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2.10. Ingeniería genética: técnicas y aplicaciones

Ingeniería genética

La ingeniería genética es el conjunto de técnicas en la manipulación del ADN de organismos con el propósito de que sea aprovechable para las personas. De este modo, ha sido posible modificar el ADN de algunos organismos para poder diseñarlos con unas características determinadas.

Mediante la ingeniería genética se puede quitar o añadir uno o más genes a un organismo, aumentar el número de moléculas de ADN, clonar células e individuos completos, crear organismos genéticamente modificados (OGM), etc.

Algunas de las herramientas más importantes para manipular el ADN en el laboratorio son:

  • Enzimas de restricción. Proteínas que permiten cortar el ADN por donde deseemos. Así, se puede aislar un gen determinado.
  • ADN ligasas. Enzimas que permiten ligar (unir) distintos fragmentos de ADN.
  • Vectores de transferencia. Moléculas de ADN que se pueden reproducir y se utilizan para transportar genes, como los plásmidos bacterianos.

Tecnología del ADN recombinante

Primero se identifica y localiza el gen que interesa en el ADN. Las enzimas de restricción se encargan de cortar los segmentos del gen deseado.

El fragmento seleccionado se une al vector de transferencia (un plásmido bacteriano) con ayuda de las enzimas ADN ligasas, obteniéndos un fragmento de ADN híbrido o recombinante.

Esta molécula de ADN se transfiere a la célula hospedadora, donde se replica y transmite a las células hijas el ADN recombinado. Así se ha creado un clon de células que contienen el gen de otra célula distinta.

Con esta técnica se ha conseguido, por ejemplo, que bacterias tengan los genes humanos necesarios para sintetizar insulina, o que ratones produzcan hormona del crecimiento humana. También se ha conseguido que algunas plantas, como patata o fresa, puedan soportar mejor las heladas, por ejempo.

Animación: Manipulación del ADN.

Reacción en cadena de la polimerasa (PCR)

Mediante esta técnica se consigue generar muchas copias de ADN a partir de un fragmento de ADN. Fue desarrollada en 1983 por Kary Mullis en 1983, y permite clonar fragmentos de ADN sin usar ninguna célula, directamente en un tubo de ensayo.

Para esta reacción es necesario:

  • La enzima ADN polimerasa, resistente al calor.
  • Un cebador. Un pequeño fragmento de ARN de unos 20 nucleótidos, necesario para que pueda actuar la ADN polimerasa.
  • Una fuente de calor.
  • Nucléotidos de ADN.

Se calienta la molécula de ADN que se quiere copiar a una temperatura superior a 90 ºC, para que se desnaturalice y pierda su estructura, separándose las dos cadenas que forman la doble hélice. Se rompen los puentes de hidrógeno que unen las bases nitrogenadas de ambas cadenas.

Cada una de las dos cadenas sirve de molde para una nueva cadena complementaria.

El cebador, un fragmento de ARN, permite que la enzima ADN polimerasa pueda continuar añadiendo desoxirribonucleótidos (nucleótidos de ADN) hasta formar toda la cadena complementaria.

Después, las cadenas recién formadas se vuelven a separar por efecto del calor, comenzando un nuevo ciclo.

Así, en poco tiempo se pueden conseguir muchísimas copias del fragmento de ADN original.

 

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