CRISPR-Cas Edición Genómica en Levaduras

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Questions and Answers

¿Cuál es la principal ventaja del sistema CRISPR-Cas9 en comparación con otras técnicas de edición genética?

  • Requiere un gran número de recursos para su implementación.
  • Es más caro que otras técnicas.
  • Solo puede usarse en organismos vegetales.
  • Permite editar cualquier región del genoma de manera altamente eficaz y precisa. (correct)

¿Qué función cumplen los primers químicos en el proceso de amplificación genética?

  • Bloquean el proceso de replicación del ADN.
  • Facilitan la recombinación homóloga durante la amplificación del gen. (correct)
  • Descomponen el ADN amplificado después del proceso.
  • Introducen errores al replicar el ADN.

¿Qué es un sgRNA y cuál es su función en el sistema CRISPR-Cas9?

  • Una secuencia de ARN que guía a la endonucleasa Cas9 hacia la región específica del ADN. (correct)
  • Un gen que produce la proteína Cas9.
  • Es un tipo de proteína que protege el ADN de la degradación.
  • Un compuesto que mejora la eficiencia de la PCR.

¿Cuál de las siguientes afirmaciones es verdadera sobre el sistema CRISPR?

<p>CRISPR implica la utilización de repeticiones palindrómicas cortas interespaciadas. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué aspecto se debe evaluar en relación a la modificación genética utilizando CRISPR-Cas9?

<p>Los efectos a largo plazo de la modificación genética en los organismos. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué proteína es responsable de la incorporación de los protoespaciadores en el sistema CRISPR-Cas9 de tipo II?

<p>Cas1 (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el resultado del procesamiento del pre-crRNA por la endonucleasa RNAasa III?

<p>formación de crRNAs (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué función no tiene el tracrRNA en el sistema CRISPR-Cas?

<p>Cortar directamente el ADN (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué función cumple el crRNA en el sistema CRISPR?

<p>Es la fuente de información para el reconocimiento del ADN objetivo. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué genera Cas9 al activar su función en la etapa de interferencia?

<p>Un corte de doble cadena (DSB) (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué es el NHEJ en el contexto de la edición genética?

<p>Un método de reparación de roturas en el ADN que no utiliza homología. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué ocurre con el pre-crRNA después de ser transcrito?

<p>Se procesa en crRNAs (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre las nucleasas TALENs es correcta?

<p>Utilizan mecanismos similares a CRISPR-Cas para modificar ADN. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la función principal del sgRNA en el proceso de edición genética?

<p>Fusionar crRNA y tracrRNA (D)</p> Signup and view all the answers

¿En cuál etapa se une el crRNA maduro al tracrRNA?

<p>Etapa de Interferencia (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué representa el término PAM en la edición genética?

<p>Es un motivo adyacente al protoespaciador necesario para el reconocimiento por Cas9. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la función principal de la proteína verde fluorescente (GFP)?

<p>Actuar como un marcador en experimentos biológicos. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué función cumple el crRNA en el sistema CRISPR-Cas?

<p>Guiar la Cas9 hacia el ADN diana (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué diferencia a las nucleasas ZFNs de otras herramientas de edición genética?

<p>Su diseño se basa en dedos de zinc que permiten la unión específica al ADN. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cómo se define el término DSB en la edición genética?

<p>Es un corte en ambas hebras del ADN. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué característica define al dCas en el sistema CRISPR?

<p>Es incapaz de realizar actividad nucleasa. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál fue la contribución clave de Jennifer Doudna y Emmanuelle Charpentier en 2012?

<p>Adaptaron CRISPR como herramienta para ingeniería genética. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cómo funciona el sistema CRISPR-Cas en procariotas?

<p>Recopila y almacena fragmentos genéticos de invasores. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué componentes principales conforman el lugar CRISPR?

<p>Operón cas y secuencias espaciadoras. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué hacen los crRNAs en el sistema CRISPR-Cas?

<p>Guían a las endonucleasas para destruir ADN o ARN invasor. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es una característica distintiva de la Clase 1 del sistema CRISPR?

<p>Requiere un complejo de proteínas efectoras guiadas por ARN. (B)</p> Signup and view all the answers

En la etapa de adquisición del sistema CRISPR-Cas, ¿qué sucede?

<p>Se capturan fragmentos de ADN o ARN invasor. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuántas clases de sistemas CRISPR existen?

<p>Dos clases y cinco tipos. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es una función importante del operón cas en el sistema CRISPR?

<p>Codifica endonucleasas y proteínas de unión al ADN. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la principal ventaja de CRISPR-Cas sobre ZFNs y TALENs en el diseño de modificaciones genéticas?

<p>CRISPR-Cas permite personalizar el sgRNA con solo 20 nt. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué microorganismo se utiliza como modelo para ingeniería genética en el contenido?

<p>Saccharomyces cerevisiae (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué secuencias se seleccionan para facilitar la inserción de genes mediante recombinación homóloga?

<p>Secuencias delta (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el rol de la proteína GFP en el proceso descrito?

<p>Actúa como marcador molecular para visualizar la inserción. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Por qué el proceso de edición genética con CRISPR-Cas es considerado más eficiente?

<p>Facilita la edición de múltiples loci simultáneamente. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué se necesita para el diseño de un sgRNA para la edición del genoma?

<p>Conocer las secuencias específicas donde se desea hacer mencionadas. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuántos cromosomas tiene el genoma de Saccharomyces cerevisiae?

<p>16 cromosomas (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué método se utiliza para amplificar el gen GFP junto con su promotor y terminador?

<p>PCR (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la función del dominio HNH en el sistema CRISPR-Cas9?

<p>Cortar la cadena complementaria al crRNA (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué característica define el mecanismo NHEJ en la reparación del ADN?

<p>Es propenso a errores y puede provocar indels (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre HDR es correcta?

<p>Implicita el uso de una secuencia nucleotídica exógena como plantilla (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de modificaciones permite el mecanismo NHEJ?

<p>Inserciones o eliminaciones de nucleótidos (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la ventaja principal de utilizar HDR en la ingeniería genética?

<p>Proporciona alta precisión en la modificación del ADN (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué resultado puede ocasionar un indel causado por NHEJ?

<p>Silenciamiento génico o desactivación (D)</p> Signup and view all the answers

¿Por qué es importante la secuencia nucleotídica exógena en HDR?

<p>Sirve como plantilla para la reparación del ADN (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué papel cumple el sistema CRISPR-Cas9 en la edición genómica?

<p>Corta el ADN diana para inducir mutaciones específicas (A)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Sistema CRISPR-Cas9

Tecnología que permite la edición precisa y eficiente del ADN genómico en cualquier organismo.

sgRNA

ARN guía que dirige la enzima Cas9 al lugar específico del ADN para su edición.

PCR

Técnica de amplificación de ADN.

CRISPy-Web

Herramienta para diseñar sgRNAs para CRISPR-Cas9.

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Edición genómica en levadura

Modificación del ADN de la levadura Saccharomyces cerevisiae usando CRISPR-Cas9 y PCR.

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CRISPR-Cas

Sistema de defensa inmunológica en bacterias y arqueas, usado en edición genética.

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NHEJ

Reparación de unión de extremos no homólogos; método de reparación del ADN, menos preciso.

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Cas9

Enzima endonucleasa que corta el ADN en una secuencia específica.

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Indel

Inserción o deleción de nucleótidos en el ADN.

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Función de CRISPR-Cas

Recoge y guarda fragmentos genéticos de invasores (bacteriófagos, plásmidos) en forma de crRNAs y los usa para neutralizar futuras infecciones.

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¿Qué son los crRNAs?

Pequeñas moléculas de ARN que contienen secuencias complementarias a los invasores y guían a las enzimas Cas a ellos.

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Enzimas Cas

Endonucleasas (cortan ADN o ARN) que se asocian a los crRNAs y degradan el material genético invasor.

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Región CRISPR

Contiene repeticiones intercaladas con secuencias espaciadoras de origen exógeno (de invasores). Es la 'memoria' del sistema.

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¿Cómo se clasifica CRISPR?

Se divide en 2 clases (1 y 2), 5 tipos (I, II, III, IV, V, VI) y 16 subtipos, basándose en sus componentes y mecanismos.

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Etapa de Adquisición de CRISPR-Cas

El sistema CRISPR captura fragmentos de ADN o ARN de invasores y los inserta en la región CRISPR como protoespaciadores.

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Protoespaciadores

Fragmentos de ADN o ARN invasor que se insertan en la región CRISPR, convirtiéndose en 'recuerdos' de los ataques.

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Dominio HNH

El dominio HNH es una parte de la enzima Cas9 que corta la cadena de ADN complementaria al crRNA durante el proceso de escisión del ADN.

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Dominio RuvC

El dominio RuvC es una parte de la enzima Cas9 que corta la cadena de ADN no complementaria al crRNA durante el proceso de escisión del ADN.

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¿Qué es una DSB?

Una DSB (rotura de doble cadena) es una ruptura en ambas cadenas de ADN.

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NHEJ (Unión de extremos no homólogos)

El NHEJ es un mecanismo de reparación del ADN que une los extremos rotos de una DSB sin necesidad de una plantilla. Este proceso es propenso a errores y puede causar indels (inserciones o eliminaciones de nucleótidos).

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¿Qué son los indels?

Los indels son inserciones o eliminaciones de nucleótidos en el ADN.

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HDR (Reparación dirigida por homología)

El HDR es un mecanismo de reparación del ADN que utiliza una secuencia de ADN exógena homóloga como plantilla para reparar una DSB. Es un proceso más preciso que el NHEJ y permite introducir modificaciones dirigidas en el ADN.

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¿Qué es una secuencia exógena?

Una secuencia exógena es una secuencia de ADN que proviene de fuera de la célula.

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Edición genómica

La edición genómica es la modificación del ADN de un organismo con el fin de cambiar sus características.

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CRISPR-Cas: ¿Qué lo hace único?

CRISPR-Cas destaca por su simplicidad, eficiencia, bajo costo y rapidez en comparación con otras tecnologías de edición genética como ZFNs y TALENs.

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Edición con CRISPR-Cas: ¿Cómo funciona?

CRISPR-Cas funciona mediante un sgRNA que dirige la enzima Cas9 a una secuencia específica de ADN, donde genera una rotura de doble cadena que puede ser aprovechada para introducir modificaciones.

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Saccharomyces cerevisiae: ¿Para qué se usa?

Saccharomyces cerevisiae, una levadura de uso común, se utiliza como modelo biológico en ingeniería genética debido a la simplicidad de su genoma y su alta capacidad para generar proteínas.

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Secuencias delta: ¿Qué son?

Las secuencias delta son regiones del genoma de la levadura Saccharomyces cerevisiae que se usan para insertar genes mediante recombinación homóloga, permitiendo realizar modificaciones genéticas.

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GFP: ¿Por qué se usa?

La proteína fluorescente verde (GFP) se utiliza como marcador para visualizar la inserción de genes, ya que la célula que la expresa emite luz verde bajo la iluminación adecuada.

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Diseño de cebadores: ¿Por qué es importante?

Los cebadores son secuencias cortas de ADN que se utilizan para amplificar un gen específico mediante PCR, y son esenciales para la introducción precisa y eficiente del gen deseado.

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Recombinación homóloga: ¿Cómo funciona?

La recombinación homóloga es un proceso natural que permite intercambiar segmentos de ADN entre cromosomas homólogos. Se utiliza para insertar genes específicos en el genoma.

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Edición genómica en levadura: ¿Qué pasos se siguen?

Para editar el genoma de S. cerevisiae se diseña un sgRNA específico y se introduce el gen gfp en las secuencias delta mediante recombinación homóloga, usando cebadores específicos.

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Study Notes

CRISPR-Cas Sistema de Edición Genómica en Levaduras

  • CRISPR-Cas permite la edición de cualquier genoma de forma precisa y económica.
  • Se utiliza la técnica de PCR y CRISPR-Cas9 en la levadura Saccharomyces cerevisiae.
  • Se amplifica el gen gfp junto con promotor y terminador específico usando primers.
  • Se diseñan mega cebadores para la inserción de gfp-delta en el genoma.
  • Se utiliza CRISPy-Web para diseñar un sgRNA que guíe a Cas9 a la región deseada de ADN.
  • Se discuten implicaciones éticas y efectos a largo plazo.

Glosario

  • bp: Par de bases
  • Cas: Proteínas asociadas a CRISPR
  • CRISPR: Repeticiones palindrómicas cortas regularmente interespaciadas.
  • CRISPR-Cas: Repeticiones CRISPR asociadas a nucleasas Cas.
  • CRISPR-Cpf1: Repeticiones CRISPR de Prevotella y Francisella.
  • crRNA: RNA transcrito de CRISPR
  • dCas: Cas9 defectiva para la actividad nucleasa
  • Di-CRISPR: CRISPR-Cas de integración en delta
  • DSB: Doble corte en la cadena
  • GFP: Proteína verde fluorescente
  • HDR: Reparación directa por homología
  • Indel: Inserción o deleción
  • nCas: Cas9 nicasa
  • NHEJ: Reparación de unión de extremos no homólogos
  • nt: Nucleótido
  • NUC: Lóbulo con actividad nucleasa de Cas9
  • HNH: Dominio nucleasa de Cas9
  • ORF: Pauta abierta de lectura
  • PAM: Motivo adyacente al protoespaciador
  • PI: Dominio de reconocimiento de la secuencia PAM
  • REC: Lóbulo de reconocimiento de Cas9
  • SRSR: Repeticiones cortas regularmente interespaciadas.
  • tracrRNA: ARN trans-activador no codificante
  • TALENS: Nucleasas tipo activadores de transcripción.
  • Tm: Temperatura de fusión de oligonucleótidos
  • ZFNs: Nucleasas de dedos de zinc

Introducción

  • En 1953, Watson y Crick publicaron la estructura tridimensional del ADN.
  • En los años 70 surge la biotecnología y la ingeniería genómica para modificar el ADN.
  • En los años 90, las nuevas técnicas de secuenciación permitieron conocer genomas completos.
  • El sistema CRISPR-Cas se destaca como una herramienta eficaz, accesible y económica para edición genómica.

Objetivo

  • Analizar el sistema CRISPR-Cas9 y su aplicación a la edición genómica.
  • Diseñar un sgRNA para editar un gen en Saccharomyces cerevisiae.
  • Redactar una memoria incluyendo el diseño experimental teórico.

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