Biotecnologie ed OGM

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Biotecnologie ed OGM
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COSA SONO LE BIOTECNOLOGIE?

• Si dicono Biotecnologie i metodi tecnici che
  permettono lo sfruttamento di sistemi viventi al
  fine di produrre beni e servizi.

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COSA SONO LE BIOTECNOLOGIE?

• Si dicono Biotecnologie lutilizzazione integrata
  di biochimica, biologia cellulare e ingegneria
  genetica per realizzare applicazioni tecnologiche
  a partire dalle proprietà di microorganismi, di
  colture cellulari ed altri agenti biologici
  (Federazione Europea Biotecnologie).

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COSA SONO GLI OGM

• organismo il cui materiale genetico è stato
  modificato in modo diverso da quanto avviene in
  natura con l'accoppiamento e/o la ricombinazione
  genetica naturale" (Art. 2, Direttiva 2001/18/CE
  del 12/03/01)
• Quando si parla di Ogm oggi si intende di
  microorganismi, animali e piante che hanno un
  patrimonio genetico modificato in laboratorio,
  inserendo geni provenienti da organismi diversi,
  tramite le moderne tecniche del DNA ricombinante.
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COSA SONO GLI OGM

• Gli OGM vengono quindi oggi ottenuti attraverso
  luso di tecniche di ingegneria genetica che
  permettono di inserire, allinterno del genoma di
  un organismo, frammenti di DNA provenienti anche
  da altri esseri viventi. Il DNA così ottenuto è
  definito DNA ricombinante.
• Lorganismo Ogm che risulta da questa
  manipolazione non è necessariamente totalmente
  diverso, anzi è apparentemente identico, ma
  possiede una qualche caratteristica di grande
  utilità.
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ingegneria genetica
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La tecnologia del DNA ricombinante
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• Nasce negli Stati Uniti nei primi anni 70,
  grazie agli studi sui microorganismi, in
  particolare Escherichia coli.
• La maggior parte dei metodi utilizzati per
  studiare e manipolare il DNA utilizza i batteri,
  grazie alla scoperta dei Plasmidi e degli Enzimi
  di Restrizione, strumenti chiave della clonazione
  genica.

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Escherichia coli
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Escherichia coli
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Escherichia coli
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plasmide
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enzimi di restrizione

• Sono enzimi presenti nei procarioti che
  difendono il batterio dal DNA estraneo,
  tagliandolo in punti specifici.

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(No Transcript)
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plasmide
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DNA ligasi
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• Per tagliare e incollare il DNA si utilizzano
• enzimi batterici chiamati enzimi di restrizione
  che riconoscono brevi sequenze di nucleotidi del
  DNA e le tagliano in punti precisi
• lenzima DNA-ligasi che incolla le estremità dei
  filamenti di DNA catalizzando la formazione di
  legami covalenti.

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Produzione di DNA ricombinante tramite luso di
enzimi di restrizione e dellenzima DNA-ligasi
Lenzima di restrizione riconosce la sequenza
G A A T T C C T T A A G
DNA
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Lenzima di restrizione taglia il DNA in
frammenti
A AT TC
G
C T T A A
G
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Estremità coesiva
Aggiunta di un frammento di DNA di provenienza
estranea
A AT TC G
G
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C T T A A
Due frammenti si attaccano tra loro appaiando le
basi azotate
G A AT T C C T TA A G
G A AT T C C T TA A G
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Lenzima DNA-ligasi incolla i frammenti
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DNA ricombinante
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(No Transcript)
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• Ottenuto un plasmidio ricombinante si possono
  ottenere copie tramite clonazione
• I plasmidi entrano nei batteri per
  trasformazione.
• I batteri, con i plasmidi ricombinanti, sono
  messi in condizione di riprodursi, dando origine
  a un clone di cellule con molte copie dei
  plasmidi e dei geni che trasportano.

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• Clonazione di un gene in un plasmide batterico

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• Clonazione genica
• I ricercatori possono inserire in un plasmide un
  pezzo di DNA contenente un gene dando origine a
  DNA ricombinante.
• Il plasmide viene poi introdotto nella cellula
  batterica.
• Il batterio geneticamente modificato è messo in
  coltura e si riproduce per formare un clone di
  cellule (un gruppo di cellule identiche alla
  cellula madre da cui derivano).
• Ogni cellula possiede una copia del gene.

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pcr
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(No Transcript)
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• Per ottenere molte copie di una specifica
  sequenza di DNA si utilizza comunemente la
  tecnica PCR

Quando il campione di DNA è scarso o impuro, la
reazione a catena della polimerasi (Polymerase
Chain Reaction, o PCR) è un metodo più
appropriato per ottenere un grande quantitativo
di un particolare gene.
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(No Transcript)
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Thermus aquaticus
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taq polimerasi
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• Unimpronta genetica (DNA fingerprint) può
  aiutare a risolvere in crimine

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elettroforesi
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• Lelettroforesi su gel separa i frammenti di DNA
  in base alle loro dimensioni

Miscela di molecole di DNA di dimensioni diverse
-

Molecole più lunghe
Generatore elettrico
Gel
Molecole più corte
Disposizione finale


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(No Transcript)
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resistenza antibiotico
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Coltura in Petri Dish
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• La tecnologia del DNA ricombinante ha avuto un
  enorme impatto sullindustria alimentare e
  farmaceutica e sulla medicina umana.
• Le sue tecniche sono ampiamente utilizzate per
• la ricerca biochimica o cellulare e lo studio e
  la diagnosi delle malattie
• per produrre farmaci, vaccini o enzimi
  alimentari.
• piante ed animali OGM.

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microorganismi GM

• I batteri geneticamente modificati si sono spesso
  dimostrati gli organismi migliori per
  sintetizzare un prodotto proteico, ma si
  utilizzano alloccorrenza anche cellule eucariote
  come lieviti o colture cellulari vegetali o
  animali .

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insulina
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• Linsulina e lormone della crescita umani sono
  stati i primi prodotti farmaceutici ottenuti con
  luso della tecnologia del DNA ricombinante.
• Prima del 1982, le principali fonti di insulina
  erano i tessuti di suini e bovini prelevati nelle
  macellerie.

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(No Transcript)
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• Vaccini
• Grazie alla tecnologia del DNA i ricercatori sono
  in grado si sintetizzare anche nuovi vaccini
  (epatite B, influenza).
• Un vaccino è una variante o un derivato innocuo
  di un agente patogeno (di solito un batterio o un
  virus) ed è utilizzato per prevenire una malattia
  infettiva.

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• Ricerca Biologica, Diagnosi e cura delle malattie
• In campo medico la tecnologia del DNA
  ricombinante è sempre più usata per comprendere i
  processi biochimici e cellulari della vita.
  Queste nuove conoscenze permettono di
  diagnosticare e curare le malattie.

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• Un giorno la terapia genica potrebbe fornire la
  cura per molte malattie
• La terapia genica può correggere le malattie
  imputabili a un singolo gene difettoso,
  sostituendolo o integrandolo con un allele
  normale.

Gene clonato (allele normale)
Acido nucleico virale
Retrovirus
Cellule di midollo osseo del paziente
Midollo osseo
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SCID
David Vetter (1971-1984)
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scid
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• La terapia genica potrebbe un giorno essere usata
  per curare sia le malattie genetiche, sia le
  malattie non genetiche.
• Anche se è uno strumento molto promettente,
  esistono ancora poche prove scientifiche evidenti
  della sua efficacia.
• La terapia genica sulluomo solleva problemi sia
  tecnici sia etici (bioetica).