Las bacterias se usan comúnmente como células hospedadoras para hacer copias de ADN en el laboratorio porque son fáciles de cultivar en grandes cantidades. Su maquinaria celular lleva a cabo de forma natural la replicación del ADN y la síntesis de proteínas.
Bacterias asombrosas
Las bacterias son organismos increíblemente versátiles que tienen la capacidad única de absorber ADN extraño y replicarse ( o copiarlo). Esto les da una ventaja evolutiva y les ayuda a sobrevivir a los cambios en su entorno. Por ejemplo, las bacterias pueden adquirir ADN que las hace resistentes a los antibióticos.
El genoma bacteriano está contenido en un cromosoma circular único. Este material genético flota libremente en la célula, a diferencia de los organismos eucariotas donde el material genético está encerrado dentro de una membrana nuclear.
Las bacterias a veces pueden contener círculos más pequeños de ADN, llamados plásmidos, que tienen un número mucho menor de genes. . Los plásmidos se pueden intercambiar entre bacterias en un proceso llamado conjugación.
Uso de plásmidos en el laboratorio
Los plásmidos se pueden usar como vectores para transportar ADN extraño a una célula. Una vez dentro de la célula, el plásmido es copiado por la propia maquinaria de replicación del ADN de la célula huésped.
En el laboratorio, los plásmidos están diseñados específicamente para que el ADN que contienen sea copiado por bacterias.
Plásmidos esenciales
Los plásmidos diseñados en laboratorio contienen una pequeña cantidad de genes que ayudan a la transformación. Estos incluyen:
- Un origen de replicación. Esta es la secuencia específica de nucleótidos donde comienza la replicación del ADN.
- Un sitio de clonación múltiple. Este sitio contiene sitios de reconocimiento para enzimas de restricción específicas. Estas enzimas de restricción se pueden usar para «cortar» el plásmido de modo que el ADN extraño se pueda «pegar» mediante ligación.
- Un gen de resistencia. Este gen codifica una proteína que las bacterias necesitan para sobrevivir en un medio de crecimiento particular, por ejemplo, cuando está presente un antibiótico específico.
Insertar genes en plásmidos
El fragmento de ADN o gen de el interés se corta de su fuente de ADN original usando una enzima de restricción y luego se pega en el plásmido por ligación.
El plásmido que contiene el ADN extraño ahora está listo para insertarse en bacterias. Este proceso se llama transformación.
Transformación bacteriana
Antes de la transformación, las bacterias se tratan con una sustancia química llamada cloruro de calcio, que hace que el agua entre en las células y las hinche. Estas bacterias hinchadas se conocen como bacterias competentes.
A continuación, el ADN plasmídico (que contiene el ADN extraño) se mezcla con las bacterias competentes y la solución se calienta. El ADN plasmídico ingresa a la bacteria a través de pequeños poros creados en las membranas celulares. Una vez en la célula huésped, el ADN plasmídico es copiado muchas veces por la propia maquinaria de replicación del ADN de la bacteria.
¿Cómo saber si funcionó?
Después de la transformación, las bacterias crecen en un alimento rico en nutrientes llamado agar. Solo las bacterias que contienen un plásmido con resistencia a los antibióticos crecerán en presencia de un antibiótico.
Por ejemplo, si las bacterias se cultivan en agar que contiene el antibiótico ampicilina, solo sobrevivirán las bacterias que se han transformado con un plásmido que contiene el gen de resistencia a la ampicilina.
Las bacterias transformadas se pueden cultivar en grandes cantidades. El ADN de interés, o la proteína codificada por el ADN, se puede aislar y purificar.
¿Cuándo se usa la transformación?
Se usa la transformación bacteriana:
- Para hacer múltiples copias de ADN, lo que se denomina clonación de ADN.
- Para producir grandes cantidades de proteínas humanas específicas, por ejemplo, insulina humana, que se puede usar para tratar a personas con diabetes tipo I.
- Para modificar genéticamente una bacteria u otra célula.
