E- Bioteknologia: Ingeniaritza Genetikoa eta Aplikazioak Biurdana Bhi-n

E- BIOTEKNOLOGIA

iturria Mariaje lasarte Sagastibelza Biurdana BHIOINARRIZKO JAKINTZAK

E. Bioteknologia

1. Ingeniaritza genetikoko teknikak eta horien aplikazioak: PCR, murrizketa-entzimak, klonazio molekularra, CRISPR-CAS9, etab.
2. Bioteknologiaren garrantzia eta ondorioak: aplikazioak osasunean, nekazaritzan, ingurumenean, material berrietan, elikagaien industrian, etab. Mikroorganismoen eginkizun nabarmena

Bioteknologiaren definizioa

Zer da? Bioteknologia diziplina anitzeko arloa da eta organismo biziak, sistema biologikoak edo horien eratorriak erabiltzen ditu gizateriaren onurarako diren produktuak eta prozesuak garatzeko edo sortzeko. Aplikazio eremu anitzak ditu, hala nola medikuntza, nekazaritzan, elikagaien industria eta ingurumenaren babesean. Askotan organismo bizidunen manipulazio genetikoa dakar, ezaugarri espezifikoak hobetzeko edo substantzia erabilgarriak sortzeko. Bioteknologiak garrantzia du aurrerapen zientifiko eta teknologikoan, bai eta osasunarekin, ingurumenarekin eta iraunkortasunarekin lotutako arazo globalen konponketan ere.

Bioteknologiaren garapena historian zehar

Bioteknologia ez da arlo berria. Duela 10000 urte gizakiak erabiltzen zituen mikroorganismoak ogia, gazta eta edari alkoholikoak hartzidura bidez egiteko, nahiz eta bioteknologia terminoa XX. mendeko 60-70 hamarkadan hasi zen erabiltzen, teknologia molekular eta zelularraren testunguruan. 1970. hamarkadan sortu ziren bioteknologiaren lehendabiziko enpresak. Bultzadarik handiena organismo bateko DNA erauzten, sekuentziatzen, manipulatzen eta zeluletan berriro txertatzen ikasi denean eman da. Gaur egun, genomikaren (genomen sekuentziazioa, interpretazioa eta konparaketa) eta Ingeniaritza genetikoaren eskutik doaz aurrerapen iraultzaileenak. XXI. mendean, bioteknologiak hedatzen eta dibertsifikatzen jarraitu du hainbat arlotan, hala nola nekazaritzan (genetikoki eraldatutako laboreak), medikuntzan (terapia aurreratuak, medikuntza birsortzailea), biologia sintetikoan, bioinformatikan eta bioerregaien ekoizpenean, besteak beste. Genetika eta biologia molekularra gero eta gehiago ulertzeak, CRISPR-Cas9 edizio genetikoaren gisako teknologietan egindako aurrerapenekin batera, are gehiago bultzatu du bioteknologiaren potentziala eta aplikagarritasuna hainbat industria eta sektoretan.

Ingeniaritza genetikoa eta bere teknikak

Ingeniaritza genetikoa Bioteknologiaren adar espezifikoa da, organismo baten geneak manipulatu eta aldatzea helburu duena. Organismoen genoman DNA aldatu, ezabatu edo txertatu egiten da, edizio genetikoko hainbat teknologiaren bidez. Ingeniaritza genetikoko teknikek izaki bizidun baten isolamendua, manipulazioa eta DNA sartzea dakarte, organismoan ezaugarri berriak sartzeko hel buruarekin.

genome ITR TRANSPOSAGE cotransfection target genome before transposition TTAA after transposition CARGO

Ingeniaritza genetikoaren tresna eta teknika nagusiak

1. Murrizketa-entzimak. DNA toki espezifikoetan mozten duten proteinak dira.
2. DNA birkonbinatzailea: Organismo bateko DNA zatiak isolatu eta manipulatzean datza, beste organismo bateko DNArekin nahasteko, "birkonbinatzeko". DNA, murrizketa-endonukleasa batekin mozten da.
3. Klonazio molekularra. Molekula baten kopia berdin-berdinak egiteko erabiltzen den teknika da. Normalean DNAren zati baten (gene bat) kopiak egiteko egiten da.
4. PCR (PKE- Polimerasaren kate-erreakzioa). DNA kantitate txiki bat anplifikatzea ahalbidetzen duen teknika da, bere analisirako kantitate nahikoa lortzeko helburu duena.
5. CRISPR-CAS9 Geneak zehatz-mehatz editatu eta aldatzeko aukera ematen duen teknika iraultzailea.

Beste batzuk

• DNA sekuentziatzea: DNAn nukleotidoen base segida zehaztea da.
• Blokeo genikoa: gene espezifikoak isilaraztea.
• Ezohiko mutazioa: mutazioak eragitea modu kontrolatuan.

Murrizketa-entzimak

murrizketa-entzimak-1 murrizketa-entzimak-2

Murrizketa-entzimak: definizioa eta erabilera

1. murrizketa-entzimak Ingeniaritza genetikoaren garapena DNA toki zehatzetan ebakitzeko entzimak aurkitzeari esker gertatu da. Entzima horiek murrizketa entzimak dira. Geneak laborategian manipulatzeko aukera zabaldu dute, DNA sekuentzia espezifikoak lortuz.

A A G T C G T A A

Zer dira murrizketa entzimak?

Murrizketa-entzimak, murrizketa-endonukleasak ere deituak, DNA leku zehatzetan mozten duten proteinak dira. "Guraize molekular" gisa jarduten dute. DNAn nukleotidoen sekuentzia espezifikoak ezagutzen dituzte eta helize bikoitza ebakitzen dute puntu espezifiko horietan, mutur kohesiboak (itsaskorrak) edo mutur apurrak sortuz. Moztutako zati horiek mutur osagarriak dituzten beste DNA zati batzuei lotu dakizkieke, eta, horri esker, DNA molekula birkonbinatzaileak sortzen dira. Bakterioek, berez sortzen dituzte murrizketa-entzimak, birusen aurkako defentsa-sistemaren zati gisa eta horiek hasi ziren erabiltzen (lehendabizikoak 1960 hamarkadan E. coli bakterioetatik isolatu ziren .. ). Gaur egun, propietateak hobetzeko edo aplikazio espezifikoetara egokitzeko, ingeniaritza genetikoko tekniken bidez aldatu edo garatu diren murrizketa-entzimak gehitu dira.

Zertan erabiltzen dira murrizketa-entzimak?

Murrizketa-entzimak funtsezko tresnak dira bioteknologian, DNA birkonbinatzailearen teknologia, geneen klonazioa, DNA sekuentziazioa eta manipulazio genetikoa bezalako tekniketan. Hurrengo erabilerak dituzte:

• Organismo genetikoki eraldatua (OGE *) lortzeko. Gene espezifiko bat bektore batean txertatzen da lehenago. Murrizketa-entzima batekin genea eta bektorea leku zehatzetan moztu eta, ondoren, ligasak erabiliz batzen dira. Gero bektore hori intereseko organismoaren genoman txertatzen da OGE lortuz.
• Ikerketa klinikoan, gaixotasun genetikoei lotutako sekuentzia genetiko espezifikoak zehazteko erabiltzen dira. Praktikan, entzima horiek funtsezkoak dira tratamendu eta diagnostiko zehatz berriak garatzeko. (*) GEO vs transgeniko.GEO-an material genetikoa ingeniaritza genetikoaren teknikak erabilizaldatu da. Aldaketa espezie esberdinen artean egiten bada, hau da, beste espezie batetik datorren gene bat txertatu bazaio, transgenikoa da. Adibidez, urre koloreko arroz transgenikoak A bitamin ekoizteko bakterio bateko gena dauka

DNA birkonbinatzailearen teknologia

DNA-BIRKONBINATZAILEA 2. DNA- birkonbinatzailearen teknologia DNA birkaonbinatzailea, organismo ezberdinetako DNA nahasketaren emaitza da. DNA molekula birkonbinatzaileak (DNAb) laborategian eratutako DNA molekulak dira. Organismo ezberdinetako material genetikoa elkartzeko, eta genoman bestela aurkitzen ez diren DNA sekuentziak sortzeko erabiltzen da. DNA birkonbinatzaileak organismo ezberdinen DNA zatiak ditu nahastuta. Posible da DNA molekulek egitura kimiko bera partekatzen dutelako; izan ere, soilik nukleotidoaren sekuentzian aldatzen dira. Teknologia horri esker DNA zatiak, giza DNA barne, sintetikoki diseina daitezke, eta bakterio edo legamietan txertatu erreplikatu ahal izateko. DNA birkonbinatzailea eta birkonbinazio genetiko kontzeptuak desberdinak dira. DNA birkonbinaitzailean emaitzak metodo artifizialen bidez lortzen dira saio-hodi batean, birkonbinazio genetikoa aldiz, meiosian, prozesu biologiko natural baten emaitza den bitartean, organismo guztietan funtsean dauden DNA sekuentziak nahasteko. DNA birkonbinatzailea sortzeko erabiltzen den prozesuetako bat, laborategikoa, klonazio molekularra da.

Klonazio molekularra

Zer da klonazio molekularra?

3. Klonazio molekularra Zer da? Klonazio molekularra molekula edo molekula zati baten kopia berdinak sortzeko aukera ematen digun teknika da. Batez ere geneen edo DNA zati espezifikoen kopiak egiteko erabiltzen da. Geneez gain, klonazio molekularra beste molekula batzuei ere, aplika dakieke, adibidez, proteinei (haien funtzioa aztertzeko edo proteina terapeutikoak sortzeko), RNA sekuentziei (erregulazio genikoan duten eginkizuna ikertzeko) edo DNA zati ez kodetzaileei (elementu erregulatzaile edo markatzaile gisa).

Geneen klonazioa

DNAren klonazio DNA zati baten, gene espezifiko moduan hartua, kopia berdin-berdinak egitean datza.

Nola egiten da klonazio molekularra?

https://www.youtube.com/watch?v=mLd4WdQHeSM

1. Lehendabizi intereseko genea bektore batean, gehienetan plasmido (*) , txertatzen da, murrizketa entzimak erabiliz, plasmido . Plasmido birkonbinatzailea lortuz
2. Bakterioetan sartzea: plasmido birkonbinatzaile hori bakterioetan sartzen da, transformazio izeneko prozesu baten bidez.
3. Hautaketa eta hazkuntza: Plasmido zuzena duten bakterioak antibiotikoak erabiliz hautatzen eta landu egiten dira.
4. Ugalketa eta DNA kopiak: Aukeratutako bakterioak ugalduta, DNA plasmidiko gehiago sortzeko edo, kasu batzuetan, generen adierazpena burututa, proteinak sortzeko erabiltzen dira. (*) Plasmido bat DNA sekuentzia arrotzaren kopiak lortzeko erabiltzen denean plasmidoa, klonazio bektorea ( bektore ) dela esaten da

Zer aplikazio ditu klonazio molekularrak?

Klonazio molekularrak hainbat aplikazio ditu medikuntza, bioteknologia eta ikerketa zientidfikoan.

• Proteina birkonbinatzaileak lortzeko. Interes mediko dutenak (intsulina, hazkunde hormona .. ), industria proteinak (entzimak), ingurumen proteinak (petrolio edo merkurio bezalako kutsatzaileak degradatzeko), adibidez,
• Terapia genikoa, gaixotasun genetikoak tratatzeko (gene "normala" zelula kaltetuan transferituz) edo Klonazio terapeutikorako ehun kaltetuak birsortzeko zelula ama pluripotenteak lortzeko
• Organismo transgenikoak lortzeko. Ezaugarri hobetuak dituzten landare eta animaliak lortzeko, Horein artean, nimalia ereduak sortzea, giza gaixotasunak aztertzeko eta tratamenduak probatzeko.

DNA klonazio prozesua

5 3 GAATTC GAATTC 3' CTTAAG 5' GAATTC 3'CTTAAG MIT CTTAAG 5' 3 5 Gen Sitio de reconocimiento Sitios de reconocimiento (misma secuencia que el plásmido) Plásmido 1 Endonucleasa de restricción GAATTC CTTAAG GAATTC CTTAAG GAATTC INMUDICTTAAG 2 AATTC AATTC G 1 1 Extremos cohesivos Extremos cohesivos Gen GAATTC CTTAAGCOM GAATTC ACTTAAG Plásmido recombinante 1 4 0 5 Alboko eskeman, DNAren (gene bat) klonazio prozesua irudikatzen da, murrizketa entzima bat eta bektore bezala plasmido bat erabiliz:

1. Plasmidoa eta intereseko geneak ditugu. Plamidoak bakterioetk genoma nagusitik kanpo dituzten DNA molekula zirkular txikiak dira. Ezkerreko aldean irudikatzen den plasmidoak "ezagutza-gune" bart du (sekuentzia palindromikoak izaten dituzte, kasu honetan GAATTC) murrizketa entzimak identifikatzen duena. Eskuin aldean intereseko genea, klonatu nahi dena, dugu. Gene horrek ere ezagutza-gune berdinak ditu, murrizketa-entzima berdinarentzat (GAATTC)
2. Murrizketa-entzimaren jarduera. "Murrizketa endonukleasa", berdez irudikatuta, DNA sekuentzia espezifikoan mozten duena da, kasu honetan, plasmidoa zein genea GAATTC sekuentzian mozten ditu. Mozketa mailakatua da,"mutur kohesiboak" edo "itsaskorrak" sortzeko. Mutur kohesiboak DNA kate bakarreko sekuentziak dira, elkarrekin parekatu ahal direnak, base osagarriak dituztelako Mozketaren ondoren bai plasmidoak, bai geneak mutur kohesibo osagarriak dituzte, elkarren artean H loturen bidez lotu daitezen.
3. Intereseko genea plasmidoan txertatuta, Plasmido errekonbinatua lortzen da, kopiatu nahi dugun genea daramana.
4. Ligasa entzimak DNAren muturrrak zigilatzen ditu fosfodiester loturen bidez (gezi beredea), genea plasmidoari betirako lotzeko.
5. Plasmido berkonbinatua bakterioetan sartzen da (transformazioa). Hemendik aurrera bakterioak ugaltzean haiekin batera plasmido errekonbinatua intereseko genearekin era bikoiztuko dira, denbora laburrean genearen kopia ugari (klon) lortuz

G OCTTAA G 3 1