Es posible clonar organismos completos como Dolly la oveja, pero la clonación de ADN es diferente. Utiliza técnicas de biología molecular para hacer copias idénticas de secuencias de ADN o genes individuales. Usando métodos de ingeniería genética, se identifican y aíslan segmentos del código genético de ADN. Luego, la clonación de ADN copia las secuencias de ácido nucleico en los segmentos.
Las copias idénticas resultantes se pueden usar para futuras investigaciones o para aplicaciones biotecnológicas. A menudo, el gen que se copia codifica una proteína que puede formar parte de tratamientos médicos. La tecnología de ADN, incluida la clonación de ADN, respalda la comprensión de cómo funcionan los genes y cómo el código genético de los humanos influye en el funcionamiento del cuerpo.
Clonación de ADN: definición y descripción del proceso
La clonación de ADN es el proceso de biología molecular de hacer copias idénticas de segmentos de ADN ubicados en los cromosomas que contienen el código genético de organismos avanzados.
El proceso genera grandes cantidades de secuencias de ADN objetivo Los dos métodos utilizados en la clonación de ADN se denominan vector de plásmido En el método de PCR, el segmento de hebras de ADN que se duplicarán se marca con enzimas llamadas cebadores . Una enzima polimerasa hace copias de la parte marcada de la cadena de ADN. Este método no utiliza enzimas de restricción y puede producir ADN clonado a partir de muestras pequeñas. A veces, los dos métodos de tecnología de ADN se utilizan juntos para incorporar las mejores características de cada uno en una reacción general. El vector del método se refiere al plásmido utilizado para contener el segmento de ADN objetivo. para ser clonado Los plásmidos son pequeñas cadenas circulares de ADN no cromosómico Los plásmidos bacterianos son el vector utilizado para insertar el segmento de ADN objetivo en las células bacterianas para una mayor duplicación. Selección y aislamiento del ADN objetivo: antes de que pueda comenzar el proceso de clonación del ADN, se deben identificar las secuencias de ADN, especialmente los comienzos y los extremos de los segmentos de ADN. Dichas secuencias de ADN pueden se puede encontrar usando ADN clonado existente con secuencias conocidas o estudiando la proteína producida por la secuencia de ADN objetivo. Una vez que se conoce la secuencia, se pueden usar las enzimas de restricción correspondientes. Cortar el ADN objetivo con enzimas de restricción: las enzimas de restricción se seleccionan para buscar el código de ADN al principio y al final de las secuencias objetivo. Cuando las enzimas de restricción encuentran una secuencia codificada especial de pares de bases llamadas sitios de restricción, se unen al ADN en esa ubicación y se enrollan alrededor de la molécula de ADN, cortando la cadena. Los segmentos de ADN cortados que contienen la secuencia objetivo ahora están disponibles para la duplicación. Elegir el vector plasmídico e insertar el ADN objetivo: un plásmido adecuado idealmente contiene las mismas secuencias de codificación de ADN que la cadena de ADN de la que se originó el ADN objetivo. cortar. La cadena circular de ADN del plásmido se corta con las mismas enzimas de restricción que se usaron para cortar el ADN objetivo. Una enzima ADN ligasa Inserción del plásmido en una célula bacteriana: una vez que el plásmido contiene la secuencia de ADN que se va a clonar, la clonación real puede realizarse mediante un proceso llamado transformación bacteriana En la transformación bacteriana, las células huésped y los plásmidos se incuban juntos en temperatura corporal durante aproximadamente 12 horas. Las células absorben algunos de los plásmidos y los tratan como su propio ADN plasmídico. Cosechando el ADN y las proteínas clonados: La mayoría de los plásmidos utilizados para la clonación del ADN tienen genes de resistencia a los antibióticos Cuando el cultivo se trata con antibióticos, solo sobreviven las células que han absorbido los nuevos plásmidos. El resultado es un cultivo puro de células bacterianas con ADN clonado. Ese ADN se puede cosechar o se puede producir la proteína correspondiente. El método de PCR es más simple y copia el ADN existente en su lugar. No requiere cortar con enzimas de restricción o insertar secuencias de ADN plasmídico. Esto lo hace especialmente adecuado para clonar muestras de ADN con un número limitado de cadenas de ADN. Si bien el método puede clonar ADN, no se puede utilizar para la producción de la proteína correspondiente. Desenrollar las cadenas de ADN: el ADN en los cromosomas está firmemente enrollado en una estructura de doble hélice. Calentar el ADN a 96 grados centígrados en un proceso llamado desnaturalización Selección de los cebadores: Al igual que con la clonación de ADN del vector plasmídico, las secuencias de ADN a clonar deben identificarse con especial énfasis en el principios y finales de los segmentos de ADN. Los cebadores son enzimas que se unen a secuencias de código de ADN específicas, y deben seleccionarse para marcar los segmentos de ADN objetivo. Los cebadores correctos se unirán a las secuencias de la molécula de ADN para marcar el comienzo y el final de los segmentos objetivo. Recocido de la reacción para unir los cebadores: el enfriamiento de la reacción a unos 55 grados Celsius se llama recocido Producir copias idénticas del segmento de ADN objetivo: en un proceso llamado extensión Aumentar el rendimiento del ADN clonado: El proceso de recocido y extensión inicial crea relativamente pocas copias de los segmentos de cadena de ADN disponibles. Para aumentar el rendimiento a través de la replicación de ADN adicional, la reacción se enfría nuevamente para reactivar los cebadores y dejar que se unan a otras cadenas de ADN. Luego, el recalentamiento de la reacción activa la enzima polimerasa nuevamente y más copias ", 1] ,Este ciclo puede repetirse de 25 a 30 veces. Usando el vector de plásmido y los métodos de clonación de ADN por PCR juntos El método del vector de plásmido se basa en un amplio suministro inicial de ADN para cortar e insertar en los plásmidos. Muy poco ADN original da como resultado menos plásmidos y un comienzo lento para la producción de ADN clonado. El método de PCR puede producir una gran cantidad de ADN a partir de pocas cadenas de ADN originales, pero porque el ADN no se implanta en una célula bacteriana , la producción de proteínas no es posible. Para producir la proteína codificada en los fragmentos de ADN para ser clonada a partir de una pequeña muestra inicial de ADN, los dos métodos pueden usarse juntos, y pueden complementarse entre sí. Primero, el método de PCR se usa para clonar el ADN de una muestra pequeña y producir muchas copias. Luego, los productos de PCR se usan con el método del vector plasmídico para implantar el ADN producido en células bacterianas que producirán la proteína deseada. La biología molecular utiliza la clonación de genes y la replicación de ADN con fines médicos y comerciales. Las bacterias con secuencias de ADN clonadas se usan para producir medicamentos y reemplazar sustancias que las personas con trastornos genéticos no pueden producir. Los usos típicos incluyen: La biotecnología también utiliza la clonación de genes en la agricultura para crear nuevas características en plantas y animales o mejorar las características existentes. A medida que se clonan más genes, el número de usos posibles aumenta exponencialmente. Las moléculas de ADN constituyen una pequeña fracción del material en una célula viva, y es difícil aislarla. Las influencias de los muchos genes. Los métodos de clonación de ADN entregan grandes cantidades de una secuencia de ADN específica para estudiar, y el ADN está produciendo proteínas tal como lo hizo en la célula original. La clonación de ADN permite estudiar esta operación para diferentes genes de forma aislada. Las aplicaciones típicas de investigación y tecnología de ADN incluyen el examen: Cuando se clonan más secuencias de ADN, es más fácil de encontrar y clonar secuencias adicionales. Los segmentos de ADN clonados existentes se pueden usar para determinar si un nuevo segmento coincide con el anterior y qué partes son diferentes. La identificación de una secuencia de ADN objetivo es más rápida y precisa. Ejemplos de clonación de ADN para terapia génica En terapia génica Cuando el gen no funciona correctamente, falta una sustancia importante en la célula. La terapia génica intenta reemplazar el gen con una versión clonada que producirá la sustancia requerida. La terapia génica aún es experimental, y pocos pacientes han sido curados usando la técnica. Los problemas radican en la identificación del gen único responsable de una afección médica y la entrega de muchas copias del gen a las células correctas. A medida que la clonación del ADN se ha generalizado, la terapia génica se ha aplicado en varias situaciones específicas. Las aplicaciones recientes exitosas han incluido: La terapia génica es una de las aplicaciones más prometedoras de la clonación de ADN, pero es probable que otros usos nuevos proliferen a medida que se estudian más secuencias de ADN y su función es determinado. La clonación del ADN proporciona la materia prima para la ingeniería genética en las cantidades necesarias. Cuando se conoce el papel de los genes y se puede asegurar su funcionamiento adecuado mediante el reemplazo de genes defectuosos, se pueden atacar muchas enfermedades crónicas e incluso el cáncer. tratado a nivel genético utilizando tecnología de ADN. Contenido relacionado:
. El objetivo de la clonación de ADN es producir las secuencias de ADN objetivo por sí mismas o producir las proteínas codificadas en las secuencias objetivo.
y reacción en cadena de la polimerasa (PCR)
. En el método del vector plasmídico, las cadenas de ADN se cortan usando enzimas de restricción
para producir fragmentos de ADN, y los segmentos resultantes se insertan en vectores de clonación llamados plásmidos para una mayor duplicación. Los plásmidos se colocan en células bacterianas que luego producen copias de ADN o proteínas codificadas.
El método del vector plasmídico
que se encuentran en muchos organismos, incluyendo bacterias y virus.
se usa para promover la unión del segmento de ADN, y los extremos del segmento de ADN objetivo se unen con los extremos cortados del ADN plasmídico. El ADN objetivo ahora forma parte de la cadena circular de ADN plasmídico.
. Los plásmidos se insertan en una célula bacteriana como E. coli, y las células con los nuevos segmentos de ADN comenzarán a producir copias y las proteínas correspondientes.
incorporados en su ADN. A medida que las células bacterianas absorben los nuevos plásmidos, se vuelven resistentes a los antibióticos.
Método de PCR (reacción en cadena de la polimerasa)
hace que la molécula de ADN se desenrolle y se separe en dos cadenas. Esta separación es necesaria porque solo se puede clonar una sola cadena de ADN a la vez.
. A medida que la reacción se enfría, los cebadores se activan y se unen a la cadena de ADN en cada extremo de un segmento de ADN objetivo. Los cebadores actúan solo como marcadores, y no es necesario cortar la cadena de ADN.
, el TAQ sensible al calor La enzima polimerasa se agrega a la reacción. La reacción luego se calienta a 72 grados Celsius, activando la enzima. La enzima ADN polimerasa activa se une a los cebadores y copia la secuencia de ADN entre ellos. El proceso inicial de secuenciación y clonación de ADN está completo.
Ejemplos de clonación de ADN para biotecnología
Ejemplos de clonación de ADN para investigación
, se presenta un gen clonado a las células de un organismo cuyo El gen natural está dañado. Un gen vital que produce una proteína requerida para una función específica del organismo podría mutar, cambiar por radiación o verse afectado por virus.
