3.13: Biotecnología
- Page ID
- 55646
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
\( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)
\( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)
\( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
\( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)
\( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\(\newcommand{\avec}{\mathbf a}\) \(\newcommand{\bvec}{\mathbf b}\) \(\newcommand{\cvec}{\mathbf c}\) \(\newcommand{\dvec}{\mathbf d}\) \(\newcommand{\dtil}{\widetilde{\mathbf d}}\) \(\newcommand{\evec}{\mathbf e}\) \(\newcommand{\fvec}{\mathbf f}\) \(\newcommand{\nvec}{\mathbf n}\) \(\newcommand{\pvec}{\mathbf p}\) \(\newcommand{\qvec}{\mathbf q}\) \(\newcommand{\svec}{\mathbf s}\) \(\newcommand{\tvec}{\mathbf t}\) \(\newcommand{\uvec}{\mathbf u}\) \(\newcommand{\vvec}{\mathbf v}\) \(\newcommand{\wvec}{\mathbf w}\) \(\newcommand{\xvec}{\mathbf x}\) \(\newcommand{\yvec}{\mathbf y}\) \(\newcommand{\zvec}{\mathbf z}\) \(\newcommand{\rvec}{\mathbf r}\) \(\newcommand{\mvec}{\mathbf m}\) \(\newcommand{\zerovec}{\mathbf 0}\) \(\newcommand{\onevec}{\mathbf 1}\) \(\newcommand{\real}{\mathbb R}\) \(\newcommand{\twovec}[2]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\ctwovec}[2]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\threevec}[3]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cthreevec}[3]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fourvec}[4]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfourvec}[4]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fivevec}[5]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfivevec}[5]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\mattwo}[4]{\left[\begin{array}{rr}#1 \amp #2 \\ #3 \amp #4 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\laspan}[1]{\text{Span}\{#1\}}\) \(\newcommand{\bcal}{\cal B}\) \(\newcommand{\ccal}{\cal C}\) \(\newcommand{\scal}{\cal S}\) \(\newcommand{\wcal}{\cal W}\) \(\newcommand{\ecal}{\cal E}\) \(\newcommand{\coords}[2]{\left\{#1\right\}_{#2}}\) \(\newcommand{\gray}[1]{\color{gray}{#1}}\) \(\newcommand{\lgray}[1]{\color{lightgray}{#1}}\) \(\newcommand{\rank}{\operatorname{rank}}\) \(\newcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\col}{\text{Col}}\) \(\renewcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\nul}{\text{Nul}}\) \(\newcommand{\var}{\text{Var}}\) \(\newcommand{\corr}{\text{corr}}\) \(\newcommand{\len}[1]{\left|#1\right|}\) \(\newcommand{\bbar}{\overline{\bvec}}\) \(\newcommand{\bhat}{\widehat{\bvec}}\) \(\newcommand{\bperp}{\bvec^\perp}\) \(\newcommand{\xhat}{\widehat{\xvec}}\) \(\newcommand{\vhat}{\widehat{\vvec}}\) \(\newcommand{\uhat}{\widehat{\uvec}}\) \(\newcommand{\what}{\widehat{\wvec}}\) \(\newcommand{\Sighat}{\widehat{\Sigma}}\) \(\newcommand{\lt}{<}\) \(\newcommand{\gt}{>}\) \(\newcommand{\amp}{&}\) \(\definecolor{fillinmathshade}{gray}{0.9}\)Entonces, ¿cómo trabaja un científico con ADN?
Siempre comienza con la secuencia. Una vez que se conoce la secuencia, se puede hacer mucho más. Las regiones específicas pueden aislarse, clonarse, amplificarse y luego usarse para ayudarnos.
Métodos Biotecnológicos
La biotecnología es el uso de la tecnología para cambiar la composición genética de los seres vivos con fines humanos. Generalmente, el propósito de la biotecnología es crear organismos que sean útiles para los humanos o para curar trastornos genéticos. Por ejemplo, la biotecnología puede ser utilizada para crear cultivos que resistan plagas de insectos o producen más alimentos, o para crear nuevos tratamientos para enfermedades humanas.
Biotecnología: La revolución invisible se puede ver en http://www.youtube.com/watch?v=OcG9q9cPqm4.
¿Qué tiene que ver la biotecnología conmigo? Se discute en el siguiente video: http://www.youtube.com/watch?v=rrT5BT_7HdI (10:01).
La biotecnología utiliza una variedad de técnicas para lograr sus objetivos. Dos técnicas de uso común son la clonación génica y la reacción en cadena de la polimerasa.
Clonación de genes
La clonación génica es el proceso de aislar y hacer copias de un gen. Esto es útil para muchos propósitos. Por ejemplo, la clonación génica podría usarse para aislar y hacer copias de un gen normal para terapia génica. La clonación génica implica cuatro etapas: aislamiento, ligación, transformación y selección. Puedes ver una animación interactiva sobre la clonación de genes en este enlace: http://www.teachersdomain.org/asset/...int_geneclone/.
- En aislamiento, se usa una enzima (llamada enzima de restricción) para romper el ADN en una secuencia de bases específica. Esto se hace para aislar un gen.
- Durante la ligadura, la enzima ADN ligasa combina el gen aislado con ADN plasmídico de bacterias. (Un plásmido es ADN circular que no forma parte de un cromosoma y puede replicarse de forma independiente). La ligadura se ilustra en la Figura a continuación. El ADN que resulta se denomina ADN recombinante.
- En la transformación, el ADN recombinante se inserta en una célula viva, generalmente una célula bacteriana. Cambiar un organismo de esta manera también se llama ingeniería genética.
- La selección implica cultivar bacterias transformadas para asegurarse de que tengan el ADN recombinante. Este es un paso necesario porque la transformación no siempre es exitosa. Solo se seleccionan las bacterias que contienen el ADN recombinante para su uso posterior.
Ligadura. La ADN ligasa une un gen aislado y ADN plasmídico. Esto produce ADN recombinante.
La tecnología del ADN recombinante se discute en los siguientes videos y animaciones: http://www.youtube.com/watch?v=x2jUMG2E-ic (4.36), http://www.youtube.com/watch?v=Jy15BWVxTC0 (0.50), http://www.youtube.com/watch?v=sjwNtQYLKeU (7.20), http://www.youtube.com/watch?v=Fi63VjfhsfI (3:59).
Los experimentos de Stanley Cohen y Herbert Boyer, pioneros de la ingeniería genética, se explican en el video en https://www.youtube.com/watch?v=nfC689ElUVk. Más sobre estos pioneros se puede encontrar en http://www.dnalc.org/view/16033-Stanley-Cohen-and-Herbert-Boyer-1972.html.
Reacción en cadena de polimerasa
La reacción en cadena de la polimerasa (PCR) realiza muchas copias de un gen u otro segmento de ADN. Esto podría hacerse con el fin de hacer grandes cantidades de un gen para pruebas genéticas. La PCR implica tres etapas: desnaturalización, hibridación y extensión. Los tres pasos se ilustran en la Figura siguiente. Se repiten muchas veces en un ciclo para hacer grandes cantidades del gen. Puedes ver animaciones de PCR en estos enlaces:
- http://www.dnalc.org/resources/3d/19-polymerase-chain-reaction.html
- http://www.teachersdomain.org/asset/biot09_int_pcr/
- https://www.youtube.com/watch?v=0rQFnbcEsog.
- La desnaturalización implica calentar el ADN para romper los enlaces que mantienen juntas las dos cadenas de ADN. Esto produce dos cadenas simples de ADN.
- El recocido implica enfriar las cadenas individuales de ADN y mezclarlas con segmentos cortos de ADN llamados cebadores. Los cebadores tienen secuencias de bases que son complementarias a segmentos de las cadenas individuales de ADN. Como resultado, se forman enlaces entre las cadenas de ADN y los cebadores.
- La extensión ocurre cuando una enzima (Taq polimerasa o Taq ADN polimerasa) agrega nucleótidos a los cebadores. Esto produce nuevas moléculas de ADN, incorporando cada una de las cadenas de ADN originales.
La reacción en cadena de la polimerasa. La reacción en cadena de la polimerasa implica tres etapas. Se necesitan altas temperaturas para que el proceso funcione. La enzima Taq polimerasa se utiliza en la etapa 3 debido a que puede soportar altas temperaturas.
Resumen
- La biotecnología es el uso de la tecnología para cambiar la composición genética de los seres vivos con fines humanos.
- La clonación génica es el proceso de aislar y hacer copias de un segmento de ADN como un gen.
- La reacción en cadena de la polimerasa hace muchas copias de un gen u otro segmento de ADN.
Explora más
Utilice este recurso y los videos asociados a este recurso para responder a las preguntas que siguen.
- Reacción en Cadena de la Polimerasa en www.dnalc.org/resources/spotlight/index.html.
- ¿Quién desarrolló la PCR?
- ¿Qué permite la PCR?
- Describir los 3 pasos involucrados en la PCR.
- Aproximadamente, ¿cuántas copias de un segmento específico de ADN se pueden hacer por PCR?
Revisar
- Definir biotecnología.
- ¿Qué es el ADN recombinante?
- Identificar los pasos de clonación génica.
- ¿Cuál es el propósito de la reacción en cadena de la polimerasa?
- Describir los tres pasos de la PCR.