Actividad de la catedra de Biotecnología.

1. Aporte Individual BIOTECNOLOGIA
Adriana Marcela Peña Quina
Grupo : 201529_6
Tutor :
Gustavo Forero Acosta
Abril de 2015

2. Contenido:
- Conceptualización de Biotecnología
- Historia de la Biotecnología
- Técnicas del ADN recombinante
- PCR
- Tipos de PCR
- Vectores de Transformación
- Recombinación
- Plásmidos
- Enzimas
- Electorforesis
- Mapas de Restricción
- Clonación
- Hibridación de ácidos nucleicos
- Marcadores moleculares
- Bioinformática
- Diseño de primers
- Descubrimiento de genes
- Uso de bases de datos
A continuación se presentan
descripciones y ejemplos de los temas
mencionados

3. Biotecnología: La RAE [1] la define como el empleo de
células vivas para la obtención y mejora de productos
útiles, como los alimentos y los medicamentos.
Básicamente es el empleo de organismos vivos para la
obtención de un bien o servicio útil para el hombre.
Conceptualización
Biotecnología
Mecanismos e
interacciones
biológicas de los
seres vivos
usa
Adelantos tecnológicos
Generación de Herramientas
Se
basa
Biología
Microbiología
agricultura, farmacología,
producción de alimentos,
medio ambiente y medicina

4. Historia de la Biotecnología – Línea de tiempo
8000 a.C – 600 d.C
Biotecnología Tradicional
• Uso de levaduras para
fermentación, producción
de vinos, panadería.
• Uso de bacterias acido
lácticas para producción
de derivados lácteos.
1980 hasta Hoy
Biotecnología Moderna
• Utiliza técnicas,
denominadas en su
conjunto “ingeniería
genética”, para modificar
y transferir genes de un
organismo a otro. De esta
manera es posible
producir insulina humana
en bacterias y,
consecuentemente,
mejorar el tratamiento de
la diabetes.
1600 - 1900
Avances Tecnológicos en
diversas áreas del
conocimiento.
En el desarrollo de las
ciencias básicas se gestaron
los principios y herramientas
que le dieron origen a la
biotecnología moderna

5. Técnicas del ADN recombinante
Consiste en la producción de una molécula de ADN artificial creada bajo técnicas de laboratorio en el
modelo in vitro por la unión de secuencias de ADN provenientes de dos organismos distintos.
Básicamente es identificar una proteína de interés extraerla del donante e insertarla en un individuo
para que se pueda expresar:
Al introducirse este ADN recombinante en un organismo, se produce una modificación genética que
permite la adición de una nueva secuencia de ADN al organismo, conllevando a la modificación de
rasgos existentes o la expresión de nuevos rasgos.
Imagen 1.
Ejemplo hipotético:
Las truchas viven en temperaturas entre 2 y 10 °C por
lo cual sistema ha desarrollado la estrategia de no
afectarse por las bajas temperaturas. Esta
característica se encuentra en un gen que se aísla y se
reproduce en células bacterianas para luego
integrarse a una tipo de papa para que sea resistente
a las bajas temperaturas o «heladas»
Datos inventados por el autor

6. PCR - Polymerase Chain Reaction - reacción en
cadena de la polimerasa
Técnica de biología molecular desarrollada en 1986 por Kary Mullis, cuyo objetivo es obtener un gran
número de copias de un fragmento de ADN particular, partiendo de un mínimo; en teoría basta partir
de una única copia de ese fragmento original, o molde. [2]
Esta técnica sirve para amplificar un fragmento de ADN; su utilidad es que tras la amplificación resulta
mucho más fácil identificar con una muy alta probabilidad, virus o bacterias causantes de una
enfermedad, identificar personas (cadáveres) o hacer investigación científica sobre el ADN amplificado
Imagen 2.
Por lo general, la PCR es una técnica común y
normalmente indispensable en laboratorios de
investigación médica y biológica para una gran variedad
de aplicaciones. Entre ellas se incluyen la clonación de
ADN para la secuenciación, la filogenia basada en ADN,
el análisis funcional de genes, el diagnóstico de
trastornos hereditarios, la identificación de huellas
genéticas (usada en técnicas forenses y test de
paternidad) y la detección y diagnóstico de
enfermedades infecciosas. [3]

7. Tipos de PCR
PCR específica de alelo
PCR "assembly":
PCR asimétrica:
PCR de colonia
PCR hot-start:
PCR específica de intersecuencia (ISSR):
PCR inversa
PCR específica de metilación (MSP)
Amplificación Múltiple Dependiente de Sonda
(Multiplex Ligation-dependent Probe
Amplification o MLPA)
PCR cuantitativa:
PCR-TAIL:
PCR touchdown
PAN-AC:
Ciclo térmico rápido para PCR
Variaciones de la PCR básica
PCR anidada
Técnica muy sensible de PCR en la que el producto de una
amplificación es utilizado como molde para realizar una
segunda amplificación con cebadores que se ubican dentro de
la primera secuencia amplificada, es decir, cuando tenemos el
primer amplicón se pueden unir los cebadores y se hace de
nuevo una amplificación dentro del amplicón inicial.
PCR de extensión solapada (Mutagénesis)
Se introducen cambios de secuencia dentro de fragmentos
(clonados) de ADN. Se requieren 2 cebadores (primmers)
mutagénicos y otros 2. Se amplifica un fragmento 5' y un
fragmento 3' que se solapan portando ambos la mutación. Se
usan los productos en otra reacción para producir el ADN
mutado de longitud completa.
PCR in situ
Consiste en una reacción de PCR en secciones histológicas o
células, donde los productos generados pueden visualizarse
en el sitio de amplificación.
PCR múltiple
Se amplifica simultáneamente más de una secuencia. Para
ello, se combinan dos o más pares de cebadores en un mismo
tubo, junto con el resto de los reactivos de la reacción en
cantidades suficientes, para amplificar simultáneamente
varios segmentos de ADN.

8. Vectores de Transformación
Ejemplo de virus VectorLa transformación de bacterias con ADN extraño se
produce en muy pocas células (baja eficacia) en
condiciones de laboratorio. Por ello, se emplean vectores
genéticos que funcionan como taxistas que transportan a
un cliente el ADN recombinante. Los vectores más
usados son:
a) un plásmido (fragmento extra de ADN bicatenario
circular de unos 4,3 kb, que existe en algunas especies
de bacterias).
b) un cósmido (similar al plásmido pero de mayor
longitud, unos 40 kb).
c) un virus vector ( en este caso el ADN extraño que se
quiere transferir se incorpora al ADN vírico y funciona
como ADN recombinante).
Si la introducción de ADN extraño se realiza en células
eucariotas no reproductoras se denomina al proceso
transfección; y si la introducción se realiza en células
reproductoras de plantas y animales, la alteración génica
va a estar presente en todas células del cuerpo, en este
caso se habla de transgénesis. [4]
Imagen 3

9. Recombinación del ADN [5]
La interacción e intercambio de información entre secuencias de DNA en la recombinación genética y reparación
es un proceso universal en todos los organismos y juega un papel fundamental en el mantenimiento del genoma.
Este proceso genera diversidad genética además de que evita la divergencia de secuencias repetidas y
proporciona una vía importante para la reparación del DNA. Además la recombinación homologa en a meiosis
eucariótica asegura la segregación correcta de los cromosomas.
La recombinación se puede definir como cualquier proceso en que tenga lugar la formación de un nuevo DNA a
partir de moléculas distintas, de manera que la información genética procedente de cada molécula de DNA
original estará presente en las nuevas. Ejemplos en que ocurre la recombinación:
» Meiosis en células eucarióticas.
» Infección de plásmidos o virus.
» Integración de elementos extracromosomales dentro del genoma hospedero.
La recombinación constituye fuente de variabilidad genética e intercambio físico de segmentos. Tiene valor
regulatorio, ya que puede tener como resultado activación o inactivación de genes y es además, una vía de
reparación.
Clases generales de eventos de recombinación:
1. Recombinación general u homóloga: ocurre entre sustratos con extensa homología.
2. Recombinación específica del sitio: intercambio de dos secuencias de DNA específicas.
3. Transposición: involucra un segmento corto de DNA que se mueve de un lugar a otro del mismo o diferente
cromosoma

10. Plásmidos [6]
Son fragmentos extracromosómicos de ácidos nucléicos
(ADN o ARN) que aparecen en el citoplasma de algunos
procariotas. Son de tamaño variable aunque menor que
el cromosoma principal. Cada bacteria puede tener uno o
varios a la vez. Los plásmidos tienen una conformación
variable que puede ser lineal, circular o con estructura
superenrrollada. El control de la replicación del plásmido
depende del tipo de plásmido, existiendo plásmidos cuya
replicación está acoplada con la replicación del
cromosoma bacteriano y plásmidos cuya replicación no
está relacionada con la del cromosoma. El tipo de genes
que portan los plásmidos es variado, tratándose
generalmente de genes que aportan ventajas adaptativas
a la bacteria que los porta: genes de resistencia a
antibióticos, genes de producción de sustancias tóxicas
para otras bacterias o genes que codifican enzimas útiles
para degradar sustancias químicas.
Imagen 4.

11. Enzimas [7]
Es una proteína que cataliza las reacciones bioquímicas
del metabolismo. Las enzimas actúan sobre las moléculas
conocidas como sustratos y permiten el desarrollo de los
diversos procesos celulares.
Se caracterizan por contar con una serie de señas de
identidad propias que las determinan en todos y cada
uno de sus aspectos. En este sentido podemos exponer,
por ejemplo, que poseen la capacidad para contar con
unos tamaños muy diferentes de tal modo que hay desde
las que tienen 2.500 aminoácidos hasta las que, sin
embargo, rondan los 50.
Además poseen elementos fundamentales para su
funcionamiento tales como el centro activo o la cadena
de aminoácidos, entre otros muchos más.
Imagen 5.

12. Electroforesis [8]
Método de laboratorio en el que se utiliza una corriente
eléctrica controlada con la finalidad de separar
biomoleculas según su tamaño y carga eléctrica a través
de una matriz gelatinosa.
Fue empleado por primera vez por en el año 1937, pero
su importancia vino a incrementarse cuando en los años
50 E. L.Durrum y Arne W.K. Tiselius , impulsaron la
electroforesis de zona, nombre que se asigno a la
separación de materiales en un campo eléctrico en
presencia de algún tipo de soporte; aunque este termino
se limito originalmente al análisis de coloides y partículas
submicroscopicas , se ha convertido en estos últimos
años en una metodología aplicada a sustancias de bajo
peso molecular.
Imagen 6.
Imagen 7.

13. Mapas de Restricción [9]
Es un mapa de sitios de restricción conocidos
dentro de una secuencia de ADN. El mapeo de
restricción requiere el uso de enzimas de
restricción. En la biología molecular, mapas de
restricción se utilizan como una referencia a los
plásmidos ingeniero u otras piezas relativamente
cortas de ADN, y a veces más largo para el ADN
genómico. Hay otras maneras de funciones de
mapeo de ADN de moléculas de ADN de mayor
longitud, tales como la cartografía por
transducción.
Un enfoque en la construcción de un mapa de
restricción de una molécula de ADN es de
secuencia de toda la molécula y para ejecutar la
secuencia a través de un programa de ordenador
que encontrar los sitios de reconocimiento que
están presentes para cada enzima de restricción
conocido.
Ejemplo
La aplicación más común de mapeo de restricción se presenta: La determinación
de la orientación de un inserto clonado. Este método requiere que los mapas de
restricción del vector de clonación y el inserto ya están disponibles.
Si usted sabe de un sitio de restricción colocado hacia un extremo de la pieza se
puede determinar la orientación observando el tamaño de los fragmentos en el
gel. A menudo, la orientación de los insertos es importante y esta técnica se utiliza
para detectar la orientación correcta.
En este ejemplo se puede encontrar la orientación de un inserto clonado con
EcoRI.
Digests
1: EcoRI
2: HindIII
3: EcoRI HindIII
Los fragmentos resultantes tamaños aproximados:
1: 3 kb, 5 kb
2: 2 kb, 6 kb
3: 2 kb, 1 kb, 5 kb,
Hipotético sitio de clonación múltiple del vector
5 'HindIII-EcoRI -3'
Discusión
La digestión EcoRI corta el inserto de fragmentos de rendimiento de 3 kb y 5 kb.
Estos son los tamaños de la pieza de inserción y la cadena principal del vector,
respectivamente. Esto se espera ya que el tamaño de tanto el inserto y el vector se
conocen de antemano. Se confirma la presencia de la inserción.
Hay un conocido sitio HindIII fuera del centro en la pieza de inserción 3 kb. Se trata
de 2 kb de distancia de un extremo, y 1 kb de distancia desde el otro extremo. El
HindIII resumen de sus clones rendimientos fragmentos de 2 kb y 6 kb. El
fragmento de 2 kb es exclusivamente la secuencia de inserción y el fragmento de 6
kb es 1 kb de la secuencia de inserción unidos a 5 kb de la secuencia del vector.
Esto significa que el inserto se clonó en una orientación a A B en lugar de B a A, lo
cual produciría fragmentos de 7 kb y 1 kb.

14. Clonación [10]
Imagen 8.

15. Hibridación de ácidos nucleicos [11]
Es la construcción artificial de ácidos
nucleicos bicatenarios a partir de dos
monocatenarios usando la
complementariedad de bases. Se trata, por
tanto, de un proceso de unión de dos
cadenas complementarias de ADN, ARN o de
ADN y ARN para formar una molécula de
ácido nucleico de doble cadena. Es un
método muy versátil que permite estudiar el
grado de relación genética entre dos ácidos
nucleicos. También permite la detección de
fragmentos de DNA que son
complementarios a fragmentos
monocatenarios de secuencia conocida
(sondas)
Imagen 9.

16. Marcadores moleculares [12]
Son una herramienta necesaria en muchos
campos de la biología como evolución, ecología,
bio-medicina, ciencias
forenses y estudios de diversidad. Además se
utilizan para localizar y aislar genes de interés.
En la actualidad existen varias técnicas
moleculares que nos permiten conocer cómo se
encuentran las proporciones de genes en las
poblaciones naturales de manera indirecta,
como con los análisis de proteínas, o de manera
directa con estudios de ADN. Los diferentes
tipos de marcadores se distinguen por su
capacidad de detectar polimorfismos en loci
únicos o múltiples y son de tipo dominante o
co-dominante (Simpson, 1997).
Imagen 10.

17. Bioinformática [13]
Disciplina científica que combina biología, computación y tecnologías de la información. El objetivo de esta
disciplina es facilitar nuevas percepciones biológicas y crear una perspectiva global que permita identificar los
principios unificadores de la biología. Inicialmente, la bioinformática se ocupaba sobre todo de la creación de
bases de datos de información biológica, especialmente secuencias, y del desarrollo de herramientas para la
utilización y análisis de los datos contenidos en esas bases de datos. Al final, será necesario unificar toda esta
información si queremos alcanzar un cuadro completo de la biología de la célula, de forma que los investigadores
puedan comprender cómo se alteran estos procesos en las distintas enfermedades. Por eso, la Bioinformática ha
ido evolucionando para ocuparse cada vez con mayor profundidad del análisis e interpetación de los distintos
tipos de datos (secuencias de genomas, proteomas, orfeomas, dominios y estructuras de proteínas, etc). Estas
formas de análisis e interpretación de datos suelen denominarse Biología Computacional. Las principales áreas
de la Bioinformática y de la Biología Computacional son, por tanto, 1) el desarrollo de herramientas que
permitan el acceso, uso y actualización de distintos tipos de información biológica; 2) eldesarrollo de
nuevos algoritmos y soluciones estadísticas para analizar grandes conjuntos de datos y resolver problemas
biológicos complejos, tales como predecir la estructura de un gen en una secuencia genómica, predecir la
estructura de proteínas, identificar familias de proteínas por su similitud de secuencia, etc.

18. Diseño de primers [14]
La reacción en cadena de la polimerasa tiene muchas aplicaciones en biología, medicina
y biotecnología. Todas estas aplicaciones dependen del empleo de parejas de
cebadores o primers, oligonucleótidos que sirven de puntos de arranque de la actividad
polimerasa. En concreto, la extensión de los cebadores se da en su extremo 3'. Por estas
razones es deseable que los cebadores usados en una PCR cumplan ciertas condiciones,
todas ellas calculables desde su secuencia:
• Deben tener longitudes de entre 19 y 25 nucleótidos
• Deben ser ricos en contenido en GC
• El contenido en GC de los cebadores de la misma reacción debe ser similar
• Deben ser complementarios a las regiones deseadas, aunque admiten
degeneraciones
• Las temperaturas de fusión de los primers usados en la misma reacción deben ser
similares, normalmente Tm > 58
• Es requisito que las secuencias de los cebadores no formen horquillas (hairpins)
internas ni sean complementarias entre si.

19. Descubrimiento de genes [15]
El genoma humano está constituido por unos 3.000 millones de pares de bases,
aunque no todos codifican proteínas. Estas secuencias codificantes representan sólo
el 5% de todo el genoma, que es lo que utilizan las células para sintetizar proteínas.
Las instrucciones de los genes se transmiten indirectamente a través de ácido
ribonucleico mensajero (ARNm), que es un intermediario temporal similar a una
cadena simple de ADN. El ARNm pasa del núcleo al citoplasma de la célula, donde es
leído por la maquinaria de síntesis de proteínas. Esta maquinaria traduce este
mensaje en una cadena de aminoácidos que constituye la proteína que el gen
codifica. La molécula de ARNm puede aislarse en el laboratorio para sintetizar una
cadena de ADNc (8). Este ADNc, es por lo tanto, una copia del gen original. Es decir,
la estrategia de secuenciación de ADNc utiliza la capacidad de nuestras células para
seleccionar ese 5% del genoma que representa su parte más importante, la
constituida por nuestros genes. Utilizando esta estrategia hemos llegado a descubrir
más de dos tercios de los genes que constituyen nuestro genoma

20. Uso de bases de datos [16]
Cobija básicamente estudios relativos a enfoques sistémicos sobre datos biológicos, no se
restringe únicamente a aquellos generados como parte del proyecto genoma, cobija
igualmente estudios en ecología con la subsecuente generación de SIGs, pretende brindar
una herramienta al biólogo a traves de la cual él pueda afrontar la integración coherente
de grandes cantidades de datos, el permitir la organización del conocimiento en si mismo.
Hasta el momento su área de mayor desarrollo ha estado ligada a la información
proveniente de los distintos proyectos genoma, es así como dentro de las áreas que más
apoyo y demanda tienen podemos citar:
1. Bases de datos
2. Software para visualización de estructuras moleculares
3. Sistemas de manejo integrado de laboratorios de R&D a nivel de industria
Farmacéutica
4. Software para estudios de redes genéticas (Genetic Networks)
5. Desarrollo de nuevos algoritmos para estudios de estructura proteica

21. Referencias
[1] RAE Real academia de la lengua española
[2] Saiki RK, Gelfand DH, Stoffel S, Scharf SJ, Higuchi R, Horn GT, Mullis KB, et al.(1988) Primer-directed enzymatic amplification of
DNA with a thermostable DNA polymerase. Science 239: 487–491
[3] Tomado de: Griffiths, J.F. A. et al. (2002). Genética. McGraw-Hill Interamericana. ISBN 84-486-0368-0.
[4] Tomado de: http://recursos.cnice.mec.es/biologia/bachillerato/segundo/biologia/ud06/02_06_04_02_012.html
[5] Tomado de: http://fbio.uh.cu/sites/genmol/confs/conf5/
[6] Tomado de: http://medmol.es/glosario/87/
[7] Tomado de: Definición de enzima - Qué es, Significado y Concepto http://definicion.de/enzima/#ixzz3XRZiqK59
[8] Tomado de: http://www.javeriana.edu.co/Facultades/Ciencias/neurobioquimica/libros/celular/electroforesis.html
[9] Tomado de: http://docsetools.com/articulos-noticias-consejos/article_136647.html
[10] Tomado de: http://www.ucc.edu.ar/documentos/bioetica_pdf/c2.pdf
[11] Tomado de: Ambesi-Impiombato, S. (2000). Clonación. Cuadernos de bioética, 11(41), 48-55.
[12] Tomado de: Alcántara, M. R. (2007). Breve revisión de los marcadores moleculares. Ecología molecular, 541-566.
[13] Tomado de: http://www.unav.es/genetica/bioinfo/concepto.html
[14] Tomado de:
[15] Tomado de: Palanques, R. F. M. (1996). Descubrimiento de genes en el proyecto del genoma humano y terapia génica. In La
genética molecular en el diagnóstico de las patologías humanas: estrategias y tecnologías: Curso de verano, A Coruña, 10 al 14 de
Julio de 1995 (pp. 23-33). Servicio de Publicaciones.
[16] Tomado de: La bioinformática como herramienta en el descubrimiento de nuevo medicamentos.

22. Imágenes
Imagen 1: Tomada de http://michellelocmas.blogspot.com/2015/01/ejemplo-de-adn-recombinante-artificial.html
Imagen 2: Tomada de: http://www.mun.ca/biology/scarr/PCR_sketch_3.gif
Imagen 3: Tomada de: http://3.bp.blogspot.com/-_QRlMMk_-
cs/U1r1rUo4EPI/AAAAAAAAfKQ/OS1aLJOZoZg/s1600/Pasos+de+la+clonacion+con+el+fago+lambda.jpg
Imagen 4: Tomada de: http://www.classe.es/salud/img/d_plasmido.jpg
Imagen 5: Tomada de: http://biologia.laguia2000.com/wp-content/uploads/2012/01/enzima.gif
Imagen6: Tomada de : http://www.javeriana.edu.co/Facultades/Ciencias/neurobioquimica/libros/celular/electroforesis.html
Imagen 8 Tomada de: http://www.wikisaber.es/uploadedImages/ComunidadWiki/Blogs/4ESO_Trinitarios_Blog_de_Aula/127clonacion.jpg?n=1500
Imagen 9 tomada de: http://www.biogeo.iespedrojimenezmontoya.es/BIOLOGIAJM/BIOQUIMICA/trasnsacidosnucleicos/adndesnatuehibridacion.JPG
Imagen 10 tomada de: http://www.cientificasenna.com/files/image/catalogo/articulos/dnamarkgl_17097272734eee6f30c1bd6.jpg
Imagen 11 tomada de: