Concetti Chiave
- Le biotecnologie permettono la manipolazione del DNA per produrre ormoni, vaccini e migliorare le piante attraverso l'ingegneria genetica.
- La tecnologia del DNA ricombinante utilizza enzimi di restrizione per isolare geni specifici e creare cloni genetici tramite vettori plasmidici o fagici.
- Il sequenziamento del DNA tramite elettroforesi su gel consente di determinare le sequenze nucleotidiche e amminoacidiche di geni specifici.
- La PCR (reazione a catena della polimerasi) è una tecnica che permette la rapida duplicazione di DNA, utile in molte applicazioni biotecnologiche.
- La terapia genica mira a correggere geni difettosi, con circa 4000 malattie genetiche umane attualmente in fase di sperimentazione.
Indice
Manipolazione del DNA e biotecnologie
Oggi è possibile manipolare il DNA e inserire o eliminare dei geni. Le biotecnologie utilizzano organismi viventi, per ottenere, con interventi di ingegneria genetica, sostanze utili, quali ormoni, vaccini, oppure per migliorare caratteristiche delle piante.
La tecnologia del DNA ricombinante consiste: nell’isolare dal DNA un particolare gene mediante enzimi di restrizione, che “tagliano” il DNA in particolari siti; nel legare, mediante trattamento con l’enzima DNA ligasi, il frammento del DNA recante il gene desiderato a DNA plasmidico o fagico (vettore di donazione), trattato con lo stesso enzima di restrizione; nell’introdurre il DNA plasmidico o fagico ricombinante in una cellula batterica, perché possa replicarsi.
Enzimi di restrizione e cloni
Gli enzimi di restrizione riconoscono specifiche sequenze del DNA e tagliano la molecola in corrispondenza di particolari regioni, definite siti di restrizione.
Una cellula batterica, in cui sia stato introdotto DNA ricombinante plasmidico, dividendosi ripetutamente dà origine a molte cellule genetica- mente identiche, che nell’insieme costituiscono un clone cellulare; ciascuna cellula reca una copia del piasmide ricombinante e in tal modo si è ottenuto anche un clone genico. Quando il vettore di donazione è un fago ricombinante, esso si replica all’interno della cellula batterica e produce un clone fagico.
Una biblioteca (library) genomica contiene doni di tutti i frammenti di una intera molecola di DNA; ciascun frammento è legato a un vettore di donazione.
Donazione riproduttiva e clonazione
La donazione riproduttiva (donazione di Dolly) consiste nell’ottenere un organismo geneticamente identico a un singolo individuo parentale, senza che vi sia stata fecondazione. In particolare consiste nella fusione di una cellula somatica dell’individuo parentale con un ovocita enucleato di un individuo della stessa specie; nel procurare in vitro l’avvio dello sviluppo embrionale; nel trapiantare in utero l’embrione, che svilupperà in organismo geneticamente identico al donatore del nucleo.
Sequenziamento del DNA e elettroforesi
Il sequenziamento del DNA, cioè la determinazione delle sequenze nucleotidiche di un gene, viene effettuato attraverso l’elettroforesi su gel. Il
sequenziamento del DNA permette di determinare la sequenza amminoacidica del polipeptide corrispondente.
L’elettroforesi su gel di poliacrilamide o di agarosio permette di separare molecole di DNA o RNA di diverso peso molecolare (numero di nucleotidi).
Terapia genica e applicazioni agricole
La reazione a catena della polimerasi (PCR) è una tecnica semplice che permette la produzione di copie multiple di molecole di DNA in breve tempo. D La terapia genica consiste essenzialmente nell’individuare il gene responsabile di una certa funzione e di correggere eventuali errori, sostituendo o integrando il gene difettoso con uno funzionale e normale. Attualmente circa 4000 malattie genetiche dell’uomo sono sottoposte a sperimentazione.
Le biotecnologie sono ampiamente utilizzate in agricoltura. Da tempo vengono prodotti organismi che contengono nel proprio DNA geni di altre specie. Un successo ottenuto nell’ingegneria genetica delle piante sono, ad esempio, i pomodori che producono appena l’1% della quantità normale dell’enzima responsabile della maturazione.
Domande da interrogazione
- Qual è il ruolo degli enzimi di restrizione nella tecnologia del DNA ricombinante?
- Come si ottiene un clone genico attraverso il DNA ricombinante?
- In cosa consiste la donazione riproduttiva, come nel caso di Dolly?
- Quali sono alcune applicazioni delle biotecnologie in agricoltura?
Gli enzimi di restrizione riconoscono specifiche sequenze del DNA e tagliano la molecola in corrispondenza di particolari regioni, definite siti di restrizione, permettendo l'isolamento di geni specifici.
Un clone genico si ottiene introducendo DNA ricombinante plasmidico in una cellula batterica, che replicandosi produce molte cellule geneticamente identiche, ciascuna contenente una copia del plasmide ricombinante.
La donazione riproduttiva consiste nella fusione di una cellula somatica di un individuo con un ovocita enucleato, avviando lo sviluppo embrionale in vitro e trapiantando l'embrione in utero per ottenere un organismo geneticamente identico al donatore del nucleo.
Le biotecnologie in agricoltura includono la produzione di organismi con geni di altre specie, come i pomodori che producono solo l'1% dell'enzima responsabile della maturazione, migliorando così le caratteristiche delle piante.
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