UT5 - Clonación Molecular - 2ª Parte - Contenido educativo
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Bien, vamos a comenzar la segunda parte del tema de clonación molecular.
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Esta parte es muy importante y es un pelín compleja.
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Vamos a ver las fases del proceso de clonación, ¿de acuerdo?
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Os recuerdo que el objetivo fundamental es que queremos introducir un gen en un vector,
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en este caso está representado un plásmido, para poder amplificarlo en vivo en células bien prokaryotas o bien eucariotas.
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Las fases del proceso de forma genérica son tres.
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La primera de ellas es la creación de los vectores recombinantes.
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Con todo lo que ya hemos estudiado en los apartados anteriores, sabemos que, por un lado,
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hemos de preparar nuestro fragmento, el inserto que queremos clonar, digiriéndolo con enzimas de restricción,
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con endonucleasas de restricción, pero al mismo tiempo también hemos de preparar el vector.
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En este caso está representado un plásmido.
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Y lo deberemos digerir, lo digo ya por primera vez y lo volveré a repetir después,
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con el mismo o los mismos enzimas de restricción con los que hemos digerido el inserto.
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Después, una vez ya los tenemos preparados, haremos una incubación juntos en un tubo con la ligasa,
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para que se produzcan los vectores recombinantes.
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Como vais viendo, y ya comentamos en clase y en los apartados anteriores,
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vamos a obtener tanto vectores...
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Vectores recombinantes, que nos gustaría que todos fueran así,
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vectores recombinantes con nuestro fragmento de interés, con el inserto,
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pero también habrá un porcentaje, seguramente menor,
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pero hay un cierto porcentaje de vectores vacíos.
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Sencillamente han recircularizado.
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¿De acuerdo?
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Una vez ya tenemos nuestro vector recombinante,
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que, insisto, tendremos una mezcla de vectores recombinantes y vectores vacíos,
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los vamos a introducir en las...
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En las células hospedadoras, en la fase 2 del proceso.
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En este caso, como estamos en el ejemplo con plásmidos, estos son bacterias, células prokaryotas.
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Algunos plasmidos también se pueden introducir en células eukaryotas,
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pero en el caso del esquema que tenéis en el libro, son bacterias.
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Ya os introduzco que esta fase nos va a producir tres tipos de células.
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Como veis, he modificado un poquito el esquema,
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respecto al del libro, para representar estos tres tipos de células.
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Las primeras, células que no han introducido ningún vector.
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Se han quedado tal cual estaban al principio.
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Por tanto, son células no transformadas, no transfectadas.
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Y después de las células que sí que han introducido el vector,
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y que sí que lo han adquirido, tenemos dos tipos.
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Las células que han introducido el vector vacío, y por tanto no son células recombinantes,
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y las células que han introducido el vector vacío, y por tanto no son células recombinantes,
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y las células que han incorporado el vector recombinante,
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y por tanto son las que nos interesan de verdad.
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Estas de aquí, estos dos tipos de células, de alguna manera tenemos que quitarnos las de en medio.
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Eso lo vamos a realizar en la fase 3, que es la fase de selección e identificación.
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En esta fase veremos cuatro estrategias que se utilizan.
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Algunas son un poquito, digamos, clásicas y están en desuso,
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y se han ido sustituyendo.
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Y se han ido sustituyendo por otras más efectivas, que son más fáciles de realizar en el laboratorio.
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Las veremos.
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¿Cuál es el objetivo?
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De todos estos tipos de células, de estos tres tipos de células,
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tengo que seleccionar e identificar estas,
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para poder eliminar estas de aquí,
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y quedarme solamente con las células transformadas con vector recombinante.
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A partir, una vez ya las he seleccionado y las he identificado,
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ya las puedo expandir.
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¿De acuerdo?
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Esto representa una placa de agar con colonias de cultivo de bacterias en medio sólido.
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Bien, vamos a ver la primera fase.
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La primera fase, ya hemos dicho que es la creación de un vector recombinante.
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Para ello, hay tres subfases.
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La primera subfase es la preparación del DNA, del inserto que vamos a clonar.
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Y para ello, ya hemos dicho antes que vamos a digerir con endonucleasas de restricción.
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Os recuerdo, y tiro para atrás, que este inserto lo podemos obtener de dos maneras.
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O directamente de un DNA genómico,
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que yo voy a cortar con enzimas de restricción y luego purifico el inserto.
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Es decir, este inserto lo he sacado directamente del DNA genómico.
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O, actualmente se utiliza muchísimo esta segunda técnica,
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que es diseñar unos primers y amplificar por PCR.
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De tal manera que yo el DNA genómico lo voy a utilizar solamente como DNA molde.
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No lo voy a digerir.
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Voy a obtener el amplicón, el amplicón de mi gen de interés, del inserto.
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Entonces, después, lo voy a digerir con enzimas de restricción.
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¿De acuerdo?
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Por tanto, son estas dos estrategias.
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O cojo el DNA genómico, lo digiero y obtengo entonces un montón de fragmentos
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digeridos.
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Y todos esos fragmentos los voy a clonar en vectores.
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Este método, esta estrategia la utilizamos cuando queremos crear bibliotecas de DNA.
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Lo veremos en apartados posteriores.
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Pero la que más se utiliza actualmente es a partir de un amplicón.
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¿De acuerdo?
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Cogemos nuestro DNA genómico como DNA molde,
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hacemos una PCR con primers específicos, amplificamos un gen, el inserto,
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y por tanto vamos a clonar un solo fragmento.
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Esta, digamos que es una estrategia más, entre comillas, quirúrgica.
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¿Sí?
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Vamos a mucho más dirigida, un solo fragmento.
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Y es la que más se utiliza, sobre todo en investigación.
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Por tanto, una vez yo ya tengo el inserto, o bien por la primera estrategia,
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o bien por la segunda estrategia, ahora lo tengo que digerir.
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Y lo tengo que digerir con endonucleasas de restricción.
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Os he puesto aquí, bueno, unas diapositivas, ya lo vimos en el tema 2,
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pero a modo de recordatorio sobre los enzimas de restricción,
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las endonucleasas de restricción.
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Ya hemos dicho, estos enzimas, como ya sabemos, reconocen una secuencia específica, concreta.
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Es lo que llamamos la diana de restricción.
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Por tanto, en nuestro inserto, en nuestro DNA,
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irán chequeando todo el DNA y cuando encuentren su diana de restricción, cortarán.
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Mientras que respetan toda el resto de secuencia, a derecha e izquierda,
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porque no hay diana de restricción.
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Para la mayoría de enzimas, esta diana de restricción es un fragmento muy chiquitín,
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una secuencia de 4 a 8 nucleótidos.
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Lo normal es que sean unos 5 o 6 nucleótidos, por tanto es una secuencia muy pequeña,
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primera característica.
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Y segunda característica.
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Estas dianas de restricción son secuencias que tienen simetría palindrómica,
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son secuencias palindrómicas.
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¿Eso qué significa?
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Aquí tenemos un ejemplo.
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Un palíndromo, o una secuencia palindrómica,
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es aquella que se lee igual de izquierdas a derechas que de derechas a izquierdas.
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Como la secuencia de DNA son bicatenarias, de doble cadena,
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si leemos la secuencia siempre en dirección 5'-3', por supuesto,
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aquí tenemos un ejemplo, esta secuencia de izquierda a derecha es GGGCCC.
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Leída de derecha a izquierda, como tengo que leer la 5'-3', es la misma secuencia, GGGCCC.
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Esta es una secuencia palindrómica, de tal manera que el enzima reconoce esta secuencia específica
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porque además es palindrómica.
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En el ejemplo del esquema que tenemos aquí, esta secuencia también es palindrómica, GATTCC.
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Leída de izquierda a derecha, leída de derecha a izquierda, lo mismo, GATTCC.
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Siempre leída, repito, de 5'-3'.
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Tercera característica de estos enzimas de restricción y sus dianas de restricción,
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dentro de la secuencia,
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no cortan al azar, sino que cortan siempre en un punto específico.
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En concreto, este enzima que nos representan,
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cortaría detrás de la guanina y la adenina, en una cadena,
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y detrás de la guanina y la adenina, entre la guanina y la adenina, en la otra cadena también.
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Por tanto, dentro de la secuencia de la diana de restricción,
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no cortan al azar, sino que cortan en un punto específico.
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Esa es la tercera característica
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de las dianas de restricción y sus endonucleasas.
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Aquí os pongo una tabla con algunos ejemplos.
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Por ejemplo, todas estas enzimas de restricción se utilizan muchísimo en el laboratorio.
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ALU-1, VAMACHE-1, ECORRE-1, ECORRE-5, GINDE-3,
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también se utiliza mucho, PISTEL-1...
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Ya veis, cada una tiene su secuencia.
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Aquí han representado solo la secuencia de una de las cadenas,
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en dirección 5'-3'.
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Si os dais cuenta, y os dais cuenta,
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si hacéis la complementaria, os saldrá la secuencia palindrómica.
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Y dentro de esta secuencia,
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de cada una de estas secuencias de restricción,
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el enzima en concreto corta en un punto específico.
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Esta, pues justo en medio, está entre las dos guaninas.
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Está entre la guanina y la adenina,
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como hemos visto en el ejemplo de antes.
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Y así, etc., etc., cada una de las endonucleasas de restricción.
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Cuarta característica de las endonucleasas de restricción.
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Cuando cortan, como ya hemos visto,
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vuelvo para atrás,
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hay algunas enzimas que cortan justo en medio
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de la secuencia de la diana de restricción.
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Y otras, más hacia el extremo.
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Por ejemplo, JAE-3 y ALU-1 cortan justo en medio.
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Mientras que BAMACHE-1, ECORRE-1 y GINDE-3
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cortan al principio de la secuencia.
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¿Esto qué implicación tiene?
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Pues que pueden generar dos tipos de extremos después de cortar.
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Los tenemos aquí representados.
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Pueden generar extremo romo,
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cuando el enzima de restricción corta justo en medio de la secuencia
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de la diana de restricción, genera extremo romo.
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¿Qué es un extremo romo?
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Un extremo justo que parece como un tabique.
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Dos muros.
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No tiene nada, ninguna secuencia colgando.
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Mientras que ECORRE-1, por ejemplo, corta dejando extremos cohesivos.
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Como corta al principio de la secuencia de restricción
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en cada una de las dos hebras, entre guanina y adenina,
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cuando corta aquí, corta aquí y se rompen todos los puentes de hidrógeno,
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los extremos que deja son cohesivos.
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Eso significa que queda una cola en una de las cadenas,
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una cola colgando.
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¿De acuerdo?
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Esto es muy importante.
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¿Por qué?
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Porque si después la liga se tiene que actuar,
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estos dos extremos solamente se pueden ligar nuevamente
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de la misma manera en la que estaban ligados.
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Mientras que este, si yo corto y dejo un extremo romo,
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lo veremos en algún ejemplo,
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puede ligar así o podría ligar al revés.
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Entonces el inserto puede entrar,
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de derecha a izquierda o de izquierda a derecha.
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Esto lo veremos un poquito mejor más adelante.
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¿De acuerdo?
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Muy bien.
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Hemos cortado el DNA, el inserto que queremos clonar.
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Y lo normal es cortar con dos enzimas de restricción,
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es decir, y tiro para atrás.
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Aquí lo tenemos, el inserto.
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Lo normal es cortar con dos enzimas de restricción,
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una encima al principio y otra encima al final.
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¿Para qué?
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Para que este fragmento entre sí o sí en esa dirección,
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en el plásmido.
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Si no, se podría...
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Imaginaos que este es el principio y este es el final, ¿sí?
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Si yo corto aquí con ecoR1, ecoR1,
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este fragmento puede entrar así,
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aquí principio y final,
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o podría entrar final-principio.
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Se puede dar la vuelta.
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Entonces, claro, cambio la pauta de lectura.
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Si yo corto con una encima de restricción,
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este fragmento puede entrar principio-final
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o puede entrar al revés, final-principio.
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Pero si yo corto con dos enzimas de restricción,
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ecoR1, bamH1,
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y aquí igual, ecoR1, bamH1,
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este fragmento sólo puede entrar en dirección eco-bam.
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Nunca podrá entrar bam-eco.
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¿De acuerdo?
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Bueno, espero que se entiende.
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Si no, en clase lo... lo... lo...
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lo vemos.
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¿De acuerdo?
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Muy bien.
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He preparado mi DNA,
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lo he cortado con enzimas de restricción
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y tengo que hacer lo mismo con el vector de clonación.
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Y debo digerirlo con el mismo enzima,
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con las mismas enzimas endonucleases de restricción.
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Las mismas, porque si no, es imposible que entre el inserto.
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Y el libro nos pone que hay varios casos.
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Dependiendo de cómo es el vector,
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si corto con una enzima de restricción,
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obtengo un fragmento,
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es decir, lo linearizo el plásmido.
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Si corto con dos, linearizo el plásmido,
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pero obtengo también un pequeño fragmento.
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Pero si es lineal,
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pues cortando con... con una enzima de restricción,
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obtengo dos fragmentos,
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cortando con dos enzimas de restricción,
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obtengo tres fragmentos.
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Esto es muy sencillo.
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¿De acuerdo?
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Por tanto, ya he digerido con enzimas de restricción el inserto,
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he digerido el vector,
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y ahora los voy a incubar con la ligasa.
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¿De acuerdo?
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Yo tenía mi inserto,
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imaginaos que este inserto viene de un producto de PCR,
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he amplificado el gen de la insulina por PCR,
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lo he digerido con enzimas de restricción,
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ECOBAM, por ejemplo,
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he cogido mi plásmido,
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lo he digerido con los mismos enzimas de restricción,
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por tanto, aquí tenemos un extremo ECO y un extremo BAM,
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y ahora lo que hago es,
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los voy a incubar con la ligasa.
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Y pueden ocurrir dos cosas.
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Si yo he cortado con una enzima de restricción,
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este plásmido puede recircularizar.
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Si yo he cortado con dos enzimas de restricción,
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y esto es muy importante,
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este inserto, consigo dos cosas.
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Una, este inserto solo puede entrar ECO, ECO, BAM, BAM.
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Nunca puede entrar este extremo BAM con el de ECO.
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Imposible, ¿de acuerdo?
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No se puede dar la vuelta.
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Y segundo, que consigo, es que
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solamente después de la ligación voy a obtener
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vectores recombinantes.
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Y muy pocos van a recircularizar.
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¿Por qué?
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Porque este extremo es ECO y este extremo es BAM.
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Dejan extremos cohesivos diferentes,
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es decir, tiro para atrás.
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Acordaos, estos extremos cohesivos son diferentes,
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no son complementarios,
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y por tanto el plásmido no puede recircularizar.
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¿De acuerdo?
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Bien, una vez acaba la fase 1,
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y yo ya tengo, he acabado la fase de ligación,
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ya he hecho el tratamiento con la ligasa,
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la segunda fase es, voy a introducir el vector recombinante
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en células hospedadoras.
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Y aquí tenemos varios casos.
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Podemos introducirlo en células prokaryotas
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o en células eukaryotas.
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Si lo introducimos en células bacterianas,
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en células prokaryotas,
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hemos de utilizar como vector siempre plásmidos.
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Primero, y eso es muy importante.
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Segundo, la introducción de un vector en bacterias
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se denomina transformación.
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Por tanto, cuando hablamos de transformación,
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es transformación bacteriana.
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La introducción de un vector en otra,
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en células eukaryotas, recibe otro nombre.
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¿De acuerdo?
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Importante, para poder transformar,
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tercera idea fundamental de células prokaryotas,
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para poder transformar bacterias,
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debo realizarlo en bacterias competentes.
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¿Esto qué significa?
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Son bacterias que están preparadas
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para poder admitir el plásmido.
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Y van a estar preparadas
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siguiendo un tratamiento específico
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que va a abrir pequeños poros
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en su pared y membrana.
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De tal manera que va a ser mucho más fácil
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que admitan el vector recombinante,
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el plásmido recombinante.
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Ya vimos dos cepas que se utilizan mucho
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de bacterias competentes.
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Las DH5-alfa y las CK14, creo.
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Me parece las K14.
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Bueno, las tenéis en las diapositivas anteriores.
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¿De acuerdo?
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Este proceso de competencia
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lo tenemos que realizar en nuestras bacterias.
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Se suele utilizar muchísimo Escherichia coli.
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Y el proceso de transformación
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debe estar precedido siempre
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de un proceso de competencia.
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Hemos de hacer nuestras bacterias competentes.
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Y este proceso lo podemos hacer de dos maneras.
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Uno, utilizando un tratamiento físico,
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es decir, un choque térmico,
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un choque térmico.
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¿Cómo lo realizamos?
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Ponemos nuestras bacterias
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a cuatro grados,
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en hielo, a cuatro grados.
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Por tanto, ocurre lo mismo
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que cuando hace hielo por la mañana.
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Su pared, digamos que se retrae,
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el péptido glicano de su pared se retrae
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y rápidamente lo pongo a 42 grados.
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Eso es lo que hace, es que se dilate
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el péptido glicano de forma muy brusca
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y que la pared bacteriana se resquebraje
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y aparezcan pequeñas fisuras, pequeños poros.
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Tratamiento físico.
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Puedo hacerlo también con un tratamiento químico.
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El tratamiento químico clásico
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que se utiliza muchísimo es el cloruro cálcico.
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Un tratamiento con cloruro cálcico muy concentrado
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que produce lo mismo que el tratamiento físico.
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Es decir, produce fisuras en la pared de la bacteria.
00:19:22
Son pequeñas fisuras, es decir,
00:19:26
si fueran muy grandes la bacteria lixaría
00:19:28
y eso no nos interesa.
00:19:30
Muy bien.
00:19:32
Por tanto, con mis bacterias ya competentes
00:19:34
o bien por un método físico o por un método químico
00:19:36
la voy a transformar.
00:19:39
¿De acuerdo?
00:19:41
Si en lugar de células prokaryotas
00:19:51
yo quiero introducir el vector en células eukaryotas
00:19:53
tenemos dos tipos.
00:19:56
Si utilizamos virus,
00:19:58
es decir, voy a meter mi inserto dentro de un virus
00:20:00
y el virus va a infectar las células eukaryotas.
00:20:04
Esto a veces se utiliza mucho sobre todo si son células en cultivo
00:20:07
porque los virus tienen una tasa de infección,
00:20:11
infectividad muy elevada
00:20:14
y en un periodo corto de tiempo
00:20:16
puedo tener muchas células en cultivo infectadas
00:20:19
y con mi inserto.
00:20:22
Este proceso lo llamamos transducción.
00:20:24
O puedo utilizar células eukaryotas
00:20:26
pero que no están mediadas por virus.
00:20:30
Por ejemplo, puedo introducir plásmidos o cósmidos.
00:20:32
Y hablamos entonces de transfección.
00:20:35
Podemos transfectar de dos maneras diferentes.
00:20:37
Bien.
00:20:40
Utilizando un tratamiento químico con fosfato cálcico
00:20:42
el fosfato cálcico va a obligar a las células
00:20:46
a introducir los plásmidos por un proceso de endocitosis
00:20:50
los que...
00:20:54
Esto os debe sonar de la biología celular
00:20:55
que visteis en segundo de bachillerato
00:20:59
por endocitosis.
00:21:01
Los que no lo podéis buscar en Youtube
00:21:02
pero es un proceso por el cual las células
00:21:05
internalizan componentes de gran tamaño
00:21:07
al interior de la célula.
00:21:10
O podemos utilizar liposomas.
00:21:12
Entonces, los liposomas son vesículas lipídicas
00:21:14
en las que dentro van a incluir nuestro vector
00:21:19
y van a introducirlo dentro de la célula eucariota
00:21:23
por fusión con la membrana.
00:21:27
Son dos procesos diferentes.
00:21:29
¿De acuerdo?
00:21:31
Podemos transformar las bacterias
00:21:32
por un método físico o por un método químico.
00:21:34
Ya hemos visto.
00:21:37
Y la transfección también la llevamos a cabo
00:21:38
normalmente por métodos químicos
00:21:40
utilizando liposomas o con fosfato cálcico
00:21:42
que es muy barato y funciona muy bien.
00:21:45
Por tanto, transformación.
00:21:51
Células prokaryotas.
00:21:52
Transfección y transducción en células eucariotas.
00:21:54
Pero hay un cuarto método
00:21:59
que es la electroporación.
00:22:01
¿A qué os suena esto de electroporación?
00:22:03
Pues sí, vamos a someter las células
00:22:05
a un choque eléctrico.
00:22:08
¿De acuerdo?
00:22:10
Las vamos a electroporar, electrocutar entre comillas.
00:22:11
¿De acuerdo?
00:22:14
Con una corriente eléctrica de bajo voltaje
00:22:15
de tal manera que esta electroporación
00:22:19
va a hacer que vibren las membranas,
00:22:22
las paredes bacterianas
00:22:24
y también va a producir fisuras.
00:22:26
¿De acuerdo?
00:22:28
¿Cuál es la gran ventaja de la electroporación?
00:22:29
Bueno, porque lo podemos utilizar
00:22:31
en cualquier tipo de célula,
00:22:33
tanto prokaryotas como eucariotas.
00:22:34
La electroporación.
00:22:36
¿De acuerdo?
00:22:37
Y la segunda característica
00:22:38
es que es un método de gran eficiencia.
00:22:40
Por tanto, por electroporación
00:22:43
se va a introducir muchísima mayor cantidad
00:22:45
de vector en la célula.
00:22:47
El inconveniente que tiene la electroporación
00:22:49
es que tengo que controlar muy bien
00:22:51
el tiempo de electroporación,
00:22:53
la intensidad de la corriente
00:22:55
y el voltaje.
00:22:58
Porque si no,
00:22:59
bueno, puedo romper las células y les salvas.
00:23:00
¿De acuerdo?
00:23:04
Muy bien.
00:23:07
Una vez ya hemos introducido,
00:23:09
os recuerdo,
00:23:11
una vez ya obtuvimos los clones recombinantes
00:23:13
y ahora hemos introducido en células hospedadoras,
00:23:17
tenemos tres casos.
00:23:20
De todas esas células,
00:23:22
unas no habrán incorporado nada
00:23:24
y serán células que están tal cual
00:23:27
como antes, como al principio.
00:23:30
Células que han incorporado el vector,
00:23:32
pero el vector vacío
00:23:34
y células que han incorporado
00:23:36
el vector recombinante.
00:23:38
De tal manera que ahora en la tercera fase,
00:23:40
que es quizá un poquito conceptualmente
00:23:43
la más compleja,
00:23:45
vamos a llevar a cabo el proceso
00:23:47
de selección y el proceso
00:23:49
de identificación de todos estos clones
00:23:51
para poder quedarnos solamente
00:23:54
con los clones recombinantes
00:23:56
y estos expandirlos in vitro.
00:23:58
Hemos dicho, podemos obtener células
00:24:03
no transformadas,
00:24:05
tal y como está aquí en el ejemplo,
00:24:07
como estamos utilizando plásmidos
00:24:09
en el ejemplo y bacterias,
00:24:11
vamos a hablar de transformación
00:24:12
como si fueran bacterias.
00:24:14
¿De acuerdo?
00:24:15
Células no transformadas
00:24:16
y luego células transformadas.
00:24:17
O con vector recombinante
00:24:19
o con vector vacío,
00:24:20
no recombinante.
00:24:21
La selección, ya decíamos,
00:24:23
el proceso de selección
00:24:25
me va a permitir eliminar
00:24:26
las células no transformadas
00:24:27
y quedarme sólo con las transformadas.
00:24:29
Importante.
00:24:32
Y el proceso de identificación
00:24:33
me va a permitir quedarme
00:24:36
con las células transformadas recombinantes
00:24:38
y eliminar las transformadas
00:24:41
no recombinantes.
00:24:43
¿De acuerdo?
00:24:45
Para ello vamos a utilizar,
00:24:46
si recordáis,
00:24:48
dos elementos que tienen
00:24:50
los vectores de clonación.
00:24:51
El marcador de selección
00:24:53
y el marcador de identificación.
00:24:55
Hay cuatro estrategias fundamentales
00:24:58
para poder llevar a cabo
00:25:02
la selección e identificación.
00:25:04
Vamos a empezar por la técnica más clásica
00:25:06
y prácticamente está en desuso.
00:25:08
¿De acuerdo?
00:25:10
Y pasaremos después
00:25:11
a la segunda y la tercera
00:25:12
para la última,
00:25:13
que es la más novedosa
00:25:14
y más rápida.
00:25:16
La primera estrategia
00:25:18
vamos a utilizar
00:25:20
genes de resistencia antibióticos.
00:25:21
Es decir,
00:25:23
el gen de selección
00:25:24
y el gen de...
00:25:26
tanto el gen de selección
00:25:29
como el gen de identificación
00:25:31
son genes de resistencia antibióticos.
00:25:33
¿Vale?
00:25:36
Aquí nos han representado,
00:25:37
este es el esquema del vector,
00:25:39
para que lo podamos entender mejor,
00:25:41
del vector que vamos a utilizar
00:25:43
en nuestra clonación,
00:25:46
el que pone en el libro.
00:25:47
Tenemos un gen de resistencia ampicilina,
00:25:49
que es un antibiótico,
00:25:51
y un gen, aquí morado,
00:25:52
de resistencia tetraciclina.
00:25:54
¿De acuerdo?
00:25:56
La ampicilina y la tetraciclina
00:25:57
son dos antibióticos,
00:25:58
de tal manera que,
00:25:59
si yo en el medio de cultivo
00:26:00
de mis bacterias pongo ampicilina,
00:26:02
o tienen este gen
00:26:05
que hace que la bacteria resista la ampicilina,
00:26:07
o la bacteria se muere.
00:26:09
De la misma manera,
00:26:13
si yo en el medio de cultivo pongo tetraciclina,
00:26:14
o mis bacterias tienen este gen,
00:26:16
o las bacterias se mueren.
00:26:19
¿De acuerdo?
00:26:21
Como estáis viendo,
00:26:22
igual que en todos los vectores,
00:26:23
además del gen de selección
00:26:25
y el marcador de identificación,
00:26:28
tenemos un origen de replicación,
00:26:30
pero ahora,
00:26:32
en esta estrategia,
00:26:33
vamos a utilizar un vector
00:26:35
en el que el polilínquer,
00:26:37
y esto es muy importante,
00:26:39
el polilínquer,
00:26:40
el multiclone inside,
00:26:41
no está fuera.
00:26:42
En cualquier caso,
00:26:44
en cualquier sitio del plásmido,
00:26:45
sino que lo tenemos dentro,
00:26:47
dentro del gen de identificación.
00:26:49
Y esto es muy importante.
00:26:52
¿Por qué?
00:26:53
Fijaos,
00:26:54
una bacteria que haya introducido
00:26:56
el vector vacío,
00:26:58
bueno,
00:26:59
lo primero que tenemos que tener claro es que,
00:27:00
cuando nosotros,
00:27:02
en la primera fase,
00:27:04
hemos introducido el inserto
00:27:05
dentro del vector,
00:27:08
ese inserto,
00:27:10
en este vector en concreto,
00:27:11
se va a insertar aquí,
00:27:14
block,
00:27:15
¿sí?
00:27:16
Por ejemplo,
00:27:17
hemos cortado HINT-ECO-R1,
00:27:18
cortará aquí,
00:27:22
y el inserto entrará aquí dentro.
00:27:23
¿Qué es lo que ocurre
00:27:26
si el vector no es recombinante
00:27:27
y está vacío?
00:27:31
La bacteria que lo introduzca
00:27:32
podrá expresar el gen de ampicilina,
00:27:34
y será resistente a ampicilina,
00:27:37
y expresará el gen de tetraciclina,
00:27:39
de resistencia tetraciclina,
00:27:42
porque lo tiene completo.
00:27:44
Pero si os dais cuenta,
00:27:46
si la bacteria ha introducido
00:27:48
el vector recombinante,
00:27:51
este gen de tetraciclina está roto.
00:27:53
En una primera parte,
00:27:57
tendremos una primera parte
00:27:58
del gen de tetraciclina,
00:28:01
tendremos nuestro inserto,
00:28:02
y a continuación la segunda parte
00:28:04
del gen de resistencia tetraciclina.
00:28:07
Por tanto,
00:28:09
cuando esta bacteria quiera,
00:28:10
expresar el gen de la tetraciclina,
00:28:13
empezará a expresar
00:28:17
la proteína de resistencia tetraciclina,
00:28:18
pero llega un momento que se para,
00:28:20
y se corta.
00:28:22
¿Por qué?
00:28:23
Porque tenemos el inserto,
00:28:24
que es gigante.
00:28:25
Y por tanto,
00:28:26
la bacteria que tiene
00:28:27
el vector recombinante,
00:28:29
será resistente a ampicilina,
00:28:31
pero no será resistente a tetraciclina.
00:28:33
No sé si me explico.
00:28:36
¿De acuerdo?
00:28:39
Espero que se entienda bien.
00:28:40
Ya hemos dicho,
00:28:44
vamos a utilizar vectores
00:28:45
que tienen dos genes de resistencia.
00:28:46
En este caso,
00:28:48
os he puesto como ejemplo
00:28:49
a ampicilina y tetraciclina,
00:28:50
pero podría ser también la canamicina,
00:28:51
la neomicina...
00:28:53
Hay muchos genes de resistencia a antibióticos
00:28:54
que se utilizan en investigación.
00:28:57
De tal manera que,
00:29:01
cuando introducimos el vector en las bacterias,
00:29:02
tenemos que utilizar bacterias competentes
00:29:05
y sensibles tanto a ampicilina
00:29:08
como a tetraciclina.
00:29:10
Es decir,
00:29:12
estas bacterias por sí mismas
00:29:13
no resisten a los antibióticos.
00:29:15
Pongo ampicilina y pongo tetraciclina
00:29:17
y se mueren.
00:29:19
Son sensibles.
00:29:20
¿De acuerdo?
00:29:22
Ya hemos dicho que vamos a obtener células no transformadas.
00:29:23
Si las células no son transformadas,
00:29:26
en el medio de cultivo yo voy a poner ampicilina
00:29:29
y voy a poner tetraciclina,
00:29:32
junto con todos los nutrientes.
00:29:34
Por tanto,
00:29:36
las células no transformadas se mueren,
00:29:37
porque van a ser sensibles a ampicilina
00:29:39
y a tetraciclina.
00:29:41
Las células transformadas
00:29:43
con el vector no recombinante
00:29:45
serán resistentes
00:29:49
tanto a ampicilina como a tetraciclina,
00:29:51
porque,
00:29:53
vuelvo para atrás,
00:29:54
han incorporado este vector
00:29:58
tal cual lo tenemos aquí dibujado
00:30:00
y tienen el gen de resistencia a ampicilina
00:30:02
y el gen de tetraciclina
00:30:04
lo tienen completo,
00:30:06
no está roto.
00:30:07
Sin embargo,
00:30:08
las células,
00:30:09
las células transformadas con el vector recombinante
00:30:10
serán resistentes a ampicilina
00:30:13
pero serán sensibles a tetraciclina
00:30:15
y esto es muy importante,
00:30:17
que lo tengamos claro.
00:30:18
Sabiendo esto,
00:30:20
nosotros ponemos,
00:30:22
vamos a llevar a cabo una estrategia
00:30:24
en dos pasos.
00:30:26
Cogemos nuestras bacterias,
00:30:28
hemos hecho la transformación
00:30:32
y las vamos a poner en una plaquita con agar,
00:30:34
esto lo haréis el año que viene en microbiología,
00:30:36
y,
00:30:38
en medio de cultivo con ampicilina,
00:30:39
sólo ampicilina,
00:30:41
de tal manera que
00:30:42
van a producirse colonias de bacterias,
00:30:44
estas de aquí,
00:30:47
al cabo de 24 horas de incubación,
00:30:48
las células que crezcan
00:30:50
son células transformadas.
00:30:52
Tiro para atrás.
00:30:54
Hemos dicho que las no transformadas
00:30:55
son sensibles a ampicilina,
00:30:57
por tanto estas se mueren,
00:30:59
directamente no crecen,
00:31:01
pero las transformadas,
00:31:03
tanto estas como estas,
00:31:04
son resistentes a ampicilina.
00:31:05
¿Por qué?
00:31:07
Porque tienen el vector.
00:31:08
Muy bien.
00:31:10
¿Qué es lo que hago ahora?
00:31:11
Cojo un fragmento de terciopelo estéril,
00:31:13
y lo que hago es una imprimación.
00:31:18
Imprimo,
00:31:21
lo dejo caer sobre la plaquita,
00:31:23
de tal manera que en el terciopelo
00:31:26
me voy a llevar unas cuantas bacterias
00:31:28
pegadas en la misma posición
00:31:30
en la que estaban en la placa,
00:31:32
me las voy a llevar pegadas en el terciopelo,
00:31:34
unas cuantas bacterias de cada una de las colonias.
00:31:38
¿Y qué es lo que hago ahora?
00:31:41
Esta es la placa original,
00:31:43
esta de aquí con ampicilina.
00:31:45
Lo que hago ahora es cojo una placa nueva,
00:31:47
y en este caso esta placa
00:31:51
va a tener el medio de cultivo
00:31:53
y voy a incluir la tetraciclina,
00:31:55
el segundo antibiótico.
00:31:58
Y cojo mi terciopelo y vuelvo a imprimir.
00:32:00
¿De acuerdo? De la misma manera que he hecho aquí,
00:32:03
lo bajo y me llevo bacterias,
00:32:05
lo que hago ahora es lo bajo
00:32:07
que contacte con el medio de cultivo
00:32:09
y deposito las bacterias
00:32:11
en la misma posición en la que estaban
00:32:13
en la placa anterior.
00:32:15
¿De acuerdo? Incubo 24 horas
00:32:18
y veis, si os dais cuenta,
00:32:20
hay alguna colonia que desaparece,
00:32:24
es decir, era resistente a ampicilina
00:32:27
pero ahora ya no es resistente a tetraciclina.
00:32:29
Vuelvo para atrás.
00:32:32
Las que son resistentes a ampicilina,
00:32:34
pero son sensibles a tetraciclina,
00:32:36
llevan el vector recombinante.
00:32:38
Estas son las que me interesan.
00:32:40
Por tanto, estas de aquí,
00:32:43
que son resistentes a ampicilina
00:32:45
y a tetraciclina, no me interesan.
00:32:48
Como yo he mantenido la disposición topográfica,
00:32:51
es decir, la localización de las colonias,
00:32:55
yo sé que esta colonia que tendría que estar aquí
00:32:58
es la que me interesa.
00:33:00
Entonces, vuelvo a la primera plaquita,
00:33:02
a esta de aquí, cojo,
00:33:04
esta colonia, cojo sus bacterias
00:33:06
y las crezco aparte sabiendo que esas
00:33:09
son las bacterias con el clon recombinante.
00:33:12
¿De acuerdo?
00:33:15
Esta estrategia es una estrategia clásica.
00:33:17
En dos pasos tengo que hacer dos incubaciones
00:33:20
en dos placas, una con ampicilina,
00:33:23
otra con tetraciclina.
00:33:25
Es larga y laboriosa.
00:33:27
Por eso, realmente está en desuso.
00:33:29
La segunda estrategia intenta mejorar
00:33:32
esta estrategia para intentar hacerlo todo en un paso.
00:33:35
¿De acuerdo?
00:33:38
¿Cómo lo conseguimos?
00:33:40
Lo vamos a conseguir, en primer lugar,
00:33:42
porque vamos a utilizar bacterias
00:33:45
que son defectivas en lactosa.
00:33:49
Son lo que llamamos LAC negativas.
00:33:52
¿LAC negativas qué significa?
00:33:55
Significa que no poseen el gen LACZ.
00:33:57
El gen LACZ es el gen
00:34:02
que codifica para este enzima,
00:34:04
la beta-galactosidasa.
00:34:07
Este enzima, la beta-galactosidasa,
00:34:09
es muy importante para muchas bacterias.
00:34:13
¿Por qué? Porque les permite coger la lactosa,
00:34:15
la lactosa ya sabéis que es un disacárido,
00:34:18
coge la lactosa, rompe el enlace glucosídico,
00:34:21
liberando los dos monosacáridos que la forman,
00:34:26
glucosa y galactosa.
00:34:30
De tal manera que las bacterias LAC positivas
00:34:32
producen beta-galactosidasa
00:34:36
y tienen la capacidad de coger lactosa,
00:34:39
romperla y obtienen glucosa como fuente de energía.
00:34:42
¿De acuerdo?
00:34:48
Las bacterias LAC negativas, como no lo pueden hacer,
00:34:50
o le ponemos en el medio de cultivo glucosa directamente,
00:34:53
o si solo le ponemos lactosa, se mueren.
00:34:56
¿Por qué? Porque no tienen beta-galactosidasa,
00:34:58
no pueden romper la lactosa
00:35:01
y no pueden obtener glucosa a partir de lactosa.
00:35:03
¿De acuerdo? Muy importante.
00:35:07
Por tanto, primer punto.
00:35:09
Necesitamos como células hospedadoras bacterias LAC negativas,
00:35:11
bacterias competentes LAC negativas,
00:35:16
que no produzcan beta-galactosidasa.
00:35:19
¿Sí? Muy bien.
00:35:22
Segunda idea importante de esta estrategia.
00:35:27
Nosotros, en el medio de cultivo,
00:35:29
no vamos a poner lactosa.
00:35:31
Pondremos glucosa directamente.
00:35:33
Porque en esta estrategia queremos que crezcan las bacterias.
00:35:35
Las bacterias LAC negativas queremos que crezcan.
00:35:38
Pero, en el medio de cultivo vamos a poner una análogo.
00:35:41
No es la lactosa, pero estructuralmente se le parece.
00:35:45
¿Y qué gracia tiene? Fijaros.
00:35:48
Vamos a poner X-gal.
00:35:50
¿Qué gracia tiene el X-gal?
00:35:52
Si os dais cuenta, contiene una galactosa.
00:35:54
¿De acuerdo?
00:35:58
Pero, en lugar de estar unida esa galactosa a una glucosa,
00:35:59
está unida a un compuesto químico muy raro,
00:36:03
cuya estructura y nombre no nos interesa.
00:36:07
¿Qué gracia tiene?
00:36:10
Que si este X-gal...
00:36:12
La gracia que tiene el X-gal es que,
00:36:15
estructuralmente, es muy parecido a la lactosa.
00:36:19
De tal manera que podemos engañar a la beta-galactosidasa.
00:36:22
Si la beta-galactosidasa
00:36:25
coge el X-gal, es capaz de romper este enlace,
00:36:27
liberar la galactosa
00:36:32
y liberar este compuesto raro.
00:36:35
¿Qué gracia tiene este compuesto?
00:36:38
Que si yo, además, le añado un catalizador,
00:36:40
que se suele utilizar mucho el IPTG,
00:36:45
se une al IPTG, se oxida
00:36:49
y produce una molécula
00:36:52
que precipita y que está coloreada,
00:36:55
de un color así oscuro, ¿de acuerdo?
00:36:59
Azul oscuro, muy oscuro.
00:37:02
Ahora diréis, bueno, ¿y qué gracia tiene todo esto?
00:37:04
Pues fijaos, las bacterias lactonegativas
00:37:07
no van a poder hacer este proceso,
00:37:11
porque no tienen beta-galactosidasa.
00:37:13
Las colonias que van a dar van a ser de color blanco.
00:37:16
Las bacterias que son lactonegativas
00:37:20
y que incorporan la beta-galactosidasa
00:37:24
entonces van a dar colonias de color azul.
00:37:27
Fijaos, aquí han hecho ese experimento.
00:37:30
Aquellas colonias,
00:37:33
esto para lo general ya lo habéis visto nunca,
00:37:36
es una placa petri, esto amarillento es el medio de cultivo,
00:37:38
el agar debe ser un agar nutritivo, ¿de acuerdo?
00:37:41
Lo veréis el año que viene en microbiología
00:37:43
y os dais cuenta, hay dos tipos de colonias.
00:37:45
Unas colonias blancas,
00:37:47
las blancas corresponden a las células lactonegativas,
00:37:49
que no tienen beta-galactosidasa,
00:37:52
y las azules son las que tienen beta-galactosidasa,
00:37:53
¿de acuerdo?
00:37:58
De tal manera que cultivando en una única placa
00:37:59
soy capaz de diferenciar las bacterias
00:38:03
lac menos de las lac más, lac positivas,
00:38:05
¿de acuerdo?
00:38:08
Espero que se haya entendido esta introducción
00:38:10
de esta estrategia que llamamos cromogénica.
00:38:13
¿Qué gracia tiene esta estrategia?
00:38:16
Entendiendo esto, ahora podemos,
00:38:20
podemos entender que vamos a utilizar vectores de clonación
00:38:22
en los cuales, si os dais cuenta,
00:38:26
es idéntico al de la estrategia anterior,
00:38:30
vamos a tener el gen de selección,
00:38:32
que es un gen de resistencia a ampicilina,
00:38:34
pero en este caso hemos sustituido
00:38:36
el gen de la tetraciclina por el gen lacZ,
00:38:38
ya hemos dicho que el lacZ es el gen
00:38:41
que produce beta-galactosidasa,
00:38:44
que codifica para la beta-galactosidasa,
00:38:46
¿de acuerdo?
00:38:48
Muy bien, ¿qué es lo que hacemos ahora?
00:38:50
Ojo, si os dais cuenta,
00:38:52
nuevamente el poli-linker está dentro del gen lacZ,
00:38:54
de tal manera que el vector vacío,
00:38:58
aquella bacteria que tenga el vector vacío
00:39:01
va a ser capaz de producir beta-galactosidasa,
00:39:03
pero la que incorpore el gen,
00:39:06
el inserto,
00:39:09
va a tener el gen lacZ interrumpido,
00:39:12
roto, y no va a poder producir beta-galactosidasa
00:39:15
aunque tenga el gen, porque está roto.
00:39:18
De tal manera que ahora
00:39:22
lo que hacemos es,
00:39:24
después de la transformación,
00:39:26
incubamos nuestras células,
00:39:29
tiro para atrás,
00:39:31
en un medio de cultivo que tiene
00:39:32
1. ampicilina
00:39:34
y 2. x-gal,
00:39:36
de tal manera que ahora voy a ser capaz
00:39:39
de diferenciar en un único paso
00:39:42
qué bacterias dan colonias blancas
00:39:45
y qué bacterias dan colonias azules.
00:39:48
Las colonias azules son de base,
00:39:50
son de bacterias que han incorporado
00:39:51
el vector no recombinante
00:39:53
y que por tanto tienen el gen completo,
00:39:56
tal cual las colonias blancas
00:39:58
proceden de bacterias que tienen
00:40:03
el vector recombinante.
00:40:05
No producen beta-galactosidasa.
00:40:07
¿Por qué?
00:40:09
Porque aquí tienen metido el inserto
00:40:10
y el gen de la lacZ lo tienen roto.
00:40:12
¿De acuerdo?
00:40:15
Por tanto,
00:40:16
podemos hacer la selección
00:40:19
y la identificación simultáneamente
00:40:22
en un paso.
00:40:24
Las células no transformadas serán sensibles
00:40:26
al antibiótico,
00:40:28
a la ampicilina
00:40:29
y lacZ.
00:40:30
Por tanto, estas no crecen,
00:40:31
se mueren,
00:40:32
porque yo he puesto ampicilina.
00:40:33
Las células transformadas
00:40:35
con el vector no recombinante
00:40:36
son resistentes a ampicilina
00:40:38
y como son lacZ,
00:40:40
son lac positivas,
00:40:41
producen colonias azules.
00:40:43
Y las que me interesan a mí
00:40:45
son las que producen
00:40:47
colonias blancas
00:40:48
porque son lac negativas.
00:40:49
¿De acuerdo?
00:40:51
De tal manera que
00:40:52
lo único que tengo que hacer ahora
00:40:54
es seleccionar aquellas colonias
00:40:56
blancas
00:40:58
y ponerlas en cultivo
00:41:00
y amplificarlas.
00:41:01
¿De acuerdo?
00:41:02
Todo en un paso.
00:41:03
Selección e identificación
00:41:04
en un único paso.
00:41:06
La tercera estrategia,
00:41:09
todavía más sencilla,
00:41:11
pero es muy parecida a esta.
00:41:12
Y es que en lugar de ser
00:41:13
una estrategia cromogénica,
00:41:15
bueno, esto es una imagen
00:41:17
de un artículo científico
00:41:19
donde también veis
00:41:21
un montón de colonias blancas,
00:41:22
pero también hay colonias azules.
00:41:23
Seleccionamos las blancas,
00:41:25
que son las que nos interesan.
00:41:26
Es la utilización,
00:41:28
en la tercera estrategia,
00:41:30
utilización de proteínas fluorescentes.
00:41:31
De tal manera que es muy sencilla
00:41:33
y muy parecida a la anterior
00:41:35
si es que la hemos entendido bien.
00:41:36
En lugar de tener
00:41:38
como gen de identificación el lacZ,
00:41:40
que va a producir colonias de color azul,
00:41:43
pongo el gen de la GFP,
00:41:46
que es la proteína verde fluorescente.
00:41:49
Green Fluorescent Protein.
00:41:51
¿De acuerdo? Es una proteína fluorescente.
00:41:53
Pero, por lo demás, es idéntico.
00:41:55
Aquellos vectores vacíos
00:41:58
producirán el gen de resistencia a ampicilina
00:42:00
y el gen de GFP.
00:42:03
¿Qué gracia tiene?
00:42:05
Que esas bacterias van a ser fluorescentes.
00:42:06
Porque producen una proteína
00:42:09
que produce fluorescencia por sí misma.
00:42:11
Que es fluorescente.
00:42:13
Y las que hayan introducido
00:42:16
el vector recombinante,
00:42:18
por tanto, tendrán aquí el inserto,
00:42:19
no serán verdes fluorescentes
00:42:21
porque tendrán este gen roto nuevamente.
00:42:23
Por tanto, la selección
00:42:26
se realiza sobre un medio de cultivo
00:42:28
con ampicilina
00:42:31
y la identificación vamos a utilizar
00:42:34
un microscopio de fluorescencia.
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Lo pondremos en el microscopio de fluorescencia
00:42:40
en una lupa fluorescente
00:42:43
y aquellas colonias que sean fluorescentes
00:42:45
no nos interesan.
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Igual que antes las negras tampoco nos interesaban.
00:42:48
¿De acuerdo?
00:42:51
Así de sencillo.
00:42:52
¿Qué ventaja tiene?
00:42:54
¿O qué diferencia tiene con la estrategia anterior?
00:42:56
Aquí voy a utilizar placas con medio de cultivo
00:42:59
a las que voy a incorporar solamente ampicilina.
00:43:02
En este caso, si os acordáis,
00:43:05
utilizamos, además de poner ampicilina,
00:43:07
tengo que poner X-gal
00:43:11
y tengo que poner el catalizador IPTG.
00:43:13
Por tanto, tres cosas.
00:43:16
Por tanto, es un poquito más cara
00:43:18
porque todos estos compuestos son caros.
00:43:20
Estos reactivos son caros.
00:43:22
En este caso, sencillamente pongo
00:43:24
un medio de cultivo con ampicilina y ya está.
00:43:26
Y luego miro al microscopio.
00:43:29
Y la última estrategia es todavía más sencilla
00:43:32
y es que vamos a sustituir este gen de la GFP,
00:43:36
es lo que llamamos el uso de genes letales,
00:43:39
por un gen letal,
00:43:42
que codifica para una proteína que es letal.
00:43:44
Por ejemplo, una toxina.
00:43:47
De tal manera que aquella bacteria
00:43:49
que exprese la toxina
00:43:52
directamente se muere
00:43:54
y no crece.
00:43:56
Por tanto,
00:43:58
si os dais cuenta,
00:44:00
esta es muy rápida.
00:44:02
¿Por qué? Tiro para atrás.
00:44:04
Muy sencillo.
00:44:06
Voy a poner las bacterias
00:44:08
en un medio de cultivo con ampicilina.
00:44:10
Solo ampicilina.
00:44:13
Igual que en la estrategia 3.
00:44:14
¿De acuerdo?
00:44:16
De tal manera que las células no transformadas
00:44:18
no crecen.
00:44:20
Pero,
00:44:22
¿qué gracia tiene?
00:44:24
Que aquellas células que hayan incorporado
00:44:26
el vector no recombinante
00:44:28
tienen el gen letal intacto
00:44:30
y por tanto tampoco crecen
00:44:32
porque van a producir la toxina.
00:44:34
De tal manera que,
00:44:36
ahora en la placa de cultivo
00:44:38
solamente van a crecer
00:44:40
las células transformadas
00:44:42
con vector recombinante.
00:44:44
¿De acuerdo?
00:44:46
Bueno, pues con esto
00:44:48
damos por finalizada
00:44:50
la segunda parte del tema
00:44:52
de clonación molecular.
00:44:54
- Idioma/s:
- Autor/es:
- Pedro Melgar-Rojas
- Subido por:
- Pedro M.
- Licencia:
- Reconocimiento - No comercial - Sin obra derivada
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- 2 de febrero de 2024 - 19:19
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- Centro:
- IES BENJAMIN RUA
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