Tecnologia del DNA ricombinante

Tecnologia del DNA ricombinante

Il cromosoma batterico contiene tutti i geni necessari alla vita di una cellula.

Il plasmide è una molecola di DNA non cromosomico.

Sia il cromosoma batterico che il plasmide hanno un DNA a doppio filamento e sono autoduplicanti.

Il plasmide F di E. coli contiene geni che controllano delle strutture chiamate pili. I plasmidi con i pili sono chiamati F⁺, quelli senza F^-. La cellula F⁺ allunga un pilo verso una cellula F^- che funge da ponte attraverso il quale passa una parte di plasmide F facendola diventare cellula F⁺.

Il plasmide R può fungere da resistenza per i farmaci. Un singolo plasmide può contenere e trasferire fino a dieci geni, rifornendo la cellula ospite fino a dieci antibiotici.

I virus sono costituiti da una molecola di acido nucleico racchiusa in un involucro chiamato capside (che determina la specificità del virus).

I virus non hanno un metabolismo proprio e non si possono riprodurre se non all'interno di una cellula. Ci sono due modi in cui il virus può entrare nella cellula:

Il capside si separa dall'acido nucleico prima di fare il suo ingresso nella cellula.

Il virus entra completo nella cellula e il capside viene sciolto da enzimi all'interno.

Una volta all'interno l'acido nucleico dirige la produzione di altri virus.

L'acido nucleico può essere costituito da DNA o RNA, a filamento singolo o doppio, lineare o circolare.

La riproduzione del virus può avvenire in due modi:

Ciclo lisogeno - il virus ha iniettato il proprio DNA nel batterio mescolandolo con quest'ultimo.

Ciclo litico - i virus dopo aver infettato il DNA del batterio e avendo mescolato il proprio rompono il batterio e escono i virus riprodotti.

La trasduzione batterica consente il trasferimento di DNA da un batterio ad un altro attraverso un virus; ne esistono due tipi:

Trasduzione generalizzata - viene introdotto il tratto di DNA dal virus nel batterio, si avvia il ciclo litico seguito da quello lisogeno ottenendo come risultato il DNA del batterio infettato o dal virus o dall'altro batterio.

Trasduzione specializzata - si avvia un ciclo lisogeno ottenendo il DNA del batterio infettato dal virus. In seguito avverrà un ciclo litico con un consequenziale ciclo lisogeno ottenendo come risultato il DNA del batterio infettato dal virus e dall'altro batterio.

Una volta integrati questi virus eucarioti prendono il nome di provirus e si dividono in:

Virus a DNA - iniziano un processo litico o si inseriscono nel DNA cromosomico.

Retrovirus a RNA - (es. virus dell'AIDS) deve integrarsi in un cromosoma a DNA ma incontra dei problemi essendo RNA. Questi problemi vengono risolti da un enzima specifico chiamato trascrittasi inversa contenuto in un capside. L'RNA, entrato nella cellula ospite, essendo a singolo filamento con l'aiuto della trascrittasi inversa crea una sua copia di DNA complementare (cDNA) che si appaierà con un filamento del DNA della cellula ospite.

I trasposoni sono tratti di DNA che si spostano da una zona o da un cromosoma all'altro e possono provocano le mutazioni interferendo con i geni della cellula ospite.

I trasposoni semplici contengono solo geni che sono coinvolti nella loro trasposizione.

I trasposoni complessi portano anche geni che codificano altre proteine.

La tecnologia del DNA ricombinante permette di:

Ottenere segmenti di DNA abbastanza corti da essere analizzati.

Ottenere grosse quantità di segmenti di DNA identici.

Determinare l'esatto ordine di nucleotidi su un segmento di DNA.

Localizzare e identificare gli specifici segmenti di DNA presi in considerazione.

Gli enzimi di restrizione sono in grado di tagliare le molecole di DNA in piccoli segmenti per poter essere manipolate.

L'elettroforesi è la migrazione di molecole di DNA che sono separate in base alla loro dimensione (peso molecolare) migrando su gel di agarosio in campo elettrico.

Le molecole cariche negativamente migrano verso il polo negativo (anodo), la velocità di migrazione dipende dal loro peso (misurato in paia di basi o "bp" che corrisponde al numero di coppie nucleotidiche).

Per copiare il DNA ci sono due tecniche principali:

La clonazione del DNA - sfrutta la capacità duplicativi dei plasmidi e dei virus.

PCR o la reazione a catena della polimerasi - il campione viene posto in una soluzione con grosse quantità dei quattro nucleotidi "innesco". La soluzione viene scaldata, i filamenti della doppia elica si separano e con il raffreddamento i nucleotidi innesco vanno a formare i complementari dei due filamenti singoli ottenendo due catene. Si scalda e si raffredda la soluzione una ventina di volte ottenendo un milione di copie del segmento. I vantaggi di questo metodo sono: la rapidità, la manualità semplice, è automatizzato, i risultati sono ben visibili tramite elettroforesi.

Gli oncogeni causano la divisione incontrollata delle cellule.

Gli oncosoppressori sono geni che cercano di disattivare gli oncogeni.

Gli oncogeni causano la metastasi nel cancro, gli oncosoppressori frenano la riproduzione cellulare o la mantengono stabile, finché sono in grado di agire.

Le biotecnologie sono:

Il risultato della cooperazione tra le bioscienze e l'ingegneria per ottenere applicazioni tecnologie.

I procedimenti mediante i quali si possono ottenere quantità commerciabili di prodotti utili mediante l'uso di agenti biologici.

Le aree di applicazione sono: l'industria farmaceutica, l'industria alimentare, l'industria chimica, la diagnostica medica, l'energia e l'ambiente.

Gli agenti biologici più comuni sono batteri e virus.

Metodo del cannone - ingegnerizzazione delle monocotiledoni, si bombardano le cellule con palline d'oro ricoperte di DNA. I proiettili hanno velocità altissime che romperebbero la membrana se non si frapponesse una lamina che eviti la rottura della membrana trattenendo le palline d'oro ma facendo passare il DNA che diventa parte integrante della cellula ospite.