Biotecnología
1. Concepto
La biotecnología es el uso de **organismos vivos** para obtener productos de valor para el hombre. También se utiliza para la preparación del pan y de bebidas alcohólicas. La biotecnología moderna incorpora el uso de técnicas de **biología molecular**.
2. Microorganismos utilizados en Biotecnología
La biotecnología se sirve de **seres vivos** como **microorganismos**, **enzimas** o **ácidos nucleicos**.
3. Principales Técnicas Empleadas en Biotecnología
3.1. Introducción
La biotecnología consiste en un gradiente de **tecnologías** que van desde las técnicas de la **biotecnología tradicional** hasta la **biotecnología moderna**. La **ingeniería genética** incluye la tecnología del **ADN recombinante** y la **terapia génica**, lo que hace posible aislar y manipular un fragmento de ADN para introducirlo en otro, aumentar el número de copias o corregir un defecto genético hereditario.
3.2. Clonación de Genes: Técnicas de Obtención de ADN Recombinante
Comienza con la **clonación génica**, que obtiene un conjunto de copias de un gen determinado. Un **clon de genes** es un conjunto de genes idénticos procedentes de un gen concreto. Esto comprende varias etapas:
3.2.1. Obtención del ADN que contiene el gen
Se emplean distintos procedimientos:
- Si el gen procede de una célula **procariota** (que no contiene intrones), se obtiene directamente del ADN de la célula que porta dicho gen.
- Si el gen procede de una célula **eucariota** (que posee intrones), se obtiene un **ADN complementario** (ADNc) del ARNm.
3.2.2. Inserción del gen en un vector de clonación
Una vez obtenido el ADN del gen elegido, debe unirse a un **vector de clonación**. Los vectores de clonación son pequeñas moléculas de ADN que pueden **autorreplicarse** dentro de las células hospedadoras. Los vectores más utilizados son de dos tipos:
- Plásmidos: Son moléculas de ADN circular con un tamaño más pequeño que el del cromosoma y tienen su propio origen de replicación.
- Virus bacteriófagos: Durante la transducción, algunos genes de la bacteria huésped pueden incorporarse a su genoma. Contienen su propio origen de replicación.
- Cromosomas artificiales de levaduras y cromosomas humanos artificiales.
Los vectores de clonación deben portar otros genes llamados **marcadores** para identificar el vector. Para insertar un gen en un vector de clonación, primero se corta el ADN con **enzimas de restricción**. La unión del ADN que contiene el gen con el vector de clonación la realizan las **ADN ligasas**. El resultado contiene fragmentos de ADN de distinta procedencia.
3.2.3. Introducción del vector de clonación en la célula hospedadora
La molécula de **ADN recombinante** es necesario introducirla en una **célula hospedadora**. Estas células deben cumplir una serie de requisitos para poder ser utilizadas:
- Poseer **crecimiento rápido** y ser estables en un medio de cultivo barato.
- No ser peligrosas.
- Ser capaces de captar del medio moléculas de ADN e incorporarlas al conjunto de su genoma.
- Poseer las enzimas adecuadas para permitir la replicación del vector.
Existen varios métodos para introducir ADN en células vivas:
- Transformación: Se usa principalmente en células procariotas que pueden captar moléculas de ADN, introducirlas en su interior e incorporarse a su genoma.
- Transducción: Si el vector de clonación es el genoma de un virus, el ADN es introducido en la célula hospedadora por el mismo virus. Sirve para células procariotas y eucariotas.
3.2.4. Detección del gen clonado
Ya dentro del organismo huésped, el gen se replica. Es necesario seleccionar el gen mediante **marcadores**. Una vez seleccionado el clon deseado, se puede producir un gran número de células que lo contengan.
3.3. Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR)
Se obtienen en el laboratorio muchas copias de un fragmento de ADN a partir de un número muy pequeño de moléculas.
3.3.1. Procedimiento
Primero se **desnaturaliza** el fragmento de ADN que se desea replicar para separar las dos hebras, mediante altas temperaturas. A fin de que la **ADN polimerasa** pueda actuar, son necesarios unos **cebadores** adecuados. Así se produce el primer ciclo de síntesis. Es un proceso **exponencial**.
3.3.2. Aplicaciones
Son muchas y entre ellas destacan:
- Clonación de genes: Permite obtener un gran número de copias del gen. También puede amplificar genes mutados artificialmente para su clonación.
- Estudios evolutivos: Se pueden amplificar genes de organismos ya extinguidos.
- Estudios históricos: Se han podido conocer datos referentes a enfermedades de hombres momificados.
- Huellas dactilares del ADN: Es posible comparar muestras distintas de ADN para comprobar si pertenecen al mismo individuo o no. Se utiliza en pruebas de paternidad.