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Informe_Práctica del uso del software SnapGene y Mega11

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Informe_Práctica del uso del software SnapGene y Mega11

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Presentation Transcript

  1. INFORME: INFORME: CURSO: CURSO: Biotecnología USO Y APLICACIONES USO Y APLICACIONES DOCENTE: DOCENTE: DEL PROGRAMA DEL PROGRAMA Dr. Hebert Hernan Soto BIOINFORMATICO SNAP BIOINFORMATICO SNAP Gonzales PRESENTADO POR: PRESENTADO POR: GENE Y SU USO EN GENE Y SU USO EN Juan José Manzano Laura INGENIERIA AMBIENTAL INGENIERIA AMBIENTAL 2024 2024

  2. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL CURSO: BIOTECNOLOGÍA TEMA: INFORME: USO Y APLICACIONES DEL PROGRAMA BIOINFORMATICO SNAP GENE Y SU USO EN INGENIERIA AMBIENTAL PRESENTADO POR: Juan José Manzano Laura DOCENTE: Dr. Hebert Hernan Soto Gonzales CICLO: VII SEMESTRE 2024 II ILO-PERÚ 2024 1

  3. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA – SEDE ILO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL ASIGNATURA BIOTECNOLOGÍA Semestre 2024 2 ÍNDICE INTRODUCCIÓN ......................................................................................................... 3 OBJETIVO ..................................................................................................................... 4 METODOLOGÍA .......................................................................................................... 4 RESULTADOS ............................................................................................................ 12 INTERPRETACIÓN DEL RESULTADO .................................................................. 15 CONCLUSIONES ....................................................................................................... 16 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................... 18 2

  4. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA – SEDE ILO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL ASIGNATURA BIOTECNOLOGÍA Semestre 2024 2 INTRODUCCIÓN SnapGene es un software bioinformático diseñado para facilitar el análisis y la visualización de secuencias de ADN, convirtiéndose en una herramienta indispensable para investigadores y profesionales en el campo de la biología molecular. Su interfaz amigable permite a los usuarios planificar, simular y documentar experimentos genéticos de forma eficiente, haciendo posible la creación de mapas plasmídicos y la edición de secuencias genómicas con un alto grado de precisión. Además, SnapGene integra funcionalidades avanzadas como la simulación de digestiones enzimáticas, PCR (reacción en cadena de la polimerasa) y clonación molecular, optimizando el diseño de experimentos y reduciendo la probabilidad de errores en el laboratorio. Una de las herramientas destacadas de SnapGene es la simulación de geles de agarosa. Este software permite modelar de manera virtual los resultados de una electroforesis, mostrando cómo migrarían las moléculas de ADN en un gel según su tamaño y las condiciones experimentales configuradas. Esta función no solo ahorra tiempo y reactivos al prever posibles resultados antes de realizarlos físicamente, sino que también contribuye al análisis visual de fragmentos de ADN y la identificación de errores en protocolos. Por su capacidad para simular procesos complejos de forma simple y precisa, esta herramienta se ha convertido en una aliada clave tanto para estudiantes como para profesionales. En el ámbito de la ingeniería ambiental, las aplicaciones del análisis de ADN y, en particular, del uso de geles de agarosa, son cada vez más relevantes. Este tipo de tecnología puede emplearse para estudiar microorganismos presentes en ecosistemas acuáticos, evaluar la diversidad genética de comunidades microbianas en suelos contaminados y monitorear organismos indicadores de calidad ambiental. SnapGene, al facilitar la simulación y el análisis de estos procesos, potencia la investigación ambiental al permitir una mejor planificación de experimentos relacionados con la biotecnología y el control de contaminantes. Su contribución al desarrollo de soluciones ambientales más sostenibles es un ejemplo de cómo las herramientas digitales pueden integrarse con el trabajo científico. El presente informe brinda la metodología para la simulación del gel de agarosa con cortes con endonucleasas de restricción en el programa SnapGene y la creación de un árbol filogenético con las secuencias trabajadas con Mega11. 3

  5. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA – SEDE ILO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL ASIGNATURA BIOTECNOLOGÍA Semestre 2024 2 OBJETIVO Importar secuencias y simular los resultados de electroforesis con las secuencias del NCBI. Crear el árbol filogenético de las secuencias. METODOLOGÍA 3.1. Simulación de electroforesis Primeramente, descargamos las secuencias del NCBI, unas 14 secuencias de bacterias y otras 9 secuencias extraídas del artículo “Biodegradación de fenol en aguas tratadas de la industria petrolera para re-uso en cultivos agrícolas”, todas las secuencias en formato FASTA. Almacenamos las secuencias en cada carpeta por separado. 4

  6. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA – SEDE ILO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL ASIGNATURA BIOTECNOLOGÍA Semestre 2024 2 Secuencias aleatorias de bacterias 5

  7. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA – SEDE ILO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL ASIGNATURA BIOTECNOLOGÍA Semestre 2024 2 Secuencias del “Biodegradación de fenol en aguas tratadas de la industria petrolera para re- uso en cultivos agrícolas” Abres el software SnapGene e insertas las secuencias descargadas en formato FASTA. Interfaz del Software SnapGene 6

  8. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA – SEDE ILO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL ASIGNATURA BIOTECNOLOGÍA Semestre 2024 2 Interfaz con las secuencias añadidas Verificamos que en las secuencias estén los sitios de restricción con las que vamos a simular el corte, al menos en su mayoría. Nos dirigimos a la página web “Biolabs” para escoger y descargar 3 endonucleasas de restricción (A: Apai, E: Ecil y EcoNI) para el caso del artículo mientras que para el caso de las endonucleasas al azar, solo cortamos con la EcoRI. Selección de 3 endonucleasas de restricción Nos vamos a la pestaña de herramientas “Tools” y simulamos el gel de agarosa. 7

  9. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA – SEDE ILO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL ASIGNATURA BIOTECNOLOGÍA Semestre 2024 2 Selección de las secuencias para simular el gel de agarosa Luego hacemos los cortes con nuestros 3 enzimas de restricción para ver la similitud y diferencia entre las secuencias estudiadas. Y aplicamos el mismo corte pero solo con la EcoRI para las secuencias de genes de bacterias. Corte con las enzimas de restricción “ApaI, Ecil y EcoNI” 3.2. Construcción del árbol filogenético Primeramente, Tipeamos los códigos del banco genético del artículo en la plataforma del NCBI, en total identificamos 8 códigos. 8

  10. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA – SEDE ILO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL ASIGNATURA BIOTECNOLOGÍA Semestre 2024 2 Interfaz NCBI En el buscador copias el código y buscas pulsando “Search”. Le damos click en “FASTA”, cuando aparezca la secuencia, nos dirigimos al apartado “send to” (1°), luego a “file” (2°), después a “Format” (3°) y finalmente lo descargamos pulsando “Create file” (4°). Seguimos el proceso hasta descargar todas las secuencias en formato FASTA. Descarga de secuencias Abrimos el software “MEGA” y hacemos click a “align” para alinear nuestra secuencia, luego a “Edit/Build alignment”, creamos nuevo alineamiento, y seleccionamos que queremos construir un alineamiento del tipo DNA. 9

  11. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA – SEDE ILO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL ASIGNATURA BIOTECNOLOGÍA Semestre 2024 2 Importado de secuencias al MEGA Damos click al “icono de insertar secuencias de” Icono “Inser sequences from..” Seleccionamos e importamos todas nuestras secuencias, luego eliminas los espacios en blanco que no poseen información. Secuencias importadas en MEGA 10

  12. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA – SEDE ILO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL ASIGNATURA BIOTECNOLOGÍA Semestre 2024 2 Luego damos click en el siguiente icono para alinear las secuencias. Después vamos a “Data”, “Export alignment” y seleccionamos el formato “Mega” y exportamos, nos pedirá el título de la data que vamos a generar y colocamos “árbol filogenético”. Alineación Insertar nombre Minimizamos la ventana y nos vamos a la ventana principal, seleccionamos “phylogeny”, “Construct/ Text UPGMA Tree”, seleccionamos nuestro archivo mega guardado anteriormente y lo abrimos, y finalmente se generará nuestro árbol filogenético. Y la podemos editar para su presentación final. 11

  13. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA – SEDE ILO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL ASIGNATURA BIOTECNOLOGÍA Semestre 2024 2 RESULTADOS Gel de agarosa de las 14 secuencias de bacterias (sin cortar) Gel de agarosa al 1% de las 14 secuencias de ADN de bacterias (cortadas con EcoRI) 12

  14. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA – SEDE ILO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL ASIGNATURA BIOTECNOLOGÍA Semestre 2024 2 Gel de agarosa al 1% de las secuencias de ADN del artículo (cortadas con ApaI, Ecil y EcoNI) 13

  15. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA – SEDE ILO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL ASIGNATURA BIOTECNOLOGÍA Semestre 2024 2 Nota: Resultado final del árbol filogenético 14

  16. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA – SEDE ILO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL ASIGNATURA BIOTECNOLOGÍA Semestre 2024 2 INTERPRETACIÓN DEL RESULTADO De acuerdo a los resultados del gel de agarosa aplicados a las 14 secuencias genéticas de bacterias seleccionadas al azar: Gel 1 (sin tratamiento con EcoRI) •Este gel muestra bandas homogéneas en todas las muestras, indicando que el ADN no ha sido digerido. •Cada muestra tiene una única banda que migra hasta una posición cercana a los 3.0 kb, sugiriendo que la longitud del ADN intacto es de aproximadamente 3 kilobases. •La homogeneidad de las bandas indica que el ADN en todas las muestras es idéntico o muy similar en longitud y no presenta fragmentación. Gel 2 (corte con EcoRI) •En este caso, el ADN ha sido tratado con la enzima de restricción EcoRI, lo que genera múltiples fragmentos. Esto se observa en la aparición de varias bandas por muestra, dependiendo de cuántos sitios de corte tiene la secuencia para esta enzima. •En varias muestras (p. ej., carriles 4, 8 y 12), se observan patrones de bandas diferentes, indicando variabilidad en los fragmentos producidos por EcoRI. Esto podría deberse a la presencia de diferencias en las secuencias del ADN de las muestras, lo que altera los sitios de corte. •El tamaño de los fragmentos varía desde aproximadamente 1 kb hasta 6 kb, lo que sugiere que la enzima corta en sitios específicos, pero no a intervalos regulares. La comparación entre ambos geles demuestra cómo las enzimas de restricción permiten obtener información adicional sobre la estructura del ADN. En el primer gel, solo es posible determinar el tamaño total del ADN, mientras que en el segundo, el patrón de fragmentos revela detalles sobre la distribución de sitios de restricción. Esto es útil, por ejemplo, para identificar diferencias genéticas entre muestras, verificar la identidad de un vector de clonación o confirmar la presencia de un gen específico insertado en una secuencia. En el contexto de un experimento, los fragmentos obtenidos podrían ser aislados del gel para posteriores análisis, como secuenciación o clonación. De acuerdo a los resultados del gel de agarosa aplicados a las 8 secuencias genéticas de bacterias seleccionadas del artículo: Cada carril contiene múltiples bandas, lo que indica la presencia de varios fragmentos generados por las respectivas enzimas de restricción. El patrón de bandas varía según la enzima utilizada: 15

  17. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA – SEDE ILO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL ASIGNATURA BIOTECNOLOGÍA Semestre 2024 2 •Carriles 2, 3 y 4 (probablemente ApaI): Muestran fragmentos de tamaños entre ~0.5 kb y ~3 kb, lo que indica que esta enzima realiza cortes más frecuentes en sitios cercanos. •Carriles 5, 6 y 7 (EciI): Presentan fragmentos mayores, siendo más abundantes los fragmentos en la región 3 kb - 6 kb, lo que sugiere menos sitios de corte en la secuencia analizada. •Carriles 8 y 9 (EcoNI): Generan menos fragmentos, predominando bandas cercanas a 3 kb y fragmentos menores (por debajo de 1 kb), lo que sugiere una combinación de sitios de corte precisos y menos frecuentes. La combinación de diferentes enzimas de restricción (ApaI, EciI y EcoNI) muestra patrones complementarios, permitiendo un análisis detallado del ADN. Este enfoque es clave para estudios de genética molecular, clonación o ingeniería genética, y su análisis proporciona información relevante sobre la estructura y las características del ADN procesado. CONCLUSIONES SnapGene se ha demostrado como una herramienta poderosa para la simulación de geles de agarosa, permitiendo predecir de manera precisa los patrones de fragmentación del ADN tras la digestión con enzimas de restricción. Esto es especialmente útil para planificar experimentos en el laboratorio, ya que ayuda a optimizar el uso de reactivos, tiempo y recursos. Los geles simulados muestran cómo las diferentes enzimas de restricción generan patrones únicos de fragmentos según los sitios específicos de corte presentes en la secuencia de ADN. Esto es clave para: •Confirmar la integridad y estructura del ADN. •Identificar diferencias genéticas entre secuencias. •Diseñar estrategias de clonación molecular o construcción de vectores plasmídicos. La elección de una concentración adecuada de agarosa (1% en este caso) fue esencial para visualizar fragmentos de entre 0.5 kb y 10 kb con claridad. Las simulaciones muestran cómo diferentes enzimas (EcoRI, ApaI, EciI y EcoNI) generan fragmentos con tamaños específicos, facilitando su comparación en un mismo gel. Los patrones de fragmentación observados permitieron deducir las características estructurales del ADN: •El primer gel (ADN no digerido) proporcionó un control para determinar el tamaño inicial del ADN (3.0 kb). 16

  18. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA – SEDE ILO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL ASIGNATURA BIOTECNOLOGÍA Semestre 2024 2 •Los otros geles mostraron cómo los cortes específicos de cada enzima producen fragmentos predictivos, útiles para la validación experimental. •La variabilidad en el número y tamaño de fragmentos generados por diferentes enzimas resalta su utilidad en el diseño de mapas genéticos y análisis genómicos. 17

  19. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA – SEDE ILO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL ASIGNATURA BIOTECNOLOGÍA Semestre 2024 2 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS National Center for Biotechnology Information (NCBI). (2021). GenBank Overview. NCBI. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/ GSL Biotech LLC. (2024). SnapGene (Versión [número de versión utilizado]). https://www.snapgene.com 18

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