.
En 1983, Mullis diseño un mecanismo
para obtener múltiples copias de forma
mucho más sencilla. Este método
denominado PCR (Polimerasa Chain
Reaction) ha sido determinante en múltiples
áreas del conocimiento que utilizan ADN
Kary Banks Mullis
(1944-)

18. A partir de cantidades minúsculas, el ADN se puede
copiar o amplificar muchas veces en el interior de un
tubo de ensayo.
La técnica se basa en un procedimiento denominado
reacción en cadena de la polimerasa. Dicho
procedimiento sirve para obtener de forma sencilla y
rápida millones de copias de un fragmento de material
genético.
La amplificación dura unas dos horas y es un proceso
cíclico ( entre 20 y 40 ciclos). Cada ciclo dura entre un
minuto y medio y cinco minutos. Cuantos más ciclos se
realicen, más se amplificará el ADN.

19. 1.Fragmento de ADN que se desea amplificar.
Puede provenir de distintos órganos, o de
extracto de tejidos, o de sangre, o de mezcla de
distintos fragmentos de ADN, etc.
2.Los cuatro tipos de desoxirribonucleótidos.
3.Dos oligonucleótidos de cadena sencilla que
actuarán como cebadores.
4.Una ADN-polimerasa termoestable, ya que
debe actuar a altas temperaturas (unos 75º C) y
debe mantener su estructura estable a
temperaturas de 95º C.

20. Cada ciclo consta de tres etapas que son:
1.Desnaturalización: consiste en separar las dos hebras
de ADN. Para ello, esta etapa se realiza a una temperatura
superior a la temperatura de fusión. Es una fase corta,
que dura entre 30 y 120 segundos.
2.Hibridación, o templado: se induce a un enfriamiento
brusco de la mezcla, lo que genera la unión de los
cebadores con las hebras de ADN. Esta fase dura entre 10
y 120 segundos y se realiza a una temperatura entre 37 y
65ºC.
3.Replicación, o elongación, o polimerización: es la
fase en la que el ADN se amplifica. Dura entre uno y tres
segundos, a una temperatura de unos 75º C. La
replicación de esa secuencia se realiza en sentido 5' → 3'.
Termina cuando lee toda la hebra molde, o hasta que
empieza el siguiente ciclo.

21. Cada ciclo consta de
tres etapas que son:
1.Desnaturalización
2.Hibridación
3.Polimerización

22. Cada ciclo consta de
tres etapas que son:
1.Desnaturalización
2.Hibridación
3.Polimerización

23. Cada ciclo consta de
tres etapas que son:
1.Desnaturalización
2.Hibridación
3.Polimerización

25. La potencialidad de esta técnica es impresionante, a partir de una sola
molécula de ADN, la PCR puede generar 100000 millones de moléculas
idénticas en una tarde.
El ADN puede proceder de una muestra de tejido de un hospital, de una
gota de sangre o semen en la escena de un delito, o de un cerebro
momificado.

26. Secuenciación
Una de las razones mas comunes para el uso de la PCR es la formación de suficiente
cantidad de ADN molde para su secuenciación. Es mucho mas sencillo y rápido que la
clonación en células.
Estudios evolutivos
Mediante la PCR se pueden amplificar genes de organismos ya extinguidos, como del
mamut, o restos antiguos humanos. Se pueden comparar estos genes con los genes
semejantes de organismos actuales y poder reconstruir árboles filogenéticos.
El PCR también se ha utilizado para conseguir el mapa del genoma humano.
Huellas dactilares del ADN.
La determinación de las huellas dactilares genéticas constituye una de las aplicaciones
mas interesantes de la PCR.
Mediante esta técnica es posible comparar muestras diferentes de ADN para
comprobar si pertenecen al mismo individuo o no, o si existe parentesco entre ellas.
Esta técnica se aplica actualmente en Medicina forense e investigaciones
policiales, con el fin de identificar individuos a partir de muestras biológicas, como
sangre, semen, piel o cabellos. También se utiliza en las pruebas de paternidad.

27. Se denomina MUTACIÓN a cualquier variación que
afecta al genotipo de un organismo y se puede
transmitir a la descendencia
Se producen por
Se producen
agentes físicos y
espontáneamente en
químicos: radiaciones,
la naturaleza
fármacos, etc.
Cuando se modifica el genotipo de un individuo, lo normal es que el
cambio sea desfavorable y que los individuos con dicha
modificación no sobrevivan. Pero también puede ocurrir que sea
una modificación beneficiosa y que el gen modificado se extienda
por la población .

28. Son cambios en la información hereditaria como consecuencia de alteraciones
en el material genético: bases nitrogenadas, genes, cromosomas, genoma

30. Afectan directamente a un gen.
SUSTITUCIÓN: Se cambian los
En este caso, la variación afecta al
fragmento de ADN que define u nucleótidos.
GÉNICAS determinado carácter por DELECIÓN: Se suprimen los nucleótidos.
alteración de la secuencia de REPETECIÓN: Se repiten nucleótidos.
nucleótidos
DELECIÓN: Se suprimen genes. Puede
llegar a ser letal.
DUPLICACIÓN: Se repite un fragmento de
cromosoma.
Afectan a la estructura del
CROMOSÓMICAS cromosoma.
INVERSIÓN: Un fragmento del
cromosoma cambia su posición sin
desplazarse de lugar.
TRASLOCACIÓN: Se mueve un
fragmento de un cromosoma.
POLIPLOIDÍA: El número de cromosomas
Afectan al número de aumenta en una dotación completa.
GENÓMICAS cromosomas propios de una
ANEUPLOIDÍA: Falta o está repetido
especie.
algún cromosoma.

31. MUTACIONES GÉNICAS
SUSTITUCIÓN: Se cambian los nucleótidos.
Afectan directamente a un gen. En este caso, la variación
afecta al fragmento de ADN que define un determinado carácter DELECIÓN: Se suprimen los nucleótidos.
por alteración de la secuencia de nucleótidos REPETICIÓN: Se repiten nucleótidos.

32. MUTACIONES CROMOSÓMICAS
DELECIÓN: Se suprimen genes. Puede llegar a ser letal.
DUPLICACIÓN: Se repite un fragmento de cromosoma.
Afectan a la estructura del cromosoma. INVERSIÓN: Un fragmento del cromosoma cambia su posición sin
desplazarse de lugar.
TRASLOCACIÓN: Se mueve un fragmento de un cromosoma.

33. MUTACIONES GENÓMICAS
Afectan al número de cromosomas POLIPLOIDÍA: El número de cromosomas aumenta en una dotación completa.
propios de una especie. ANEUPLOIDÍA: Falta o está repetido algún cromosoma.