Elementos biológicos de reconocimiento celular
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ELEMENTOS BIOLÓGICOS DE RECONOCIMIENTO MOLECULAR
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Un biosensor se define como un dispositivo
compacto de análisis que incorpora un
elemento de reconocimiento biológico
(ácido nucleico, enzima, anticuerpo,
receptor, tejido, célula) o biomimético (PIMs,
aptámeros, PNAs) asociado a un sistema de
transducción que permite procesar la señal
producida por la interacción entre el
elemento de reconocimiento y el analito.
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Funcionamiento General de
Biosensores
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Elementos de reconocimiento
molecular
Componente de un biosensor
con capacidad de reconocer e
interaccionar con el analito o
microorganismo de interés.
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Clasificación de biosensores
según el elemento de
reconocimientoSensores biocatalíticos
Enzimas
Células, tejidos y orgánulos subcelulares
Sensores de bioafinidad
Anticuerpos
Receptores y canales iónicos
Lectinas
Células
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Ácidos nucleicos
Aptámeros
Ácidos nucleicos peptídicos (PNAs)
Polímeros de impresión molecular
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Sensores Biocatalíticos
Son los biosensores mejor conocidos y los
más aplicados.
Utilización de biocatalizadores que
favorecen la formación de productos
conocidos
Regeneración y reutilización del
biocatalizador.
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Proteínas catalizadoras de reacciones
químicas
Producen la unión de un sustrato al sitio
activo y la formación de los productos.
Son reutilizables
Enzimas
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VENTAJAS DE LAS ENZIMAS COMO ELEMENTO
DE RECONOCIMIENTO
Elevada selectividad.
Respuesta rápida.
Elevada variedad de enzimas disponibles.
Autorregenerables.
Algunas resultan económicas.
Simplicidad de construcción de los
dispositivos.
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Células, tejidos y orgánulos subcelulares
Células
Células bacterianas, fúngicas, protozoos o
células procedentes de organismos superiores.
Poseen en su interior múltiples sistemas
multienzimáticos en su medio natural.
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Orgánulos Subcelulares
Contienen determinados sistemas
enzimáticos completos
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Sensores de Bioafinidad
Interacción del analito, con el elemento
de reconocimiento.
En esta interacción, no se consume
sustrato, ni se generan productos.
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Tipos de reactivos de
bioafinidad
Anticuerpos (inmunosensores)
Proteína que se une de manera selectiva
a un antígeno especifico, también
reconoce haptenos
•Analitos: antígenos y haptenos
Es de un solo uso.
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Receptores y canales iónicos
La unión del analito a estos receptores
produce la formación decanales a través
de los que se genera un flujo de iones.
• Pueden utilizarse para determinar
compuestos tóxicos
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Lectinas
Las lectinas son un grupo de proteínas
que se unen de manera selectiva y
reversible a distintos sacáridos, como los
oligosacáridos que se encuentran en las
paredes celulares bacterianas.
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Células
En la membrana de estas se encuentran
receptores, que al unirse con el ligando
correspondiente dan una respuesta.
Algunos compuestos tóxicos, se unen de
manera específica a receptores,
bloqueando los sistemas de señales,
impidiendo la unión del ligando
correspondiente, de esta manera se
puede detectar la presencia de estos
compuestos
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Ácidos Nucleicos
Los biosensores para el análisis de ADN sebasan en el proceso de hibridación, quees la unión de una cadena de ADN consu cadena complementaria. Estosbiosensores, también conocidos como“gene chips” se usan para elreconocimiento y cuantificación de ADNs
Este tipo de elementos dereconocimiento pueden utilizarse para ladetección de organismos modificadosgenéticamente y microorganismospatógenos.
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Aptámeros
Un aptámero es una secuencia de
oligonucleótidos (ADN o ARN) de cadena
sencilla, sintetizada artificialmente, capaz
de reconocer diversas moléculas diana
con una afinidad y especificidad
elevadas.
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Ácidos nucleicos peptídicos
Moléculas que mimetizan al ADN y ARN
Su esqueleto es neutro, lo que reduce larepulsión electrostática durante el procesode hibridación, estableciendo enlacesmás fuertes con las hebras de ADN ymoléculas de ARN que reconocen, quelos correspondientes a las hibridacionesnaturales.
Este elemento de reconocimiento se utilizaen la detección de microorganismospatógenos.
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Polímeros de impresión molecular
Se trata de materiales biomiméticos que
reproducen de un modo más básico el
mecanismo de reconocimiento de los
sistemas biológicos (hormona-receptor,
enzima-sustrato, antígeno-anticuerpo).
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Inmovilización del elemento
de reconocimiento
Una etapa clave en la construcción de unbiosensor es la inmovilización del elementode reconocimiento sobre una membrana omatriz, que a su vez se fija a la superficie deltransductor. Este material de base puedeactuar únicamente como soporte delcomponente biológico o participar ademásen la transmisión de la señal al sistema detransducción (por ejemplo, mediante lainclusión de mediadores para las reaccionesredox).
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Métodos de inmovilización
Métodos de inmovilización física
Adsorción
Atrapamiento
Métodos de inmovilización química
Inmovilización mediante enlace covalente
Inmovilización a través de una capa intermedia
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