biotecnologie Flashcards
le biotecnologie
la biotecnologia è lo studio di tutte le tecniche che utilizzano gli organismi viventi. servono per migliorare la qualità della vita della specie umana, utilizzando soprattutto virus e batteri.
si basano sulla tecnologia del DNA ricombinante. questa tecnologia consente di:
- isolare frammenti di DNA (attraverso gli enzimi di restrizione)
- inserire geni in un organismo per mezzo di vettori, (che sono capaci di trasportare il DNA)
attraverso i virus si possono veicolare frammenti di DNA all’interno dell’organismo, usando dei plasmidi o dei cromosomi artificiali.
possono quindi essere ottenuto tante copie di uno stesso gene, nel clonaggio
o
riconoscere alcune sequenze nucleotidiche e identificare i geni.
i batteri
i batteri sono dei microorganismi procarioti, dove il DNA si trova in una zona del citoplasma detta nucleotide. tra questi organismi troviamo i batteri e gli archei, questi sono in grado di vivere in ambienti estremi (come a temperature elevate o in soluzioni con alta concentrazione di sale)
i batteri possono essere patogeni, dunque provocare malattie, ma anche essere d’aiuto all’uomo (es. l’esterichia coli, che dall’intestino è in grado di sintetizzare la vitamina K utilizzando delle scorie umane)
dai batteri si può ottenere l’insulina o degli ormoni.
la classificazione dei batteri
i batteri possono essere classificati in base alla loro forma:
- cocchi, se sono tondeggianti. tra questi:
- i singoli, ad una sola sferetta
- doppi (diplococchi)
- streptococchi, che formano catene, e che possono provocare l’influenza
- strafilococchi, che formano strutture a grappolo d’uva
- bacilli, a forma di bastoncello
- spirochete o spirillo, a forma di spirale
possono essere inoltre
- gram+, se assumono un colorante
- gram-, se non lo assumono
i batteri possono essere
- aerobi, se vivono in presenza di ossigeno
- anaerobi, se non vivono in presenza di ossigeno
- aerobi o anaerobi facoltativi, che possono adattarsi a varie condizioni
trasferire materiale genetico nei batteri
i batteri sono capaci di trasferire il DNA, hanno solo una molecola di DNA dalla struttura circolare.
possono trasferire il materiale genetico per:
- coniugazione. dove è necessario il plasmide
- trasformazione, quando il batterio prende il DNA dall’ambiente esterno
- trasduzione, quando il passaggio del materiale genetico avviene attraverso i virus, mediante infezioni virali e con il trasferimento di trasposoni (i geni saltellanti che passano da un cromosoma all’altro)
i plasmidi
il plasmide è un DNA extracromosomico che possono presentare i batteri. possiede pochi geni e può essere diverso da batterio a batterio
ci sono diversi tipi di plasmidi:
- i plasmidi degradativi, che contengono dei geni, che codificano le proteine e sono in grado di degradare il petrolio
- plasmidi F, che producono dei filamenti, i pili, che permettono la coniugazione, il contatto tra batteri
- plasmidi R, in grado di indurre l’antibiotico resistenza
riproduzione dei batteri
i batteri si riproducono per scissione binaria, un tipo di riproduzione asessuata, avviene quando dall’ambiente esterno o interno arriva un segnale di riproduzione
induce allo sforzamento della cellula batterica e da un batterio se ne formano due, con un trasferimento di materiale.
la coniugazione
la coniugazione rappresenta quasi la riproduzione sessuata dei batteri, perché c’è un trasferimento di materiale.
il trasferimento di materiale genetico attraverso la formazione di un ponte citoplasmatico che prende il nome di pilo.
la trasformazione
la trasformazione si ha quando un batterio è in grado di prendere un materiale genetico dall’ambiente esterno.
affinché possa prendere il DNA dall’esterno deve possedere un fattore di competenza, che gli permette di trasferire il DNA dall’ambiente esterno all’ambiente interno.
un batterio ha un piccolo cromosoma e non un plasmide, ed il frammento di DNA si trova all’esterno del batterio.
il batterio è in grado di accogliere questo frammento ed inserirlo nel proprio DNA
si ottiene il DNA ricombinante
la trasduzione
il materiale genetico è trasferito grazie ai virus, che si spostano da una cellula all’altra.
ci sono due tipi di trasduzione:
- la generalizzata, dove il materiale genetico virale si inserisce / integra in un punto qualsiasi del genoma batterico
- la specializzata, dove il materiale genetico virale si inserisce in punti specifici del cromosoma batterico
i virus
i virus sono degli organismi motlo piccoli ed endoparassiti, dunque possono vivere sono in una cellula ospite, sono dei parassiti obblicati.
possono essere considerati non viventi in quanto non sono capaci di vita autonoma, ma sanno duplicarsi all’interno della cellula ospite
sono formati da una struttura esterna, una capside, all’interno della quale si trova il materiale genetico
il capside può essere circondato da un’altra struttura, la peri - capside, fatta di lipoproteine
il virus può contenete delle altre molecole, che sono delle glicoproteine, con la funzione di riconoscere le cellule bersaglio, ovvero le cellule che andranno ad infettare
tramite un canale e diverse strutture, riescono ad aderire alla cellula ospitec
classificazione dei virus
i virus possono essere classificati in base alla forma del capside
inoltre possono essere classificati in base al materiale genetico che possiedono:
- possono essere dei virus a RNA, a doppio o singolo filamento (come il coronavirus)
- possono essere dei virus a DNA, a doppio o a singolo filamento
alcuni virus particolari, come quello dell’AIDS, a RNA ma con una trascrittasi inversa, cioè il filamento di RNA viene copiato e diventa un DNA, il contrario di ciò che accade normalmente
l’infezione virale
i virus che ifettano i batteri vengono chiamati batteriofagi e i virus possono avere due cicli di infezione
1. ciclo litico: il virus aderisce, attraverso le fibre, alla cellula batterica. non entra, ma trasferisce all’interno del batterio il proprio materiale genetico (che può essere RNA o DNA) e il capside rimane all’esterno.
il materiale genetico è in grado di degradare il DNA batterico e di utilizzare i nucleotidi di DNA batterico per riprodurre sè stesso, quindi sintetizzare tutte le proteine che servono alla propria riproduzione
nella cellula si formano quindi tanti virus, quando questa non riesce più a contenerli si rompe e questi vanno ad infettare le cellule vicine
- ciclo lisogeno: entra il materiale genetico nel virus, e si integra con il cromosoma batterico. il virus che si è integrato prende il nome di profago.
questo materiale genetico integrato rimane nel batterio per tanto tempo, ma per alcune condizioni da un ciclo lisogeno può passare ad un ciclo litico. quando questo accade, si trasferisce del DNA adiacente al DNA virale
dna ricombinante
il dna ricombinante consente di modificare molecole di DNA e poi inserirle in altre cellule usano vettori ome i plasmidi, virus e trasposoni.
i frammenti di DNA possono essere trasferiti anche tra specie diverse, perché il codice genetico è universale
enzimi di restrizione
è possibile tagliare il DNA tramite degli enzimi di restrizione, che sono capaci di tagliare in siti partioclari il DNA.
si chiamano di restrizione percHé tagliano il DNA in punti specifici, anche detti forbici molecolari. questi agiscono solo sul DNA estraneo.
sono stati scoperti osservando come i batteri per difendersi dall’attacco dei virus usano vari tipi di enzimi che riconoscono il DNA virale e lo tagliano. i batteri contrassegnano il proprio DNA con dei gruppi metilici, per distinguerlo da quello virale.
il DNA può essere tagliato in maniera netta o in modo sfalsato.
il frammento di DNA che viene poi introdotto deve essere complementare alle estremità di quello tagliato, dunque interviene l’enzima ligasi ad unire i frammenti.
altrimenti, conoscendo la sequenza di un gene, si può riprodurre quel gene a partire dall’RNA mesaggero. dall’RNA messaggero si ottiene un filamento di DNA e da questo un secondo filamento, grazie alla DNA polimerasi.
si ottiene infine una sequenza di DNA a doppio filamento, che può essere inserita nel cromosoma della cellula ospite.
l’elettroforesi
l’elettroforesi è una tecnica usata per separare i frammenti di DNA. sfrutta la capacità di molecole cariche di muoversi attraverso uno specifico gel in un campo elettrico.
il gel separa le molecole in base alle loro dimensioni, quelle più piccole si muovono più velocemente di quelle grandi.
i gel possono essere:
- di agarosio, per la frammentazione di acidi nucleici
- di poliacrilammide, per la separazione delle proteine
