Biotecnologie - Caratteristiche

Le biotecnologie

I meccanismi della replicazione del DNA e dell’espressione dei geni hanno portato allo sviluppo della tecnologia del DNA ricombinante, che tratta un insieme di tecniche che permettono la manipolazione dell’informazione genetica.
Possono essere utilizzate anche per trasferire l’informazione in degli organismi differenti, ottenendo gli OGM (organismi geneticamente modificati).

Le biotecnologie sono delle applicazioni tecnologiche che utilizzano organismi viventi (o loro derivati) per poter realizzare prodotti e processi per usi specifici.

Le biotecnologie permettono di:
-utilizzare le cellule come bioreattori per produrre molecole per il campo farmaceutico;
-generare piante transgeniche;
-essere utilizzate nella terapia genica;
-scoprire nuove terapie basandosi sul profilo genetico tramite la farmacogenomica;
-ricavare l’identikit genetico degli individui;
-ridurre l’inquinamento tramite il biorisanamento;
-produrre nuove forme di energia: i biocombustibili.

Gli uomini hanno da sempre utilizzato gli organismi a proprio vantaggio: pane, birra e vino. Si pensa che la panificazione risalga a 5000 anni fa, agli antichi Egizi, la produzione del vino e della birra a 7000 anni fa. Questi processi sfruttano la fermentazione dei lieviti: sono forme di biotecnologia.
Anche la domesticazione è un esempio di biotecnologia, che tramite incroci di diverse specie, hanno modificato la struttura genetica degli organismi

Le biotecnologie moderne

Le biotecnologie però hanno più vantaggi:
-le tecniche basate sull’ingegneria genetica consentono di trasferire solo i geni desiderati;
-I geni che vengono trasferiti possono essere anche più distanti dal punto di vista evolutivo rispetto alla specie ricevente;
-agiscono in modo mirato, agendo anche solo su un singolo gene o una parte di esso.

Il clonaggio genico

Il clonaggio genico permette di ottenere milioni di copie del gene di interesse.

Il gene di interesse viene separato dagli altri geni dell’organismo di partenza;
Il gene viene inserito all’interno di una molecola di DNA plasmidico modificata, chiamata vettore di clonaggio, il cui risultato è un DNA ricombinante.
Il DNA ricombinante viene inserito all’interno della cellula ospite, di solito si tratta di un batterio, tramite la trasformazione.
Vengono isolate le cellule che hanno incorporato il plasmide trasformato, grazie al marcatore di selezione all’interno del vettore.
Il vettore si replica all’interno della cellula trasformata grazie alla presenza del sito di origine della replicazione del plasmide.

Per poter separare un frammento della molecola di DNA, per il primo passaggio del clonaggio, si utilizzano degli enzimi specifici: gli endonucleasi di restrizione, che fanno parte dei sistemi di difesa naturali dei batteri.
Essi vanno a idrolizzare il legame fosfodiesterico tra due nucleotidi adiacenti all’interno di una doppia elica di DNA, e inoltre hanno la capacità di tagliare entrambi i filamenti della doppia elica in una precisa sequenza bersaglio.
Il più comune è EcoRI, che riconosce la sequenza palindroma GAATTC, tagliando tra la G e la A all’estremità 5’ di entrambi.
Gli enzimi endonucleasi come EcoRI producono delle estremità coesive (chiamate sticky ends), che sono molto utili per il clonaggio.