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Cenni di Genetica & Biotecnologie. Cos’è la genetica ? La genetica è la scienza (branca della biologia) che studia i geni, l’ereditarietà e la variabilità.

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1 Cenni di Genetica & Biotecnologie

2 Cos’è la genetica ? La genetica è la scienza (branca della biologia) che studia i geni, l’ereditarietà e la variabilità genetica degli organismi. Gregor Mendel è considerato il padre della genetica perché per primo, pur non sapendo dell'esistenza dei cromosomi e della meiosi, attribuì ai 'caratteri' ereditati in modo indipendente dai genitori, la proprietà di determinare il fenotipo dell'individuo.

3 Cos’è la biotecnologia? La parola “biotecnologia” si riferisce all'integrazione delle scienze naturali, di organismi, cellule, loro parti o analoghi molecolari, nei processi industriali per la produzione di beni e servizi (definizione del European Federation of Biotechnology, EFB). Sostanzialmente la biotecnologia consiste nella decifrazione e nell'utilizzo pratico delle conoscenze biologiche.

4 Date fondamentali per la biotecnologia: 1750 A.C. - I Sumeri fermentano la birra Jenner inietta ad un bambino un vaccino virale per proteggerlo dalla vaiolo Pasteur comincia a lavorare il lievito, provando per la prima volta che si tratta di organismi viventi Mendel, nel suo studio sui piselli, scopre che le caratteristiche sono state trasmesse dai genitori alla progenie da unità indipendenti, denominate successivamente geni. Le sue osservazioni pongono le fondamenta nel campo della genetica Flemming scopre le cromatine, le strutture ad asta all'interno del nucleo delle cellule che successivamente vengono chiamate "cromosomi" da Waldyer nel Alcuni geni vengono collegati alle malattie ereditari La parola "biotecnologia" viene usata per la prima volta da un assistente tecnico agricolo ungherese.

5 Date fondamentali per la biotecnologia: Fleming scopre la penicillina, il primo antibiotico Watson e Crick rivelano la struttura tridimensionale del DNA Viene isolato per la prima volta un enzima addetto alla sintesi di un acido nucleico Per la prima volta viene compreso il codice genetico Viene per la prima volta sintetizzato in vitro un enzima La composizione del DNA degli esseri umani viene scoperto essere per il 99% simile a quelle degli scimpanzé Cohen e Boyer effettuano il primo esperimento ricombinante del DNA, usando geni dei batteri Vengono prodotti i primi anticorpi monoclonali Humulin, l'insulina umana prodotta dalla Genentech, utilizzando batteri geneticamente modificati, è il primo farmaco biotech che viene approvato dalla FDA per il trattamento del diabete.

6 Date fondamentali per la biotecnologia: Scienziati scozzesi clonano la pecora Dolly, usando il DNA di cellule di pecore adulte. La pelle umana viene prodotta in vitro Viene decifrato il codice genetico completo del cromosoma umano Viene pubblicata la sequenza del genoma umano, che permette ai ricercatori di tutto il mondo di cominciare a sviluppare nuove cure per malattie finora incurabili Viene approvato l’Avastin della Genentech, primo farmaco anti-angiogenesi per il trattamento del cancro al colon Vengono ottenute le prime cellule staminali embrionali senza utilizzare embrioni, risolvendo importanti questioni etiche.

7 La pecora Dolly è il primo mammifero ad essere stato clonato con successo da una cellula somatica. Dolly è stata prodotta al Roslin Institute in Scozia a pochi chilometri da Edimburgo, dove ha vissuto fino alla morte avvenuta circa sette anni dopo. Gli scienziati annunciarono la sua nascita solo l'anno successivo, il 14 febbraio Il nome "Dolly" è nato dal suggerimento del suo allevatore che ha contribuito nel processo di clonazione, in onore alla prosperosa cantante country Dolly Parton, dato che la cellula clonata era una cellula mammaria.

8 La pecora Dolly (5 luglio 1996 – 14 febbraio 2003)

9 Usi della biotecnologia Nella preparazione di molti prodotti alimentari come pane, vino, yogurt intervengono microrganismi attraverso reazioni chimiche controllate da specifici enzimi. Il pane lievita grazie alla produzione di CO 2 da parte di microrganismi detti lieviti. Nel vino lo zucchero dell’uva viene trasformato in alcool da saccaromiceti. Nello yogurt il lattosio (zucchero del latte) è trasformato in acido lattico dal Lactobacillus bulgaricus … è un latte fermentato!

10 Usi della biotecnologia Il ruolo dei microrganismi (e degli enzimi da essi prodotti) nella produzione di questi alimenti fu individuato da Louis Pasteur nel 1876 e, da allora, l’utilizzo consapevole dei microrganismi ha consentito lo sviluppo di tecnologie in grado di realizzare prodotti utili all’uomo: le biotecnologie. Le biotecnologie, quindi, sono quelle tecniche che utilizzano microrganismi (o cellule animali e vegetali o, ancora, gli enzimi da essi prodotti) per la realizzazione di prodotti utili all’uomo.

11 Cos’è l’ingegneria genetica? Il grande salto in avanti delle biotecnologie si realizzò solo dopo che Watson e Crick (1953) elaborarono il loro modello della struttura del DNA, identificando in questa molecola la sede delle informazioni genetiche per la produzione di qualunque proteina. La scoperta dei meccanismi che regolano la sintesi proteica ha consentito, dagli anni ‘70, lo sviluppo di una tecnologia in grado di far produrre da un organismo microscopico una proteina di un altro organismo, impossibile da ottenere in altro modo … questa tecnologia è l’ingegneria genetica.

12 l’ingegneria genetica Questa tecnologia, detta tecnologia del DNA ricombinante o ingegneria genetica, impiega il DNA ricombinante, cioè da una cellula di un organismo donatore si estrae il gene richiesto, lo si lega a un vettore (una molecola particolare di DNA) formando così un DNA ibrido, detto DNA ricombinante, che si inserisce in una cellula “ospite”, appartenente ad un altro organismo. La cellula ospite, ricevuto il DNA ricombinante, acquisisce la capacità di produrre la proteina codificata da quel gene, cioè si trasforma, diventa una cellula ricombinante.

13 l’ingegneria genetica Essendo stabilmente integrato nel DNA della cellula ospite, il gene si riproduce insieme alla cellula, quindi le cellule figlie manterranno tutte le capacità di produrre la nuova proteina. Stimolando la riproduzione delle cellule ospiti (clonazione), in poco tempo si otterrà una popolazione di milioni di cellule, tutte in grado di produrre la proteina desiderata. Le cellule ospiti devono essere: 1- in grado di ospitare il DNA ricombinante, 2- facili da coltivare, 3- innocue.

14 Usi dell’ingegneria genetica Una delle prime proteine ottenute mediante la tecnologia del DNA ricombinante è stata l’insulina umana, un ormone carente nei diabetici e usato per curare il diabete mellito. I campi di applicazione dell’ingegneria genetica sono: le biotecnologie verdi (green biotechnologies) nel campo delle produzioni vegetali, animali e ambientali; le biotecnologie bianche (white biotechnologies) nel campo delle produzioni industriali; le biotecnologie rosse (red biotechnologies) nel campo della salute, per la diagnosi, la prevenzione e la cura della malattie.

15 Usi dell’ingegneria genetica L’ingegneria genetica consente di creare organismi viventi contenenti geni di diverse specie (es. geni umani in batteri), questi organismi sono detti OGM = Organismi Geneticamente Modificati, e rappresentano un settore produttivo particolarmente in espansione. Piante e animali geneticamente modificati potranno entrare nelle nostre case, sulla nostra tavola, come cibi transgenici; tuttavia, un incontrollato sviluppo degli OGM e, più in generale, dell’ingegneria genetica solleva importanti questioni bioetiche, sanitarie, ecologiche, ambientali, giuridiche, politiche, economiche … alle quali dovrà essere data una risposta

16 Usi dell’ingegneria genetica A queste importanti questioni dovrà essere data una risposta esauriente perché il progresso della Scienza e della Tecnologia possa veramente essere al servizio dell’umanità.

17 l’ingegneria genetica : i pro Grazie all’ingegneria genetica stanno oggi arrivando sul mercato vegetali più nutrienti e più resistenti a malattie, freddo, siccità. Le aziende che si occupano dei cibi transgenici creano fragole e kiwi resistenti a funghi patogeni o cicorie e soia in grado di contrastare l’azione dei diserbanti; ma ci sono anche pomodori che grazie a un gene ricavato da un pesce dei mari del nord, possono essere coltivati anche in climi più rigidi. Ci sono anche le api transgeniche che non pungono e producono più miele!

18 l’ingegneria genetica : i contro Dobbiamo domandarci, innanzitutto, se ciò che produce l’ingegneria genetica è realmente esente da rischi per la salute umana e per l’ambiente. Una pianta OGM può resistere meglio ai parassiti, ma non è detto che questo sia del tutto un fatto positivo: la catena alimentare che parte dalla pianta viene interrotta e può essere alterato tutto l’ecosistema, con conseguenze difficili da prevedere; i pollini della pianta OGM, più resistente, potrebbero consentire la diffusione incontrollata degli OGM a spese di altre piante, riducendo la biodiversità.

19 l’ingegneria genetica : i contro Inoltre i pollini degli OGM potrebbero causare allergie in soggetti oggi non affetti da queste patologie! Nell’ambito medico, le terapie geniche sollevano problemi di ordine bioetico, in particolare quando sono associati ai temi della fecondazione artificiale, della clonazione e della produzione di tessuti, organi ed embrioni a fini terapeutici. Una posizione corretta può maturare solo attraverso la conoscenza e l’approfondimento di questi argomenti su internet o testi specifici.

20 Video su you tube “La clonazione RAI”

21 Fine Tratto da


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