Clase digital 3. Técnicas empleadas en la Biotecnología

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Técnicas empleadas en la Biotecnología

Introducción

Hasta este momento hemos visto las diferentes aplicaciones que tiene la biotecnología desde diferentes áreas del conocimiento y con ello su clasificación. Durante este tema profundizaremos en las técnicas que implican la utilización de diferentes tecnologías actuales en base al conocimiento de la biología molecular, las cuales permiten el desarrollo de diferentes productos.

Todo ello surge gracias al estudio del ADN logrando con ello estas técnicas en la utilización y manipulación, esas tecnologías son conocidas como tecnologías del ADN y son de absoluta relevancia, que nos permiten obtener el ADN a partir del material genético, hacer más copias, visualizar fragmentos de ADN y determinar la secuencia de bases.

De todas las biotecnologías de avanzada la ingeniería genética merece una consideración muy especial, pues en ella se trata el conjunto de técnicas destinadas a la transferencia, por procedimientos de laboratorio, de la información genética de un organismo a otro y del eventual aislamiento, manipulación y modificación de esta información. Estas técnicas son derivadas de la investigación en biología celular y molecular, las cuales permiten ser utilizadas en cualquier industria que utilice microrganismos o células vegetales y animales. Tienen importancia en industrias basadas en el carbono, como energía, productos químicos y farmacéuticos y manejo de residuos o desechos, dando un enorme impacto, porque la investigación en ciencias biológicas está efectuando avances dando resultados exitosos. Otra de estas técnicas es la clonación, la cual es un proceso biotecnológico de gran importancia por las ventajas que proporciona, capaz de usarse para producir copias genéticamente idénticas de un ente biológico.

Desarrollo del tema

Tecnologías del ADN

Muchos de los ejemplos de la biotecnología están basados en la capacidad de analizar, manipular, cortar y pegar fragmentos de ADN. Las técnicas mediante las que se secuencia y manipula el ADN se suelen denominar tecnologías del ADN. 

Un ejemplo de un tipo de tecnología del ADN es la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), técnica utilizada para producir muchas copias de una determinada región del ADN in vitro (en un tubo de ensayo en lugar de un organismo).

El procedimiento a seguir en la realización de una PCR, se observa en el siguiente vídeo.

Dentro de otras técnicas utilizadas para la obtención de diferentes productos en la biotecnología se mencionan los siguientes:

  • Clonado molecular o manipulación genética: consiste en la obtención de secuencias genéticas, ya sea por fragmentación del genoma de un organismo, célula o tejido, o bien por copia enzimática de los ARN mensajeros. En muchos casos, la clonación de ADN consiste en insertar un gen blanco en una molécula de ADN circular llamada plásmido, el cual puede replicarse en bacterias para producir muchas copias del gen de interés. 
  • Para conocer un poco más de la técnica de clonación, te invito a observar el siguiente vídeo:
  • Electroforesis en gel: mediante esta técnica se pueden analizar los resultados de una reacción de PCR al examinar en un gel los fragmentos de ADN que se producen en la reacción. Esta técnica se basa en la separación de fragmentos de ADN según su tamaño y los fragmentos se tiñen con un colorante para que puedan ser vistos.
  • Para conocer el procedimiento de esta técnica te invito a observar el siguiente video:

Algunas otras técnicas utilizadas en la biotecnología mencionadas por Héctor Torres, investigador superior del INGEBI-CONICET son: 

  • Microinyección de células: procedimiento alternativo para la transformación de una célula animal o vegetal, ocurre preferentemente en el núcleo celular.
  • Fusión celular y selección de híbridos: las células que presentan exclusivamente una membrana externa o plasmática son susceptibles de ser fusionadas, esto produce híbridos que tienen la capacidad de arreglar su material genético y dar lugar a células nuevas. Comúnmente los procesos de fusión celular utilizan un virus inactivado o un reactivo químico, que permite esa unión entre los tipos celulares.
  • Cultivos celulares y clonado celular: se dispone de una serie de cultivos celulares tanto vegetales como animales, con ello se aíslan poblaciones homogéneas de células (clones a partir de una sola célula madre).
  • Generación de tejidos y organismos vegetales. Micropropagación: conociendo algunas características de los vegetales en las que se es posible partir de pequeños fragmentos de tejido poco diferenciado y por cultivo de tejido, regenerar una planta adulta.

Áreas de la biotecnología en la actualidad

En los últimos 15 años, varios avances en la tecnología de la clonación y secuenciación han motivado cada vez más al uso de estrategias para la clonación, secuenciación y análisis de genomas enteros, la ciencia de rápido desarrollo llamada genómica ha propiciado el conocimiento de muchas aplicaciones en la biotecnología. Otra área disciplinar es la bioinformática, la cual permite reconstruir la secuencia entera de todo un cromosoma, mediante el uso de ordenadores para organizar y comparar las secuencias del ADN de estos fragmentos. La manipulación de las bases de datos de las secuencias de ADN fue una de las primeras aplicaciones de la bioinformática, que implica el uso de hardware y software de ordenador para estudiar, organizar, compartir y analizar datos relativos a la estructura, secuencia y expresión de genes y la estructura y funcionamiento de las proteínas.

Algunos de los ejemplos que nos muestra la utilización de la bioinformática en la biotecnología son las bases de datos contempladas como herramientas fundamentales para archivar y compartir con otros investigadores y con el público. Muchas de las bases de datos se mantienen en todo el mundo, uno de los más utilizados es conocido como Gen Bank, el cual es considerado como la mayor base de datos de secuencias de ADN de los Institutos Nacionales de Salud (NIH).

Conclusión

Durante la clase hemos aprendido sobre las principales técnicas de manipulación genética utilizadas en la biotecnología, dichas técnicas tienen que ver con analizar, manipular, cortar y pegar fragmentos de ADN. Estas técnicas son la ingeniería genética, que incluye a la clonación, la PCR y la electroforesis en gel, a todas se les denominan tecnologías del ADN. Por otro lado, existen algunas otras técnicas basadas en las características celulares del organismo, permitiendo así la incorporación de genes o crecimiento de diferentes tejidos en base a su fusión. 

La utilización de estas técnicas biotecnológicas dependerá de la aplicación que quiera darse y con ello de la obtención de resultados esperada, por ejemplo, en el campo de la industria farmacéutica, de hormonas, vacunas y reactivos de diagnóstico, los cuales tiene un enfoque en la mejora a corto plazo, se debe emplear las técnicas de ingeniería genética. Otro ejemplo, puede darse en la propagación de especies conocidas, en donde se deben utilizar modernas técnicas de cultivos de tejidos y embriones o de células vegetales, ya sea para la micropropagación de especies las cuales tienen un importante valor económico.

Por último, es preciso señalar que dentro de estas tecnologías existe un continuo avance tecnológico, lo cual involucra la difusión del conocimiento y la obtención de resultados, que permita una muy buena comunicación entre los científicos involucrados en ello. Estamos hablando de la genómica y la bioinformática, áreas disciplinares que propician la obtención de bancos de secuenciaciones que pueden ser compartidos por medio del internet y permitir una forma rápida de comparación para estudiar, organizar, compartir y analizar datos relativos a la estructura, secuencia y expresión de genes y la estructura y funcionamiento de las proteínas.

Para finalizar la clase te invito a contestar el siguiente examen:

Fuentes de información