Concetti Chiave
- I vettori molecolari, come plasmidi e virus, sono utilizzati per trasportare e clonare frammenti di DNA, creando librerie genomiche.
- Il clonaggio consente di ottenere copie di un tratto di DNA, mentre la clonazione si riferisce alla riproduzione di individui con patrimoni genetici identici.
- La reazione a catena di polimerasi (PCR) permette la replicazione di DNA in laboratorio, grazie alla polimerasi resistente ad alte temperature.
- Il metodo di sequenziamento Sanger è il principale per determinare la sequenza di nucleotidi in un segmento di DNA, utilizzando vari componenti in provetta.
- Il Progetto Genoma Umano, avviato nel 1990, mirava a sequenziare il genoma umano e identificare mutazioni per migliorare la cura delle malattie e la scienza forense.
Vettori molecolari e clonaggio
Le molecole capaci di trasportare un frammento di acido nucleico sono conosciute come vettori. I plasmidi, che si trovano nei batteri, possono essere utilizzati come vettori per produrre diversi segmenti di DNA identici, ovvero cloni realizzati attraverso il clonaggio e non la clonazione.
Clonazione e libreria genomica
Il clonaggio si presenta come il sistema per ottenere copie di un tratto di DNA con vettori molecolari, mentre la clonazione appare come la riproduzione agamica di individui o cellule con patrimoni genetici uguali.
Anche i virus possono funzionare da vettori e vengono utilizzati per donare segmenti di lunghezza maggiore di dieci mila paia di basi. Quando una cellula possiede il gene da clonare ma non si sa la sua posizione, vengono utilizzati enzimi di restrizione per tagliare in frammenti il DNA, poi inseriti nei vettori. I vettori ricombinanti ottenuti vengono introdotti nei batteri vettori contenuti in un frammento e così va a formarsi una sorta di libreria genomica.
Reazione a catena di polimerasi
Un altro modo per produrre copie di un frammento è la reazione a catena di polimerasi o POR (replicazione del DNA in provetta). Si separano in questo caso le catene a doppia elica riscaldando la soluzione poi due frammenti di DNA che vengono usati come inneschi per poter attivare DNA polimerasi. Questo acido di lavoro può essere ripetuto più volte grazie al batterio Thermus aquaticus che sopravvive fino a 95 gradi Celsius grazie alla polimerasi che non si denatura ad alte temperature.
Sequenziamento e metodo Sanger
Mentre il metodo di sequenziamento più usare per individuare la sequenza di nucleotidi in un segmento, è il metodo Sanger o sequenziamento a terminazione di catena, la cui provetta contiene:
• Campione di DNA da sequenziare
• DNA polimerasi
• Primer
• Quattro nucleotidi
• Quattro nucleotidi in forma di deossinucleotidi trifosfato
Progetto Genoma Umano
Nel 1990 si diede inizio al progetto chiamato "Progetto Genoma Umano", in cui diversi scienziati collaborarono con l'azienda privata chiamata Celera Genomics, i due enti di radunarono negli Stati Uniti d'America, in particolare nello stato del Maryland, con l'obbiettivo di tracciare il sequenziamento completo del genoma umano. Lo scopo preciso di questo progetto si può diramare in realtà in diverse ambizioni, prima delle quali la possibilità di identificare le mutazioni per prevedere e curare anticipatamente precise malattia. Però volevano anche progettare farmaci più adatti ed efficaci, studiare l'evoluzione umana e infine anche migliorare la scienza forense.
Domande da interrogazione
- Qual è la differenza tra clonaggio e clonazione?
- Come vengono utilizzati i vettori molecolari nel clonaggio?
- Qual è il ruolo della reazione a catena di polimerasi (PCR) nella produzione di copie di DNA?
- Quali erano gli obiettivi principali del Progetto Genoma Umano?
Il clonaggio è il processo di ottenere copie di un tratto di DNA utilizzando vettori molecolari, mentre la clonazione si riferisce alla riproduzione agamica di individui o cellule con patrimoni genetici identici.
I vettori molecolari, come i plasmidi e i virus, trasportano frammenti di acido nucleico e sono utilizzati per produrre cloni di segmenti di DNA, formando una libreria genomica quando inseriti nei batteri.
La PCR permette di replicare frammenti di DNA in vitro, utilizzando inneschi e DNA polimerasi, e può essere ripetuta grazie alla resistenza del batterio Thermus aquaticus ad alte temperature.
Il Progetto Genoma Umano mirava a sequenziare completamente il genoma umano per identificare mutazioni, sviluppare farmaci più efficaci, studiare l'evoluzione umana e migliorare la scienza forense.
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