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Negli eucarioti, il DNA si dispone all'interno del nucleo in strutture chiamate cromosomi .Negli altri organismi, privi di nucleo, esso può essere organizzato in cromosomi o meno. All'interno dei cromosomi, le proteine della cromatina (come gli istoni) permettono di compattare e controllare la trascrizione dei geni.
RNA= L'acido ribonucleico (RNA o ARN) è un polimero organico, risultante dalla polimerizzazione di ribonucleotidi. Chimicamente l'RNA è molto simile al DNA. Anch'esso è una catena polinucleotidica contenente quattro nucleotidi diversi. Le molecole di RNA differiscono da quelle di DNA perché: contengono lo zucchero ribosio(con un gruppo OH legato al carbonio 2') anziché il deossiribosio (da qui il nome) sono di solito a singolo filamento, anziché a filamento doppio.
Le molecole di RNA vengono sintetizzate attraverso un processo, conosciuto come trascrizione del DNA, dove un filamento di DNA viene ricopiato nel corrispondente filamento di RNA Vi sono tre tipi di RNA comuni a tutti gli organismi cellulari. mRNA(messaggero) che contiene l'informazione per la sintesi delle proteine rRNA(RNA ribosomale), che entra nella struttura dei ribosomi tRNA(RNA transfer) necessario per la traduzione nei ribosomi. Negli eucarioti abbiamo anche: hnRNA(RNA eterogeneo nucleare) che deve subire una maturazione per divenire mRNA; snRNA(piccolo RNA nucleare) necessario per la maturazione dell'HnRna La sintesi dell'RNA è molto simile a quella del DNA. La RNA polimerasi non richiede però un innesco. La trascrizione può iniziare solo presso una sequenza detta promotore e termina in presenza di altre sequenze particolari. È stata avanzata l'ipotesi che l'RNA abbia assunto un ruolo chiave negli organismi primitivi prima del DNA. A favore di tale ipotesi c'è la capacità catalitica di alcune molecole di RNA (ribozimi). mRNA su questo viene trascritta l'informazione genetica che poi verrà utilizzata per svariati usi. una delle basi la timina, è sostituita dall' uracile (U). In questo caso è l'uracile a legarsi all'adenina mentre la guanina si lega sempre alla citosina. |
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*DNA= L'acido desossiribonucleico o deossiribonucleico (DNA) è un acido nucleico che contiene le informazioni genetiche necessarie alla biosintesi di RNA e proteine, molecole indispensabili per lo sviluppo ed il corretto funzionamento della maggior parte degli organismi viventi. Dal punto di vista chimico, il DNA è un polimero organico costituito da monomeri chiamati nucleotidi Tutti i nucleotidi sono costituiti da tre componenti fondamentali: un gruppo fosfato il deossiribosio (zucchero pentoso) e una basa azotata che si lega al deossiribosio con legame –L glicosidico. Quattro sono le basi azotate che possono essere utilizzate nella formazione dei nucleotidi da incorporare nella molecola di DNA: adenina, guanina citosina e timina.
La disposizione in sequenza di queste quattro basi costituisce l'informazione genetica, leggibile attraverso il codice genetico, che ne permette la traduzione in aminoacidi .Il processo di traduzione genetica (comunemente chiamata sintesi proteica) è possibile solo in presenza di una molecola intermedia di RNA, generata attraverso la trascrizione del DNA. Tale processo non genera solo filamenti di RNA destinati alla traduzione, ma anche frammenti già in grado di svolgere svariate funzioni biologiche (ad esempio all'interno dei ribosomi, dove l’RNA ha una funzione strutturale). L'informazione genetica è duplicata prima della divisione cellulare, attraverso un processo noto come replicazione DNA, che evita che si perda informazione durante le generazioni.
Negli eucarioti, il DNA si dispone all'interno del nucleo in strutture chiamate cromosomi .Negli altri organismi, privi di nucleo, esso può essere organizzato in cromosomi o meno. All'interno dei cromosomi, le proteine della cromatina (come gli istoni) permettono di compattare e controllare la trascrizione dei geni. |
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Gli OGM vengono spesso indicati come organismi transgenici: l'associazione tra i due termini è imprecisa: infatti si parla di tran genesi esclusivamente nel caso di inserimento di geni esogeni all'interno di un dato organismo, mentre risultano essere OGM anche quegli organismi la cui modifica non prevede l'inserimento di materiale genetico esterno. Ad esempio inserendo un gene di banano in un banano con le tecniche del DNA ricombinate si genera un OGM cisgenico; viceversa inserendo ad esempio il gene di un animale o di un batterio in un vegetale si ha un OGM transgenico. Stesso discorso per l'eliminazione, tramite tecniche di biologia molecolare, di un frammento di DNA dal genoma di un organismo.
Tecniche principali= Ai fini della definizione di OGM data dalla Direttiva 2001/18/CE, sono considerate tecniche che hanno come risultato un organismo geneticamente modificato:tecniche di ricombinazione del materiale genetico che comportano la formazione di nuove combinazioni mediante inserimento in un vettore di molecole di DNA, RNA o loro derivati, nonché il loro inserimento in un organismo ospite nel quale non compaiono per natura, ma nel quale possono replicarsi in maniera continua; tecniche che comportano l'introduzione diretta in un organismo di materiale ereditabile preparato al suo esterno, tra cui la microiniezione, la macroiniezione e il microincapsulamento;
fusione cellulare (inclusa la fusione di protoplasti) o tecniche di ibridazione per la costruzione di cellule vive, che presentano nuove combinazioni di materiale genetico ereditabile, mediante la fusione di due o più cellule, utilizzando metodi non naturali. Sono esclusi dalla definizione gli organismi ottenuti per mutagenesi o fusione cellulare di cellule vegetali di organismi che possono scambiare materiale genetico anche con metodi di riproduzione tradizionali, a condizione che non comportino l'impiego di molecole di acido nucleico ricombinante. |
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*Clonaggio= Clonaggio, con riferimento a frammenti di DNA, è un termine che descrive una serie di tecniche ricombinanti con le quali è possibile ottenere più copie di una determinata sequenza nucleotidica non necessariamente di natura genica. Esistono essenzialmente due tecnologie di clonaggio: la prima, anche in ordine temporale (risale agli anni '70), utilizza per il clonaggio del DNA gli enzimi di restrizione e vettori di clonazione una classe molto varia di molecole di DNA naturali o artificiali, che consiste nell'isolamento di una parte di DNA, nella sua inserzione in un vettore autonomo (tipicamente un plasmide) e nella produzione di un clone trasformato con il costrutto risultante (vettore con gene o vettore ricombinante). Per eseguire questo esperimento è necessario isolare il frammento d'interesse con enzimi di restrizione o primer specifici e separarlo mediante elettroforesi su gel di agarosio; dopo il gene viene inserito in un vettore per il trasferimento mediante reazione di ligasi. Il vettore così ottenuto viene inserito nella cellula ospite, che viene coltivata in terreni selettivi. La buona riuscita dell'esperimento comporta la sintesi della proteina corrispondente del gene inserito.
Un secondo tipo di clonaggio, oggi ampiamente più usato e che ha rivoluzionato la biologia molecolare, con la messa a punto della reazione a catena della polimerasi o PCR. In breve questa tecnica sfrutta la reazione catalizzata in vivo dall'enzima DNA polimerasi, durante la duplicazione semiconservativa del DNA, per realizzare clonaggi in vitro di qualsiasi f Questi metodi sono utili per ottenere quantità sufficienti di DNA per studiarne le caratteristiche, oppure trasferendolo da un organismo all'altro per produrre sostanze utili, per esempio per produrre l insulina umana per la cura del diabete. Il clonaggio genico permette di isolare uno o più geni dal resto del genoma di appartenenza e produrne un enorme numero di copie affinché possano essere studiati (per esempio sequenziati o espressi) indipendentemente.
OGM= Un organismo geneticamente modificato (OGM) è un essere vivente che possiede un patrimonio genetico modificato tramite tecniche di ingegneria genetica che consentono l'aggiunta, l'eliminazione o la modifica di elementi genici Nonostante le modificazioni ed il trasferimento di materiale genetico avvengano in natura in molteplici occasioni e tali processi "naturali" siano all'origine della diversità della vita sulla terra, con il termine Organismo Geneticamente Modificato si intende solamente un individuo le cui modificazioni genetiche siano state operate dall'uomo attraverso moderne tecniche di ingegneria genetica |
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APPLICAZIONI INDUSTRIALI Il primo farmaco ottenuto ingegnerizzando un sistema vivente (batterico) è stato l' insulina approvato dalla FDA nel 1982 Anche l'ormone della crescita umano, precedentemente estratto dai cadaveri, fu rapidamente ingegnerizzato. Nel 1986 la FDA approvò il primo vaccino umano ricombinante, contro l'EPATITE B. La produzione industriale di farmaci utilizzando i sistemi viventi come bireattori si è da allora largamente diffusa, diventando attualmente la via preferita di sintesi di numerosi farmaci, in particolare per il costo di produzione relativamente basso. La produzione di molecole attraverso sistemi biologici è oggi ampiamente sfruttato anche nell'industria alimentare: per la produzione di alimenti neutraceutici arricchiti cioè con alcune molecole, si può servire di sistemi biologici modificati di specie vegetali e animali. La GFP e la BFP (Blue Fluorescent Protein) evidenziano la disposizione delle proteine componenti il fuso mitotico (GFP) e lo scaffold dei cromosomi (BFP) durante una mitosi. Studi di gain of function (dall'inglese, acquisizione di funzione). Si tratta della logica controparte della produzione di knock-out. Sono spesso portati avanti insieme ai knock-out per valutare in modo più fine la funzione dei geni in esame. I procedimenti che vengono svolti per introdurre una mutazione ''gain of function sono molto simili a quelli utilizzati per produrre knock-out. In questo caso il costrutto porterà con se alcuni accorgimenti tali da incrementare l'espressione della proteina (come ad esempio un promotore forte).
*Gene= Il gene è l'unità ereditaria degli organismi viventi. I geni sono contenuti nel genoma di un organismo, che può essere composto di DNA o di RNA, e dirigono lo sviluppo fisico e comportamentale dell'organismo. La maggior parte dei geni codifica proteine che sono le macromolecole maggiormente coinvolte nei processi biochimici e metabolici della cellula. Molti geni non codificano proteine, ma producono RNA non codificante, che può giocare un ruolo fondamentale nella biosintesi delle proteine e nell'espressione genetica. La maggior parte del contenuto dei geni, perlomeno negli eucarioti, non viene in ogni caso tradotto ma può coordinare la stessa espressione genica. Tra queste regioni figurano i promotori i terminatorie gli introni, sequenze non tradotte che spaziano gli esoni, poi eliminate attraverso la maturazione del trascritto primario (in inglese splicing). *Clonaggio= Clonaggio, con riferimento a frammenti di DNA, è un termine che descrive una serie di tecniche ricombinanti con le quali è possibile ottenere più copie di una determinata sequenza nucleotidica non necessariamente di natura genica. Esistono essenzialmente due tecnologie di clonaggio: la prima, anche in ordine temporale (risale agli anni '70), utilizza per il clonaggio del DNA gli enzimi di restrizione e vettori di clonazione una classe molto varia di molecole di DNA naturali o artificiali, che consiste nell'isolamento di una parte di DNA, nella sua inserzione in un vettore autonomo (tipicamente un plasmide) e nella produzione di un clone trasformato con il costrutto risultante (vettore con gene o vettore ricombinante). Per eseguire questo esperimento è necessario isolare il frammento d'interesse con enzimi di restrizione o primer specifici e separarlo mediante elettroforesi su gel di agarosio; dopo il gene viene inserito in un vettore per il trasferimento mediante reazione di ligasi. Il vettore così ottenuto viene inserito nella cellula ospite, che viene coltivata in terreni selettivi. La buona riuscita dell'esperimento comporta la sintesi della proteina corrispondente del gene inserito.
rivoluzionato la biologia molecolare, con la messa a punto della reazione a catena della polimerasi o PCR. In breve questa tecnica sfrutta la reazione catalizzata in vivo dall'enzima DNA polimerasi, durante la duplicazione semiconservativa del DNA, per realizzare clonaggi in vitro di qualsiasi f Questi metodi sono utili per ottenere quantità sufficienti di DNA per studiarne le caratteristiche, oppure trasferendolo da un organismo all'altro per produrre sostanze utili, per esempio per produrre l insulina umana per la cura del diabete. Il clonaggio genico permette di isolare uno o più geni dal resto del genoma di appartenenza e produrne un enorme numero di copie affinché possano essere studiati (per esempio sequenziati o espressi) indipendentemente. APPLICAZIONI INDUSTRIALI Il primo farmaco ottenuto ingegnerizzando un sistema vivente (batterico) è stato l' insulina approvato dalla FDA nel 1982 Anche l'ormone della crescita umano, precedentemente estratto dai cadaveri, fu rapidamente ingegnerizzato. Nel 1986 la FDA approvò il primo vaccino umano ricombinante, contro l'EPATITE B. La produzione industriale di farmaci utilizzando i sistemi viventi come bireattori si è da allora largamente diffusa, diventando attualmente la via preferita di sintesi di numerosi farmaci, in particolare per il costo di produzione relativamente basso. La produzione di molecole attraverso sistemi biologici è oggi ampiamente sfruttato anche nell'industria alimentare: per la produzione di alimenti neutraceutici arricchiti cioè con alcune molecole, si può servire di sistemi biologici modificati di specie vegetali e animali. La GFP e la BFP (Blue Fluorescent Protein) evidenziano la disposizione delle proteine componenti il fuso mitotico (GFP) e lo scaffold dei cromosomi (BFP) durante una mitosi. Studi di gain of function (dall'inglese, acquisizione di funzione). Si tratta della logica controparte della produzione di knock-out. Sono spesso portati avanti insieme ai knock-out per valutare in modo più fine la funzione dei geni in esame. I procedimenti che vengono svolti per introdurre una mutazione ''gain of function sono molto simili a quelli utilizzati per produrre knock-out. In questo caso il costrutto porterà con se alcuni accorgimenti tali da incrementare l'espressione della proteina (come ad esempio un promotore forte).
*Gene= Il gene è l'unità ereditaria degli organismi viventi. I geni sono contenuti nel genoma di un organismo, che può essere composto di DNA o di RNA, e dirigono lo sviluppo fisico e comportamentale dell'organismo. La maggior parte dei geni codifica proteine che sono le macromolecole maggiormente coinvolte nei processi biochimici e metabolici della cellula. Molti geni non codificano proteine, ma producono RNA non codificante, che può giocare un ruolo fondamentale nella biosintesi delle proteine e nell'espressione genetica. La maggior parte del contenuto dei geni, perlomeno negli eucarioti, non viene in ogni caso tradotto ma può coordinare la stessa espressione genica. Tra queste regioni figurano i promotori terminatorie gli introni, sequenze non tradotte che spaziano gli esoni, poi eliminate attraverso la maturazione del trascritto primario (in inglese splicing). |
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