1. Concepte de Biotecnologia
Flashcards
- Què és la biotecnologia?
- Ús d'organismes vius o els seus derivats per a crear o modificar productes o processos útils.
- Què és el DNA recombinant?
- Molècula d'ADN formada per la unió de dos fragments d'origen diferent.
- Quina funció tenen els enzims de restricció?
- Trencar els enllaços fosfodièster entre els nucleòtids en seqüències específiques.
- Què és un vector de clonació?
- Molècula d'ADN que facilita l'entrada de DNA a la cèl·lula hoste.
Preguntes tipus test
- Quina és la funció principal dels enzims de restricció en la biotecnologia?
- a) Unir fragments de DNA de diferents orígens.
- b) Trencar els enllaços fosfodièster entre els nucleòtids en seqüències específiques.
- c) Replicar el DNA in vitro.
- d) Amplificar seqüències d'RNA.
Resposta: b) Trencar els enllaços fosfodièster entre els nucleòtids en seqüències específiques.. Els enzims de restricció, també coneguts com a tisores moleculars, tenen la capacitat de tallar l'ADN en llocs específics reconeixent seqüències concretes, facilitant la manipulació i la creació de DNA recombinant.
- Què és un vector de clonació en la tecnologia del DNA recombinant?
- a) Un enzim que talla el DNA en llocs específics.
- b) Una molècula d'ADN que facilita l'entrada a la cèl·lula hoste.
- c) Un gen d'interès que es vol clonar.
- d) Una cèl·lula on es produeix la replicació del DNA.
Resposta: b) Una molècula d'ADN que facilita l'entrada a la cèl·lula hoste.. Un vector de clonació és una molècula d'ADN, com un plasmidi o un virus, que serveix per transportar un gen d'interès a l'interior d'una cèl·lula hoste, on es replicarà.
- Quin tipus d'enzim s'utilitza per unir definitivament el vector i l'inserit en la tecnologia del DNA recombinant?
- a) DNA polimerasa
- b) RNA polimerasa
- c) DNA ligasa
- d) Endonucleasa
Resposta: c) DNA ligasa. L'enzim DNA ligasa catalitza la formació de l'enllaç fosfodièster entre el vector i l'inserit, unint-los de manera permanent per crear una molècula de DNA recombinant estable.
2. Tècniques d'Enginyeria Genètica
Flashcards
- Què és un enzim de restricció?
- Un enzim que talla l'ADN en llocs específics.
- Què és un plasmidi?
- Una molècula d'ADN circular extracromosòmic en bacteris.
- Per a què s'utilitza l'electroforesi en gel?
- Per separar fragments d'ADN segons la seva mida.
- Què és la hibridació d'àcids nucleics?
- La formació de molècules de DNA dúplex amb cadenes d'origen diferent.
Preguntes tipus test
- Quin enzim s'utilitza per unir fragments de DNA tallats amb el mateix enzim de restricció?
- a) DNA polimerasa
- b) DNA ligasa
- c) Transcriptasa inversa
- d) Endonucleasa
Resposta: b) DNA ligasa. L'enzim DNA ligasa catalitza la formació de l'enllaç fosfodièster entre dos fragments de DNA, unint-los definitivament.
- Quin tipus de vector de clonació és un plasmidi?
- a) Molècula d'RNA lineal
- b) Molècula de DNA circular extracromosòmic
- c) Virus amb capacitat de parasitar bacteris
- d) Cromosoma artificial
Resposta: b) Molècula de DNA circular extracromosòmic. Els plasmidis són molècules de DNA circular de doble cadena, extracromosòmiques, presents en bacteris, que es repliquen independentment del cromosoma principal.
- Quin component és necessari per a la Reacció en Cadena de la Polimerasa (PCR)?
- a) RNA polimerasa
- b) Transcriptasa inversa
- c) DNA polimerasa termoestable
- d) Ribosomes
Resposta: c) DNA polimerasa termoestable. La DNA polimerasa termoestable, com la Taq1, és essencial per a la PCR, ja que resisteix les altes temperatures necessàries per a la desnaturalització del DNA.
3. Aplicacions de la Biotecnologia
Flashcards
- Què són els organismes transgènics?
- Organismes als quals se'ls ha introduït algun gen d'una altra espècie.
- Què són els organismes cisgènics?
- Organismes als quals se'ls ha introduït algun gen de la mateixa espècie.
- Quina tecnologia s'utilitza per obtenir organismes transgènics?
- Tecnologia del DNA recombinant.
- Quina tecnologia s'utilitza per obtenir organismes cisgènics?
- Tecnologia del CRISPR-Cas9.
Preguntes tipus test
- Quina tecnologia s'utilitza per desenvolupar organismes cisgènics?
- a) Tecnologia del DNA recombinant
- b) Tecnologia del CRISPR-Cas9
- c) Electroforesi en gel
- d) Reacció en cadena de la polimerasa (PCR)
Resposta: b) Tecnologia del CRISPR-Cas9. Els organismes cisgènics, als quals se'ls ha introduït algun gen de la mateixa espècie, es desenvolupen a partir de la tecnologia del CRISPR-Cas9.
- Quin és un exemple d'aplicació de la biotecnologia en l'àmbit mediambiental?
- a) Producció de blat sense gluten per a celíacs
- b) Obtenció de proteïnes per al tractament de malalties
- c) Utilització de la rizofiltració per eliminar substàncies tòxiques d'aigües contaminades
- d) Modificació genètica de porcs per a trasplantaments d'òrgans
Resposta: c) Utilització de la rizofiltració per eliminar substàncies tòxiques d'aigües contaminades. La rizofiltració utilitza la capacitat de filtrat de les arrels per a eliminar substàncies tòxiques d'aigües contaminades, sent una aplicació mediambiental.
- Quin és un exemple d'aplicació de la biotecnologia en l'àmbit de la medicina forense?
- a) Identificació de restes humanes en catàstrofes
- b) Obtenció de fàrmacs mitjançant DNA recombinant
- c) Millora de la resistència a plagues en l'agricultura
- d) Optimització de processos industrials per a productes biodegradables
Resposta: a) Identificació de restes humanes en catàstrofes. Les proves de DNA permeten la identificació de restes humanes en catàstrofes, exhumacions de fosses, escenes de crims, restes arqueològiques, proves de paternitat, estudis evolutius...
I 18 flashcards i 12 preguntes més al document.
Text del document
U14. BIOTECNOLOGIA 1. CONCEPTE DE BIOTECNOLOGIA Utilitza organismes vius o els seus derivats per a crear o modificar productes o processos útils per als humans. TRADICIONAL: Utilitza microorganismes per a l'obtenció de productes útils (antibiòtics, fermentacions). MODERNA: empra tècniques de l'enginyeria genètica i sorgeix a partir de 1970 amb la tecnologia del DNA recombinant. 2. TÈCNIQUES D'ENGINYERIA GENÈTICA 2.1 DNA RECOMBINANT DNA recombinant: molècula d'ADN formada per la unió de dos fragments d'origen diferent: un gen d'interès (inserit) i una molècula transportadora (vector). 1.
Enzims de restricció (tisores moleculars): endonucleases (enzims) capaces de trencar els enllaços fosfodièster entre els nucleòtids. Tenen gran especificitat, ja que reconeixen seqüències de DNA concretes denominades llocs de restricció Funció: En els bacteris actuen com a mecanisme de defensa contra virus bacteriòfags. Els talls poden generar: Extrems roms: tall al centre de la seqüència palindròmica. Extrems cohesius o enganxosos: tall esglaonat que deixa bases desaparellades. Exemples d'enzims de restricció: BsuRI (Bacillus subtilis), EcoRI (Escherichia coli), TaqI (Thermus aquaticus).
Dues molècules de DNA tallades amb el mateix enzim de restricció poden unir-se mitjançant l'enzim DNA ligasa, que catalitza la formació de l'enllaç fosfodièster. Materials de la tecnologia del DNA recombinant: Inserit: gen d'interès que es desitja clonar. Vector de clonació: molècula d'ADN (plasmidi, virus) que facilita l'entrada a la cèl·lula hoste. Enzims de restricció: per tallar l'inserit i el vector. Enzim DNA ligasa: uneix definitivament el vector i l'inserit. Cèl·lules hoste: on es produeix la replicació. 2.
Clonació cel·lular Tipus de vectors de clonació: PLASMIDIS: molècules de DNA circular de doble cadena, extracromosòmic, presents en els bacteris, que es repliquen independentment del cromosoma principal. Una cèl·lula pot tenir-ne múltiples còpies. Presenten gens de resistència a antibiòtics, que actuen com a marcadors i faciliten la selecció dels clons que els contenen. BACTERIÒFAGS O FAGS: virus amb capacitat de parasitar bacteris. S'usen quan el fragment de DNA a clonar és més gran que el que pot portar un plasmidi. Ex: fag λ. COSMIDI: vectors sintètics que combinen els avantatges dels plasmidis i del fag λ.
CROMOSOMES ARTIFICIALS: permeten clonar grans segments de DNA eucariota- Ex: YAC CÈL·LULES HOSTE: de creixement ràpid, no patògenes, afavoreixen l'entrada de DNA recombinant. 2. 2. SEPARACIÓ DE FRAGMENTS DE DNA (ELECTROFORESI EN GEL) ELECTROFORESI: és una tècnica de separació de molècules en funció de la mobilitat, sotmeses a un camp elèctric. AGAROSA: polisacàrid que en dissolucions, forma un gel semisòlid constituït per una tama 3D que ofereix resistència a l'avanç de molècules. El gel d'agarosa és el suport més comú per a l'electroforesi.
L'electroforesi separa fragments d'àcid nucleic segons mida/longitud, perquè els fragments de DNA (càrrega negativa), quan se sotmeten a un camp elèctric, migren cap al pol positiu més ràpidament. Marcadors moleculars: mescles de fragments de DNA de mida coneguda, a partir dels quals es pot deduir la mida dels fragments de la mostra. Per visualitzar els fragments de DNA es pot emprar bromur d'etidi (agent intercalant) que mostra fluorescència sota llum UV. 2. 3. HIBRIDACIÓ D'ÀCIDS NUCLEICS HIBRIDACIÓ: procés de formació de molècules de DNA dúplex amb dues cadenes d'origen diferent o DNA híbrid. Té lloc quan dues cadenes complementàries entren en contacte.
També pot donar-se entre una cadena de DNA i una d'RNA complementàries. S'utilitza per identificar en una mostra de DNA una seqüència diana (seqüència de nucleòtids coneguda) mitjançant una sonda (fragment de DNA o RNA marcat químicament o radioactivament amb la seqüència complementària a la diana). BIOXIPS O XIPS DE DNA: milers de sondes de DNA sobre un suport sòlid on cada sonda conté una seqüència diana diferent. Permet analitzar milers de gens simultàniament i automatitzada en una mostra. 2. 4.
REACCIÓ EN CADENA DE LA POLIMERASA (PCR) PCR (Polimerase Chain Reaction, reacció en cadena de la polimerasa): tècnica d'amplificació del DNA in vitro, un mètode de clonació acel·lular de molècules de DNA. Es realitzen cicles de replicació de DNA successius. Material necessari: DNA d'interès, Primers o encebadors, Nucleòtids trifosfat de A, T, C, G, DNA polimerasa termoestable (Taq1) 2. 5. RETROTRANSCRIPCIÓ Retrotranscripció o RT permet obtenir DNA (cDNA o DNA complementari) a partir d'una molècula d'RNA que actua com a motlle per a la transcriptasa inversa o reversotranscriptasa. Permet obtenir gens eucariotes lliures d'introns. 2. 6.
GENOTEQUES GENOTECA: també coneguda com a biblioteca de DNA, és una col·lecció de fragments de DNA clonats. Poden ser: Genòmiques (DNA total d'un organisme). cDNA (gens que s'expressen obtinguts a través de la transcripció inversa, no té introns) Funcions: Conservació de mostres de genoma d'organismes per a estudis posteriors Aïllament de gens i seqüències determinades d'organismes implicats en patologies. Punt de partida per a la cerca de gens que són sotmesos posteriorment a clonació, seqüenciació o expressió per al seu estudi. 2. 7. SEQÜENCIACIÓ DEL DNA Seqüenciació: determinació de la seqüència de nucleòtids d'un fragment de DNA o RNA.
2 tipus: Seqüenciació de 1a generació o mètode de Sanger Permet seqüenciar un gen concret i continua sent la tècnica que ofereix més fiabilitat. Seqüenciació de nova generació permeten seqüenciar una gran quantitat de fragments d'ADN de manera paral·lela i en molt poc de temps. Comprèn múltiples tècniques que tenen en comú els següents passos: 1. Tall del DNA de la mostra en fragments. 2. Marcatge del DNA amb primers que assenyalen l'inici de replicació. 3. PCR. 4. Seqüenciació. 5. Reconstrucció de la seqüència i emmagatzematge de dades. Si el genoma és el DNA complet d'un organisme, l'exoma és el conjunt de tots els exons dels gens eucariotes.
DIFERÈNCIES ENTRE MÈTODES DE SEQÜENCIACIÓ SANGER NGS Anàlisi Exons d'un únic gen Simultani de diversos gens Longitud de lectura 1 000 pb 50-500 pb Dades a partir d'una mostra Una lectura Milers o milions de lectures Avantatges Precisió Bona relació cost-benefici. Rapidesa Desavantatges Costos molt elevats. Necessita temps Requereix analitzar una gran quantitat de dades 2.8. CRISPR-CAS: EDITANT GENS CRISPR: repeticions palindròmiques curtes agrupades i regularment espaiades presents al DNA dels bacteris: Un virus infecta un bacteri i li injecta DNA. El bacteri produeix l'enzim Cas, que fragmenta el DNA víric. El bacteri incorpora els fragments al genoma entre les seqüències CRISPR.
Es transcriuen els fragments de DNA viral. Les proteïnes Cas utilitzen els RNAs transcrits com a guia per identificar i degradar àcids nucleics virals en posteriors infeccions. És una tècnica d'edició gènica que permet tallar el DNA en un lloc específic i editar-lo, reescrivint la seqüència de nucleòtids de qualsevol gen. També es coneix com a mutagènesi dirigida. Hi ha molts sistemes CRISPR. CRISPR-Cas9 deriva de Streptococcus pyogenes i està compost per Cas9 i un RNA guia que la dirigeix al lloc diana. Segons l'àrea d'aplicació: Biotecnologia vermella: biomedicina (obtenció de fàrmacs, diagnòstic de malalties…) Biotecnologia verda: processos agrícoles, plantes genèticament modificades…
Biotecnologia grisa: busca solucions a problemes mediambientals Biotecnologia blanca: aplicada a processos industrials Biotecnologia blava: aplicada a processos relacionats amb el mar com productes per a l'aqüicultura. 3. APLICACIONS DE LA BIOTECNOLOGIA Organismes modificats genèticament (OMG) Organismes transgènics: organismes als quals se'ls ha introduït algun gen d'una altra espècie. Sorgeixen a partir de la tecnologia del DNA recombinant. Organismes cisgènics: organismes als quals se'ls ha introduït algun gen de la mateixa espècie. Es desenvolupen a partir de la tecnologia del CRISPR-Cas9.
Un OMG és qualsevol organisme al qual se li ha alterat el material genètic mitjançant tècniques d'enginyeria genètica, mentre que un organisme transgènic és un tipus concret d'OMG que conté un gen procedent d'una altra espècie (gen exogen) introduït artificialment al seu genoma. Fases per obtenir un organisme transgènic 1. Transferència de gens exògens: s'aïlla el gen d'interès d'un organisme donador i s'introdueix al genoma de l'organisme receptor. Això es pot fer mitjançant vectors (plasmidis bacterians o virus modificats), injecció directa d'ADN (microinjeccions), biobalística 2. Selecció dels individus transgènics: no totes les cèl·lules o organismes incorporen el gen correctament.
Per això es fa una selecció, utilitzant marcadors genètics per identificar els individus que han integrat el gen exogen. 3. Reproducció dels individus transgènics: els individus seleccionats es reprodueixen o es clonen per obtenir una població d'organismes que heretin el gen introduït. Àmbits d'aplicació: Agricultura s'empra per a millorar la resistència a plagues i malalties, la resistència a herbicides, millorar les qualitats nutritives, més tolerància a factors ambientals adversos, etc. Exemple: Blat sense gluten per a celíacs. Ramaderia En els animals modificats genèticament s'ha buscat: Major producció, qualitat de carn o llet, resistència a malalties i a condicions ambientals adverses.
També es produeixen animals transgènics productors de fàrmacs o amb determinades mutacions per a servir de models en l'estudi de malalties. Exemple: Porcs modificats genèticament per a generar òrgans per a trasplantament. Medicina - Obtenció de fàrmacs: S'obtenen proteïnes mitjançant la tecnologia del DNA recombinant, a partir d'organismes transgènics per al tractament de diferents malalties. - Diagnòstic de malalties - Teràpies amb cèl·lules mare: introducció de noves cèl·lules en un teixit. - Teràpia gènica: introduir un o més gens per a tractar, prevenir o curar una malaltia.
- Medicina forense: les proves de DNA permeten la identificació de restes humanes en catàstrofes, exhumacions de fosses, escenes de crims, restes arqueològiques, proves de paternitat, estudis evolutius... Mediambiental - La bioremediació microbiana utilitza microorganismes directament en el focus de contaminació. - La fitoremediació utilitza plantes per a eliminar contaminants del sòl. - La rizofiltració utilitza la capacitat de filtrat de les arrels per a eliminar substàncies tòxiques d'aigües contaminades. - La degradació enzimàtica s'utilitza per a degradar substàncies nocives.
Industrial optimitzar els processos de diferents sectors amb la finalitat d'obtenir productes biodegradables, que requereixin menys energia i menys residus. S'aplica a sectors com la cosmètica, l'alimentació, els combustibles i les substàncies químiques.