LAS ENZIMAS DE RESTRICCIÓN
¿QUÉ SON?
Las enzimas de restricción o endonucleasas, son proteínas de naturaleza bacteriana, proteínas especializadas, cuya función es la de cortar la doble hebra de ADN, de los ácidos nucléicos. Pero este " corte" no lo realizan al azar, sino que se realiza en un lugar concreto de la cadena de ADN que recibe el nombre de sitio o diana de restricción cuando la enzima encuentra en la cadena de ADN una sucesión concreta nucleótios palindrómicos.
Cuando se dan estas circunstancias, la enzima se situa encima o muy cerca del sitio o diana de restricción y corta la cadena de ADN. A cada uno de los fragmentos de ADN se le llama fragmento de restriccón y el conjunto de miles o millones de ellos, forman la biblioteca genética. Existen más de 200 tipos diferentes de enzimas de restricción.
Para poder entender bien como actútan las enzimas tenemos que tener muy claro que son los ácidos nucéicos y como están estructurados.
LOS ÁCIDOS NUCLÉICOS
Los ácidos nucléicos son biomoléculas que contienen la información genética y se encargan de dirigir la síntesis de proteínas. En la naturaleza existen dos tipos: ADN y ARN. A nosotros nos interesa el ADN.
El ADN está formados por unas unidades estructurales llamadas nucleótidos, solo por cuatro tipos diferentes. Los nucleótidos a su vez están formados por:
-Una pentosa o azúcar de 5 carbonos: que en el ADN es la D-2-desoxiribosa.
-Una base nitrogenada: adenina, guanina, citosina y timina.
-Ácido fosfórico
La unión de la pentosa con la base nitrogenada forma un nucleósido, y la unión entre el nucleósido y el ácido fosforico forma el nucleótido; pues bién estos nucleótidos están unidos entre si por enlaces fosfodiéster y es aqui donde cortan las enzimas de restricción.
Los fragmentos de ADN obtenidos se unen a fragmentos de ADN de otros organismos gracias a otras enzimas que actúan como "pegamento" y que se llaman enzimas ligasas, creando un organismo nuevo que se llama recombinante.
TIPOS DE ENZIMAS DE RESTRICCIÓN
Las enzimas de restricción además de realizar una función de restricción (corte), pueden realizar una función de metilacón (modificación) dando lugar a tres tipos de enzimas:
Tipo I: -Realizan actividad de restricción y metilación.
-Cortan el ADN a cierta distancia del sitio o diana de restricción.
-Necesitan energía (ATP) para moverse por el ADN.
Tipo II: -Realiza solo actividad de restricción.
-Cortan el ADN justo encima del sitio o diana de restricción.
-No necesitan energía (ATP) para moverse por el ADN.
Tipo III:-Realizan actividades de restricción y metilación.
-Cortan el ADN a cierta distancia del sitio o diana de restricción.
-Necesitan energía (ATP) para moverse por el ADN.
Además cuando las enzimas "cortan" dan lugar a dos tipos de cortes:
Cohesivo o pegajoso: se producen cuando las enzimas cortan las hebras de ADN
de forma asimétrica o en diferentes puntos.
Romo: las enzimas cortan las hebras de ADN en un solo punto o por el mismo lugar.
FUNCIÓN NATURAL
Las enzimas de restricción solo se encuentran en determinados microorganismos, los procariotas, y en concreto en las bacterias las cuales las utilizan como un mecanismo de defensa frente a la invasión del ADN de otros microorganismos, como los virus (bacteriófagos), cuando intentan invadirlas para utilizar sus estructuras para multiplicarse.
Las bacterias se defienden de este ataque utilizando las enzimas para "trocear" el ADN de los virus, inactivándolo y en consecuencia destruyéndolo, gracias a la actividad de restricción (corte) de las enzimas. Además gracias a la capacidad de metilar ( modificar), agregando un grupo metilo (-CH3) al nucleótido, las bacterias modifican su propio ADN, para evitar, que estas " tijeras moleculares" distingan el ADN propio del extraño y no puedan contarlo, ya que las enzimas de restricción no pueden cortar ADN metilado (modificado).
Las enzimas de restricción toman su nombre de la bacteria de la que proceden: la primera letra corresponde al género; la 2º y 3ª letra hacen referencia a la especie de la bacteria; la 4ª letra se refiere a la cepa, y por último en números romanos se especifica si hay mas de una enzima aislada en esta misma especie. Ejemplo:
SUS DESCUBRIDORES
En los años 70 la clonación de genes se convirtió en una realidad, gracias a una serie de descubrimentos, casi simultáneos, que realizaron varios ciéntíficos:
- Los enzimas de restricción.
-Los plásmidos de ADN.
En el año 1968, el microbiólogo suizo, Werner Arber, se dió cuenta que algunas bacterias eran resistentes al ataque de ciertos virus (bacteriófagos), porque tenían unas enzimas que "cortaban" la cadena de ADN del virus en fragmentos, evitando que éste se multiplicara utilizando las estructuras nucleares de la bacteria. A estos enzimas los llamó enzimas de restricción, y llegó a la conclusión de que la bacteria los utilizaba como " sistema inmunológico", ya que carecen de él.
Un año después, en 1969, otro científico llamado Hamilton Smith, aisló la primera enzima de restricción a la que llamó Hind III, la cual demostró que podía ser utilizada para cortar trozos pequeños de ADN de 4,6 u 8 nucleótidos. Más tarde otro científico llamado Daniel Nathans, empezó a descubrir algunas de las aplicaciones técnicas de estas enzimas.
Por estos descubrimientos, estos tres científicos rescibieron el Premio Nobel de Fisiología/ Medicina en 1978.
APLICACIONES
Las enzimas de restricción son herramientas que los investigados utilizan en la biología molecular, la ingenieria genética y biotecnologia, para:
1-Diagnosticar enfermedades genéticas
Procedimiento: Se amplifica una región concreta del cromosoma donde creemos que pueda existir una variación genética o mutación del material genético, mediante la técnica de PCR y añadimos una enzima de restricción para que corte el fragmento de ADN a estudiar.
Mediante electroforésis en gel, comparamos el tamaño del fragmento de ADN extraído con el tamaño de un fragmento de ADN de un paciente sano; si es menor es que existe mutación genética.
2- Fabricación de proteínas recombinantes
Procedimiento: mediante la utilización de una técnica llamada tecnología de ADN recombinante podemos hacer que las bacterias fabriquen proteínas recombinantes, proteínas humanas, que utilizaremos para fabricar : hormonas, como la insulina; vacunas,anticuerpos monoclonales y factores de crecimiento hematopoyéticos, utilizados para tratar el cáncer, SIDA, alérgias y asma.
Introduciremos un fragmento de ADN humano en la bacteria (huésped), ayudandonos de unas herramientas, llamadas vectores (plásmidos o fagos) y obligaremos a la bacteria a realizar la función que lleven escrita los genes del ADN introducido. Las bacterias se colocan en grandes recipientes llamados biorreactores donde fabrican grandes cantidades de proteínas.
La insulina humana fue el primer medicamento fabricado mediante la técnica del ADN recombinante, utilizando a las bacterias Escherichia Coli para fabricar dicha hormona.
3- Se utilizan en la Ingenieria Genética
Procedimiento: utilizando las enzimas, se fragmenta el ADN de un organismos, se localizan los genes y se modifican o se añaden genes nuevos, con el fin de crear un organismo animal o vegetal con caracteristicas mejoradas, el cual recibe el nombre de transgenico.
Aquí os dejo varios vídeos explicativos sobre las actuaciones de los enzimas de restricción.
BIBLIOGRAFÍA
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Este vídeo lo he sacado:Youtubecom. 2015. YouTube. [Online]. [18 October 2015]. Available from: https://www.youtube.com/watch?v=im-aQuLZfvo
Read more: http://www.ukessays.com/tools/harvard-referencing/reference.php#ixzz3ovvc5MDU
Este vídeo lo he sacado de:Youtubecom. 2015. YouTube. [Online]. [18 October 2015]. Available from: https://www.youtube.com/watch?v=XJSLThYjhPc
Read more: http://www.ukessays.com/tools/harvard-referencing/reference.php#ixzz3ovxGW8rU
ANDREA PROCOSTALES 4ºC
CUESTIONARIO
Conjunto de técnicas, utilizadas en biotecnología, que permiten aislar un gen para introducirlo en otro diferente y que fabrique una proteína concreta.
Ciencia que utiliza a los organismo vivos o a sus productos con fines prácticos.
Unidad circular de ADN, que se obtiene por medio de ingeniería genética, y que se utiliza para transportar un gen.
Virus obtenido por ingeniería genética, que se utiliza para "inyectar" ADN en las bacterias.
Técnica que se utiliza para separar fragmentos de ADN por tamaños, basándose en l a velocidad con la que se mueven esos fragmentos cuando son depositados sobre una placa que contiene un gel sobre el que se aplica corriente eléctrica. Los fragmentos de ADN quedan cargados negativamente y se mueven a los polos positivos. Los de mayor tamaño se moverán, mas lentamente por la resistencia del gel.
Son aquellos en los que las bases nitrogenadas que lo forman se leen igual en ambas direcciones, es decir de derecha a izquierda que de izquierda a derecha.
Son los que se establecen entre el grupo hidroxilo (OH-), del carbono 3`y el grupo fosfato ( PO43-) del carbono 5´del nucleótido.
Organismo vivo genéticamente modificado, al que se le han introducido genes para producir las características deseadas.
Técnica y utilizada en genética que permite la ampliación de fragmentos pequeños de ADN para identificar gérmenes que produzcan enfermedades.
Secuencia de nucleótidos, que en una cadena de ADN, se leen igual de derecha a izquierda que de izquierda a derecha.
Secuencia de nucleótidos, que dentro de una cadena de ADN, se leen igual de derecha a izquierda que de izquierda a derecha.
¿Qué tipo de biomolécula son los enzimas de restricción?
¿ Cúal es la función de los enzimas de restricción?
¿ En que tipo de organismo se aislaron por primera vez?
¿Para qué utilizan las bacterias a las enzimas de restricción?
¿Cómo se llama el "pegamento que se utiliza para unir dos fragmentos de ADN?
¿-Qué nombre recibe el nuevo organismo que se crea al unir fragmentos de ADN de organismos diferentes?
¿ Cúal fue el primer medicamento fabricado a partir de ADN recombinante?
¿ Los enzimas de que bacterias se utilizan para fabricar la insulina humana?
¿ Para qué se utiliza la Técnica del ADN recombinante?