Biotecnologie in campo agroalimentare tesina

L’applicazione

Esame di stato A. S. 2012/2013

Esame di Stato

Liceo Scientifico Sperimentale

“Leonardo” di Brescia delle

biotecnologie in

campo

agroalimentare

Auguste Comte

Sara Longobardi 5°O sper. tecnologica

Indice

Paragrafo

Introduzione

Premessa

Sintesi dell’elaborato

1 Cosa sono le biotecnologie?

1.1 Le antiche biotecnologie, ovvero le biotecnologie tradizionali

1.1.1 Bibite e cibi

1.1.2 Agricoltura

1.1.3 L’incremento delle biotecnologie tradizionali e i precursori delle biotecnologie

innovative

1.2 Le biotecnologie innovative

1.2.1 Tappe che han condotto alle biotech innovative

1.3 Le applicazioni biotecnologiche nei vari settori dell’attività umana

2 Che cosa è un Organismo Geneticamente Modificato?

2.1 Gli OGM da un punto di vista legislativo

2.2 Cosa sono scientificamente gli OGM

3 Come si ottiene un OGM?

3.1 Mutazioni e natura

3.2 Ibridazione

3.2.1 Ibridazione e impollinazione

3.3 Mutazioni indotte

3.3.1 Etilmetano sulfonato

3.3.2 La poliploidia e la colchicina

3.3.3 Le radiazioni

3.4 La tecnica del DNA ricombinante

3.4.1 Le operazioni essenziali della tecnologia del DNA ricombinante

3.4.2 L’efficacia del DNA ricombinante

3.4.3 L’inefficacia del DNA ricombinante

3.4.4 I vettori che permettono l’efficacia di questa tecnica

3.4.5 Microrganismi geneticamente modificati

3.5 La PCR (Polymerase Chain Reaction)

4 Come si ottiene una PGM?

4.1 I metodi di produzione

4.1.1 Polietilenglicolie

4.1.2 Fusione dei protoplasi

4.1.3 Selezione gametofitica maschile

4.1.4 Infezione da Agrobacterium tumefaciens

4.1.5 Bombardamento biolistico

5 Le biotecnologie in campo agroalimentare

5.1 A cosa servono le PGM

5.1.1 La resistenza agli erbicidi e gli OGM HT

5.1.2 La resistenza agli insetti gli OGM BT

5.1.3 La resistenza ai virus

5.1.4 La maturazione ritardata

5.1.5 Controllo dell’impollinazione

5.1.6 Altre PGM realizzate

5.2 L’agricoltura transgenica nel mondo

6 Biotech e opinione pubblica

6.1 Possibili utilizzi: la biotecnologia una promessa per il futuro

1 Longobardi Sara V O tec. “L’applicazione delle biotecnologie in campo agroalimentare”

6.2 Il fattore mostro

6.2.1 Sostenitori e oppositori

6.2.2 Leggi della natura e leggi dell’uomo

6.2.3 Verifica dei risultati

6.2.4 Sicurezza al 100%

6.2.5 Rischi e rimedi

6.3 Economia geneticamente modificata

6.3.1 Guadagno o spreco

6.4.2 Politica & libertà di scelta

6.4 Huxely & bioethics

6.4.1 Huxely e la bioetica

Glossario

Bibliografia e sitografia

2 Longobardi Sara V O tec. “L’applicazione delle biotecnologie in campo agroalimentare”

Introduzione

Premessa

Questa tesina è nata per una mia particolare affezione verso queste nuove tecnologie. Inoltre vuole

dimostrare che, a differenza delle false credenze sugli OGM, essi non sono davvero dannosi alla salute e

contro-natura, come appaiono alla maggior parte degli italiani, nel modo in cui i mass-media e la politica li

vogliono presentare alla comunità.

Sintesi dell’elaborato

Se chiedessi in giro per l’Italia, la maggior parte delle persone non saprebbe dirmi cos’è un OGM, le sue

caratteristiche e non saprebbe esporre, di conseguenza, una propria opinione. Quest’ultima viene

influenzata negativamente dai mass-media e dalla politica, la quale anch’essa è influenzata da ciarlatani e

persone di dubbia opinionabilità sull’argomento.

Di seguito verranno spiegati nel dettaglio cosa sono gli OGM, come vengono prodotti, cosa la legislazione

dice a riguardo e cosa sono realmente.

Si affronterà l’evoluzione delle biotecnologie: dalle più rudimentali trasformazioni, come la fermentazione

alcolica, alle più moderne come la PCR.

3 Longobardi Sara V O tec. “L’applicazione delle biotecnologie in campo agroalimentare”

Cosa sono le biotecnologie?

Le biotecnologie sono tutte quelle tecniche che prevedono l’uso di organismi viventi (o parti di essi;

infatti, dal greco bio-: vita) per creare prodotti utili all’uomo o per incrementare la biologia stessa

dell’organismo.

Queste prevedono l’uso integrato della microbiologia, della biochimica e dell’ingegneria.

Nonostante ora vengano adoperati i più moderni procedimenti, come le tecniche di manipolazione

genetica, tale tecnologia è stata utilizzata fin dall’antichità, in modo più o meno empirico.

Perciò le biotecnologie vengono suddivise in:

 Biotecnologie tradizionali;

 Biotecnologie innovative.

Inoltre, quelle moderne vengono distinte in diverse branchie, a seconda dell’ambito di applicazione:

 Green biotechnology: biotecnologie agroalimentare, applicate al settore agricolo e agro-

industriale;

 Red biotechnology: biotecnologie farmaceutiche, applicazione di tipo medico e farmaceutico;

 White biotechnology: biotecnologie industriali che mirano al miglioramento di microrganismi o

enzimi applicati in campo industriale;

 Blue biotechnology: biotecnologie marine, applicazione delle metodiche della biologia

molecolare agli organismi marini e di acqua dolce;

 Grey biotechnology: biotecnologie ambientali, applicazioni correlate direttamente all’ambiente.

Le antiche biotecnologie, ovvero le biotecnologie tradizionali

Le biotecnologie tradizionali sono tecnologie produttive utilizzate da millenni, quali l'agricoltura, la

zootecnica e lo sfruttamento delle attività fermentative dei microrganismi.

Pur non avendo un’esatta cognizione tecnico-scientifica delle tecniche che adoperavano, tutti i popoli

mondiali, impiegavano le biotecnologie: ad esempio nella produzione di bevande alcoliche e del pane.

Bibite e cibi

I Sumeri e i Babilonesi producevano vino e birra sin dal 6000 a.C.; gli Egizi pane lievitato dal 4000 a.C.; nel

Medio Oriente, intorno al 3000 a.C., si ebbero le prime produzioni di formaggi e yogurt; sempre in Egitto,

intorno al 400 a.C., si produceva aceto; oltre oceano, gli Aztechi producevano bevande alcoliche tramite

estratti da foglie di cactus.

Il latte che si trasforma in formaggio, il succo d'uva in vino, sono solo alcuni esempi delle biotecnologie

tradizionali che si usavano già tanti anni fa, ma senza saperlo.

Agricoltura

Anche nell’agraria le popolazioni antiche sedentarie, circa 10.000 anni fa, incrementarono la produzione

agricola selezionando i semi delle piante con le caratteristiche migliori: vennero effettuati incroci

controllati (selezionati organismi parentali) ottenendo riso, orzo, grano, lenticchie, mais, peperoni,

arachidi, zucca. Gli incroci ottenuti erano comunque molto limitati poiché si ottenevano attraverso

l’incrocio sessuale tra patrimoni genetici simili.

Le biotecnologie in campo agroalimentare, come abbiamo visto, hanno origini antiche. Per molti secoli

restano in una fase che alcuni studiosi di storia della scienza definiscono “Età inconsapevole”. In un

secondo periodo (dall’inizio dell’800 alla metà del ‘900) cresce la consapevolezza di quello che succede

avviando processi di fermentazione o incrociando fra loro piante e animali diversi. In questo arco di tempo

le biotecnologie sono ancora considerate “tradizionali”.

4 Longobardi Sara V O tec. “L’applicazione delle biotecnologie in campo agroalimentare”

L’incremento delle biotecnologie tradizionali e i precursori delle biotecnologie innovative

La scoperta dei meccanismi biologici alla base dei processi sopra descritti è avvenuta in modo lento e

graduale a partire dal XVI secolo, grazie al contributo di alcuni “uomini di scienza”.

 Antony van Leeuwenhoek (1632-1723), che costruì il primo microscopio con il quale fu possibile

osservare ciò che accadeva a livello microbiotico e i microrganismi viventi usati nella produzione di

birra e formaggio.

 Lazzaro Spallanzani (1729-99), fu il primo a confutare la teoria della generazione spontanea (1779),

viene considerato come “il padre della scienza”. Inoltre scoprì l’inseminazione strumentale ponendo le

basi per le biotecnologie riproduttive.

 Louis Pasteur (1822-95): approfondì la teoria della generazione spontanea di Spallanzani e si occupò

della batteriologia e delle vaccinazioni (1861-85). Pose le basi delle biotecnologie microbiche. Analizzò

la produzione della birra e comprese i microrganismi che responsabili della fermentazione alcolica (il

“padre della biotecnologia”). Egli creò un vaccino per la rabbia, selezionando dei mutanti del virus che

hanno perso la virulenza rispetto all'uomo. Questa è una tecnica che anticipa la biotecnologia moderna



basata sull'ingegneria genetica. Ora è possibile avere un abbondante numero di antibiotici in quanto

vengono selezionate specie in grado di produrre sostanze in quantità maggiori rispetto alla

disponibilità naturale.

 Gregor Mendel (1822-64): scopre le leggi basilari della genetica (1865). Pone le basi per le

biotecnologie innovative che poggiano su tali codici.

o Pur non conoscendo il meccanismo con cui si trasmettevano i caratteri, determinò, tramite

l’ibridazione delle piante, le leggi che regolano la trasmissione da una generazione all’altra.

Con quest’ultimi due si comprese appieno e precisamente il ruolo dei batteri e i processi degradativi e



fermentativi. Sviluppo industriale della microbiologia e approccio alle biotecnologie avanzate.

Le biotecnologie innovative

Il fulcro della moderna biotecnologia è costituito dalla tecnologia genetica, che si occupa della

manipolazione mirata del patrimonio genetico di batteri e piante. Oggi tale scienza trova applicazione

soprattutto nella medicina, ma anche in ambito industriale e agricolo. In particolare, la moderna biotech

ha preso le mosse soprattutto dalle scoperte sulla struttura del patrimonio genetico e dall’ulteriore

sviluppo di strumenti finalizzati alla sua modifica mirata.

Le biotecnologie innovative si basano sull’incontro tra le tecniche tradizionali con le nuove tecnologie

biologiche-genetiche intervenendo direttamente sulle cellule.

Quando si parla di biotecnologie si fa riferimento alle biotecnologie innovative sorte al termine degli anni

’70, dopo la messa a punto dell’ingegneria genetica.

Tappe che han condotto alle biotech innovative

1928: Griffith Condusse esperimenti sulla trasformazione batterica; egli è il padre

inconsapevole dell’ingegneria genetica intesa come il trasferimento di materiale

ereditario da un organismo all’altro.

1938: Spemann Elaborò l’idea del trasferimento di nucleo da una cellula somatica in una cellula



uovo privata di nucleo. Non vi erano ancora i mezzi per attuare la sua idea.

Viene considerato “l’inventore della tecnica della clonazione”.

1944: Avery, I tre dimostrarono il ruolo chiave del DNA nella trasmissione dei caratteri

MacLeod e McCarty ereditari: comprovarono che il principio trasformante scoperto da Griffith era il

DNA. Nonostante ciò non ebbe notorietà in quanto si credeva che il materiale

genetico fosse di natura proteica.

1945: Lederberg e Lavorando su colonie batteriche scoprirono la coniugazione batterica

Tatum legittimando i lavori di Griffith e Avery.

1948: Pauling Intuisce l’alfa elica delle proteine.

1950: Kornberg Scopre la DNA polimerasi.

5 Longobardi Sara V O tec. “L’applicazione delle biotecnologie in campo agroalimentare”

1950: McClintock Scoperta dei “geni mobili”.

1952: R. Briggs & T.J. Legittimazione dell’esperimento di Spemann.

King

1953: Watson & Crick Scoprono la struttura ad elica del DNA.

1958: Meselson & Scoprono la duplicazione del DNA.

Sthalla

1960: Jacob & Regolazione genica.

Monod

1960 Scoperta dei plasmidi.

1966: Khorana e Decifrano completamente il codice genetico.

Nirenberg

1970: F. Sanger, W. Inventano un metodo per sequenziare il DNA.

Gilbert e Paul Berg 

1971: Phil Sharp e Scoprono la discontinuità genetica. Gli introni e gli esoni (Gilbert).

Richard Roberts

1972: Paul Berg Prima ricombinazione del DNA in laboratorio.

1973: Stanley Cohen Creano il primo batterio ricombinante e attuano la prima clonazione genetica.

e Herb Boyer

1983: Kary Mullis Inventa la PCR o reazione di polimerizzazione a catena.

1984: S. Cohen e R. Scoprono i fattori di crescita.

Levi Montalcini

1997 Nasce la pecora Dolly.

1998 Viene avviato il “Progetto Genoma Umano”.

1999 Viene completata la sequenza del primo cromosoma umano, il numero 22 lungo