Resumen: Laboratorios de Biología Molecular y Citogenética

📋 Esquema del Curso

1. Biología molecular y citogenética
2. Aplicaciones y técnicas moleculares
3. PCR y análisis de ácidos nucleicos
4. Equipamiento de biología molecular
5. Organización y flujo del laboratorio
6. Cultivo celular y citogenética
7. Bioseguridad y seguridad laboral
8. Residuos y salas limpias

📖 1. Biología molecular y citogenética

🔑 Conceptos clave y definiciones

• Biología molecular: Rama de la biología que estudia la composición, estructura y función de moléculas biológicamente importantes, especialmente ácidos nucleicos y proteínas.
• Citogenética: Rama de la genética que estudia la estructura, función y comportamiento de los cromosomas en metafase.

★ Imprescindible

• El ser humano tiene 23 pares, es decir, 46 cromosomas, y 92 cromátidas.

Complementos

• Los ácidos nucleicos, como el ADN y el ARN, se estudian en el laboratorio de biología molecular, mientras que las proteínas se estudian en el laboratorio de proteómica.

• El laboratorio de citogenética diagnostica patologías y síndromes asociados a anomalías en el número o la estructura de los cromosomas.

💡 Truco mnemotécnico

La biología molecular estudia moléculas; la citogenética, cromosomas.

📖 2. Aplicaciones y técnicas moleculares

🔑 Conceptos clave y definiciones

• PCR: Técnica básica de biología molecular que permite amplificar ADN, obteniendo millones de copias idénticas a partir de una pequeña cantidad inicial.

📝 Puntos esenciales

• La farmacogenómica estudia la sensibilidad a determinados fármacos.

• La nutrigenómica identifica genes relacionados con intolerancias alimentarias.

• La oncogenómica identifica genes relacionados con procesos neoplásicos.

• La genética clínica estudia genes asociados a enfermedades hereditarias y puede apoyar el diagnóstico prenatal o preimplantacional.

• La genética forense analiza ADN para identificar individuos, realizar pruebas de paternidad y apoyar investigaciones criminalísticas.

📖 3. PCR y análisis de ácidos nucleicos

🔑 Conceptos clave y definiciones

• Termociclador: Aparato que realiza ciclos repetidos a distintas temperaturas para amplificar ADN mediante PCR.
• PCR en tiempo real: Método que detecta durante la síntesis los productos amplificados mediante un sistema láser y otro de detección de fluorescencia.
• Electroforesis en gel: Método que separa ácidos nucleicos de distinto tamaño al hacerlos migrar por geles de agarosa o poliacrilamida bajo un campo eléctrico, según su tamaño, carga y conformación.

★ Imprescindible

• El bloque incubador del termociclador sostiene los tubos de PCR y mantiene temperaturas de 4 a 96 °C para permitir desnaturalización, hibridación y elongación.

Complementos

• La tapa del termociclador se mantiene a 102–105 °C y evita la evaporación y condensación del agua en los tubos de reacción.

💡 Truco mnemotécnico

PCR amplifica; la electroforesis separa; el documentalizador visualiza.

📖 4. Equipamiento de biología molecular

🔑 Conceptos clave y definiciones

• Documentalizador de geles: Equipo que permite visualizar y fotografiar bandas de ácidos nucleicos tras la electroforesis mediante un transiluminador UV y una cámara integrada.

★ Imprescindible

• Los reactivos se conservan habitualmente a −20 °C, mientras que el ADN para conservación prolongada y el ARN se mantienen a −80 °C.

Complementos

• La electroforesis requiere:

  • un soporte plástico para el gel
  • una cubeta con tampón y electrodos
  • una fuente de alimentación eléctrica

• Los ácidos nucleicos en gel pueden localizarse con agentes fluorescentes como SYBR Green o Midori Green.

• El transiluminador del documentalizador utiliza luz UV con longitudes de onda de 245 a 365 nm para hacer visibles las bandas fluorescentes.

• El espectrofotómetro mide la absorbancia de ácidos nucleicos en un intervalo de 230 a 320 nm, y existen dispositivos específicos para volúmenes de microlitros como Nanodrop.

• El agua tipo I ultrapura se utiliza cuando la calidad del agua tipo II no es suficiente, por ejemplo, para PCR, secuenciación de ADN, electroforesis y cultivos.

• El agua tipo II purificada se utiliza para preparar reactivos y medios de cultivo, alimentar sistemas de producción de agua tipo I y lavar material.

• El laboratorio puede requerir autoclave para esterilizar material, estufas para cultivos bacterianos e incubadores con CO₂ y humedad controlada para cultivos celulares.

📖 5. Organización y flujo del laboratorio

★ Imprescindible

• Los procedimientos se dividen en tres fases:
  • fase preanalítica: recepción, aceptación o rechazo, registro y numeración de muestras
  • fase analítica: hibridación, PCR y secuenciación
  • fase postanalítica: interpretación de resultados y elaboración de informes

• El proceso de PCR se organiza en preparación de reactivos, extracción y purificación del ADN de la muestra, amplificación y análisis de los productos mediante electroforesis y documentación del gel.

📌 Cada etapa del proceso de PCR debe realizarse en una zona físicamente independiente, y no se deben trasladar equipos ni materiales entre zonas.

• El laboratorio se divide en cuatro zonas:
  • sala limpia de preparación de reactivos
  • sala sucia de preparación de muestras y extracción de ADN
  • sala de PCR
  • sala post-PCR para electroforesis e interpretación

📌 El flujo de trabajo y de muestras debe avanzar en una sola dirección desde las zonas limpias hacia las sucias: pre-PCR, PCR y post-PCR.

Complementos

• La sala de preparación de reactivos puede mantener presión positiva para evitar la entrada de contaminantes, mientras que las zonas sucias pueden mantener presión negativa para contener la contaminación.

💡 Truco mnemotécnico

De lo limpio a lo sucio: pre-PCR → PCR → post-PCR.

📖 6. Cultivo celular y citogenética

🔑 Conceptos clave y definiciones

• Cultivo celular: Método para crecer, multiplicar y mantener células eucariotas en condiciones controladas mediante entornos artificiales para utilizarlas en distintos ensayos.

• Citogenética humana: Estudio de los cromosomas humanos desde una perspectiva morfológica y numérica mediante el cariotipo, y desde una perspectiva molecular mediante técnicas como FISH.
• FISH: Técnica que detecta secuencias específicas de ADN mediante sondas complementarias marcadas con fluorocromos.
• CISH: Técnica que detecta secuencias específicas de ADN mediante sondas complementarias marcadas con cromógenos.

📝 Puntos esenciales

• Las cabinas de bioseguridad de clase II se utilizan en cultivos celulares para evitar la contaminación del cultivo y proteger al trabajador.

• Los filtros HEPA retienen partículas mayores de 0,2 μm con una eficacia del 99,995 % y capturan bacterias, hongos, esporas y levaduras.

• En una cabina IIA se recircula aproximadamente el 70 % del aire y se expulsa el 30 % tras pasar por el segundo filtro HEPA.

• Los incubadores de CO₂ controlan la temperatura, la recirculación del aire, la concentración de CO₂ —habitualmente del 4 al 7 %— y la humedad para favorecer el crecimiento celular.

• Los tanques con nitrógeno líquido permiten crioconservar células durante periodos prolongados.

📖 7. Bioseguridad y seguridad laboral

🔑 Conceptos clave y definiciones

• Bioseguridad: Conjunto de normas destinadas a evitar la exposición a agentes biológicos o su liberación al medio ambiente.
• Ficha de datos de seguridad: Documento que describe las características y propiedades de una sustancia, debe ser proporcionado por el distribuidor y debe conservarse en el laboratorio.
• Técnica aséptica: Conjunto de prácticas dirigidas a prevenir la contaminación por microorganismos, ácidos nucleicos y nucleasas.

★ Imprescindible

📌 Todas las muestras deben considerarse potencialmente peligrosas.

• La contaminación en biología molecular puede deberse a ácidos nucleicos extraños o a enzimas que degradan ácidos nucleicos.

Complementos

• Los cuatro niveles de riesgo son:
  • tipo 1: riesgo nulo
  • tipo 2: riesgo bajo
  • tipo 3: riesgo medio
  • tipo 4: riesgo alto

📌 En los laboratorios de biología molecular y citogenética deben aplicarse, como mínimo, las medidas correspondientes a una exposición de tipo 2.

• Las instalaciones deben disponer de: duchas, lavaojos y extintores, equipos de protección individual, almacenamiento específico para sustancias peligrosas, contenedores específicos para residuos, un manual de seguridad y un plan de gestión de residuos

• El personal debe: lavarse las manos con frecuencia, usar siempre EPI, evitar mangas cortas o abiertas, no comer, beber ni fumar en el laboratorio o sus proximidades, llevar el pelo recogido y no usar collares, no pipetear con la boca, recibir formación sobre los equipos, conocer los planes de residuos y el manual de seguridad

• Las fuentes de contaminación incluyen aerosoles de la manipulación de muestras, material ambiental o microorganismos, células de la piel y pelos del personal, superficies de trabajo, productos amplificados por PCR y reactivos o consumibles que, aunque sean estériles frente a microorganismos, pueden contener ADN extraño o nucleasas.

• La técnica aséptica incluye: lavarse las manos, usar guantes sin talco, bata y mascarilla, descontaminar superficies mediante UV o lejía al 10 %, utilizar cabinas de bioseguridad y puntas de pipeta con filtro, centrifugar tubos Eppendorf para reducir aerosoles, respetar el flujo pre-PCR, PCR y post-PCR

📖 8. Residuos y salas limpias

🔑 Conceptos clave y definiciones

• Sala limpia: Espacio diseñado para controlar estrictamente partículas en el aire, temperatura, humedad, flujo y presión del aire e iluminación, con control de los flujos de personas y materiales.

📝 Puntos esenciales

• Los residuos biosanitarios especiales, como objetos punzantes, cultivos, material contaminado con células y sangre, deben recogerse adecuadamente y autoclavarse.

• Los residuos químicos, citotóxicos y radiactivos deben depositarse en contenedores adecuados y entregarse al gestor de residuos correspondiente.

📌 Los residuos sólidos se recogen en contenedores y los líquidos en garrafas; los recipientes deben estar homologados, ser específicos para cada producto, diferenciarse por código de colores y estar correctamente etiquetados.

• Los procedimientos normalizados de trabajo regulan las actividades de las salas limpias.

• El manual de seguridad incluye: evaluación de riesgos de cada puesto, descripción y normas de uso de equipos de seguridad, prácticas de trabajo para minimizar riesgos, normas de almacenamiento de productos químicos, gestión y eliminación de residuos, actuación ante emergencias

📊 Tablas de síntesis

Agua de laboratorio