2.1. ADN recombinante
¡Qué maravilla, Raquel! Una técnica de ingeniería genética es la del ADN recombinante que nos permite cortar un gen de nuestro interés y pegarlo en un ADN extraño. Pero debe ser muy complejo comprender los mecanismos que se utilizan.
¡Qué va! Mira, te lo voy a explicar de manera muy sencilla. ¿Recuerdas los recortables con los que jugabas de pequeña?
Sí, me entretenían mucho, sobre todo cuando el tiempo estaba malo y no podíamos salir a la calle.
Pues, salvando las distancias, la ingeniería genética usa mecanismos parecidos a una tijera y pegamento. Las herramientas básicas para la construcción de moléculas de ADN recombinante son las enzimas endonucleasas de restricción (qué serían las tijeras) y las ADN ligasas (que serían el pegamento).
¡Corta y pega, corta y pega! esto también lo hacemos con los ordenadores.
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Imagen 10. Autor: Desconocido. Autorizado su uso educativo no comercial
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Imagen 11. Autor: Omegatron. Licencia Creative Commons |
Actividad
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Las enzimas de restricción, o endonucleasas, que ya vimos en el tema 2. El material genético, ese desconocido (apartado 4 Genética molecular) de la unidad 3, son enzimas que cortan los enlaces fosfodiéster del material genético a partir de una secuencia que reconocen. Actúan como "tijeras moleculares", reconocen una zona del ADN —llamado sitio de restricción— y cortan la doble hélice por la zona de fosfatos sin dañar las bases; recuerda la estructura del ADN con esta animación. Una vez que se corta, los extremos que quedan pueden ser cohesivos (la enzima corta las dos hebras asimétricamente, dejando extremos de cadena simple complementarios entre sí) o romos (generados cuando la enzima corta las dos hebras por el mismo lugar, generando dos extremos doble cadena). |
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| Imagen 12. Autor: Desconocido. Licencia Creative Commons | Corte de enzima de restricción (EcoRI) dejando extremos cohesivos. Autor: Bryan Derksen. Dominio público | Restricción de enzima de restricción (SmaI) dejando extremos romos. Autor: Bryan Derksen. Dominio público |
Reflexión
El sitio de reconocimiento de EcoR1 es:
5'GAATTC
3'CTTAAG
Y corta el ADN entre las bases G y A.
Intenta determinar qué fragmentos se producen cuando el siguiente ADN se digiere con dicha enzima:
5'-CTAAGAATTCGATCGCCTGGC-3'
3'-GATTCTTAAGCTAGCGGACCG-5'
Objetivos
Pre-conocimiento
Pregunta Verdadero-Falso
Retroalimentación
Verdadero
Las enzimas de restricción viajan por el ADN buscando el sitio de restricción; estos lugares son secuencias palindrómicas de 4 a 12 nucleótidos. Como puedes ver en la imagen, aparece una secuencia palindrómica, que quiere decir que las dos hebras son iguales pero colocadas en sentido inverso, fíjate en ello.
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| Imagen 13. Autor: Bryan Derksen. Dominio público |
Una vez que lo encuentran cortan la hebra por los enlaces fosfodiéster.
En general las enzimas de restricción pueden clasificarse en tres tipos, llamados tipo 1 (cortan y modifican el ADN al azar), tipo 2 (son las más usadas ya que son muy precisas. Sólo cortan, pero lo hacen en lugares concretos) y tipo 3 (cortan lejos del sitio de reconocimiento).
Retroalimentación
Verdadero
Necesitamos que el ADN que va a unirse a nuestra hebra haya sido cortado por la misma enzima de restricción y se generen los mismos extremos cohesivos; fíjate en el vídeo que sólo encaja el fragmento de ADN que tiene los mismos extremos. Una ADN ligasa sellará esta unión, formándose un ADN recombinante, por la unión de dos moléculas de ADN diferentes.
Retroalimentación
Falso
- Ser una molécula de ADN fácil de aislar.
- Debe presentar diferentes sitios de restricción,para que sean cortados por enzimas de restricción.
- Tiene que poder introducirse en la célula anfitriona fácilmente, y replicarse independientemente del ADN de esta célula; fíjate en el vídeo, el ADN presenta un origen de replicación.
- Es necesario que posea un gen marcador para poder identificar a las células clonadas. Por ejemplo, un gen marcador puede ser el que da resistencia a un antibiótico; en el vídeo aparece el gen de resistencia a la ampicilina.
En general, se utilizan plásmidos; recuerda que ya los vistes en la Unidad 2, pero volveremos a hablar de ellos más adelante.
En el vídeo lo que importan son las imágenes, no te preocupes por el texto en ingés. Has observado que el plásmido es ADN de doble hélice circular. Al romperse con enzimas de restricción, permite la inserción del fragmento de ADN que se va a clonar, uniéndose posteriormente mediante una ADN ligasa para formar un ADN recombinante. Las últimas escenas del vídeo nos muestran los siguientes pasos que vamos a dar con el ADN recombinante que hemos obtenido. También es posible utilizar un virus como vector de clonación, en concreto se utilizan bacteriófagos, y el proceso ocurre de manera similar; aquí tienes un juego para que fabriques este tipo de virus.
Una vez que hemos obtenido el ADN recombinante hay que introducirlo en una célula hospedadora. Ésta, al multiplicarse, originará un clon de células portadoras de dicho gen.
Las células hospedadoras, para ser utilizadas en la clonación, deben tener las siguientes características:
- Poseer un crecimiento rápido.
- No ser patógenas.
- Ser capaces de captar del medio moléculas de ADN e incorporarlas en su genoma.
Se suelen utilizar como células hospedadoras bacterias, como Escherichia coli, y levaduras, como Saccharomyces cerevisiae.
Actividad
| Obtención del gen que se quiere clonar |
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| Inserción del gen en un vector de clonación |
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| Introducción del vector de clonación con el gen en la célula hospedadora |
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| Selección de las bacterias transformadas |
Objetivos