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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL DE BIOTECNOLOGIA INTEGRANTES: Álvarez Huaytan Katherine Aracely Herrera Perez Delfina Karen Otiniano Jiménez Patricia Alexandra Palacios Pascual Ainnie Mackenzy Rodríguez Espejo Manuel Isaías DOCENTE: Mg. William Capa CURSO: Ingeniería Genetics TEMA: Práctica N° 5 CICLO: VI Nuevo Chimbote-Perú 2021 INGENIERÍA GENÉTICA PRACTICA N°5 ELECTROFORESIS INTRODUCCION La electroforesis es un método de laboratorio en el que se utiliza una corriente eléctrica controlada con la finalidad de separar biomoléculas según su tamaño y carga eléctrica a través de una matriz gelatinosa. Fue empleado por primera vez por en el año 1937, pero su importancia vino a incrementarse cuando en los años cincuenta E. L.Durrum y Arne W.K. Tiselius , impulsaron la electroforesis de zona, nombre que se asignó a la separación de materiales en un campo eléctrico en presencia de algún tipo de soporte; aunque este término se limitó originalmente al análisis de coloides y partículas submicroscopicas , se ha convertido en estos últimos años en una metodología aplicada a sustancias de bajo peso molecular. Cuando una mezcla de moléculas ionizadas y con carga neta son colocadas en un campo eléctrico, estas experimentan una fuerza de atracción hacia el polo que posee carga opuesta, dejando transcurrir cierto tiempo las moléculas cargadas positivamente se desplazaran hacia el cátodo (el polo negativo) y aquellas cargadas positivamente se desplazaran hacia el ánodo (el polo positivo). La electroforesis de DNA y proteínas tiene muchas aplicaciones entre ellas, el comparar patrones de bandas de diferentes muestras biológicas, comparar muestras de individuo sano frente a individuo enfermo, para la identificación de ácidos nucleicos de la biodiversidad o de agentes infecciosos, así como también sirve para los trabajos de hibridaciones, amplificaciones, secuenciaciones, clonaciones y mejoramiento genético. INGENIERÍA GENÉTICA METODOLOGIA El presente trabajo tuvo que determinar el tamaño de fragmentos de ADN a partir de datos obtenidos de la fotografía del gel de la siguiente figura y tabla. Se tabularon los datos en el programa Microsoft Excel y se realizaron 2 tipos de regresiones. Figura 1. Fotografía del gel de agarosa (electroforesis) INGENIERÍA GENÉTICA Los datos de la tabla anterior se tabularon en el programa Microsoft Excel, siendo el tamaño de los fragmentos en bp la columna respecto a la variable independiente, mientras que la distancia medida en cm, en una columna al costado siendo esta última la relacionada a la variable dependiente. 2.1. Regresión lineal Con el fin de describir la relación de dependencia entre el tamaño del fragmento y la distancia en cm, mediante el siguiente modelo matemático: 𝑌 = 𝛽0 + 𝛽1𝑋 Se realizó un gráfico de dispersión, en cuyo caso se le agregó una línea de tendencia lineal, el coeficiente de determinación 𝑅2 y la ecuación respectiva. (Grafica 1). 2.2. Regresión logarítmica Con el fin de describir la relación de dependencia entre el tamaño del fragmento y la distancia medida en cm, mediante el siguiente modelo matemático: 𝑌 = 𝑎 ∗ 𝑙𝑛(𝑋) + 𝑏 Se realizó también un gráfico de dispersión, en cuyo caso se le agregó una línea de tendencia logarítmica, el coeficiente de determinación 𝑅2 y la ecuación respectiva (Grafica 2). INGENIERÍA GENÉTICA III. RESULTADOS: III.1. GRÁFICA LINEAL Gráfica 1. Relación entre el tamaño de fragmentos en pares de bases y la distancia en cm en los datos obtenidos de los diferentes carriles, por regresión lineal. ECUACION DE LA RECTA La ecuación de la recta obtenida en el gráfico 1 es la siguiente: y = -0.0029x + 6.0424 Sin embargo, se busca hallar el tamaño de los fragmentos por ello despejamos en función a x: 𝒙 = 𝒚 − 𝟔. 𝟎𝟒𝟐𝟒 −𝟎. 𝟎𝟎𝟐𝟗 Una vez obtenida la función, pasamos a reemplazar los datos de la variable y (distancia en cm) En el carril 4: Medida 4.1 cm: 𝑥 = 4.1 − 6.0424 −0.0029 X=670 bp En el carril 5: Medida 5.3 cm: y = -0.0029x + 6.0424 R² = 0.872 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 D is ta n ci a (c m ) Tamaños de fragmentos (bp) Tamaños de fragmentos vs Distancia INGENIERÍA GENÉTICA 𝑥 = 5.3 − 6.0424 −0.0029 X=256 bp En el carril 6: Medida 6.4 cm: 𝑥 = 6.4 − 6.0424 −0.0029 X= -123 bp En el carril 7: Medida 4.4 cm: 𝑥 = 4.4 − 6.0424 −0.0029 X=566 bp III.2. GRÁFICA LOGARITMICA Gráfica 2. Relación entre el tamaño de fragmentos en pares de bases y la distancia en cm en los datos obtenidos de los diferentes carriles, por método logarítmico. y = -1.794ln(x) + 15.295 R² = 0.998 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 D is ta n ci a (c m ) Tamaños de fragmentos (bp) Tamaños de fragmentos vs Distancia INGENIERÍA GENÉTICA ECUACION DE LA RECTA La ecuación de la recta obtenida en el gráfico 1 es la siguiente: y = -1.794ln(x) + 15.295 Sin embargo, se busca hallar el tamaño de los fragmentos por ello despejamos en función a x: 𝒙 = 𝒆𝐲 −𝟏𝟓.𝟐𝟗𝟓/−𝟏.𝟕𝟗𝟒 Una vez obtenida la función, pasamos a reemplazar los datos de la variable y (distancia en cm) En el carril 4: Medida 4.1 cm: 𝒙 = 𝒆𝟒.𝟏 −𝟏𝟓.𝟐𝟗𝟓/−𝟏.𝟕𝟗𝟒 X=513 bp En el carril 5: Medida 5.3 cm: 𝒙 = 𝒆𝟓.𝟑−𝟏𝟓.𝟐𝟗𝟓/−𝟏.𝟕𝟗𝟒 X=263 bp En el carril 6: Medida 6.4 cm: 𝒙 = 𝒆𝟔.𝟒 −𝟏𝟓.𝟐𝟗𝟓/−𝟏.𝟕𝟗𝟒 X=142 bp En el carril 7: Medida 4.4 cm: 𝒙 = 𝒆𝟒.𝟒−𝟏𝟓.𝟐𝟗𝟓/−𝟏.𝟕𝟗𝟒 X=434 bp INGENIERÍA GENÉTICA IV. DISCUSIONES Respecto a los resultados obtenidos en la gráfica 1 y 2, se observa el análisis de regresión para estimar las relaciones entre el tamaño del fragmento del ADN y la distancia en cm, sin embargo, un dato muy relevante es el hecho de que en la gráfica de regresión lineal, las diferencias entre los valores observados y los valores de predicción del modelo son pequeñas, pero en algunos puntos, esta diferencia crece significativamente, circunstancia que no sucede en la gráfica 2 de regresión logarítmica. Esto puede explicarse por los valores de coeficientes de determinación 𝑅2, que aunque ambos están en un rango aceptable, el coeficiente del primer tipo de regresión tan solo explia el 87.2% de la varianza, mientras que el de la regresión logarítmica explica 99.9%, lo que indica que los puntos de los datos de este último, estarán más cerca de la línea de regresión ajustada. V. CONCLUSIONES Podemos concluir que en el carril n°4 se obtiene una longitud de 670 pares de bases mediante el método de regresión lineal, siendo este resultado el mayor con respecto a los carriles 5, 6, 7. Sin embargo, mediante el método logarítmico resulto 513 pares de base de longitud. Por otro lado, en el carril n°5 se obtuvo una longitud de 256 pares de bases, mediante regresión lineal y por el método logarítmico, 263 pares de bases. Además, el carril n°6 nos dio como resultado -123 pares de base de longitud luego de ser sometido a regresión lineal, mientras que por el método logarítmico, este nos dio una longitud de 142 pares de bases. finalmente, en el carril n°7 se obtuvo 566 pares de bases siendo este el ultimo carril analizado por el método de regresión lineal, sin embargo, por el método logarítmico nos dio un resultado de 434 pares de bases. VI. CUESTIONARIO 1. ¿Qué es un marcador o ladder? ¿Por qué éste es considerado un estándar en el laboratorio? Los marcadores de 100 bp DNA Ladder son una combinación única de productos de PCR y plásmidos preparados con los enzimas adecuados de restricción para proporcionar 11 fragmentos que son ideales para usarse como marcador estándar para geles de agarosa y es comúnmente usada en laboratorios de biología molecular, al igual que, en áreas como la medicina, la agricultura, la industria, entre otras. INGENIERÍA GENÉTICA 2. ¿Por qué cada grupo de laboratorio necesita correr su propia ladder? Para determinar analíticamente y gráficamente el tamaño de algunos fragmentos de DNA. 3. ¿Cómo el tamaño del fragmento de ADN afecta su movimiento o la migración a través del gel de agarosa durante la electroforesis? Esto es debido a la movilidad electroforética de las moléculas, porque mientras mayor sea su tamaño, más disminuye esta característica, ya que mayor es la fricción de la molécula con el medio y menor es su carga por unidad de superficie. 4. Nombre tres compuestos que se encuentran en el tampón de carga de muestra. ¿Cuál es el propósito de cada uno de estos compuestos? • Sacarosa • Azul De Bromofenol • EDTA 6x (concentración) Es una solución que por lo general contiene agua, sacarosa y un colorante, el objetivo de añadir este tampón a la muestra se debe a su doble función ya que por una parte aumenta la densidad de la muestra de forma que esta permanezca en el pocillo una vez depositada, esto se consigue debido a la sacarosa que incluye el tampón, por otra parte, permite ver el frente de avance del gel gracias al colorante azul que contiene, esto permite determinar el momento en que podemos detener la corriente y finalizar el proceso de separación 5. ¿Por qué se añade tampón 1X TAE a la caja de electroforesis? Porque estos son Ideales para recuperación de DNA y manipulaciones en gel, poseen Baja fuerza iónica y ayudan a una Mejor resolución de grandes fragmentos de ADN:> 12Kb en proceso de electroforesis 6. ¿Cómo puede saber que una enzima de digestión de restricción ha cortado correctamente una secuencia de DNA teniendo un gel de agarosa? Las enzimas de restricción son enzimas que cortan ADN. Cada enzima reconoce una o un número pequeño de secuencias blanco y corta el ADN en o cerca de esas secuencias. INGENIERÍA GENÉTICA Después de tratar el DNA con las diferentes enzimas, los fragmentos son separados por su tiñe para revelar los patrones de bandas formados en el gel que corresponden a fragmentos de diferentes tamaños. Cuando moléculas cargadas son colocadas en un campo eléctrico, estas migran hacia el polo positivo (ánodo) o polo negativo (cátodo) de acuerdo a su carga. Permite producir fragmentos definidos que se pueden separar mediante una electroforesis horizontal. 7. ¿Habrá alguna influencia de separar secuencias de DNA ricas G+C en un gel de agarosa en comparación a otras secuencias en cantidades variables de G, C, T, A? No, debido que a las secuencias ricas en G+C solo le otorgan resistencia a la desnaturalización por efecto de la temperatura, mientras que la migración de las moleculas en gel de agarosa depende exclusivamente de su carga eléctrica y su masa. Además, las moleculas de ADN obtienen su carga eléctrica debido a sus grupos fosfato y no a bases nitrogenadas específicas. 8. ¿Cuál es la diferencia de usar bromuro de etidio y gel red en el teñido del gel de agarosa? La diferencia entre ambos es que Gel Red es mucho más sensible que el bromuro de etidio sin requerir pasos de desteñido, virtualmente poseen el mismo espectro, así que es posible reemplazar directamente el Bromuro de etidio por GelRed sin cambiar el sistema de imagen existente. El bromuro de etidio es la más empleada para la visualización de material genético ya que al incidir luz ultravio- leta sobre el gel las moléculas de este, emiten fluorescencia. INGENIERÍA GENÉTICA BIBLIOGRAFIA Diaz Granados D., Cristina, & Chaparro-Giraldo, Alejandro (2012). Métodos y usos agrícolas de la ingeniería genética aplicada al cultivo del arroz. Revista Colombiana de Biotecnología, XIV(2),179-195.[fecha de Consulta 7 de Noviembre de 2021]. ISSN: 0123- 3475. Disponible en: https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=77625401018 Bustillo-Avendaño, E; Ibáñez, S; Sanz, O; Sousa Barros, JA; Gude, I; Perianez-Rodriguez, J; Micol, JL; Del Pozo, JC; Moreno-Risueno, MA; Pérez-Pérez, JM. (2018). "Regulation of Hormonal Control, Cell Reprogramming, and Patterning during De Novo Root Organogenesis". Plant Physiology. DOI: 10.1104/pp.17.00980". Ferrini, A. (2021). Introducción a la PCR. Investigación en genómica. http://www.news- courier.com/genomics/articles/an-introduction-to-pcr-345445 Bolívar Zapata, F. G. (2017, 3 diciembre). La doble hélice del ADN, la molécula de la vida y sus revolucionarias implicaciones | Tiempos de revoluciones | 2o Encuentro \’Libertad por el Saber\’ - Actividad. El Colegio Nacional. https://colnal.mx/agenda/la-doble-helice-del- adn-la-molecula-de-la-vida-y-sus-revolucionarias-implicaciones-tiempo-de-revoluciones/ Rueda Chacón N. (2019). Actualización de los conceptos asociados con la regeneración celular en plantas. [Monografía presentada para optar al título profesional como Microbió http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=77625401018 http://www.cbgp.upm.es/index.php/es/?option=com_content&view=article&id=18&x=2377 http://www.cbgp.upm.es/index.php/es/?option=com_content&view=article&id=18&x=1766 http://www.cbgp.upm.es/index.php/es/?option=com_content&view=article&id=18&x=1963 http://www.cbgp.upm.es/index.php/es/?option=com_content&view=article&id=18&x=1963 http://www.cbgp.upm.es/index.php/es/?option=com_content&view=article&id=18&x=1963 http://www.cbgp.upm.es/index.php/es/?option=com_content&view=article&id=18&x=1429 http://www.cbgp.upm.es/index.php/es/?option=com_content&view=article&id=18&x=1879 http://dx.doi.org/10.1104/pp.17.00980 http://dx.doi.org/10.1104/pp.17.00980 http://dx.doi.org/10.1104/pp.17.00980 http://dx.doi.org/10.1104/pp.17.00980 http://dx.doi.org/10.1104/pp.17.00980 http://dx.doi.org/10.1104/pp.17.00980
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