nella scorsa lezione abbiamo visto come l'antibiotico Resistenza sia un fenomeno micro evolutivo se ricordate avevamo accennato all'antibiotico Resistenza già nella lezione 77 parlando di trasferimento genico orizzontale tra procarioti a vantaggio della memoria di tutti ripetiamo qui che il trasferimento genico orizzontale tra procarioti è il trasferimento di DNA che avviene tra cellule procariotiche che non fanno parte l'una della proa e dell'altra tra cellule procariotiche non imparentate tra loro e può avvenire attraverso tre meccanismi trasformazione trasduzione e coniugazione facciamo ora un passo oltre e vediamo come l'essere umano in camice possa sfruttare a suo vantaggio varie caratteristiche
e vari processi batterici parliamo di biotecnologie di ingegneria genetica e di DNA ricombinante quando mi chiedono chi sia un biotecnologo a volte rispondo sbrigativamente lo scienziato degli OGM in realtà questa mia risposta è parziale e volutamente provocatoria perché se guardiamo bene la definizione di biotecnologie il biotecnologo è anche lo scienziato della produzione della birra si definisce biotecnologia Infatti l'utilizzo commerciale o industriale di cellule organismi componenti di un organismo o altri sistemi biologici per ottenere un prodotto o un processo destinati ad un uso specifico a beneficio dell'umanità la produzione della birra calza a pennello nella definizione
di biotecnologia appena data l'alcol contenuto nella birra è un prodotto usato a beneficio dell'umanità ed ottenuto dai processi fermentativi olti dai lieviti che sono organismi viventi beneficio tra virgolette perché ok La birra è buona ma non dimentichiamoci che non esiste una concentrazione di alcol che non sia cancerogena basta essere consapevoli del rischio le nuove scoperte tecnologiche legate all'utilizzo del DNA ricombinante oggigiorno stanno rivoluzionando però la nostra idea di biotecnologia ci occuperemo adesso di ingegneria genetica una particolare area di studio delle biotecnologie si definisce ingegneria genetica l'insieme delle tecnologie che permettono la manipolazione di molecole di
DNA con vari scopi che vanno dalla semplice ricerca di base alla produzione di Ceppi batterici progettati ad hoc per far loro produrre in grandi quantità un prodotto proteico utile all'essere umano come ad esempio un farmaco introduciamo i principali attori in gioco nei processi di ingegneria genetica i plasmidi e gli enzimi di restrizione un plasmide è una molecola di DNA circolare che può trovarsi in una cellula batterica separata dalla più grande molecola di DNA del cromosoma batterico e può replicarsi autonomamente gli esseri umani in camice Nei laboratori utilizzano i plasmidi come vettori cioè come mezzi di
trasporto di frammenti di DNA all'interno delle cellule inseriscono un frammento di DNA di interesse in un plasmide e usano questo plasmide per trasportare il frammento di DNA di interesse in una cellula c'è da sottolineare che i plasmidi utilizzati oggi dai ricercatori sono vere e proprie opere di ingegneria sono molecole di DNA circolari al cui interno sono stati inseriti vari frammenti di DNA che determinano caratteristiche utili ad isolare e analizzare meglio il frammento di DNA di interesse caratteristiche utili quali una o più origini di replicazione necessaria a permettere La replicazione del plasmide e quindi del Dna
di interesse in esso inserito geni che conferiscono Resistenza ad un dato antibiotico o geni che permettono alla cellula di utilizzare un particolare nutriente entrambe caratteristiche necessarie a selezionare le cellule in cui si è riusciti ad inserire inserire il dato plasmide gli enzimi di restrizione invece sono le forbici molecolari con cui i frammenti di Dna di interesse Vengono prodotti cioè tagliati via dal DNA dell'organismo di origine ed inseriti nei plasmidi gli enzimi di restrizione sono particolari enzimi batterici che servono al batterio come difesa dalle infezioni dei batteriofagi etimologicamente mangiatori di batteri che sono dei virus che
attaccano i batteri Appunto Quando un batteriofago inietta il suo dna nella cellula batterica che sta infettando il batterio infettato può difendersi attraverso l'utilizzo degli enzimi di restrizione può fare così letteralmente a pezzi il DNA virale Come riesce a non fare a pezzi anche il proprio DNA ci riesce perché gli enzimi di restrizione hanno il grande vantaggio di essere specifici vantaggio Prima di tutto per i batteri ma anche per gli scienziati che sfruttano questi enzimi I batteri possono mascherare con gruppi metilici una o più basi nucleotidiche delle specifiche sequenze di DNA riconosciute dagli specifici enzimi di
restrizione che producono ma analizziamo il concetto di specificità degli enzimi di restrizione ogni enzima di restrizione taglia il DNA in corrispondenza di uno specifico sito di restrizione dove si definisce sito di restrizione una sequenza di DNA che contiene il sito di taglio riconosciuto da un determinato enzima di restrizione bello pensarono I ricercatori Possiamo sfruttare delle forbici molecolari batteriche che tagliano il DNA in punti specifici possiamo quindi tagliare il DNA in frammenti più piccoli e soprattutto possiamo farlo in maniera controllata molti degli enzimi di restrizione usati dai ricercatori hanno anche il vantaggio di tagliare il DNA
in corrispondenza di sequenze palindromiche Cioè in corrispondenza di sequenze di basi che hanno la caratteristica di essere uguali su un filamento e sull'altro del DNA se questi vengono letti entrambi in direzione 5' 3' questi enzimi di restrizione con sito di restrizione palindromico tagliano entrambi i filamenti del DNA in modo asimmetrico e creano così delle estremità a singolo filamento chiamate estremità o sticky hands un'estremità coesiva tagliata da un dato enzima di restrizione tende ad appaiarsi con un'altra estremità coesiva tagliata dallo stesso enzima di restrizione è sufficiente Allora tagliare sia il plasmide vettore che il frammento di
DNA di interesse con lo stesso enzima di restrizione e le estremità coesive si appai eranno dopo l'appaiamento delle basi complementari dei due filamenti si utilizza un enzima chiamato DNA ligasi per legare covalentemente i due frammenti e formare una molecola di DNA stabile si ottiene l'inserimento del frammento di DNA di interesse all'interno del plasmide vettore le virgolette ai lati di e sufficiente le ho inserite Perché dietro la scelta di quale enzima di restrizione e quale plasmide usare come vettore c'è un mondo Ad ogni modo quando si inserisce un frammento di DNA in un plasmide vettore si
Forma del Dna ricombinante più In generale con il termine di DNA ricombinante però si intende una sequenza di DNA ottenuta artificialmente dalla combinazione di materiale genetico proveniente da organismi differenti il plasmide ricombinante contenente il frammento di DNA di interesse può essere introdotto in una cellula batterica attraverso il processo di trasformazione cioè il processo di assunzione di DNA estraneo da parte delle cellule non era scontato ma il DNA continua a funzionare quando viene trasferito da un organismo ad un altro la trasformazione Allora utile nei batteri per il trasferimento genico orizzontale è utile anche ai biotecnologi che
possono inserire il proprio fammo di Dna di interesse in cellule batteriche queste replicheranno il frammento di DNA di interesse e lo daranno in eredità alle loro cellule figlie durante la divisione cellulare neanche l'utilizzo della trasformazione in laboratorio era scontato ma gli scienziati hanno messo a punto dei protocolli che permettono di ottenere l'introduzione di molecole circolari di DNA estraneo in cellule batteriche protocolli che comportano l'ottenimento di una temporanea permeabilizzazione delle cellule al DNA esogeno permettendogli di entrare nella C per chiudere facciamo un esempio applicativo Si possono produrre proteine umane attraverso plasmidi ricombinanti trasformati in batteri il
processo schematizzato all'osso è il seguente il frammento di DNA codificante per una data proteina umana può essere inserito attraverso gli enzimi di restrizione e la DNA alle Gasi in un plasmide il plasmide ricombinante può essere a sua volta inserito attraverso i protocolli di trasformazione batterica in cellule batteriche le cellule batteriche trasformate con il plasmide ricombinante considerando anche l'elevata frequenza di replicazione dei batteri diventano piccole fabbriche della proteina di interesse in realtà lo capite da voi solo l'idea di base di questo esempio applicativo è semplice tutto lo sviluppo di un processo di questo tipo è complicato
ad esempio dalle differenze che ci sono tra cellule eucariotiche e Cellule eucariotiche non è per niente banale fare correttamente esprimere e foldare proteine eucariotiche da parte di cellule procariotiche A me però almeno per ora interessa che vi resti il concetto di base perché sì si può fare siamo giunti alla fine di questa mia Introduzione alle biotecnologie restate connessi con me con la biologia per la continuazione del nostro studio se vi sono stata di aiuto nel frattempo vi chiedo di mettere un bel mi piace a questo video di commentare lasciando un feedback e soprattutto se non
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