Manipulación Genética: De la Transcripción a la Biotecnología

Transcripción

Primera etapa: Una célula expresa su información genética copiando el ADN correspondiente a un gen en una secuencia de nucleótidos de ARN. Este proceso es realizado por la ARN polimerasa, que toma como molde una molécula de ADN y sintetiza una de ARN utilizando precursores ribonucleótidos trifosfatos. No necesita cebador y carece de actividad nucleásica.

Etapas de la transcripción:

• Iniciación: En los genes existe un promotor que indica dónde empieza la síntesis de ARNm y cuál de las dos hebras de ADN debe ser transcrita. La ARN polimerasa se une al promotor en presencia de una subunidad proteica, liberándose del inicio de la transcripción, abre la hélice y, por delante de la enzima, inicia la síntesis en dirección 5'→3'.
• Elongación: La ARN polimerasa se desplaza por la cadena de ADN desenrollando la doble hélice justo por delante de ella y sintetizando la cadena de ARNm en dirección 5'→3'. A medida que esto sucede, la cadena de ARN se libera del molde de ADN y la ARN polimerasa facilita la formación de la doble hélice.
• Terminación: La ARN polimerasa sigue añadiendo nucleótidos hasta que encuentra una señal de terminación. Entonces, la ARN polimerasa se separa del ADN y el ARN sintetizado se libera en forma de una sola hebra.

Traducción (Biosíntesis de Proteínas)

El lenguaje de nucleótidos se traduce al lenguaje de aminoácidos. En el ARNm, cada tres bases forman un codón. Cada codón se relaciona con un ARNt que transporta un aminoácido específico a través del anticodón. La correspondencia entre tripletes de bases y aminoácidos es el código genético, que es universal (igual para todos los seres) y degenerado (un aminoácido puede estar codificado por varios tripletes distintos).

Etapas de la traducción:

• Activación de los aminoácidos: Se une el aminoácido correspondiente a un ARNt específico (anticodón). Esta reacción es catalizada por enzimas aminoacil-ARNt-sintetasa con gasto de energía (ATP).
• Iniciación: El ARNm se une a la subunidad pequeña del ribosoma y al extremo 5' del mensajero. Los ARNm suelen tener una secuencia que no se traduce (líder). El triplete iniciador se une al centro peptidil o P, y el otro triplete se localiza en el centro aceptor o A.
• Elongación: Se fija el ARNt al sitio A. Se produce la unión de aminoácidos y la translocación o movimiento del ribosoma hacia el extremo 3' del ARNm.
• Finalización: Las secuencias de terminación son reconocidas por factores de terminación. El enlace que une la cadena polipeptídica al último ARNt se rompe y se separan las subunidades ribosómicas.

Métodos de Introducción de un Gen Foráneo en una Planta

• Método físico-químico: Transformación directa por electroporación de protoplastos (células vegetales que no tienen pared).
• Biobalística: Bombardeo de células vegetales con ayuda de una pistola que acelera micropartículas recubiertas de ADN, consiguiendo que entren en la célula sin eliminar la pared celular.
• Cepas de bacterias del género Agrobacterium: Producen tumores en plantas por la transferencia de ADN procedente de uno de los plásmidos. Para obtener plantas transgénicas, se eliminan del plásmido los genes que producen el tumor y se sustituyen por los genes que se quieren transferir a las plantas.

Biotecnología

Aplicación de organismos, sistemas y procesos biológicos a la producción de bienes y servicios en beneficio del hombre.

• Aplicada a la industria alimentaria: Fermentación alcohólica, fermentación láctica (se fermenta la lactosa con la que se acidifica el medio y coagulan las proteínas, así se cuaja la leche).
• Aplicada a la industria farmacéutica: Producción de antibióticos, vacunas y sueros, proteínas, hormonas.
• Aplicada al medio ambiente (biorremediación: eliminación de contaminantes mediante microorganismos): Depuración de aguas residuales, biodegradación de basuras, eliminación de residuos industriales, biodegradación de petróleo y producción microbiana de compuestos biodegradables.

Ingeniería Genética

Conjunto de técnicas que permiten modificar el genoma de seres vivos.

• Aplicada a la medicina: Sustancias humanas producidas por bacterias (insulina, hormona del crecimiento), obtención de vacunas (hepatitis B), diagnóstico clínico de enfermedades hereditarias, terapia génica, el cáncer y la terapia inmunológica.
• Aplicada a la agricultura: Variedades transgénicas del maíz y el tomate, plantas fijadoras del N₂ atmosférico, sustancias de interés producidas por plantas transgénicas.
• Aplicada a la ganadería: Incrementar la reproducción, peso y producción lechera. Sustancias de interés producidas por animales transgénicos.

Clonación

Busca el aislamiento y replicación de genes de interés.

1. Aislar el gen a estudiar. Fragmentar el ADN mediante enzimas de restricción (reconocen secuencias específicas de nucleótidos en el ADN y cortan ambas cadenas de la doble hélice por esos puntos).
2. Unir estos fragmentos a vectores de clonación (fragmento de ADN que se manipula para introducir un gen extraño en una célula huésped, por ejemplo, un plásmido) mediante el ADN ligasa (enzima que une extremos pegajosos –sección de ADN de cadena sencilla que forma puentes de hidrógeno con bases complementarias del extremo de otra cadena sencilla– a fragmentos de ADN complementarios), formándose un ADN recombinante.
3. Introducir la molécula de ADN recombinante en el organismo huésped, donde se replica consiguiendo clones. Este proceso se llama amplificación génica.
4. Detectar el gen clonado y la producción de células que lleven ese gen.