Il DNA: dalla scoperta alla manipolazione Presentazione di: Enrica Rondolotto Mario Lombardo

Scoperta DNA Torna allo schema 1928 ESPERIMENTO DI GRIFFITH CON PNEUMOCOCCHI SCOPERTA DEL “FATTORE TRASFORMANTE”RESPONSABILE DELLA VARIAZIONE EREDITARIA 1944 IDENTIFICAZIONE DEL FATTORE TRASFORMANTE COME DNA 1952 ESPERIMENTO CON BATTERIOFAGI FATTO DAI BIOLOGI HERSHEY E CHASE: IL DAN E’ RESPONSABILE DELLA TRASMISSIONE EREDITARIA 1950 STUDI DI DIFFRAZIONE DEI RAGGI X SU MICROCRISTALLI DI DNA , IMPORTANTI INFORMAZIONI SULLA STRUTTURA A ELICA. 1953 WATSON E CRICK FORNISCONO IL MODELLO SPAZIALE DI QUESTA IMPORTANTE MOLECOLA . NASCE LA BIOLOGIA MOLECOLARE Torna allo schema

Struttura del DNA L’Acido DesossiriboNucleico è un polimero i cui monomeri sono detti nucleotidi. Ogni nucleotide è formato da una base azotata legata ad uno zucchero a cinque atomi di carbonio a sua volta legato ad un gruppo fosforico.

Le basi azotate sono:adenina, guanina, timina e citosina, Il gruppo fosforico lega, attraverso un ponte fosfato, il ribosio di un nucleotide con quello del nucleotide adiacente. La catena che ne deriva si fissa automaticamente, in modo complementare, ad una seconda catena parallela, per mezzo delle basi azotate Si ottiene quindi una doppia elica avvolta a spirale Torna allo schema

cosa sono gli ogm L’Art.3 del DL 92 del 3-3-93 definisce l’OGM come un “organismo il cui materiale genetico è stato modificato in modo diverso da quanto si verifica in natura mediante incrocio o con la ricombinazione naturale”. Gli OGM sono organismi le cui caratteristiche genetiche sono state manipolate in laboratorio e possono essere virus, batteri, funghi, piante ed animali. Il codice genetico è universale. Un gene può essere introdotto nel DNA di una cellula e si ottiene la sintesi della proteina da esso codificata. Il segmento di DNA introdotto può provenire da organismi totalmente differenti (tecnologia del DNA ricombinante) e dona, all’organismo ricevente, le caratteristiche volute. Tutta la discendenza dell’OGM erediterà le caratteristiche selezionate.

OGM: CAMPI DI APPLICAZIONE Settore biomedico Settore agroalimentare Altre applicazioni Torna allo schema

OGM – biodiversità: quali ipotizzabili ricadute negative sugli ecosistemi ? Piante modificate per la resistenza agli erbicidi creazione di piante molto competitive; imprevedibili alterazioni delle comunità al suolo; ibridazione con specie della flora autoctona; Piante modificate per la produzione di molecole insetticide Influenza su organismi non bersaglio La genetica non è una scienza esatta!!

Quali ipotizzabili ricadute ambientali positive ? (fonte Monsanto) 1928 ESPERIMENTO DI GRIFFITH CON PNEUMOCOCCHI ,SCOPERTA DEL “FATTORE TRASFORMANTE”RESPONSABILE DELLA VARIAZIONE EREDITARIA 1944 IDENTIFICAZIONE DEL FATTORE TRASFORMANTE COME DNA 1952 ESPERIMENTO CON BATTERIOFAGI FATTO DAI BIOLOGI HERSHEY E CHASE: IL DAN E’ RESPONSABILE DELLA TRASMISSIONE EREDITARIA 1950 STUDI DI DIFFRAZIONE DEI RAGGI X SU MICROCRISTALLI DI DNA , IMPORTANTI INFORMAZIONI SULLA STRUTTURA A ELICA. 1953 WATSON E CRICK FORNISCONO IL MODELLO SPAZIALE DI QUESTA IMPORTANTE MOLECOLA . NASCE LA BIOLOGIA MOLECOLARE Torna allo schema L’utilizzo di piante produttrici di insetticida consentirebbe di diminuire l’impiego di insetticidi chimici, ma molte esperienze hanno dimostrato che le specie parassite di adattano rapidamente alle modificazioni sviluppando resistenze agli erbicidi, come per gli erbicidi normali. L’utilizzo di piante modificate per la resistenza agli erbicidi consente di evitare il diserbo per aratura del terreno e di utilizzare l’erbicida anche a crescita completata delle colture in questo modo si evita l’impiego di macchine e aratri per il diserbo tra le file

cenni storici 1970 Si isola la prima endonucleasi di restrizione. 1978 La Genentech produce insulina umana in E. coli. 1980 La corte suprema americana sancisce il diritto di brevettare OGM. 1982 L’Europa consente l’impiego del primo vaccino di origine animale prodotto l’uso del DNA ricombinante. 1996 Le vendite negli USA dell’eritropoietina ricombinante superano i 1600 miliardi di lire. 1996 Si determina la sequenza genetica completa di S. cervisiae. 1997 Clonazione nucleare di un mammifero, pecora, a partire dal nucleo di una cellula differenziata.

come si ottiene una pianta transgenica Tecnica dell’Agrobacterium tumefaciens Identificazione ed isolamento del gene che codifica per un determinato carattere. Uso di endonucleasi di restrizione. Gene di interesse Sito di attacco dell’enzima di restrizione a monte del gene Sito di attacco dell’enzima di restrizione a valle del gene terminatore promotore

Le cellule morte vengono scartate. Il gene d’interesse viene inserito all’interno del plasmide vettore Ti di Agrobacterium tumefaciens. Selezione delle cellule di Agribacterium tumefaciens che hanno integrato il plasmide corretto sopravvivono dopo l’aggiunta di antibiotico di cui il gene marcatore conferisce resistenza. Taglio con gli enzimi di restrizione nei siti preposti all’inserimento del gene d’interesse. Gene d’interesse. Le cellule morte vengono scartate. Le cellule vive vengono prelevate. Aggiunta dell’antibiotico

biotecnologie e la fame nel mondo La popolazione mondiale è in continua crescita. Si prevede che nel 2030 ci saranno 10 miliardi di abitanti (Monsanto). Diminuiscono le estensioni di terre coltivabili per soddisfare la continua domanda di derrate alimentari. Strategie escogitata dalle multinazionali per risolvere questo problema: Con le biotecnologie si può triplicare i raccolti senza ulteriori estensioni dei campi. Non si distruggerebbero più foreste ed habitat. Si limiterebbe l’uso di biopesticidi ed erbicidi. Si potrebbero produrre colture geneticamente modificate che non necessitano di un elevato apporto di acqua. Vaccini sintetizzati direttamente nei frutti che possono essere assunti senza alcuna cottura per evitarne il deterioramento, ciò può servire per immunizzare le popolazioni del Terzo mondo contro alcune malattie.

Selezione delle cellule vegetali che hanno integrato correttamente il gene d’interesse. Queste possono essere identificate in modo indiretto utilizzando l’espressione specifica di alcuni geni detti geni reporter. Rigenerazione delle piante dalle cellule selezionate: le piante che crescono esprimono il carattere trasferito tramite il gene d’interesse. Torna allo schema Cellule vive modificate Piante transgeniche

biotecnologie in campo medico Decifrazione del codice genetico umano: migliore conoscenza delle malattie e migliore efficacia delle medicine. Migliore conoscenza delle funzioni genetiche: diversi approcci nella terapia di alcune malattie (sostituzione di un gene che funziona male). Trattamenti mirati dei tumori maligni (virus inattivato che reca un gene per una tossina letale per le cellule neoplastiche). Studio più approfondito della rigenerazione di tessuti danneggiati, o di organi (cellule staminali manipolate fatte differenziare in vitro, utilizzate nei trapianti). Accrescimento della resistenza verso agenti patogeni tramite lo sviluppo di nuovi anticorpi.

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Fonti bibliografiche - Campbell, Michell, Reece “Immagini della biologia” ed. Zanichelli - Aldo Zullini – Francesca Sparvioli “Biologia dalla molecole all’ecosistema” Ed. Atlas - Appunti al corso di aggiornamento sulle biotecnologie Arpa Piemonte