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¿Cuál es el significado biológico de encontrar palíndromos en la secuencia de ADN?

¿Cuál es el significado biológico de encontrar palíndromos en la secuencia de ADN?


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Encontré una función llamada palíndromos en Matlab que encuentra palíndromos a partir de la secuencia de ADN. Ahora bien, ¿cuál es la intención biológica detrás de incorporar esta función? ¿Cuál es el significado biológico de encontrar palíndromo en las secuencias de ADN?


Mi conocimiento de la biología es extremadamente limitado, pero esto es lo que sé de las secuencias palindrómicas:

Las secuencias palindrómicas son sus propios complementos inversos. He visto que muchos sitios de restricción son palindrómicos. Además, algunos sitios de unión al factor de transcripción son palindrómicos. El sitio canónico de E-box, por ejemplo, se puede expresar como CANNTG.

Además, estos palíndromos, cuando ocurren en pares con una secuencia entre las ocurrencias, pueden doblarse y unirse entre sí (cuando el ADN se transcribe a ARN, por ejemplo), y esto daría como resultado la estructura de tallo y bucle de ARN.


Las secuencias palíndromas son importantes en la comprensión de la bioinformática, nos ayudan a extraer patrones en las secuencias genómicas. Daré un ejemplo en VIH (aplicación muy importante).

El VIH tiene el desagradable requisito de que el virus debe mantener viva la célula. Lo hace insertándose en el genoma del huésped. Sabemos por biología que cortar y pegar ADN funciona mejor cuando las secuencias en cada extremo del sitio de corte son idénticas. De hecho, solemos buscar palíndromos, secuencias que leen lo mismo hacia atrás y hacia adelante. Sabemos que el virus prefiere integrarse en una secuencia palindrómica.

Por lo tanto, deberíamos mirar esos patrones palindrómicos para el VIH. Una vez que encontremos esas regiones, podríamos hacer un alineamiento con secuencias conocidas del VIH.

Por favor, busque en Google "sitios de restricción" para obtener más información.


Esta información es principalmente de mis notas de clase de bioinfo. Los palíndromos o las repeticiones invertidas en el genoma pueden ayudar a

  • Predicción de regiones en el ARN que son autocomplementarias y que, por lo tanto, tienen el potencial de formar una estructura secundaria.
  • Identificación del sitio de unión de proteínas reguladoras implicadas en la regulación de la transcripción. Esto se debe a que a veces la proteína de unión tiene un par de monómeros que se unen a ambas secuencias (original e invertida) dando como resultado una interacción más fuerte que los casos en los que solo se une un monómero.
  • Las repeticiones invertidas de pequeña longitud también están presentes en algunos transposones (aunque no soy realmente consciente de su función allí).

También encontré una sección sobre la función de las repeticiones invertidas (palíndromos) en los libros de Google que trata el tema con más detalle.


Biotecnología: principios y procesos Preguntas adicionales importantes Tipo de respuesta muy corta

Pregunta 1.
¿Qué es la ingeniería genética?
Respuesta:
Ingeniería genética. Es una técnica para modificar artificial y deliberadamente el ADN (genes) para satisfacer las necesidades humanas. También se denomina tecnología de ADN recombinante o empalme de ADN. Es una especie de biotecnología.

Pregunta 2.
Defina ADN recombinante.
Respuesta:
ADN recombinante. Son moléculas de ADN que se forman mediante métodos de recombinación genética.

Pregunta 3.
¿Cuál es el papel de la endonucleasa de restricción?
Respuesta:
Las endonucleasas de restricción son enzimas específicas que pueden escindir el ADN de doble hebra en el sitio específico.

Pregunta 4.
¿Qué son los BAC y los YAC? (CBSE 2016)
Respuesta:
Los BAC y YAC son cromosomas artificiales de bacterias y levaduras eficientes para la transferencia de genes. Son vectores.

Pregunta 5.
Nombre la bacteria del suelo que contiene el gen para la producción de endotoxinas.
Respuesta:
Agrobacterium tumefaciens.

Pregunta 6.
Nombra una técnica mediante la cual se puedan separar los fragmentos de ADN. (CBSE Delhi 2008)
Respuesta:
Electroforesis en gel.

Pregunta 7.
¿Cuál es el principio de la electroforesis en gel?
Respuesta:
Los fragmentos de ADN están cargados negativamente, por lo que se mueven al ánodo bajo un campo eléctrico a través de la matriz (generalmente agarosa). Este gel de matriz actúa como tamiz y los fragmentos de ADN se resuelven según su tamaño.

Pregunta 8.
Nombre el compuesto utilizado para teñir el ADN que se utilizará en tecnología recombinante. ¿Cuál es el color de ese ADN teñido?
Respuesta:
El compuesto utilizado para teñir el ADN es el bromuro de etidio. El ADN teñido se vuelve naranja.

Pregunta 9.
Nombra la técnica para la transferencia genética de vectores menos directa.
Respuesta:
Pistola de genes.

Pregunta 10.
¿Cuál es el papel de "Ori" en cualquier plásmido?
Respuesta:
El plásmido es ADN circular procariota que tiene una secuencia de nucleótidos desde donde comienza la replicación. A esto se le llama el origen de la replicación.

El papel de Ori es iniciar la replicación. Además, Ori controla el número de copias de ADN enlazado.

Pregunta 11.
Haz £ normal. coli tienen alguna resistencia genética a los antibióticos?
Respuesta:
No.

Pregunta 12.
¿Cuál es la función del TPA?
Respuesta:
El TPA (activador del plasminógeno tisular) disuelve los coágulos de sangre después de un ataque cardíaco y un derrame cerebral.

Pregunta 13.
Dé un ejemplo en el que la tecnología del ADN recombinante haya proporcionado una amplia gama de herramientas en el diagnóstico de enfermedades.
Respuesta:
Construcción de sondas, que son segmentos cortos de ADN monocatenario unidos a un marcador radiactivo o fluorescente.

Pregunta 14.
Dar la forma completa de PCR. ¿Quién lo desarrolló? (CBSE Delhi 2013)
Respuesta:
La PCR es una reacción en cadena de la polimerasa. Fue desarrollado por Kary Mullis en 1985.

Pregunta 15.
¿Cuál es la fuente de la ADN polimerasa, es decir, la polimerasa Taq? (CBSE fuera de Delhi 2013)
Respuesta:
La polimerasa Taq se aísla de la bacteria Thermus Aquaticus.

Pregunta 16.
Defina "fusión del ADN diana".
Respuesta:
El ADN diana que contiene la secuencia a amplificar se desnaturaliza por calor (alrededor de 94 ° C durante 15 segundos) para separar sus cadenas complementarias. Este proceso se denomina fusión del ADN diana.

Pregunta 17.
Expanda ELISA. Escribe una solicitud. (CBSE Delhi 2013)
Respuesta:
Ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas ELISA. Importancia: se utiliza para el diagnóstico del SIDA.

Pregunta 18.
¿Qué son los animales transgénicos? Dé un ejemplo. (CBSE fuera de Delhi 2016)
Respuesta:
Animales transgénicos: Los animales obtenidos por ingeniería genética que contienen transgenes se conocen como animales transgénicos.
Ejemplo. Vaca transgénica 'Rosie'.

Pregunta 19.
¿Cuántos ciclos de PCR son adecuados para la amplificación adecuada del segmento de ADN?
Respuesta:
20-30 ciclos.

Pregunta 20.
Definir terapia génica.
Respuesta:
Terapia génica: es el reemplazo de un gen defectuoso por un gen funcional sano normal.

Pregunta 21.
¿Cuál es la importancia del banco de genes?
Respuesta:
Proporciona una reserva de la que se pueden obtener genes para mejorar las variedades o utilizarlos en ingeniería genética.

Pregunta 22.
¿Cuál puede ser la fuente de ADN termoestable?
Respuesta:
El ADN termoestable se obtiene de una bacteria Thermus Aquaticus.

Pregunta 23.
¿Qué son los marcadores seleccionables?
Respuesta:
Los genes que pueden seleccionar células transformadas de las células no recombinantes se denominan marcadores seleccionables.

Pregunta 24.
¿Por qué se usa la enzima celulasa para aislar material genético de células vegetales y no de células animales? (CBSE 2010)
Respuesta:
La celulasa se usa para romper la pared celular de las células vegetales, mientras que las células animales carecen de pared celular. La pared celular está hecha de celulosa que puede ser degradada por la celulasa.

Pregunta 25.
Dé un ejemplo de cada planta transgénica y animal transgénico.
Respuesta:

Pregunta 26.
¿Cuál sería la concentración molar de ADN humano en una célula humana?
Respuesta:
Los seres humanos tienen 3 M de ADN por célula, es decir, la concentración molar es 3.

Pregunta 27.
¿Las células eucariotas tienen endonucleasas de restricción?
Respuesta:
Sí, las células eucariotas poseen endonucleasas de restricción. Están involucrados en la edición (corrección de pruebas) y reparaciones del ADN durante la replicación del ADN.

Pregunta 28.
Nombra una técnica mediante la cual se puedan separar los fragmentos de ADN. (CBSE Delhi 2008)
Respuesta:
Hazte electroforesis.

Pregunta 29.
Las técnicas biotecnológicas pueden ayudar a diagnosticar el patógeno mucho antes de que aparezcan en el paciente los síntomas de la enfermedad. Sugiera dos de estas técnicas. (CBSE fuera de Delhi 2019)
Respuesta:
PCR y reacción en cadena de la polimerasa # 8211
ELISA & # 8211 Ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas

Pregunta 30.
¿Por qué no es posible que un ADN extraño se convierta en parte del cromosoma en cualquier parte de su longitud y se replique? (CBSE 2014)
Respuesta:
Para la multiplicación de cualquier ADN extraño, debe ser parte de un cromosoma que tenga una secuencia específica conocida como origen de replicación.

Pregunta 31.
Mencione el tipo de células huésped adecuadas para que las pistolas genéticas introduzcan un ADN extraño. (CBSE Delhi 2014)
Respuesta:
Células vegetales.

Pregunta 32.
Nombre las enzimas que se utilizan para el aislamiento de ADN de células bacterianas y fúngicas para la tecnología de ADNr. (CBSE 2014)
Respuesta:
Lisozima para células bacterianas y quitinasa para células fúngicas.

Pregunta 33.
¿Qué es EcoRI? ¿En qué se diferencia EcoRI de una exonucleasa? (CBSE fuera de Delhi 2015)
Respuesta:
EcoRI es una enzima de restricción de endonucleasa que corta ambos grupos de ADN palindrómico en una posición específica de la base nitrogenada 5 & # 8242 (GAATTC) 3 & # 8242 mientras que la exonucleasa elimina los nucleótidos de los terminales de las cadenas de ADN.

Biotecnología: principios y procesos Preguntas adicionales importantes Tipo de respuesta corta

Pregunta 1.
(i) Durante la clonación de vectores, cuál de los dos será el preferido por los biotecnólogos, bacteriófagos o plásmidos. Justifica con razón.
Respuesta:
Los biotecnólogos prefieren los bacteriófagos para la clonación a los plásmidos porque tienen un número muy alto de copias de su genoma dentro de las células bacterianas, mientras que algunos plásmidos pueden tener solo una o dos copias por célula y otros pueden tener de 15 a 100 copias por célula. Los vectores de fagos son más eficaces que los plásmidos para clonar grandes fragmentos de ADN.

(ii) Nombrar la primera vaca transgénica desarrollada e indicar la Mejora en la calidad del producto producido por ella. (Documento de muestra CBSE 2018-19)
Respuesta:
La vaca transgénica Rosie produjo leche enriquecida con proteínas humanas (2,4 gramos por litro).

Pregunta 2.
¿Cuáles son las dos técnicas centrales que permitieron el nacimiento de la biotecnología?
Respuesta:
Las dos técnicas centrales que permitieron el nacimiento de la biotecnología moderna son:

  1. Técnicas de ingeniería genética para alterar la química del material genético (ADN y ARN), para introducirlos en los organismos hospedadores y así cambiar el fenotipo del organismo hospedador.
  2. Mantenimiento de un ambiente estéril (libre de contaminación microbiana) en los procesos de ingeniería química para permitir el crecimiento de solo el microbio / célula eucariota deseada en grandes cantidades para la fabricación de productos biotecnológicos como antibióticos, vacunas, enzimas, etc.

Pregunta 3.
Haga una lista de herramientas de tecnología de ADN recombinante. (CBSE Delhi, 2011)
Respuesta:
Herramientas clave de la tecnología del ADN recombinante:

  1. Enzimas de restricción
  2. Enzimas polimerasas
  3. Ligasas
  4. Vectores
  5. Organismo huésped.

Pregunta 4.
¿Qué significa EcoRI? ¿Cómo se deriva su nombre?
Respuesta:
EcoRI significa el nombre de endonucleasa de restricción:

  1. La primera letra mayúscula del nombre que proviene del género Escherichia es "E".
  2. Las segundas dos letras minúsculas provienen de la especie Coli de células procariotas de las que están aisladas, es decir, "co".
  3. La letra R se deriva del nombre de la cepa, es decir, Escherichia coli Ry 13.
  4. El número romano indica el orden en el que se aislaron las enzimas de esa cepa de bacterias.

Pregunta 5.
¿Qué son las secuencias de reconocimiento o los sitios de reconocimiento?
Respuesta:
Los sitios reconocidos por las endonucleasas de restricción se denominan sitios de reconocimiento. Las secuencias de reconocimiento son diferentes y específicas para las diferentes endonucleasas de restricción. Estas secuencias son de naturaleza palindrómica.

Pregunta 6.
Definir vector. Dar las propiedades de un "buen vector".
Respuesta:
Un vector es una molécula de ADN que tiene la capacidad de replicarse en una célula huésped apropiada y en la que se integra el fragmento de ADN que se va a clonar para la clonación.

Un buen vector debe tener las siguientes propiedades:

  • Debe tener un origen de replicación para que pueda replicarse de forma autónoma.
  • Debería ser fácil de aislar y purificar.
  • Debería introducirse fácilmente en las células huésped.

Pregunta 7.
¿Cuál es la diferencia entre clonación y vectores de expresión?
Respuesta:
Todos los vectores que se utilizan para la propagación de inserciones de ADN en un huésped adecuado se denominan vectores de clonación. Cuando un vector se diseña para la expresión, es decir, la producción de la proteína especificada por el inserto de ADN, se denomina vector de expresión.

Pregunta 8.
¿Qué entiende por el término marcador seleccionable?
Respuesta:
Marcador seleccionable:

  1. Un marcador es un gen que ayuda a seleccionar las células huésped que contienen el vector (transformante) y a eliminar los no transformantes. Permite selectivamente el crecimiento de transformantes.
  2. Los marcadores seleccionables comunes para E. coli incluyen los genes que codifican la resistencia a antibióticos como la ampicilina. cloranfenicol tetraciclina y kanamicina o el gen de la (i-galactosidasa que puede identificarse mediante una reacción de color. La E. coli normal no tiene resistencia contra ninguno de estos anticuerpos.

Pregunta 9.
Explique el principio que ayuda a separar los fragmentos de ADN en la electroforesis en gel. (CBSE Delhi 2009 C)
Respuesta:
Obtener electroforesis es una técnica de moléculas como ADN / ARN / proteína en base a su tamaño bajo la influencia del campo eléctrico para que migren en la dirección del electrodo que porta la carga opuesta. Las moléculas cargadas positivamente se mueven hacia el cátodo (electrodo -ve) y viceversa. Estas moléculas se mueven a través de un medio o matriz y pueden separarse en función de su tamaño.

Pregunta 10.
Dar las aplicaciones de la tecnología PCR. (CBSE, Delhi 2013)
Respuesta:

  1. Amplificación de ADN y ARN.
  2. Determinación de la orientación y ubicación de los fragmentos de restricción entre sí.
  3. Detección de enfermedades genéticas como anemia falciforme, fenilcetonuria y distrofia muscular.

Pregunta 11.
¿Por qué se describe la “transformación genética mediada por Agrobacterium” en plantas como ingeniero genético natural de las plantas? (CBSE Delhi 2011)
Respuesta:
Agrobacterium tumefaciens es una bacteria fitopatógena que puede transferir parte de su ADN plasmídico porque infecta a las plantas hospedadoras. Agrobacterium produce agallas en la corona en la mayoría de las plantas dicotiledóneas. Estas bacterias contienen plásmidos inductores de tumores grandes (plásmidos Ti) que transmiten su gen causante de tumores al genoma de la planta huésped. Por lo tanto, la transferencia de genes ocurre en la naturaleza sin la participación humana, por lo que la transformación genética mediada por Agrobacterium se describe como ingeniería genética natural en plantas.

Pregunta 12.
Diferenciar la terapia génica y la clonación de genes.
Respuesta:
Diferencias entre la terapia génica y la clonación de genes:

Terapia de genes Clonación de genes
Es el reemplazo y / o alteración de genes defectuosos responsables de enfermedades hereditarias por genes normales. Es la técnica de obtener copias idénticas de un segmento particular de ADN o de un gen.

Pregunta 13.
De lo que ha aprendido, ¿puede saber si las enzimas son más grandes o el ADN es más grande en tamaño molecular? ¿Como supiste?
Respuesta:
Las moléculas de ADN son de mayor tamaño en comparación con el tamaño molecular de las enzimas. Las enzimas son proteínas. La síntesis de proteínas se produce a partir de una pequeña porción de ADN denominada genes.

Pregunta 14.
¿Cómo funciona la endonucleasa de restricción? (CBSE Delhi 2013, 2014, Fuera de Delhi 2019)
O
¿Qué son las tijeras moleculares? Explique su papel. (CBSE 2009)
Respuesta:
Las enzimas endonucleasas de restricción se denominan tijeras moleculares que pueden cortar el ADN de doble hebra en sitios específicos.

Papel de la endonucleasa de restricción:

  • La endonucleasa de restricción inspecciona la longitud de la secuencia de ADN.
  • Encuentra una secuencia de reconocimiento específica, es decir, una secuencia de nucleótidos palindrómica en el ADN.
  • Estas enzimas cortan la hebra de ADN un poco lejos del centro de los sitios palindrómicos.
  • Por lo tanto, las endonucleasas de restricción dejan tramos colgantes llamados extremos pegajosos en cada hebra.

Pregunta 15.
¿Cómo y por qué se emplea la bacteria Thermus Aquaticus en la tecnología del ADN recombinante? Explicar. (CBSE Delhi 2009)
Respuesta:
La bacteria Thermus Aquaticus se emplea en la tecnología de ADN recombinante porque tiene ADN polimerasa termoestable (Taq. Polimerasa) que permanece activa durante la desnaturalización inducida por alta temperatura de un paso de la PCR.

Esta enzima se emplea durante la amplificación de genes mediante PCR (reacción en cadena de la polimerasa). El fragmento amplificado se puede usar para ligar con un vector para clonación adicional.

Pregunta 16.
Nombra la fuente de la polimerasa Taq. Explique sus ventajas. (CBSE fuera de Delhi 2009)
Respuesta:
La polimerasa Taq se extrae de bacterias termoestables, concretamente Thermus Aquaticus. Permanece activo a una temperatura más alta y se utiliza para la desnaturalización del ADN durante la PCR.

Pregunta 17.
¿Qué son las proteínas recombinantes? ¿Cómo ayudan los biorreactores en su producción? (CBSE fuera de Delhi 2009, 2015)
Respuesta:
Proteínas recombinantes. Cuando cualquier gen que codifica una proteína se expresa en un huésped heterólogo, se denomina proteína recombinante. Los biorreactores ayudan en la producción de proteínas recombinantes a gran escala. Un biorreactor proporciona las condiciones óptimas para lograr la proteína recombinante deseada mediante métodos biológicos.

Pregunta 18.
¿Qué se entiende por clonación de genes?
Respuesta:
La formación de múltiples copias de un gen en particular se denomina clonación de genes. Un gen se separa y se liga a un plásmido similar a un vector. El plásmido recombinante se introduce en una bacteria libre de plásmido mediante transformación. Se hace que la bacteria transformada se multiplique y forme una colonia. Todas y cada una de las bacterias de la colonia tienen una copia del gen.

Pregunta 19.
Tanto el marcador del vino como un biólogo molecular que ha desarrollado una vacuna recombinante afirman ser biotecnólogos. ¿Quién en su opinión tiene razón?
Respuesta:
Ambos son considerados biotecnólogos. El marcador de vino utiliza una cepa de levadura que produce vino por fermentación. El biólogo molecular usa un gen clonado para el antígeno. El antígeno se usa como vacuna. Esto permite la formación de antígenos en grandes cantidades. Ambos generan productos y servicios utilizando organismos vivos útiles para la humanidad.

Pregunta 20.
Ha creado una molécula de ADN recombinante ligando un gen a un vector plásmido. Por error, su amigo agrega una enzima exonucleasa al tubo que contiene el ADN recombinante. ¿Cómo se verá afectado su experimento si planea pasar a la transformación ahora?
Respuesta:
No es probable que el experimento se vea afectado, ya que la molécula de ADN recombinante es circular y cerrada, sin extremos libres. Por tanto, no será un sustrato para la enzima exonucleasa que elimina los nucleótidos de los extremos libres del ADN.

Pregunta 21.
Explique el trabajo realizado por Cohen y Boyer que contribuyó enormemente a la biotecnología. (CBSE2012)
Respuesta:
Trabajo de Cohen y Boyer:

  1. Descubrimiento de la endonucleasa de restricción, una enzima de E. coli que corta el ADN en la secuencia palindrómica.
  2. Preparación de ADN recombinante (Plásmido y ADN de interés).
  3. Su trabajo estableció la tecnología de ADN recombinante (ADNr), también llamada ingeniería genética.

Pregunta 22.
¿Cómo se forman los "extremos pegajosos" en una hebra de ADN? ¿Por qué se llaman estos? (CBSE Delhi 2014)
Respuesta:
1. Las enzimas de restricción cortan la hebra de ADN un poco lejos del centro del sitio palíndromo, pero entre las mismas dos bases en hebras opuestas. Como resultado, quedan porciones monocatenarias en cada extremo. Estos tramos de ADN que sobresalen se denominan "extremos pegajosos".

2. Los extremos pegajosos se denominan así porque forman enlaces de hidrógeno con sus contrapartes de corte complementario. La pegajosidad ayuda en la acción de la ADN ligasa.

Pregunta 23.
¿Cómo se mantiene un sistema de cultivo continuo en biorreactores y por qué? (CBSE Delhi 2019)
Respuesta:
Para mantener un sistema de cultivo continuo, el medio usado se drena por un lado del biorreactor y el medio fresco se agrega por un lado. Este tipo de método de cultivo produce una mayor biomasa que conduce a mayores rendimientos del producto deseado.

Pregunta 24.
La enzima galactosidasa se considera un marcador de mejor selección. Justifica la afirmación. (CBSE Delhi 2019)
Respuesta:
Las cepas recombinantes se pueden diferenciar de las no recombinantes fácilmente usando este marcador seleccionable. La selección se realiza en función del cambio de color. Todos se cultivan en una sustancia cromogénica. Los no recombinantes cambiarán de incoloros a azules mientras que en los recombinantes se produce la inactivación por inserción del gen de la galactosidasa.

Por tanto, los recombinantes no mostraron cambios de color. Este es un solo paso, un método fácil de selección.

Biotecnología: principios y procesos Preguntas adicionales importantes Tipo de respuesta larga

Pregunta 1.
¿Qué es la ingeniería genética? Explique brevemente los distintos pasos comunes a toda la tecnología de ingeniería genética.
O
Con la ayuda de diagramas se muestran los diferentes pasos en la formación de ADN recombinante mediante la acción de la endonucleasa de restricción. (CBSE 2011)
Respuesta:
Ingeniería genética: es una técnica para modificar artificial y deliberadamente el ADN (genes) para satisfacer las necesidades humanas. También se denomina tecnología de ADN recombinante o empalme de ADN.

Es una especie de biotecnología:

  1. Aislamiento de material genético que tiene el gen de interés.
  2. Corte del gen de interés del genoma y el vector con la misma enzima endonucleasa de restricción. Gen amplificador de interés (PCR).
  3. Ligar el gen de interés y el vector utilizando ADN ligasa formando ADNr.
  4. Transformación de rDNA en la célula huésped.
  5. Multiplicar la célula huésped para crear clones.


Diagrama que muestra varios pasos involucrados en la tecnología de ADN recombinante para la producción de una proteína recombinante.

Pregunta 2.
Enumere tres características importantes necesarias para preparar un organismo genéticamente modificador.
Respuesta:
Condiciones necesarias para la preparación:

  1. Identificación de ADN con genes deseables.
  2. Introducción del ADN identificado en el hospedador.
  3. Mantenimiento del ADN introducido en el huésped y transferencia del ADN a su progenie.

Pregunta 3.
¿Cómo se denominan las enzimas endonucleasas de restricción? Escribe ejemplos. (CBSE 2014
Respuesta:
El nombre de las enzimas de restricción es el siguiente:

  1. La primera letra del nombre proviene del género y las dos siguientes letras del nombre de la especie de la célula procariota de la que están aisladas.
  2. La siguiente letra proviene de la cepa del procariota.
  3. Los números romanos que siguen a estas cuatro letras indican el orden en el que se aislaron las enzimas de esa cepa de la bacteria.
  1. EcoR I se aísla de Escherichia coli RY 13.
  2. Hind II es de Haemophilus influenza.
  3. Bam H I es de Bacillus amylotiquefaciens.
  4. Sal I es de Streptomyces Albus
  5. Pst I es de Providencia stuartii.

Pregunta 4.
Explique cualquiera de los tres métodos de transferencia de genes sin vectores. (CBSE fuera de Delhi 2013)
Respuesta:
Vectores de transferencia genética. Los siguientes son métodos comunes de transferencia de genes de vectores.

  1. Microinyección: la microinyección es el proceso / técnica de introducir genes extraños en una célula huésped inyectando el ADN directamente en el núcleo mediante microagujas o micropipetas.
  2. Electroporación: La electroporación es el proceso mediante el cual se producen agujeros transitorios en la membrana plasmática de la célula (huésped) para facilitar la entrada de ADN extraño.
  3. Gene Gun: Gene Gun es la técnica de bombardear microproyectiles (partículas de oro o tungsteno) recubiertos con ADN extraño con gran velocidad hacia la célula objetivo.

Pregunta 5.
Escribe una nota sobre el vector de clonación.
Respuesta:
Vectores de clonación:

  1. Los plásmidos y bacteriófagos son los vectores más utilizados.
  2. Los vectores sintéticos / modificados genéticamente en la actualidad también se utilizan para unir fácilmente el ADN extraño y la selección de recombinantes de no recombinantes.
  3. Se requieren las siguientes características para facilitar la clonación en un vector:
    (a) Origen de la replicación (Ori)
    (b) Marcador seleccionable
    (c) Sitio de clonación (reconocimiento)
    (d) Tamaño pequeño del vector.

Pregunta 6.
¿Qué es PCR? Enumere los tres pasos principales. Muestre los pasos con un croquis esquemático.
Respuesta:

  1. PCR. Reacción en cadena de la polimerasa.
  2. Tres pasos de PCR.
    (a) Desnaturalización
    (b) Recocido de imprimación y
    (c) Extensión de cebadores.


Los tres pasos de la PCR

Pregunta 7.
Nombra los diversos vectores de clonación y explica cómo se puede usar un plásmido para la ingeniería genética.
Respuesta:
Vectores de clonación:

  • Plásmidos
  • Bacteriófagos
  • Vectores de plantas y animales
  • Saltar genes (transposones)
  • Cromosomas artificiales de bacterias, levaduras y mamíferos (BAC, YAC).

Uso de plásmido como material genético Los plásmidos se obtienen a partir de bacterias. Se tratan con una enzima endonucleasa de restricción para obtener los fragmentos del genoma deseado. Se les permite fusionarse con la ayuda de una enzima ADN ligasa. Los plásmidos recombinantes así formados se utilizan como material genético.

Pregunta 8.
Proporcione varios medios por los cuales se forma un huésped competente para la tecnología del ADN recombinante. ¿Por qué y cómo se puede hacer que las bacterias sean "competentes"? (CBSE Delhi 2013)
Respuesta:
Una célula huésped debe ser lo suficientemente competente como para tomar la molécula de ADN para la transformación, ya que se pueden usar los siguientes métodos.

  1. Uso de cationes divalentes: las bacterias se tratan con Ca 2+, etc. para que el ADN ingrese a la bacteria a través de los poros de su pared celular.
  2. Choque de calor: las células se pueden incubar en hielo y luego a 42 ° C para un choque de calor y luego se pueden volver a poner en hielo.
  3. Microinyección: el ADN recombinante se inyecta directamente en el núcleo de una célula animal.
  4. Biolístico. Las células bombardeadas con micropartículas de oro o tungsteno de alta velocidad recubiertas de ADN se conocen como pistolas genéticas.

Pregunta 9.
¿Cómo se transfiere el ADN recombinante al hospedador?
Respuesta:
Transferencia de ADN recombinante al hospedador:

  1. Las células bacterianas deben ser competentes para absorber ADN, esto se hace tratándolas con una concentración específica de calcio, que aumenta la eficiencia con la que el ADN ingresa a la célula a través de los poros de su pared celular.
  2. Luego, el ADN recombinante se puede forzar en dichas células incubando las células con ADN recombinante en hielo, luego colocándolas a 42 ° C y luego volviéndolas a poner en hielo (tratamiento de choque térmico).
  3. La microinyección es un método en el que el ADN recombinante se inyecta directamente en el núcleo de la célula animal con la ayuda de microagujas o micropipetas.
  4. La pistola genética o biolística es un método adecuado para células vegetales, donde las células son bombardeadas con micropartículas de oro o tungsteno de alta velocidad recubiertas de ADN.
  5. Los patógenos desarmados se utilizan como vectores cuando se les permite infectar la célula, transfieren el ADN recombinante al huésped.

Pregunta 10.
¿Por qué el ADN no puede atravesar la membrana celular? ¿Cómo se puede hacer que las bacterias sean competentes para absorber un plásmido? Explica un método para la introducción de ADN extraño en una célula hospedante de una planta. Nombre un patógeno que se utilice como vector desarmado. (CBSE fuera de Delhi 2019)
Respuesta:
El ADN es una molécula hidrófila, por lo que no puede atravesar la membrana celular.

Las células bacterianas se vuelven "competentes" tratándolas con una concentración específica de catión divalente como el calcio para absorber el plásmido. El catión divalente aumenta la eficacia con la que el ADN entra en la bacteria a través de los poros de la pared celular.

Procedimiento: el ADN recombinante se introduce en las células huésped bacterianas "competentes" incubándolas en el hielo. Se sigue colocándolos brevemente a 42 ° C. Se denomina tratamiento de "stock térmico". De nuevo se vuelven a colocar en hielo. Este proceso permite que las bacterias absorban el ADN recombinante.

La pistola genética o método biolístico se utiliza para la introducción de ADN extraño en una célula hospedante de una planta. Aquí, las células vegetales son bombardeadas con micropartículas de oro o tungsteno de alta velocidad recubiertas de ADN. Agrobacterium tumefaciens o Retrovirus pueden usarse como vector desarmado.

Pregunta 11.
Escriba una nota sobre los vectores utilizados durante la tecnología del ADN recombinante. (CBSE Delhi 2008)
Respuesta:
Se usa un vector o ADN de vehículo como vehículo para transferir ADN seleccionado a las células. Un plásmido con su pequeño ADN de una bacteria es una buena opción para la transferencia indirecta de genes porque puede moverse de una célula a otra y hacer varias copias de sí mismo. Sin embargo, los cromosomas artificiales de bacterias y levaduras llamados BAC y YAC, respectivamente, son más eficientes para las transferencias de genes eucariotas.

Cromosoma artificial de levadura y plásmido

Pregunta 12.
(i) Identifique las ilustraciones A y B en lo siguiente:
(a)
(B)
Respuesta:
A = 5 y # 8242 GAATTC 3 y # 8242
Puntos B para ORI (origen de la replicación).

(ii) Escriba el término dado a A y C y ¿por qué?
Respuesta:
A representa una secuencia palindrómica de nucleótidos. C-final pegajoso.

(iii) Amplíe PCR. Mencione su importancia en biotecnología. (CBSE Delhi 2011)
Respuesta:
PCR, reacción en cadena de la polimerasa. Ayuda en la amplificación de genes.

Pregunta 13.
Escriba el papel de los siguientes sitios en el vector de clonación pBR322:
(a) rop
Respuesta:
Papel de rop, ori y marcador seleccionable en el vector de clonación pBR322.

Papel de rop: el gen Rop regula el número de copias. El proceso Rop participa en la estabilización de la interacción entre el ARN I y el ARN II, lo que a su vez evita la replicación de pBR322.

(b) ori
Respuesta:
Origen de la replicación (Ori):

  • Es una secuencia específica de bases de ADN, que se encarga de iniciar la replicación.
  • Un ADN extraño para la replicación debe estar vinculado al origen de la replicación.
  • Un ADN procariota tiene normalmente un solo origen de replicación, mientras que el ADN eucariota puede tener más de un origen de replicación.
  • La secuencia es responsable de controlar el número de copias del ADN enlazado.

(c) marcador seleccionable (CBSE Delhi 2019 C)
Respuesta:
Marcador seleccionable:

  • Un marcador es un gen que ayuda a seleccionar las células huésped que contienen el vector (transformante) y a eliminar los no transformantes.
  • Los marcadores seleccionables comunes para E. coli incluyen los genes que codifican la resistencia a antibióticos como la ampicilina. El cloranfenicol, la tetraciclina y la kanamicina o el gen de la B-galactosidasa pueden identificarse mediante una reacción de color.

Pregunta 14.
(i) Explique la importancia de la secuencia de nucleótidos palindrómica en la formación de ADN recombinante.
Respuesta:
Las secuencias palindrómicas, es decir, la secuencia de pares de bases, se leen igual en ambas cadenas de ADN cuando la orientación de la lectura se mantiene igual, p.
5 '- GAATTC - 3'
3 '- CTTAAG - 5'

Cada endonucleasa inspecciona toda la secuencia de ADN en busca de una secuencia de reconocimiento palindrómico.

(ii) Escriba el uso de endonucleasa de restricción en el proceso anterior. (CBSE 2017)
Respuesta:
Al encontrar el palíndromo, la endonucleasa se une al ADN. Corta las hebras opuestas de ADN, pero entre las mismas bases en ambas hebras y forma extremos pegajosos. Estos extremos pegajosos facilitan la acción de la enzima ADN ligasa y ayudan en la formación de ADN recombinante.

Pregunta 15.
Describir las funciones del calor, los cebadores y la bacteria Thermus Aquaticus en el proceso de PCR. (CBSE 2017)
Respuesta:
Papel del calor: el calor ayuda en el proceso de desnaturalización en la PCR. El ADN de doble hebra se calienta en este proceso a una temperatura muy alta (95 ° C) para que ambas hebras se separen.

Papel de los cebadores: los cebadores son pequeños oligonucleótidos sintetizados químicamente de aproximadamente 10-18 nucleótidos. Estos son complementarios a una región de ADN molde y ayudan en la extensión de la nueva cadena. Rote de Bacterium Thermus

Aquaticus: de esta bacteria se aísla una ADN polimerasa Taq termoestable, que puede tolerar altas temperaturas y forma una nueva hebra.

Pregunta 16.
¿Cómo ha ayudado el uso de Agrobacterium como vectores a controlar la infestación de Meloidogyne incognita en las plantas de tabaco? Explique en la secuencia correcta. (CBSE 2018, Fuera de Delhi 2019)
O
(a) Escriba el mecanismo que permite a Agrobacterium tumefaciens desarrollar tumores en la dicotiledónea huésped.
(b) Indique cómo se han modificado Agrobacterium tumefaciens y algunos retrovirus como vectores de clonación útiles. (CBSE Delhi 2019 C)
Respuesta:
(a) Clonación
(b) Un nematodo Meloidogyne incognita infecta las raíces de las plantas de tabaco y causa una gran reducción en el rendimiento.

Para prevenir esta infestación se adoptó una nueva estrategia que se basó en el proceso de interferencia de ARN (ARNi).

Se introdujeron genes específicos de nematodos en las plantas hospedadoras utilizando vectores de Agrobacterium. La introducción del ADN fue tal que produjo ARN tanto sentido como antisentido en las células huésped. Estos dos ARN, al ser complementarios entre sí, formaron un ARN bicatenario (ARNdc) que inició el ARNi y, por lo tanto, silenció el ARNm específico del nematodo. Debido a esto, el parásito no podría sobrevivir en un huésped transgénico expresando ARN de interferencia específico. La planta transgénica, por lo tanto, se protegió del parásito.

Pregunta 17.
Explique los roles de los siguientes con la ayuda de un ejemplo de cada uno en tecnología de ADN recombinante:
(i) Enzimas de restricción
Respuesta:
Enzimas de restricción :
(a) Las enzimas de restricción pertenecen a la clase de enzimas nucleasas que rompe los ácidos nucleicos al escindir sus enlaces fosfodiéster.
(b) Dado que las endonucleasas de restricción cortan el ADN en un sitio de reconocimiento específico, se utilizan para cortar el ADN del donante para aislar el gen deseado.
(c) El gen deseado tiene extremos pegajosos que pueden ligarse fácilmente al vector de clonación cortado por las mismas enzimas de restricción que tienen extremos pegajosos complementarios para formar ADN recombinante.
(d) Un ejemplo es EcoR1 que se obtiene de la cepa “R” de la bacteria E. coli que corta el ADN en un sitio de reconocimiento palindrómico específico.
5 "GAATTC 3"
3 "CTTAAG 5"

(ii) Plásmidos (CBSE 2018)
Respuesta:
Plásmidos: Los plásmidos son ADN bicatenario circular extracromosómico, autónomo, de bacterias. Se utilizan como vectores de clonación en ingeniería genética porque son pequeños y se autorreplican. Algunos plásmidos tienen genes de resistencia a antibióticos que pueden usarse como genes marcadores para identificar plásmidos recombinantes de los no recombinantes.

Para obtener los productos deseados, los plásmidos se cortan y se ligan con los genes deseados y se transforman en una célula huésped para su amplificación. Un ejemplo de plásmidos modificados artificialmente es pBR322 (construido por Bolívar y Rodríguez) o pUC (construido en la Universidad de California).

Pregunta 18.
Cuando el producto génico se requiere en grandes cantidades, las bacterias transformadas con el plásmido dentro de las bacterias se cultivan a gran escala en un fermentador industrial que luego sintetiza la proteína deseada. Este producto se extrae del fermentador para uso comercial.
(a) ¿Por qué el medio usado se drena por un lado mientras que el medio fresco se agrega por el otro? Explicar.
Respuesta:
En el biorreactor utilizado, se drena el medio y se añade el medio fresco para mantener las células en su fase logarítmica / experimental fisiológicamente más activa.

(b) Enumere cuatro condiciones óptimas para lograr el producto deseado en un biorreactor. (Documento de muestra CBSE 2020)
Respuesta:
Condición para obtener el producto deseado en un biorreactor:

Pregunta 19.
Enumere los pasos en la formación de ADNr.
Respuesta:
Pasos en la formación de ADNr:
La tecnología de ADN recombinado implica los siguientes pasos:

  1. Aislamiento de ADN.
  2. Fragmentación del ADN por endonucleasas de restricción.
  3. Aislamiento del fragmento de ADN deseado.
  4. Amplificación del gen de interés.
  5. Ligadura del fragmento de ADN en un vector usando ADN ligasa.
  6. Transferencia del fragmento de ADN al vector usando ADN ligasa.

Pregunta 20.
¿Cómo se amplifica el gen aislado de interés? (CBSE Delhi 2019, 2019 C)
Respuesta:
Amplificación del ADN / gen de interés:

  1. La amplificación se refiere al proceso de realizar múltiples copias del segmento de ADN in vitro.
  2. Emplea la reacción en cadena de la polimerasa (PCR).
  3. El proceso fue diseñado por K. Mullis,
  4. Esta técnica implica tres pasos principales:
    (a) Desnaturalización
    (b) Recocido de imprimación y
    (c) Extensión de cebadores.
  5. El ADN de doble hebra se desnaturaliza sometiéndolo a altas temperaturas.
  6. Se utilizan dos conjuntos de cebadores. Los cebadores son los segmentos cortos de ADN sintetizados químicamente (oligonucleótidos), que son complementarios al segmento de ADN (de interés).
  7. La enzima ADN polimerasa (polimerasa Taq) se utiliza para hacer copias de ADN haciendo uso de la plantilla genómica y el cebador.

Pregunta 21.
Enumere las características necesarias para facilitar la clonación en un vector. Muestre con un dibujo el vector de clonación de E. coli que muestra los sitios de restricción.
O
Bosquejo pBR322. (CBSE 2012, Fuera de Delhi 2019)
Respuesta:
Características necesarias para facilitar la clonación del vector.

  1. Origen de la replicación (Ori)
  2. Marcador seleccionable
  3. Sitios de clonación
  4. Vectores para la clonación de genes en plantas y animales.
    Sitios de vector de clonación

Vector de clonación de E. coli pBr322 que muestra sitios de restricción (HindIII, EcoRI, BamHI, Sal I, Pvu II, Pst I, ClaI), oriV y genes de resistencia a antibióticos (ampR y tetR). Rop codifica las proteínas implicadas en la replicación del plásmido.

Pregunta 22.
Con la ayuda de un simple boceto se muestra la acción de la enzima de restricción (EcoR1).
Respuesta:
La acción de la enzima de restricción.

Ecol corta el ADN entre las bases G y A solo cuando la secuencia GAATTC está presente en el ADN.

Pregunta 23.
Explique la importancia de (a) ori, (b) ampR y (c) rop en el vector E. colt. (CBSE Fuera de Delhi 2009, Fuera de Delhi 2019)
Respuesta:

  1. Importancia de ori: esta es una secuencia desde donde comienza la replicación y cualquier fragmento de ADN, cuando se une a esta secuencia, se puede hacer para replicar dentro de las células huésped, permite múltiples copias por célula.
  2. Importancia de ampR: es el gen de resistencia a los antibióticos para la ampicilina. Ayuda en la selección de células transformadoras.
  3. Importancia de rop: codifica las proteínas implicadas en la replicación del plásmido.

Pregunta 24.
Nombra dos vectores de clonación. Describa las características necesarias para facilitar la clonación en un vector. (Papel de muestra CBSE)
Respuesta:
Los plásmidos y bacteriófagos son dos ejemplos del vector de clonación. Un vector es una molécula de ADN que tiene la capacidad de replicarse en una célula huésped adecuada y en la que se integra el fragmento de ADN que se va a clonar para la clonación.

Un buen vector debe tener las siguientes propiedades:

  • Debería poder replicarse de forma autónoma.
  • debe ser fácil de aislar y purificar,
  • Debe introducirse fácilmente en las células huésped.

Vectores de clonación: todos los vectores que se utilizan para la propagación de insertos de ADN en un huésped adecuado se denominan vectores de clonación. Cuando un vector se diseña para la expresión, es decir, la producción de la proteína especificada por el inserto de ADN, se denomina vector de expresión.

Pregunta 25.
¿Qué son los biorreactores? Dibuja los dos tipos de biorreactores. ¿Cuál es la utilidad? ¿Cuál es el tipo común de biorreactores? (CBSE Delhi 2013)
O
¿Cómo ayudan los biorreactores en la producción de proteínas recombinantes? (CBSE fuera de Delhi 2009)
O
(i) ¿Cómo ha ayudado el desarrollo del biorreactor en biotecnología?
(ii) Nombre el biorreactor más utilizado y describa su funcionamiento. (CBSE Delhi 2018, 2019 C)
Respuesta:
Los cultivos de pequeño volumen no pueden producir cantidades apreciables de productos. Para producir estos productos en grandes cantidades, se requirió el desarrollo de "biorreactores" donde se pueden procesar grandes volúmenes (100-1000 litros) de cultivo. Por tanto, los biorreactores pueden considerarse recipientes en los que las materias primas se convierten biológicamente en productos específicos, utilizando células microbianas, vegetales, animales o humanas o enzimas individuales.

Papel. Un biorreactor proporciona las condiciones óptimas para lograr el producto deseado al proporcionar condiciones óptimas de crecimiento (temperatura, pH, sustrato, sales, vitaminas, oxígeno).

Uno de los biorreactores más utilizados es el del tipo de agitación.

Un reactor de tanque agitado es cilíndrico o un recipiente con una base curva que facilita la mezcla del contenido del reactor. El agitador facilita la mezcla uniforme y la disponibilidad de oxígeno en todo el biorreactor. Alternativamente, se puede hacer pasar aire a través del reactor. Consiste en un sistema agitador, un sistema de suministro de oxígeno, un sistema de control de espuma, un sistema de control de temperatura, un sistema de control de pH y puertos de muestreo para que pequeños volúmenes del cultivo puedan extraerse periódicamente.

(a) Biorreactor de tanque agitado simple (b) Biorreactor de tanque agitado burbujeado a través del cual se burbujean burbujas de aire estéril

Pregunta 26.
Describe brevemente lo siguiente:
(i) Origen de la replicación (Ori).
Respuesta:
(a) Es una secuencia específica de bases de ADN, que es responsable de iniciar la replicación.
(b) Un ADN extraño para la replicación debe estar vinculado al origen de la replicación.
(c) Un ADN procariota tiene normalmente un solo origen de replicación, mientras que el ADN eucariota puede tener más de un origen de replicación.
(d) La secuencia es responsable de controlar el número de copias del ADN enlazado.

(ii) Biorreactor.
Respuesta:
a) Son recipientes en los que las materias primas se convierten biológicamente en productos específicos utilizando células microbianas, vegetales o humanas.
(b) Un biorreactor proporciona las condiciones óptimas para lograr el producto deseado al proporcionar condiciones óptimas de crecimiento, pH, sales de sustrato, vitaminas, oxígeno, etc.
(c) Los biorreactores comúnmente usados ​​son del tipo de agitación.
(d) Un reactor de tanque agitado suele ser cilíndrico o con una base curva para facilitar la mezcla de los contenidos.
(e) El agitador facilita la mezcla uniforme y la disponibilidad de oxígeno en todo el biorreactor.
(f) El biorreactor tiene los siguientes componentes:

  • Un sistema agitador.
  • Un sistema de suministro de oxígeno.
  • Un sistema de control de espuma.
  • Un sistema de control de temperatura.
  • sistema de control de pH y
  • Puertos de muestreo.

(iii) Procesamiento posterior.
Respuesta:
(a) Se refiere a la serie de procesos a los que debe someterse un producto modificado genéticamente antes de que esté listo para su comercialización.
(b) Los procesos incluyen dos procesos:

(c) El producto debe estar formulado con conservantes adecuados.
(d) Dicha formulación debe ser sometida a exhaustivos ensayos clínicos en el caso de los medicamentos. También se requieren pruebas de control de calidad estrictas.
(e) También se requiere una prueba de control de calidad adecuada de cada producto.

Pregunta 27.
Además de mejores propiedades de aireación y mezcla, ¿qué otras ventajas tienen los biorreactores de tanque agitado sobre los matraces agitados?
Respuesta:
Los matraces de agitación son los matraces convencionales para estudios de fermentación durante el cribado secundario o el desarrollo de procesos de laboratorio. Entonces, los biorreactores de tanque agitado se utilizan para producir el producto en grandes cantidades.

Además de aireación y mezcla:

  1. también ayuda a proporcionar condiciones óptimas de crecimiento (temperatura, pH, sustrato, sales, vitaminas, oxígeno) para lograr el producto deseado.
  2. económico
  3. debido a los deflectores, la tasa de transferencia de oxígeno es muy alta
  4. la capacidad de los fermentadores es mayor.

Pregunta 28.
Explique brevemente lo siguiente
(i) PCR
(ii) ADN y enzimas de restricción
(iii) quitinasa. (CBSE 2012)
O
Explica los tres pasos involucrados en una reacción en cadena de la polimerasa. (CBSE Delhi 2018C)
Respuesta:
(i) Reacción en cadena de la polimerasa-PCR Es el proceso en el que se sintetizan in vitro múltiples copias del gen o segmento de ADN de interés utilizando cebadores y ADN polimerasa.

Mecanismo de trabajo de la PCR: Un solo ciclo de amplificación por PCR implica tres pasos básicos: desnaturalización, hibridación y extensión (polimerización).
(a) Desnaturalización. En la etapa de desnaturalización, el ADN diana se calienta a una temperatura alta (generalmente 94 ° C), lo que resulta en la separación de las dos cadenas. Cada hebra del ADN diana actúa como plantilla para la síntesis de ADN.

(b) Recocido (Recocido = Unir). En este paso, los dos cebadores de oligonucleótidos se aparean (hibridan) con cada uno de los ADN molde de hebra sencilla, ya que la secuencia de los cebadores es complementaria a los extremos 3 'del ADN molde. Este paso se lleva a cabo a una temperatura más baja dependiendo de la longitud y secuencia de los cebadores.

(c) Extensión del cebador (polimerización): el paso final es una extensión, en la que la ADN polimerasa Taq (de una bacteria termófila Thermus aquatics) provoca la síntesis de la región del ADN entre los cebadores, utilizando dNTP (desoxinucleósidos trifosfatos) y Mg 2+. Significa que los cebadores se extienden entre sí de modo que se copia el segmento de ADN que se encuentra entre los dos cebadores.

La temperatura óptima para esta etapa de polimerización es 72 ° C. Para comenzar el segundo ciclo, el ADN se vuelve a calentar para convertir todo el ADN recién sintetizado en cadenas simples, cada una de las cuales ahora puede servir como plantilla para la síntesis de más ADN nuevo. Por lo tanto, el producto de extensión de un ciclo puede servir como plantilla para los ciclos posteriores y cada ciclo esencialmente duplica la cantidad de ADN del ciclo anterior. Como resultado, a partir de una única molécula molde, es posible generar 2 n moléculas después de n número de ciclos.

  • Diagnóstico de patógeno
  • Diagnóstico de la mutación específica
  • huella de ADN
  • Detección de patógenos vegetales
  • Clonación de fragmentos de ADN de restos momificados de humanos y animales extintos.

(ii) Enzimas de restricción:
(a) Se les llama "tijeras moleculares" o bisturís químicos.
(b) Las enzimas de restricción, sintetizadas por microorganismos como mecanismo de defensa, son endonucleasas específicas que pueden escindir el ADN de doble hebra.
(c) Las enzimas de restricción pertenecen a una clase de enzimas llamadas nucleasas.
(d) Son de dos tipos:

  • Exonucleasas, que eliminan nucleótidos de los extremos del ADN.
  • Endonucleasas, que cortan el ADN en posiciones específicas en cualquier parte de su longitud (dentro).

(e) La secuencia de reconocimiento es un palíndromo, donde la secuencia de pares de bases se lee igual en ambas cadenas de ADN cuando la orientación de la lectura se mantiene igual, es decir, 5 & # 8242 → 3 & # 8242 dirección o 3 & # 8242 → 5 & # 8242 dirección.
p.ej. 5 y # 8242 y # 8211 GAATTC y # 8211 3 y # 8242
3 & # 8242 & # 8211 CTTAAG & # 8211 5 & # 8242

(f) Cada endonucleasa de restricción funciona inspeccionando la longitud de una secuencia de ADN y se une al ADN en la secuencia de reconocimiento.
(g) Corta las dos hebras de la doble hélice en puntos específicos de sus cadenas principales de azúcar-fosfato, un poco lejos del centro de los sitios palíndromos, pero entre las mismas dos bases en ambas hebras.
(h) Como resultado, se producen porciones monocatenarias llamadas extremos pegajosos en los extremos del ADN. Esta pegajosidad del extremo facilita la acción de la enzima ADN ligasa.

  1. Cuando se cortan con la misma endonucleasa de restricción, los fragmentos de ADN (tanto del donante como del huésped / receptor) producen el mismo tipo de "extremos pegajosos" que se pueden unir de un extremo a otro mediante ligasas de ADN.
  2. Quitinasa. Esta pared celular de los hongos está hecha de quitina. La enzima se usa en hongos para romper la célula y liberar ADN junto con sus macromoléculas como proteínas de ARN, lípidos y polisacáridos.

Pregunta 29.
Discuta con su maestro y descubra cómo distinguir entre
(i) ADN plasmídico y ADN cromosómico
Respuesta:
Diferencias entre el ADN plasmídico y el ADN cromosómico:

ADN plasmídico ADN cromosómico
1. Es una molécula de ADN autorreplicante que se encuentra naturalmente en muchas bacterias y levaduras. 1. ADN cromosómico presente en los cromosomas de todos los organismos.
2. No es esencial para el crecimiento y la división normales. 2. Es fundamental para el crecimiento y la división.
3. Contiene información sobre algunos rasgos. 3. Contiene información para todos los rasgos.

(ii) Exonucleasa y endonucleasa (CBSE, Delhi 2013)
Respuesta:
Diferencias entre exonucleasa y endonucleasa:

Endonucleasa Exonucleasa
Corta el ADN en una posición específica de las bases de nitrógeno en cualquier lugar dentro de la longitud del ADN, excepto en los extremos. Esta enzima elimina los nucleótidos de los terminales de los extremos 5 'o 3' de las moléculas de ADN.

Pregunta 30.
Recopile los ejemplos de secuencias palindrómicas consultando a su maestro. Es mejor intentar crear una secuencia palindrómica siguiendo las reglas de los pares de bases.
Respuesta:

Pregunta 31.
¿Puede enumerar 10 proteínas recombinantes que se utilizan en la práctica médica? Encuentre dónde se utilizan como terapéuticos (utilice Internet).
Respuesta:

Proteína recombinante Uso Terapéutico
1. Insulina Para el tratamiento de la diabetes mellitus.
2. Hormona de crecimiento humano Para el tratamiento del enanismo.
3. Interferones Para el tratamiento de enfermedades virales, cáncer y sida.
4. Estreptoquinasa Para el tratamiento de la trombosis.
5. Factor de necrosis tumoral Para el tratamiento de la sepsis y el cáncer.
6. Interleucinas Para el tratamiento de varios tipos de cáncer.
7. Antígeno de superficie de la hepatitis B La vacuna contra la hepatitis B
8. Factor estimulante de colonias de granulocitos Para el tratamiento del cáncer y el sida y en el trasplante de médula ósea
9. Factor estimulante de colonias de granulocitos y macrófagos Para tratar el cáncer y el sida
10. Hormona del crecimiento bovino Para aumentar la producción de leche.

Pregunta 32.
¿Cómo se aísla el ADN en forma purificada? (CBSE fuera de Delhi 2009)
Respuesta:
Aislamiento de ADN en forma purificada:

  1. El ADN debe aislarse en forma pura para la acción de las enzimas de restricción.
  2. El ADN se puede liberar de las células al digerir la envoltura celular mediante el uso de enzimas como la lisozima para las células bacterianas, la quitinasa para las células fúngicas y la celulasa para las células vegetales.
  3. Dado que el ADN está entrelazado con proteínas histonas y ARN, las proteínas se eliminan mediante tratamiento con proteasas y ARN mediante ribonucleasas.
  4. Otras impurezas se eliminan empleando tratamientos adecuados.
  5. El ADN purificado se precipita mediante la adición de etanol enfriado. Se ve como hilos finos en suspensión.

Pregunta 33.
¿Cómo se lleva a cabo el aislamiento y la fragmentación del ADN de interés en la tecnología del ADN recombinante? (CBSE fuera de Delhi 2009, 2019)
Respuesta:
1. Fragmentación del ADN: la fragmentación del ADN se lleva a cabo incubando las moléculas de ADN purificadas con enzimas de restricción adecuadas en condiciones óptimas de temperatura y pH.

2. Aislamiento de ADN (gen) de interés:
(a) Los fragmentos de ADN se separan mediante una técnica llamada electroforesis en gel.
(b) El ADN se corta en fragmentos mediante endonucleasas de restricción.
(c) Estos fragmentos se separan mediante una técnica llamada electroforesis en gel.
(d) La agarosa, el polímero natural obtenido de las algas marinas, se utiliza como matriz.
(e) Los fragmentos de ADN que están cargados negativamente se separan forzándolos a moverse a través de la matriz hacia el ánodo bajo un campo eléctrico.
(f) Los fragmentos de ADN se separan / resuelven según su tamaño.
(g) Las moléculas separadas se tiñen con bromuro de etidio y se visualizan por exposición a radiación UV, como bandas de color naranja brillante.
(h) Las bandas de ADN separadas (en el gel) se cortan del gel y se extraen de la pieza de gel (elución).
(i) Dichos fragmentos de ADN se purifican y se usan para construir ADN recombinante uniéndolos con vectores de clonación.


Los orígenes de CRISPR

A pesar de lo revolucionario que ha sido CRISPR para la ciencia biomédica, su descubrimiento surgió de la curiosidad científica básica sobre un tema biológico tan alejado de la medicina como es posible. Para comprender de dónde proviene CRISPR, debemos profundizar en uno de los conflictos genéticos más antiguos de la Tierra: la incesante carrera armamentista entre bacterias y virus específicos de bacterias (Rohwer et al., 2014).

Todo el mundo conoce las bacterias, esos molestos microorganismos que pueden enfermarnos, piense Estreptococos, la causa de la faringitis estreptocócica y la neumonía, o Salmonela infecciones que causan intoxicación alimentaria, pero que también son indispensables para la función humana normal. (Dependemos de un vasto ejército de bacterias que forman colectivamente nuestro microbioma y ayudan a descomponer los alimentos, producir vitaminas y realizar muchas otras funciones esenciales). Sin embargo, pocos fuera de la comunidad de investigación pueden conocer la ubicuidad de los virus bacterianos, también conocidos como bacteriófagos ("comedores de bacterias"). De hecho, los bacteriófagos son, con mucho, la forma de vida más prevalente en nuestro planeta: con una abundancia estimada de diez millones de billones de billones, superan en número incluso a las bacterias diez a uno. ¡Hay aproximadamente un billón de virus bacterianos por cada grano de arena en el mundo y diez millones de virus en cada gota de agua de mar (Keen, 2015)!

Los virus bacterianos evolucionaron para infectar bacterias, y lo hacen notablemente bien. Exhiben estructuras tridimensionales que están exquisitamente bien adaptadas para adherirse a la superficie exterior de las células bacterianas y, después de unirse de esta manera, inyectan su material genético dentro del huésped bacteriano usando presiones similares a las de una botella de champán sin corcho. Después de que el genoma viral se abre paso dentro de la bacteria, secuestra la maquinaria del huésped para replicar su código genético y construir más virus, destruyendo finalmente la célula en el proceso. Aproximadamente entre el veinte y el cuarenta por ciento de las bacterias del océano se eliminan todos los días de tales infecciones virales, remodelando enormemente el ecosistema marino al provocar la liberación de carbono y otros nutrientes al medio ambiente.

Para comprender de dónde proviene CRISPR, debemos profundizar en uno de los conflictos genéticos más antiguos de la Tierra: la incesante carrera armamentista entre bacterias y virus específicos de bacterias.

Sin embargo, las bacterias no son espectadores pasivos ante tal ataque, sino todo lo contrario. Las bacterias poseen numerosos sistemas inmunológicos para combatir los virus en múltiples etapas durante el ciclo de vida viral, que los microbiólogos han estudiado durante muchas décadas. A principios del siglo XXI, el paradigma existente sostenía que, aunque diversos, estos sistemas inmunitarios constituían solo una simple respuesta innata a la infección. A diferencia de los organismos vertebrados multicelulares, que poseen un sistema inmunológico innato junto con un elaborado sistema inmunológico adaptativo que puede crear y almacenar memoria inmunológica, las bacterias no tenían la capacidad de adaptarse a nuevas amenazas.

Ingrese CRISPR, abreviatura de Repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente interespaciadas. Detectado por primera vez en 1987 en la bacteria. Escherichia coli (Ishino et al., 1987), CRISPR, en pocas palabras, son secciones extrañas y repetidas de ADN bacteriano que pueden extenderse miles de letras. Si bien los CRISPR inicialmente parecían una rareza poco común, una casualidad de la naturaleza, los investigadores habían detectado CRISPR en docenas de otras especies bacterianas a principios de la década de 2000 (Mojica et al., 2000).

Imagen de microscopio electrónico de barrido en color (SEM) de bacterias en la superficie de una lengua humana. Ampliado 10.000 veces a un ancho de 10 cm.

Estas estructuras repetidas se describieron inicialmente utilizando una serie de acrónimos diferentes y confusos, por lo que, en 2002, los investigadores holandeses simplificaron su clasificación con el acrónimo informativo (y pegadizo) que todavía usamos hoy (Jansen et al., 2002).

A pesar de una creciente apreciación de que los CRISPR eran abundantes en la naturaleza, encontrándose en los genomas de un tercio de todas las bacterias y casi todas las arqueas (otro dominio de los microorganismos unicelulares), su función biológica siguió siendo un completo misterio hasta 2005, cuando las primeras pistas surgió uniendo CRISPR a la inmunidad antiviral (Mojica et al., 2005). Usando análisis bioinformáticos, los investigadores se sorprendieron al encontrar secuencias de ADN viral enterradas dentro de esas secciones repetidas de ADN, como si las bacterias hubieran robado de alguna manera el código genético viral como una forma de memoria molecular. ¿Podría esta información permitir que las bacterias reconozcan y destruyan el ADN viral durante una infección?

La evidencia que apoya esta hipótesis provino de elegantes experimentos llevados a cabo en una empresa de yogurt (Barrangou et al., 2007). Los científicos esperaban generar cepas de la bacteria resistentes a los virus. Streptococcus thermophilus, el principal ingrediente de la casa de trabajo utilizado para fermentar la leche en yogur y otros productos lácteos, y notaron que, como E. coli, su S. thermophiluslas cepas también contenían CRISPR. Al infectar intencionalmente sus cepas con un panel de diferentes virus y luego analizar el ADN de las bacterias que obtuvieron inmunidad, los investigadores demostraron que los CRISPR de hecho conferían inmunidad adaptativa. Casi de la noche a la mañana, se anuló la suposición de larga data de que las bacterias y arqueas poseían solo defensas comparativamente simples contra los patógenos virales.En cambio, estos microorganismos simples emplearon sistemas inmunes tanto innatos como adaptativos no menos notables y versátiles que los sistemas innatos y adaptativos que se encuentran en los organismos multicelulares.

A pesar de una creciente apreciación de que los CRISPR eran abundantes en la naturaleza, encontrándose en los genomas de un tercio de todas las bacterias y casi todas las arqueas (otro dominio de los microorganismos unicelulares), su función biológica siguió siendo un completo misterio hasta 2005, cuando las primeras pistas surgió vinculando CRISPR a la inmunidad antiviral

Después de este avance, los genetistas y bioquímicos tenían que determinar cómo funcionaban los sistemas inmunológicos CRISPR. Es decir, ¿qué enzimas estaban involucradas y cómo pudieron reconocer con precisión características únicas del ADN viral durante una infección? A partir del trabajo de innumerables investigadores de todo el mundo, comenzó a surgir una comprensión nueva y unificada: las bacterias y las arqueas utilizaron moléculas de ácido ribonucleico, o ARN, primo molecular del ADN, para identificar secuencias coincidentes de ADN en el genoma viral, junto con una o más proteínas codificadas por genes asociados a CRISPR para cortar el ADN (Klompe & amp Sternberg, 2018). CRISPR no era más que un par de tijeras moleculares guiadas con precisión, con la increíble capacidad de localizar secuencias específicas de ADN y neutralizarlas cortando ambas hebras de la doble hélice. Y el actor estrella en esta vía fue una enzima proteica llamada CRISPR-Cas9 (Gasiunas et al., 2012 Jinek et al., 2012).


Encontramos al menos 10 Listado de sitios web a continuación cuando busque con palíndromo en el adn en el motor de búsqueda

Un catálogo de referencia de palíndromos de ADN en humanos ...

Dbmi.pitt.edu DA: 17 PENSILVANIA: 43 Rango MOZ: 60

  • Introducción En el ADN, los palíndromos se definen como una secuencia de nucleótidos seguida de su secuencia de complemento que aparece en orden inverso1
  • 1, la secuencia de la hebra positiva 5′-GACA | TGTC-3 'es un palíndromo ya que GACA es seguido por su complemento CTGT, pero aparece en orden inverso como TGTC2.

Palíndromos en el ADN-A Riesgo de estabilidad del genoma y

  • A palíndromo en el ADN consta de dos repeticiones invertidas adyacentes o estrechamente espaciadas
  • Cierto palíndromos tienen funciones biológicas importantes como partes de varios elementos que actúan en cis y sitios de unión a proteínas
  • Cuantos sean palíndromos se conocen como sitios frágiles en el genoma, sitios propensos a la formación de cromosomas br…

Palíndromos o repeticiones invertidas en el ADN y su función (con

  • Introducción a Palíndromos: El ARN es una molécula monocatenaria pero también puede formar regiones bicatenarias en su estructura como el ADN
  • Cuando una secuencia de bases va seguida de una secuencia complementaria cercana en la misma molécula, la cadena puede plegarse sobre sí misma para generar un doble antiparalelo.

Introducción a la ciencia de secuencias palindrómicas

Como era de esperar, estas enzimas cortan ambas cadenas porque las secuencias que reconocen son palíndromo. Es decir, las secuencias de reconocimiento son una cadena corta de bases idénticas en ambos ADN hebras. Palíndromo las secuencias son similares al lenguaje palíndromos, pero sigue un conjunto distinto de reglas.

Un algoritmo eficiente para detectar palíndromos en el ADN

  • Un palíndromo de ADN es una secuencia de bases de nucleótidos que se lee igual que su complemento inverso
  • ADN palíndromos son cruciales para la regulación genética
  • Además de regular la producción de proteínas a través de intermedios de ARNm, exactos e inexactos palíndromos tienen funciones estructurales en el ARNt, las ribozimas y algunas proteínas ribonucleares.

¿Cuáles son las funciones del ADN palindrómico y cómo lo hace?

Quora.com DA: 13 PENSILVANIA: 50 Rango MOZ: 68

  • Intentaré explicarlo en términos sencillos.
  • Los microorganismos han desarrollado un mecanismo de defensa para protegerse del ADN extraño.
  • Producen "enzimas de restricción", que identifican una secuencia particular en el ADN y la cortan.

ADN palindrómico (con diagrama) Bioquímica

  • los ADN palindrómico o palíndromos son las repeticiones invertidas y la región de simetría de la díada
  • El largo de palíndromos puede ser corto en aproximadamente 3-10 bases o largo en aproximadamente 50-100 pares de bases
  • En comparación con el ADN procariótico, el ADN eucariótico contiene una gran palíndromo de unos varios miles de pares de bases.

Taller del IEEE sobre DETECCIÓN DE PALINDROMES EN EL ADN ...

  • los Palíndromo El algoritmo de detección se aplicó a dos categorías de secuencias de ADN.
  • Primero, el algoritmo se aplica a una secuencia de ADN de Pseudo-hdom generada por un programa generador de Pseudo-Random [9]
  • La segunda categoría es una secuencia de ADN real.

Palíndromos de Watson-Crick en la computación del ADN

Csd.uwo.ca DA: 14 PENSILVANIA: 50 Rango MOZ: 72

  • Palíndromos Watson – Crick palíndromos 1 Introducción La computación teórica del ADN es un área de la computación biomolecular que abarca de manera general las contribuciones a la investigación fundamental en ciencias de la computación originada o motivada por la investigación en computación del ADN.
  • Los ejemplos son numerosos e incluyen

Encuentra la subcadena palíndromo más larga de un fragmento de ADN

Por ejemplo, la secuencia de ADN ACCTAGGT es palíndromo porque su complemento nucleótido a nucleótido es TGGATCCA, y al invertir el orden de los nucleótidos en el complemento se obtiene la secuencia original.


Cromosoma VI: ¡Palíndromos!

Primero, un breve repaso de lo que es la clase amplicónica.

De mi publicación sobre el cromosoma Y II:

La clase de secuencia final, la amplicónica, es más compleja que las dos clases anteriores, ya que contiene más genes y tiene una arquitectura más extraña. La clase de 10,2 Mb se divide en siete segmentos y contiene la mayor densidad de genes en el RMS. Un amplicón es un término genérico para agrupar las unidades específicas de RMS altamente repetitivas. Para identificar estos amplicones, Skaletsky et al. comparó una ventana deslizante de 50 kb con el resto de las secuencias eucromáticas en pasos de 1 kb y cualquier ventana que mostrara más del 50% de similitud con otra secuencia se consideró un amplicón (regiones azules en la Figura 3). Aunque esto parezca arbitrario, El 60% de la región muestra más del 99,9% de similitud con algo más en la región. (Skaletsky et al., 2003).

Hay algo en esta alta similitud de secuencia. ¿Qué lo explica?

Palíndromos. Palíndromos enormes y masivos. Como probablemente sepa, un palíndromo es & # 8220una palabra, línea, verso, número, oración, etc., que se lee igual al revés que al frente, como [en] Señora, yo & # 8217m Adam& # 8221 (diccionario.com). El palíndromo más largo que conozco es el poema de 224 palabras de Demitri Martin, Maldita sea, estoy loco.

Eso & # 8217s en el lenguaje sin embargo & # 8211 ¿qué es un palíndromo biológico? Es casi la misma idea. En un correo electrónico de un miembro del laboratorio de Page, me dieron este ejemplo:

GATTAGCCAAAGGCTAATC

La segunda mitad es el "cumplido inverso" de la primera mitad. La primera mitad en sí se repite en el lado derecho de la otra hebra de ADN. La naturaleza bicatenaria del ADN complica el panorama, pero es de esperar que tenga sentido. Como dice este libro de texto gratuito de mol bio (Google Books), “la secuencia se lee de la misma manera hacia adelante en una hebra que hacia atrás en la hebra complementaria” (86). La figura del libro refleja esto (la figura 1 solo agrega un espaciador para obtener nuestros palíndromos).

Las tres bases en el medio del ejemplo, AAA, se consideran un espaciador (y cada mitad es un "brazo" del palíndromo). Si el espaciador es más pequeño que un brazo, el laboratorio de Page considera que un palíndromo si el espaciador es más grande que un brazo, el laboratorio de Page considera que solo es una repetición invertida. El significado del espaciador se explicará en dos publicaciones a partir de ahora.

Como dije antes, el cromosoma Y y los palíndromos # 8217 son absolutamente enormes. El palíndromo más largo, P1, mide 2,9 Mb. ¡Eso es 2.900.000 letras! Los dos brazos explican

30% de la clase amplicónica y

13% de la eucromatina Y & # 8217. Los otros palíndromos tampoco están encorvados, como se indica en la Tabla 1. El hecho de que los dos brazos sean más del 99,5% idénticos entre sí explica la alta similitud de secuencia encontrada en los escaneos del laboratorio de Page.

¿Por qué palíndromos? ¡Te lo diré en las próximas publicaciones!
______________________
Skaletsky H, Kuroda-Kawaguchi T, Minx PJ, Cordum HS, Hillier L, Brown LG, Repping S, Pyntikova T, Ali J, Bieri T, Chinwalla A, Delehaunty A, Delehaunty K, Du H, Fewell G, Fulton L, Fulton R, Graves T, Hou SF, Latrielle P, Leonard S, Mardis E, Maupin R, McPherson J, Miner T, Nash W, Nguyen C, Ozersky P, Pepin K, Rock S, Rohlfing T, Scott K, Schultz B , Strong C, Tin-Wollam A, Yang SP, Waterston RH, Wilson RK, Rozen S y Page DC (2003). La región masculina específica del cromosoma Y humano es un mosaico de clases de secuencias discretas. Naturaleza, 423 (6942), 825-37 PMID: 12815422


Schneider, T.D. y Stephens, R.M. Sequence Logos: una nueva forma de mostrar secuencias de consenso. Ácidos nucleicos Res. 18, 6097–6100 (1990).

Stormo, G.D. Sitios de unión al ADN: representación y descubrimiento. Bioinformática 16, 16–23 (2000).

Obrero, C.T. et al. EnoLOGOS: una herramienta web versátil para logotipos de secuencia normalizada de energía. Ácidos nucleicos Res. 33 (Problema del servidor web), W389 – W392 (2005).

Matys, V. et al. TRANSFAC® y su módulo TRANSCompel®: regulación de genes transcripcionales en eucariotas. Ácidos nucleicos Res. 34 supl. Problema de la base de datos, D108 – D110 (2006).

Vlieghe, D. y col. Una nueva generación de JASPAR, el repositorio de acceso abierto para perfiles de sitios de unión de factores de transcripción. Ácidos nucleicos Res. 34 supl. Problema de la base de datos, D95 – D97 (2006).

Teixeira, M.C. et al. La base de datos YEASTRACT: una herramienta para el análisis de asociaciones reguladoras de la transcripción en Saccharomyces cerevisiae. Ácidos nucleicos Res. 34 supl. Problema de la base de datos, D446–451 (2006).

Zhu, J. y Zhang, M.Q. SCPD: una base de datos de promotores de la levadura Saccharomyces cerevisiae. Bioinformática 15, 607–611 (1999).

Salgado, H. et al. RegulonDB (versión 5.0): Escherichia coli Red reguladora de la transcripción K-12, organización del operón y condiciones de crecimiento. Ácidos nucleicos Res. 34 supl. Problema de la base de datos, D394 – D397 (2006).

Munch, R. y col. PRODORIC: base de datos procariotas de regulación génica. Ácidos nucleicos Res. 31, 266–269 (2003).


H ADN y ADN deslizado: uniendo el ADN en pseudonudos

El ADN con simetría especular en su secuencia de ADN, aquella en la que una hebra se lee igual en ambas direcciones, como 5′-AATGGTAA-3′, puede formar una estructura de tres hebras llamada ADN H (Fig. 1). Aquí, una hebra en una repetición vuelve a formar un tríplex con la otra repetición, su complemento permanece sin aparear. Mirkin describió por primera vez esta estructura en 1987. Richard Sinden (Instituto de Tecnología de Florida) describió una estructura relacionada formada por ADN con la secuencia (CCTG)norte encontrado en el locus de la distrofia miotónica tipo 2 (DM2). Como ejemplo de "anticipación" genética, este ADN revela un fenotipo cada vez más notable como norte aumenta con cada generación. Sólo cuando norte & gt 10 4 es la enfermedad verdaderamente debilitante. Sinden demostró que este ADN puede formar una estructura deslizada cuando se calienta y enfría para formar ADN bicatenario con dos bucles monocatenarios (Fig. 1), que aparentemente pueden interactuar entre sí para formar "rosquillas" visibles por AFM. Estas estructuras son estables hasta 55 ° C, a diferencia de las cruciformes mucho menos estables, el ADN Z y el ADN H. La secuencia (CCTG)norte es el primer ejemplo de ADN deslizado que puede surgir simplemente del superenrollamiento del ADN. En particular, el ADN Z adyacente a esta secuencia disminuye su propensión a formar la estructura deslizada. Por lo tanto, el ADN Z, con su torsión a la izquierda, reduce la densidad de superenrollamiento y puede ser protector en algunos contextos. En E. coli plásmidos, la estructura deslizada surge cuando norte es más de ∼40 cuando norte es ∼170, el ADN deslizado se forma sin calentamiento ni enfriamiento, pero depende del superenrollamiento. Estos umbrales son muy diferentes del umbral de enfermedad humana. Sin embargo, la longitud de la repetición determina el fenotipo de la enfermedad, al igual que en las enfermedades de repetición de trinucleótidos tan minuciosamente estudiadas, y todas estas enfermedades manifiestan anticipación.


¿QUÉ ES BIOINFORMÁTICA?

La bioinformática implica la integración de computadoras, herramientas de software y bases de datos en un esfuerzo por abordar cuestiones biológicas. Los enfoques bioinformáticos se utilizan a menudo para iniciativas importantes que generan grandes conjuntos de datos. Dos actividades importantes a gran escala que utilizan la bioinformática son la genómica y la proteómica. La genómica se refiere al análisis de genomas. Se puede pensar en un genoma como el conjunto completo de secuencias de ADN que codifica el material hereditario que se transmite de generación en generación. Estas secuencias de ADN incluyen todos los genes (la unidad funcional y física de la herencia transmitida de padres a hijos) y transcripciones (las copias de ARN que son el paso inicial para decodificar la información genética) incluidos dentro del genoma. Por tanto, la genómica se refiere a la secuenciación y análisis de todas estas entidades genómicas, incluidos genes y transcripciones, en un organismo. La proteómica, por otro lado, se refiere al análisis del conjunto completo de proteínas o proteoma. Además de la genómica y la proteómica, hay muchas más áreas de la biología en las que se aplica la bioinformática (es decir, metabolómica, transcriptómica). Cada una de estas áreas importantes de la bioinformática tiene como objetivo comprender los sistemas biológicos complejos.

Hoy en día, muchos científicos se refieren a la próxima ola de bioinformática como biología de sistemas, un enfoque para abordar cuestiones biológicas nuevas y complejas. La biología de sistemas implica la integración de información genómica, proteómica y bioinformática para crear una visión de sistema completo de una entidad biológica.


Figura 1. La rueda del conocimiento biológico. La biología de sistemas se esfuerza por comprender todos los aspectos de un organismo y su entorno mediante la combinación de una variedad de campos científicos.

Por ejemplo, cómo funciona una vía de señalización en una célula se puede abordar a través de la biología de sistemas. Los genes involucrados en la vía, cómo interactúan y cómo las modificaciones cambian los resultados en sentido descendente, pueden modelarse utilizando biología de sistemas. Cualquier sistema donde la información se pueda representar digitalmente ofrece una aplicación potencial para la bioinformática. Por lo tanto, la bioinformática se puede aplicar desde células individuales a ecosistemas completos. Al comprender las “listas de partes” completas en un genoma, los científicos están obteniendo una mejor comprensión de los sistemas biológicos complejos. Comprender las interacciones que ocurren entre todas estas partes en un genoma o proteoma representa el siguiente nivel de complejidad en el sistema. A través de estos enfoques, la bioinformática tiene el potencial de ofrecer información clave sobre nuestra comprensión y modelado de cómo se manifiestan enfermedades humanas específicas o estados saludables.

El comienzo de la bioinformática se remonta a Margaret Dayhoff en 1968 y su colección de secuencias de proteínas conocida como Atlas de secuencia y estructura de proteínas [1]. Uno de los primeros experimentos importantes en bioinformática fue la aplicación de un programa de búsqueda de similitud de secuencias para la identificación de los orígenes de un gen viral [2]. En este estudio, los científicos utilizaron uno de los primeros programas informáticos de búsqueda de similitudes de secuencias (llamado FASTP), para determinar que el contenido de v-sis, una secuencia viral que causa cáncer, era más similar al gen PDGF celular bien caracterizado. Este sorprendente resultado proporcionó importantes conocimientos mecanicistas para los biólogos que trabajan sobre cómo esta secuencia viral causa cáncer [3]. A partir de esta primera aplicación inicial de las computadoras a la biología, el campo de la bioinformática se ha disparado. El crecimiento de la bioinformática es paralelo al desarrollo de la tecnología de secuenciación de ADN. De la misma manera que el desarrollo del microscopio a fines del siglo XVII revolucionó las ciencias biológicas al permitir que Anton Van Leeuwenhoek observara las células por primera vez, la tecnología de secuenciación de ADN ha revolucionado el campo de la bioinformática. El rápido crecimiento de la bioinformática puede ilustrarse mediante el crecimiento de secuencias de ADN contenidas en el depósito público de secuencias de nucleótidos llamado GenBank.


Figura 2. El uso de computadoras para procesar información biológica. La gran cantidad de información de secuenciación del genoma ha requerido el diseño de software y el uso de computadoras para procesar esta información.

Los proyectos de secuenciación del genoma se han convertido en los buques insignia de muchas iniciativas de bioinformática. El proyecto de secuenciación del genoma humano es un ejemplo de un proyecto de secuenciación del genoma exitoso, pero también se han secuenciado y se están secuenciando muchos otros genomas. De hecho, los primeros genomas que se secuenciaron fueron virus (es decir, el fago MS2) y bacterias, siendo el genoma de Haemophilus influenzae Rd el primer genoma de un organismo vivo libre depositado en los bancos de datos de secuencias públicas [4]. Este logro fue recibido con menos fanfarria que la finalización del genoma humano, pero está quedando claro que la secuenciación de otros genomas es un paso importante para la bioinformática actual. Sin embargo, la secuencia del genoma por sí misma tiene información limitada. Para interpretar la información genómica, es necesario realizar un análisis comparativo de secuencias y un reactivo importante para estos análisis son las bases de datos de secuencias de acceso público. Sin las bases de datos de secuencias (como GenBank), en las que los biólogos han capturado información sobre su secuencia de interés, gran parte de la rica información obtenida de los proyectos de secuenciación del genoma no estaría disponible.

De la misma manera que los avances en microscopía presagiaron descubrimientos en biología celular, los nuevos descubrimientos en tecnología de la información y biología molecular están presagiando descubrimientos en bioinformática. De hecho, una parte importante del campo de la bioinformática es el desarrollo de nueva tecnología que permite que la ciencia de la bioinformática avance a un ritmo muy rápido. Por el lado de las computadoras, Internet, los nuevos desarrollos de software, los nuevos algoritmos y el desarrollo de la tecnología de clústeres de computadoras han permitido a la bioinformática dar grandes saltos en términos de la cantidad de datos que pueden analizarse de manera eficiente. En el laboratorio, se han desarrollado nuevas tecnologías y métodos, como la secuenciación de ADN, el análisis en serie de la expresión génica (SAGE), los microarrays y las nuevas químicas de espectrometría de masas a un ritmo igualmente vertiginoso, lo que permite a los científicos producir datos para análisis a una velocidad increíble. La bioinformática proporciona tecnologías de plataforma que permiten a los científicos manejar las grandes cantidades de datos producidos a través de iniciativas de genómica y proteómica, así como el enfoque para interpretar estos datos. En muchos sentidos, la bioinformática proporciona las herramientas para aplicar el método científico a datos a gran escala y debe verse como un enfoque científico para plantear muchos tipos nuevos y diferentes de preguntas biológicas.


Figura 3. Tipos potenciales de datos bioinformáticos.Las bases de datos informáticas de información biológica permiten a los científicos generar todo tipo de datos, desde generar secuencias de proteínas y predecir dominios de proteínas hasta incluso producir estructuras de proteínas en 3D.

La palabra bioinformática se ha convertido en una palabra muy popular en la ciencia. Muchos científicos encuentran emocionante la bioinformática porque tiene el potencial de sumergirse en un mundo completamente nuevo de territorio inexplorado. La bioinformática es una nueva ciencia y una nueva forma de pensar que potencialmente podría conducir a muchos descubrimientos biológicos relevantes. Aunque la tecnología permite la bioinformática, la bioinformática todavía tiene mucho que ver con la biología. Las cuestiones biológicas impulsan todos los experimentos bioinformáticos. La bioinformática puede abordar cuestiones biológicas importantes que incluyen la comprensión de la conexión genotipo-fenotipo de la enfermedad humana, la comprensión de las relaciones entre la estructura y la función de las proteínas y la comprensión de las redes biológicas. Los bioinformáticos a menudo encuentran que no existen los reactivos necesarios para responder a estas interesantes preguntas biológicas. Por lo tanto, una gran parte del trabajo de un bioinformático consiste en crear herramientas y tecnologías como parte del proceso de formulación de la pregunta. Para muchos, la bioinformática es muy popular porque los científicos pueden aplicar tanto sus habilidades biológicas como informáticas para desarrollar reactivos para la investigación bioinformática. Muchos científicos están descubriendo que la bioinformática es un territorio nuevo e interesante de cuestionamiento científico con un gran potencial para beneficiar la salud humana y la sociedad.

El futuro de la bioinformática es la integración. Por ejemplo, la integración de una amplia variedad de fuentes de datos, como datos clínicos y genómicos, nos permitirá utilizar los síntomas de la enfermedad para predecir mutaciones genéticas y viceversa. La integración de datos SIG, como mapas, sistemas meteorológicos, con datos de genotipos y salud de los cultivos, nos permitirá predecir los resultados exitosos de los experimentos agrícolas. Otra área futura de investigación en bioinformática es la genómica comparativa a gran escala. Por ejemplo, el desarrollo de herramientas que pueden hacer comparaciones de genomas de 10 vías impulsará la tasa de descubrimiento en este campo de la bioinformática. En este sentido, el modelado y la visualización de redes completas de sistemas complejos podrían utilizarse en el futuro para predecir cómo reacciona el sistema (o la célula), a un fármaco, por ejemplo. Un conjunto de desafíos técnicos enfrenta la bioinformática y está siendo abordado por computadoras más rápidas, avances tecnológicos en el espacio de almacenamiento en disco y un mayor ancho de banda, pero uno de los mayores obstáculos que enfrenta la bioinformática en la actualidad es el pequeño número de investigadores en el campo. Esto está cambiando a medida que la bioinformática se mueve a la vanguardia de la investigación, pero este retraso en la experiencia ha llevado a lagunas reales en el conocimiento de la bioinformática en la comunidad investigadora. Finalmente, una pregunta de investigación clave para el futuro de la bioinformática será cómo comparar de forma computacional observaciones biológicas complejas, como patrones de expresión génica y redes de proteínas. La bioinformática consiste en convertir las observaciones biológicas en un modelo que una computadora pueda comprender. Esta es una tarea muy desafiante ya que la biología puede ser muy compleja. Este problema de cómo digitalizar datos fenotípicos como el comportamiento, los electrocardiogramas y la salud de los cultivos en una forma legible por computadora ofrece desafíos emocionantes para los futuros bioinformáticos.

(Este artículo está basado en una entrevista con Francis Ouellette, Director del Centro de Bioinformática de la UBC)

1. PMID = 5789703 Sci. Soy. 221 de julio de 1969 (1): 86-95.
2. PMID = 6304883 Science. 15 de julio de 1983, 221 (4607): 275-7.
3. PMID = 6306471 Nature. 7-13 de julio de 1983 304 (5921): 35-9.
4. PMID = 7542800 Science. 28 de julio de 1995 269 (5223): 496-512.

(REIMPRESO DEL NÚMERO UNO, 11 DE ABRIL DE 2005)

(Arte de Jiang Long & # 8211 tenga en cuenta que las versiones de alta resolución de los archivos de imagen están disponibles aquí)


1. Introducción

El aprendizaje automático es una especialización de la informática estrechamente relacionada con el reconocimiento de patrones, la ciencia de datos, la minería de datos y la inteligencia artificial (William, 2009). Dentro del campo del aprendizaje automático, las redes neuronales artificiales, inspiradas en las redes neuronales biológicas, han recuperado popularidad en los últimos años (Schmidhuber, 2015). Su éxito más reciente comenzó con el desarrollo de métodos efectivos para entrenar redes neuronales profundas (redes con múltiples capas ocultas) y la acuñación del término aprendizaje profundo alrededor de 2006 (Hinton y Salakhutdinov, 2006 Schmidhuber, 2015). Desde entonces, se han realizado mejoras en parte gracias al acceso a mayores recursos computacionales, especialmente unidades de procesamiento de gráficos (GPU), lo que permite el entrenamiento de redes neuronales profundas que contienen muchos parámetros en un tiempo razonable. Dado esto, las arquitecturas de redes neuronales especializadas como las redes neuronales convolucionales (CNN) y las redes neuronales recurrentes (RNN) con células de memoria a corto plazo a largo plazo (LSTM) ahora se pueden entrenar de manera eficiente y se han aplicado con éxito a muchos problemas, incluido el reconocimiento de imágenes (Ciresan et al., 2011 Krizhevsky et al., 2012) y tareas de procesamiento del lenguaje natural como el reconocimiento de voz (Geiger et al., 2014) y traducción de idiomas (Sutskever et al., 2014).

Los éxitos de las redes neuronales han llevado al desarrollo de varios marcos de programación para construir y entrenar redes neuronales. Algunos ejemplos son PyTorch (http://pytorch.org/), Caffe (http://caffe.berkeleyvision.org) y TensorFlow (https://www.tensorflow.org). Nuestro marco de elección aquí es Lasaña (Dieleman et al., 2015), una biblioteca de Python liviana extremadamente flexible y fácil de usar bien establecida construida sobre la biblioteca de cálculo numérico Theano (Bastien et al., 2016). Si bien la mayoría de los otros marcos requieren que el usuario aprenda un lenguaje de programación dedicado, Lasagne está basado en Python y, por lo tanto, es relativamente fácil de usar para los bioinformáticos que ya programan en Python. Además, la comunidad activa de Lasagne garantiza que los últimos algoritmos y arquitecturas de entrenamiento de redes neuronales estén disponibles para el usuario.

Dentro de la bioinformática, los ejemplos de aplicaciones de aprendizaje profundo incluyen la predicción de patrones de empalme (Leung et al., 2014), dianas de ADN y ARN de proteínas reguladoras (Alipanahi et al., 2015), estructura secundaria de proteínas (Wang et al., 2016) y análisis de imágenes biomédicas (Cha et al., 2016 Moeskops et al., 2016). Sin embargo, el número de aplicaciones aún es relativamente pequeño y, en nuestra opinión, la aplicación de métodos de aprendizaje profundo dentro de la biología se está frenando debido a la falta de ejemplos y plantillas de programación con antecedentes biológicos que faciliten una ventaja en el uso de estas bibliotecas. para no expertos.

Aquí, buscamos alterar esto proporcionando una introducción no experta al campo de las redes neuronales profundas con ejemplos de aplicación y listas para aplicar y adaptar plantillas de código que ilustran cómo las redes neuronales convolucionales y LSTM se pueden diseñar y entrenar con éxito en datos biológicos para lograr Rendimiento de última generación en la predicción de (i) localización subcelular de proteínas, (ii) estructura secundaria de proteínas y (iii) péptidos que se unen a moléculas del Complejo Mayor de Histocompatibilidad de Clase II. Las implementaciones de los métodos están disponibles en línea para que las utilicen usuarios finales no expertos como plantillas para desarrollar modelos que describan un problema de interés determinado https://github.com/vanessajurtz/lasagne4bio. El código se puede ejecutar tanto en la CPU como en la GPU habilitada para cuda. La GPU da una aceleración del orden de 100 veces.


Adleman L (2000) Hacia una teoría matemática del autoensamblaje. Informe técnico 00-722, Departamento de Ciencias de la Computación, Universidad del Sur de California

Daley M, McQuillan I (2006) Sobre las propiedades computacionales de la recombinación de ADN guiada por plantillas. En: Carbone A, Pierce N (eds) Proceedings of the DNA computing 11. LNCS, vol 3892. Springer, Berlín, págs. 27–37

de Luca A (2006) Operadores de cierre de pseudopalíndromo en monoides libres. Theor Comput Sci 362: 282–300

Domaratzki M (2006) Estructuras en horquilla definidas por trayectorias de ADN. En: Mao C, Yokomori T (eds) Proceedings of the DNA computing 12. LNCS, vol 4287. Springer, Berlín, págs. 182-194

Feldkamp U, Banzhaf W, Rauhe H (2000) Un compilador de secuencias de ADN. En: Condon A, Rozenberg G (eds) Procedimientos preliminares de las computadoras basadas en ADN 6. Leiden, Países Bajos

Feldkamp U, Saghafi S, Banzhaf W, Rauhe H (2001) Generador de secuencias de ADN: un programa para la construcción de secuencias de ADN. En: Jonoska N, Seeman N (eds) Proceedings of the DNA-based Computers 7. LNCS, vol 2340. Springeer, Berlin, págs. 23–32

Garzón MH, Oehman C (2001) Computación biomolecular en tubos de ensayo virtuales. En: Jonoska N, Seeman N (eds) Proceedings of the DNA-based Computers 7. LNCS, vol 2340. Springer, Berlin, pp 117-128

Garzon M, Phan V, Roy S, Neel A (2006) En busca de códigos óptimos para la computación del ADN. En: Mao C, Yokomori T (eds) Proceedings of the DNA computing 12. LNCS, vol 4287. Springer, Berlín, 143-156

Hartemik J, Gifford DK, Khodor J (1999) Selección automática de secuencias de nucleótidos basada en constantes para el cálculo del ADN. En: Kari L, Rubin H, Wood D (eds) Actas de las computadoras basadas en ADN 4. Biosystems 52 (1–3): 227–235

Hartemink J, Gifford DK (1999) Simulación termodinámica de hibridación de desoxioligonucleótidos para el cálculo del ADN. En: Rubin H, Wood D (eds) Actas de las computadoras basadas en ADN 3. Serie DIMACS en matemáticas discretas e informática teórica. AMS Press, Providence, págs. 25–38

Hopcroft J, Ullman J, Motwani R (2001) Introducción a la teoría de autómatas, lenguajes y computación, 2ª ed. Addison Wesley, Boston

Hussini S, Kari L, Konstantinidis S (2003) Propiedades de codificación de los lenguajes de ADN. Theor Comput Sci 290: 1557–1579

Jonoska N, Mahalingam K, Chen J (2005) Códigos de involución: con aplicación a lenguajes codificados por ADN. Nat Comput 4 (2): 141–162

Jonoska N, Kari L, Mahalingam K (2006) Involución sólida y códigos de unión. En: Ibarra O, Dang Z (eds) Desarrollos en la teoría del lenguaje: décimo congreso internacional. LNCS, vol 4036. Springer, Berlín, págs. 192–202

Kari L, Mahalingam K (2007a) Palabras delimitadas involuntariamente. Int J Found Comput Sci 18: 1089-1106

Kari L, Mahalingam K (2007b) Palabras conjugadas y conmutativas de Watson-Crick. En: Garzon M, Yan H (eds) Procedimientos previos a la computación del ADN 13. Springer, Berlín, págs. 75–87

Kari L, Mahalingam K (2007c) Watson-Crick, palabras bordeadas y su monoide sintáctico. En: Domaratzki M, Salomaa K (eds) Taller internacional sobre teoría del lenguaje en biocomputación, Kingston, Canadá, págs. 64–75

Kari L, Konstantinidis S, Losseva E, Wozniak G (2003) Lenguajes de ADN sin pegajosos ni voladizos. Acta Inf 40: 119-157

Kari L, Konstantinidis S, Losseva E, Sosik P, Thierrin G (2005a) Estructuras de horquilla en palabras de ADN. En: Carbone A, Pierce N (eds) Proceedings of the DNA computing 11. LNCS, vol 3892. Springer, Berlin, pp 158-170

Kari L, Konstantinidis S, Sosik P (2005b) Lenguajes libres de enlaces: formalizaciones, maximalidad y métodos de construcción. Int J Found Comput Sci 16: 1039–1070

Kari L, Mahalingam K, Thierrin G (2007) El monoide sintáctico de los lenguajes sin horquillas. Acta Inf 44 (3): 153–166

Kari L, Mahalingam K, Seki S (2009) Raíces gemelas de palabras y sus propiedades. Theor Comput Sci 410 (24–25): 2393–2400

Lothaire M (1997) Combinatoria de palabras. Prensa de la Universidad de Cambridge, Cambridge

Lyndon RC, Schutzenberger MP (1962) Sobre la ecuación a METRO = B norte C pag en un grupo libre. Mich Math J 9: 289–298

Marathe A, Condon A, Corn R (1999) Sobre el diseño combinatorio de palabras de ADN. En: Winfree E, Gifford D (eds) Actas de las computadoras basadas en ADN 5. Serie DIMACS en matemáticas discretas e informática teórica. AMS Press, Providence, págs. 75–89

Shyr HJ (2001) Monoides y lenguajes gratuitos. Hon Min Book Company, Taiwán

Soloveichik D, Winfree E (2006) Complejidad de la corrección de pruebas compacta para patrones autoensamblados. En: Carbone A, Pierce N (eds) Proceedings of the DNA computing 11. LNCS, vol 3892. Springer, Berlín, págs. 305–324

Tulpan D, Hoos H, Condon A (2003) Algoritmos de búsqueda local estocástica para el diseño de palabras de ADN. En: Hagiya M, Ohuchi A (eds) Proceedings of the DNA-based Computers 8. LNCS, vol 2568. Springer, Berlin, pp 229–241

Yu SS (1998) d-lenguajes mínimos. Discret Appl Math 89: 243–262

Yu SS (2005) Idiomas y códigos. Notas de lectura. Departamento de Ciencias de la Computación, Universidad Nacional Chung-Hsing, Taichung