David Sadava David M Hillis H Craig Heller

David Sadava, David M. Hillis, H. Craig Heller, May R. Berenbaum La nuova biologia. blu Dalla cellula alle biotecnologie PLUS 2

Capitolo B 5 Le biotecnologie 3 Sadava et al. La nuova biologia. blu © Zanichelli 2017

La tecnologia del DNA ricombinante o ingegneria genetica è l’insieme delle tecniche di laboratorio che consentono di isolare e tagliare brevi sequenze di DNA per trasferirle nel genoma di altre cellule, in modo da modificarne uno o più geni. 4 Sadava et al. La nuova biologia. blu © Zanichelli 2017

Tagliare e incollare il DNA (1) Per tagliare il DNA in punti specifici i biotecnologi utilizzano gli enzimi di restrizione, che riconoscono sequenze palindrome del genoma e creano frammenti di restrizione di lunghezza diversa. Attraverso gli enzimi DNA ligasi è possibile unire i frammenti di restrizione e ottenere un DNA ricombinante che contiene sequenze provenienti da fonti diverse. 5 Sadava et al. La nuova biologia. blu © Zanichelli 2017

Tagliare e incollare il DNA (2) 6 Sadava et al. La nuova biologia. blu © Zanichelli 2017

Separare i frammenti di DNA L’elettroforesi su gel separa i frammenti di DNA ottenuti con gli enzimi di restrizione sulla base delle loro dimensioni. 7 Sadava et al. La nuova biologia. blu © Zanichelli 2017

L’impronta genetica degli individui Per ottenere l’impronta genetica di un individuo si usano gli enzimi di restrizione, che tagliano il DNA in corrispondenza delle sequenze polimorfiche e le separano con elettroforesi. Le sequenze polimorfiche, o polimorfismi, sono tratti di DNA presenti in molte copie leggermente diverse tra di loro. Sono distinte in ripetizioni brevi in tandem (STR) e polimorfismi da singolo nucleotide (SNP). 8 Sadava et al. La nuova biologia. blu © Zanichelli 2017

La reazione a catena della polimerasi 9 Sadava et al. La nuova biologia. blu © Zanichelli 2017

Il clonaggio si avvale di vettori Il clonaggio è la produzione in molte copie di un gene allo scopo di analizzarlo o per ottenere grosse quantità del prodotto che codifica. Il gene può entrare nella cellula ospite come parte integrante di un vettore, ovvero una sequenza che possiede anche un’origine di duplicazione (ori), uno o più siti di restrizione e almeno un gene reporter. I vettori usati sono i plasmidi batterici e i virus. 10 Sadava et al. La nuova biologia. blu © Zanichelli 2017

Meglio inserire i geni nei procarioti o negli eucarioti? I batteri non sono gli organismi ideali per lo studio e l’espressione dei geni eucariotici, a causa delle differenze nella struttura dei genomi e nei processi di trascrizione e traduzione. 11 Sadava et al. La nuova biologia. blu © Zanichelli 2017

Il sequenziamento del genoma Il sequenziamento è una tecnica che permette di determinare l’ordine dei nucleotidi presenti nella molecola del DNA di un organismo. Grazie ai moderni sequenziatori è possibile ricavare la sequenza delle basi che formano il genoma di qualunque organismo; gli strumenti permettono di ricavare informazioni sulla quantità di basi presenti, sulla loro distanza, sul rapporto che esiste tra purine e pirimidine. 12 Sadava et al. La nuova biologia. blu © Zanichelli 2017

Il Progetto Genoma Umano (o HGP dall’inglese Human Genome Project) è stato avviato all’inizio degli anni Novanta su iniziativa di James Watson ed è stato completato nel 2003. 13 Sadava et al. La nuova biologia. blu © Zanichelli 2017

Le applicazioni delle biotecnologie Attraverso i vettori di espressione è possibile far produrre in gran quantità farmaci e prodotti medici ai batteri; il pharming consiste nella produzione di farmaci proteici prodotti da animali transgenici. La produzione di specie resistenti ai parassiti e alle infezioni virali, come le specie vegetali Bt, oppure specie con caratteristiche nutrizionali specifiche, come il Golden Rice. 14 Sadava et al. La nuova biologia. blu © Zanichelli 2017

La clonazione è la produzione di organismi geneticamente identici a quello di partenza. Sadava et al. La nuova biologia. blu © Zanichelli 2017