1. La tecnologia del DNA recombinant
Flashcards
- Què és la biotecnologia?
- L'ús d'éssers vius (o parts seves) per obtenir productes útils.
- Quina és la diferència entre biotecnologia clàssica i moderna?
- La biotecnologia clàssica no modifica el DNA directament, mentre que la moderna sí.
- Què és l'enginyeria genètica?
- Conjunt de tècniques per modificar el genoma d'un organisme.
- Quina funció tenen els enzims de restricció?
- Defensar els procariotes dels virus tallant el DNA.
Preguntes tipus test
- Quina és la principal funció dels enzims de restricció en els procariotes?
- a) Catalitzar la replicació del DNA
- b) Defensar-se contra els virus tallant el DNA
- c) Reparar el DNA danyat
- d) Regular l'expressió gènica
Resposta: b) Defensar-se contra els virus tallant el DNA. Els enzims de restricció actuen com a mecanisme de defensa en els procariotes, reconeixent i tallant el DNA dels virus per evitar la infecció.
- Quina característica defineix les seqüències que reconeixen els enzims de restricció?
- a) Sempre són seqüències riques en adenina i timina
- b) Són seqüències palindròmiques
- c) Són seqüències que contenen uracil en lloc de timina
- d) Són seqüències aleatòries
Resposta: b) Són seqüències palindròmiques. Els enzims de restricció reconeixen seqüències específiques de DNA que són palindròmiques, és a dir, que es llegeixen igual en ambdues direccions.
- Què és el DNA recombinant?
- a) DNA que es replica molt ràpidament
- b) DNA que conté un fragment estrany unit a un DNA receptor
- c) DNA que només es troba en virus
- d) DNA que ha estat modificat per mutació natural
Resposta: b) DNA que conté un fragment estrany unit a un DNA receptor. El DNA recombinant és el resultat de la combinació de DNA de diferents fonts, incloent un fragment d'interès i un vector, com un plasmidi.
2. Enzims de restricció
Flashcards
- Què són els enzims de restricció?
- Enzims que tallen l'ADN en punts específics.
- On es troben principalment els enzims de restricció?
- En procariotes, com a mecanisme de defensa contra virus.
- Què vol dir que una seqüència és palindròmica en relació amb els enzims de restricció?
- Que la seqüència es llegeix igual en ambdues direccions en les dues cadenes d'ADN.
- Quins són els dos tipus principals d'extrems generats pels enzims de restricció?
- Extrems cohesius (enganxosos) i extrems roms.
Preguntes tipus test
- Quina és la funció principal dels enzims de restricció en els bacteris?
- a) Produir proteïnes per al metabolisme cel·lular.
- b) Defensar-se contra la invasió de virus.
- c) Participar en la replicació de l'ADN.
- d) Regular l'expressió gènica.
Resposta: b) Defensar-se contra la invasió de virus.. Els enzims de restricció tallen l'ADN dels virus invasors, protegint així el bacteri.
- Quina característica defineix les seqüències que reconeixen els enzims de restricció?
- a) Són seqüències aleatòries.
- b) Són seqüències repetitives.
- c) Són seqüències palindròmiques.
- d) Són seqüències úniques per a cada bacteri.
Resposta: c) Són seqüències palindròmiques.. Les seqüències palindròmiques es llegeixen igual en ambdues direccions en les dues cadenes d'ADN.
- Quin tipus d'enzim és un enzim de restricció?
- a) Una polimerasa.
- b) Una ligasa.
- c) Una endonucleasa.
- d) Una transcriptasa.
Resposta: c) Una endonucleasa.. Les endonucleases tallen l'ADN per dins de la cadena, a diferència de les exonucleases que tallen des dels extrems.
3. Clonació del DNA
Flashcards
- Què és la clonació del DNA?
- Procés d'obtenir múltiples còpies d'un gen específic.
- Què és un plasmidi?
- Vector utilitzat per inserir i replicar un gen en una cèl·lula hoste.
- Quina és la funció dels enzims de restricció en la clonació?
- Tallar el DNA en fragments específics.
- Què és el DNA recombinant?
- DNA que conté un fragment estrany unit a un vector.
Preguntes tipus test
- Quin és el propòsit principal de la clonació del DNA?
- a) Modificar el genoma d'un organisme per crear noves espècies.
- b) Obtenir múltiples còpies d'un gen específic per a l'estudi i la manipulació.
- c) Eliminar gens no desitjats d'un organisme.
- d) Crear organismes resistents a malalties.
Resposta: b) Obtenir múltiples còpies d'un gen específic per a l'estudi i la manipulació.. La clonació del DNA té com a objectiu principal obtenir moltes còpies d'un gen per a la seva anàlisi i manipulació posterior.
- Què és un plasmidi en el context de la clonació del DNA?
- a) Un enzim que talla el DNA en llocs específics.
- b) Una seqüència d'ADN que indica l'inici de la replicació.
- c) Un vector utilitzat per inserir i replicar un gen en una cèl·lula hoste.
- d) Una proteïna que protegeix el DNA de la degradació.
Resposta: c) Un vector utilitzat per inserir i replicar un gen en una cèl·lula hoste.. Un plasmidi és un vector que s'utilitza per transportar i replicar un gen d'interès dins d'una cèl·lula hoste.
- Quin tipus d'enzim s'utilitza per tallar el DNA en fragments específics durant la clonació?
- a) DNA lligasa
- b) RNA polimerasa
- c) Enzim de restricció
- d) Transcriptasa inversa
Resposta: c) Enzim de restricció. Els enzims de restricció reconeixen i tallen seqüències específiques de DNA, permetent l'aïllament i la inserció de gens.
4. Amplificació del DNA mitjançant PCR
Flashcards
- Què és la PCR?
- Tècnica per amplificar milions de còpies d'un fragment de DNA in vitro.
- Quin enzim és clau en la PCR i per què?
- Taq polimerasa, perquè és termoresistent i no es desnaturalitza a altes temperatures.
- Quins són els components necessaris per a la PCR?
- Fragment de DNA, desoxiribonucleòtids, primers i DNA polimerasa termoresistent.
- Quines són les tres etapes de cada cicle de PCR?
- Desnaturalització, hibridació i elongació.
Preguntes tipus test
- Quina és la funció principal de la PCR (Reacció en Cadena de la Polimerasa)?
- a) Clonar gens dins de cèl·lules vives.
- b) Amplificar un fragment específic de DNA in vitro.
- c) Seqüenciar l'ADN per determinar la seva estructura.
- d) Tallar l'ADN en punts específics.
Resposta: b) Amplificar un fragment específic de DNA in vitro.. La PCR és una tècnica in vitro que permet obtenir milions de còpies d'un fragment específic de DNA, sense necessitat de cèl·lules vives ni vectors.
- Quin enzim és essencial per a la PCR a causa de la seva capacitat de resistir altes temperatures?
- a) Lligasa.
- b) Transcriptasa inversa.
- c) Taq polimerasa.
- d) Endonucleasa de restricció.
Resposta: c) Taq polimerasa.. La Taq polimerasa és una DNA polimerasa termoresistent que prové d'un bacteri termòfil, i és essencial per a la PCR perquè no es desnaturalitza a les altes temperatures utilitzades en el procés.
- Quina és la funció dels primers (encebadors) en la PCR?
- a) Tallar el DNA en seqüències específiques.
- b) Unir els fragments de DNA per formar una cadena contínua.
- c) Iniciar la replicació del DNA en els extrems 3' del fragment desitjat.
- d) Desnaturalitzar el DNA per separar les cadenes.
Resposta: c) Iniciar la replicació del DNA en els extrems 3' del fragment desitjat.. Els primers són seqüències curtes de DNA complementàries als extrems 3' del fragment que es vol amplificar, i serveixen per iniciar la replicació del DNA per la polimerasa.
5. La seqüenciació del DNA
Flashcards
- Què és la seqüenciació d'ADN?
- Procés per determinar l'ordre exacte de nucleòtids en un fragment d'ADN.
- Per a què és fonamental la seqüenciació d'ADN?
- Per saber quins gens tenim, entendre la funció dels gens i detectar mutacions.
- Quin mètode de seqüenciació es basa en la interrupció controlada de la replicació del DNA?
- Mètode de Sanger.
- Què són els ddNTPs?
- Didesoxinucleòtids marcats que aturen la síntesi de DNA.
Preguntes tipus test
- Quin component NO és necessari per dur a terme la seqüenciació de Sanger?
- a) DNA polimerasa
- b) ddNTPs marcats
- c) ARN polimerasa
- d) dNTPs normals
Resposta: c) ARN polimerasa. La seqüenciació de Sanger utilitza DNA polimerasa per replicar la cadena de DNA, mentre que l'ARN polimerasa no hi participa.
- Quin és el paper dels ddNTPs en la seqüenciació de Sanger?
- a) Permeten que la cadena de DNA continuï creixent.
- b) Aturen la síntesi de la cadena de DNA.
- c) Actuen com a encebadors per a la polimerasa.
- d) Eliminen els errors de la DNA polimerasa.
Resposta: b) Aturen la síntesi de la cadena de DNA.. Els ddNTPs (didesoxinucleòtids) aturen la síntesi de la cadena de DNA perquè no tenen el grup OH necessari per afegir un altre nucleòtid.
- Quina funció té l'electroforesi capil·lar en la seqüenciació de Sanger?
- a) Amplificar el DNA
- b) Tallar el DNA en fragments
- c) Separar els fragments de DNA segons la mida
- d) Marcar els fragments de DNA amb fluorescència
Resposta: c) Separar els fragments de DNA segons la mida. L'electroforesi capil·lar separa els fragments de DNA segons la mida, permetent ordenar-los i determinar la seqüència.
6. Clonació en organismes pluricel·lulars. Reprogramació
Flashcards
- Què és la clonació?
- L'obtenció d'organismes, cèl·lules o gens genèticament idèntics a un altre.
- Quina propietat permet la clonació de plantes a partir de teixit?
- La totipotència de les cèl·lules vegetals.
- Quin tipus de cèl·lula s'utilitza en la transferència nuclear?
- Un oòcit madur i una cèl·lula somàtica.
- Quin és l'objectiu de la clonació terapèutica?
- Obtenir cèl·lules mare per a tractaments mèdics.
Preguntes tipus test
- Quin tipus de cèl·lula mare pot formar qualsevol tipus de cèl·lula de l'organisme, però no les estructures extraembrionàries?
- a) Totipotent
- b) Pluripotent
- c) Multipotent
- d) Unipotent
Resposta: b) Pluripotent. Les cèl·lules pluripotents poden diferenciar-se en qualsevol tipus de cèl·lula del cos, però no poden formar la placenta o altres estructures necessàries per al desenvolupament embrionari fora del cos.
- Quin és el mètode de clonació que implica la transferència del nucli d'una cèl·lula somàtica a un oòcit sense nucli?
- a) Separació de cèl·lules embrionàries
- b) Clonació terapèutica
- c) Transferència nuclear
- d) Reprogramació cel·lular
Resposta: c) Transferència nuclear. La transferència nuclear és un procés en què el nucli d'una cèl·lula somàtica s'insereix en un oòcit al qual se li ha extret el nucli, resultant en un embrió genèticament idèntic al donant de la cèl·lula somàtica.
- Quina característica clau permet la clonació de plantes a partir d'un tros petit de teixit?
- a) La seva capacitat de reproducció asexual
- b) La totipotència de les cèl·lules vegetals
- c) La presència de plasmidis
- d) La resistència a malalties
Resposta: b) La totipotència de les cèl·lules vegetals. La totipotència de les cèl·lules vegetals permet que una cèl·lula diferenciada pugui reprogramar-se per generar un organisme complet, facilitant la clonació a partir de petites mostres de teixit.
7. L'edició genètica: el sistema CRISPR-Cas
Flashcards
- Què és CRISPR-Cas?
- Una tècnica d'edició genètica que permet tallar i modificar l'ADN de manera precisa.
- Quina funció tenen els bacteris amb CRISPR-Cas?
- Sistema de defensa contra virus (bacteriòfags).
- Quins són els dos components principals del sistema CRISPR-Cas9?
- Enzim Cas9 i ARN guia.
- Quina és la funció de l'enzim Cas9?
- Actua com a tisores moleculars, tallant l'ADN en un punt concret.
Preguntes tipus test
- Quin component del sistema CRISPR-Cas actua com a tisores moleculars?
- a) ARN guia
- b) Enzim Cas9
- c) Espaiador
- d) Repetició palindròmica
Resposta: b) Enzim Cas9. L'enzim Cas9 és l'encarregat de tallar l'ADN en el punt específic, actuant com unes tisores moleculars.
- Quina és la funció principal de l'ARN guia en el sistema CRISPR-Cas?
- a) Tallar l'ADN directament
- b) Unir-se a l'ADN polimerasa
- c) Guiar l'enzim Cas9 al lloc específic de l'ADN
- d) Reparar l'ADN després del tall
Resposta: c) Guiar l'enzim Cas9 al lloc específic de l'ADN. L'ARN guia és complementari a la seqüència d'ADN que es vol modificar i guia l'enzim Cas9 fins al lloc exacte on ha de tallar.
- Què permet fer la tècnica d'edició genètica CRISPR-Cas?
- a) Amplificar l'ADN
- b) Tallar i modificar l'ADN de manera precisa
- c) Clonar gens
- d) Seqüenciar l'ARN
Resposta: b) Tallar i modificar l'ADN de manera precisa. CRISPR-Cas és una tècnica d'edició genètica que permet tallar i modificar l'ADN de manera molt precisa en organismes vius.
8. Aplicacions de la biotecnologia
Flashcards
- Què permet la producció de fàrmacs mitjançant enginyeria genètica?
- Produir proteïnes humanes en bacteris o llevats.
- Com funcionen les vacunes recombinants?
- Contenen només una o poques proteïnes del patogen.
- En què consisteix la teràpia gènica?
- Introduir un gen sa per compensar un gen defectuós.
- Què són els organismes transgènics?
- Organismes amb un gen introduït d'una altra espècie.
Preguntes tipus test
- Quina és una aplicació de la biotecnologia en la salut?
- a) Producció de plàstics biodegradables
- b) Producció de fàrmacs mitjançant enginyeria genètica
- c) Creació de nous combustibles fòssils
- d) Desenvolupament de sistemes de reg per a l'agricultura
Resposta: b) Producció de fàrmacs mitjançant enginyeria genètica. La biotecnologia s'utilitza en la producció de fàrmacs mitjançant enginyeria genètica, permetent la creació de proteïnes humanes com la insulina en bacteris o llevats.
- Quin avantatge ofereixen les vacunes recombinants respecte a les vacunes clàssiques?
- a) Són més barates de produir
- b) Poden causar reaccions adverses lleus
- c) Només contenen una o poques proteïnes del patogen, reduint el risc de causar la malaltia
- d) No requereixen refrigeració
Resposta: c) Només contenen una o poques proteïnes del patogen, reduint el risc de causar la malaltia. Les vacunes recombinants contenen només una o poques proteïnes del patogen, cosa que les fa més segures i menys propenses a causar reaccions adverses en comparació amb les vacunes clàssiques.
- Quin és l'objectiu principal de la teràpia gènica?
- a) Eliminar totes les malalties infeccioses
- b) Introduir un gen sa per compensar un gen defectuós
- c) Millorar la resistència física dels individus
- d) Augmentar la capacitat intel·lectual de les persones
Resposta: b) Introduir un gen sa per compensar un gen defectuós. La teràpia gènica té com a objectiu introduir un gen sa en les cèl·lules d'un pacient per compensar un gen defectuós que està causant una malaltia genètica.
9. Implicacions ètiques de la biotecnologia
Flashcards
- Què és la contaminació genètica en el context dels transgènics?
- La transferència de gens modificats a espècies no transgèniques.
- Quins són alguns límits socials associats a la biotecnologia?
- Discriminació laboral, problemes amb assegurances, estigmatització.
- Per què la investigació amb cèl·lules mare embrionàries genera debat ètic?
- Perquè implica l'ús i la destrucció d'embrions humans.
- Què és la bioremediació?
- L'ús d'organismes per netejar contaminants.
Preguntes tipus test
- Quin és un problema potencial associat als límits ecològics dels transgènics?
- a) Augment de la biodiversitat
- b) Contaminació genètica d'espècies salvatges
- c) Disminució de l'ús de pesticides
- d) Millora del valor nutritiu dels aliments
Resposta: b) Contaminació genètica d'espècies salvatges. La contaminació genètica d'espècies salvatges és un problema ecològic potencial dels transgènics, ja que pot alterar els ecosistemes naturals.
- Quina és una preocupació ètica relacionada amb la investigació amb cèl·lules mare embrionàries?
- a) La manca de regulació en la clonació reproductiva humana
- b) El risc d'augment de la biodiversitat
- c) La utilització d'embrions humans
- d) La disminució de la contaminació genètica
Resposta: c) La utilització d'embrions humans. La utilització d'embrions humans en la investigació amb cèl·lules mare embrionàries planteja qüestions ètiques sobre el respecte a la vida humana.
- Quins són els riscos socials derivats de l'ús inadequat de la informació genètica?
- a) Augment de la igualtat laboral i social
- b) Disminució dels problemes amb les assegurances
- c) Discriminació laboral i estigmatització
- d) Millora de la salut pública
Resposta: c) Discriminació laboral i estigmatització. L'ús inadequat de la informació genètica pot portar a la discriminació laboral i l'estigmatització de persones amb predisposició genètica a malalties.
I 54 flashcards i 36 preguntes més al document.
Text del document
UNITAT 9. LA BIOTECNOLOGIA 9.1. La tecnologia del DNA recombinant La biotecnologia és l'ús d'éssers vius (o parts seves) per obtenir productes útils per a les persones. Diferenciem dos tipus: - Biotecnologia clàssica No es modifica el DNA directament S'utilitzen processos naturals Exemples: fermentació del pa, vi, cervesa, formatge - Biotecnologia moderna Apareix als anys 70 (segle XX) Es basa en la enginyeria genètica Es manipulen directament els gens Permet introduir gens d'un organisme en un altre Enginyeria genètica: conjunt de tècniques que permeten modificar el genoma d'un organisme, introduint-hi gens d'un altre organisme.
Gràcies a això podem: Produir proteïnes humanes (insulina, hormona del creixement) Crear organismes transgènics Corregir defectes genètics Clonar gens Els enzims de restricció Els enzims de restricció són: Enzims presents en procariotes Serveixen per defensar-se dels virus Tallen el DNA en punts molt concrets Permeten aïllar un gen determinat Característiques dels enzims de restricció: Són endonucleases tallen el DNA per dins Reconeixen seqüències específiques (4–12 nucleòtids) Les seqüències són palindròmiques Tipus de tall del DNA: Extrems cohesius (enganxosos) Tall esglaonat Faciliten que un fragment s'uneixi amb un altre Són els més utilitzats en enginyeria genètica Extrems roms Tall recte, en un sol punt Més difícils de lligar DNA recombinant Quan fem enginyeria genètica, obtenim DNA recombinant.
DNA recombinant = DNA que conté un fragment estrany (gen d'interès) unit a un DNA receptor (normalment un plasmidi). Permet clonar el DNA per obtenir un gen o un genoma. Per estudiar i manipular un gen cal prèviament obtenir moltès còpies d'aquest gen, cla clonar-lo. 9.2. Clonació del DNA La clonació del DNA es basa en la tecnologia del DNA recombinant. El que fem és: 1. Seleccionar un gen d'interès 2. Inserir-lo en un vector (plasmidi) 3. Introduir-lo dins d'una cèl·lula hoste (normalment un bacteri) 4. Deixar que el bacteri es reprodueixi moltes còpies del gen Cada bacteri serà un clon, perquè tots provenen d'un mateix bacteri inicial. Clonació en cèl·lules: 1.
Selecció i obtenció (aïllar) del gen d'interès 2. Ús d'enzims de restricció per tallar aquest gen i extreure'l de la cèl·lula 3. Inserció del gen en un vector (exemple: plasmidi) DNA recombinat 4. Inserció del plasmidi modificat genèticament dins d'una cèl·lula hoste 5. Inducció de la reproducció massiva d'aquest bacteri modificat genèticament clonació 6. Els bacteris modificats produiran de forma massiva, mitjançant processos de transcripció i traducció, la proteïna codificada pel gen introduït de manera que només cal recol·lectar-la, purificar-la i comercialitzar-la. Per inserir el plasmidi recombinant dins els bacteris: 1.
Preparació dels bacteris competents electroporació o aplicació d'un xoc tèrmic 2. Emmagatzematge de les bacteries competents, congelats 3. Barreja del plasmidi recombinant amb les bacteries competents xoc tèrmic per ajudar a les cèl·lules a absorbir el plasmidi 4.
Cultiu posterior en una placa d'agar i selecció dels que han incorporat el plasmidi recombinant Selecció del clon: mètodes Mètode directe Ús d'antibiòtics Només creixen els bacteris amb plasmidi recombinant Mètode indirecte (sondes) S'utilitza una sonda d'ADN complementària La sonda està marcada (radioactiva o fluorescent) S'uneix només als bacteris que tenen el gen d'interès Genoteques (biblioteques gèniques) Una genoteca és: col·lecció de bacteris transformats, cadascun amb un fragment diferent de DNA.
Són eines fonamentals per a la recerca en biologia molecular, genètica, biotecnologia i medicina, permetens analitzar la funció i l'expressió dels gens, així com per a la producció de proteïnes i el disseny de teràpies genètiques. Tipus: Genoteca genòmica El DNA genòmic es talla en molts fragments. Cada fragment s'insereix en un vector. Cada vector entra en un bacteri diferent. Cada bacteri forma una colònia (un clon) S'utilitza per estudiar la totalitat del genoma. Genoteca de DNA complementari S'aïlla l'ARNm d'un teixit concret.
Es fa transcripció inversa DNAc El DNAc s'insereix en vectors cada vector entra en un bacteri diferent Cada bacteri dorma una colònia S'utilitza per obtenir informació sobre expressió gènica. 9.3. Amplificació del DNA mitjançant PCR La PCR (Reacció en Cadena de la Polimerasa) és una tècnica que permet obtenir milions de còpies d'un fragment concret de DNA en poc temps i in vitro (al laboratori). Idea molt important: La PCR amplifica DNA, però NO és clonació pròpiament dita, perquè no s'utilitzen cèl·lules ni vectors. Els components necessaris: 1. Fragment de DNA que es vol amplificar 2. 4 tipus de desoxiribonucleòtids trifosfat (dATP, dTTP, dCTP, dGTP) 3.
Primers (encebadors) Seqüències curtes complementàries als extrems 3' del fragment 4. DNA polimerasa termoresistent Normalment Taq polimerasa Per què cal una polimerasa termoresistent? Perquè la PCR treballa a temperatures molt altes. La Taq polimerasa prové d'un bacteri termòfil i no es desnaturalitza a 90–100 °C. Fases de la PCR: Cada cicle de PCR té 3 etapes: 1. Desnaturalització Tª: 90–100 °C Es separen les dues cadenes de DNA 2. Hibridació (aparellament) Tª: ~50 °C Els primers s'uneixen a les seqüències complementàries 3.
Elongació Tª: ~70 °C La Taq polimerasa afegeix nucleòtids Es formen noves cadenes de DNA Usos de la PCR: Anàlisi forense (identificació de persones) Tests de paternitat Diagnòstic de malalties genètiques Detecció de malalties infeccioses (COVID-19) Arqueologia (DNA antic) Enginyeria genètica L'electroforesi: Separa fragments de DNA segons la mida Els fragments petits avancen més Permet identificar espècies, individus o gens. Sovint es combina PCR + electroforesi.
Diferències entre clonació i PCR Clonació del DNA Es fa dins d'un organisme viu (bacteri) Requereix vectors Permet expressar el gen (obtenir proteïnes) PCR Es fa al laboratori (in vitro) No necessita vectors ni cèl·lules Només amplifica DNA (no produeix proteïnes) Sovint la PCR s'utilitza abans de la clonació, si hi ha molt poc DNA inicial. 9.4. La seqüenciació del DNA La seqüenciació d'ADN és cadascun dels mètodes de laboratori que tenen per objectiu determinar l'ordre exacte de nucleòtids en un fragment d'ADN per tal de poder-lo llegir.
És fonamental per: Saber quins gens tenim Entendre la funció dels gens Detectar mutacions Conèixer la seqüència del DNA permet: Identificar gens responsables de malalties hereditàries Fer estudis d'evolució Identificar persones (biologia forense) Classificar éssers vius (sistemàtica) Desenvolupar medicina personalitzada Sense seqüenciació no existiria el Projecte Genoma Humà. Seqüenciació de primera generació: mètode de Sanger Es basa en la interrupció controlada de la replicació del DNA.
Dins del tub de reacció hi ha: DNA que es vol seqüenciar Un primer DNA polimerasa dNTPs normals (A, T, C, G) ddNTPs marcats (didesoxinucleòtids) Diferència clau: dNTP permet continuar la cadena ddNTP atura la síntesi Els ddNTP no tenen grup OH al carboni 3', per això no es pot afegir cap altre nucleòtid. Com funciona: 1. La DNA polimerasa comença a copiar la cadena 2. Normalment incorpora dNTP la cadena continua 3. De vegades incorpora un ddNTP 4.
Quan això passa la cadena s'atura Resultat: Milers de fragments de DNA De longituds diferents Cadascun acaba amb un ddNTP marcat (A, T, C o G) Separació dels fragments: electroforesi capil·lar Els fragments: Els ordena segons la mida Els més curts surten abans Un làser detecta el marcador fluorescent: Cada base emet un color diferent Electroferograma L'ordinador transforma els senyals en un gràfic: Cada pic = un nucleòtid El color indica quina base és Llegint els pics obtenim la seqüència Dada important: Dos humans comparteixen aproximadament el 99,9% del DNA El 0,1% restant explica: Diferències físiques Malalties genètiques Aquest petit percentatge són milions de nucleòtids diferents. 9.5.
Clonació en organismes pluricel·lulars. Reprogramació La clonació és l'obtenció d'organismes, cèl·lules o gens genèticament idèntics a un altre. Un clon té exactament el mateix DNA que l'organisme del qual prové. En organismes pluricel·lulars, la clonació és molt més complexa que en bacteris. Clonació en plantes (clonació artificial) Les plantes ho tenen "més fàcil" gràcies a una propietat molt important: Les cèl·lules vegetals mantenen la totipotència, és a dir: Tenen la capacitat de reprogramar-se i donar lloc a un organisme complet. Això permet: Fer clones de plantes a partir d'un tros petit de teixit Agricultura i jardineria (esqueixos, cultius in vitro) Procés de clonació en plantes 1.
Desdiferenciació Cèl·lules adultes "obliden" la seva funció Formen una massa de cèl·lules indiferenciades (call) 2. Inducció de teixits Canvi d'hormones vegetals: Auxines Citocinines Es formen arrels, tiges i fulles Resultat: una planta clònica idèntica a l'original. Clonació en animals (mamífers) Mètodes principals: A) Separació de cèl·lules embrionàries Es basa en la formació natural de bessons Es divideix un embrió en fases molt primerenques Dona lloc a individus genèticament idèntics Limitació: només es pot fer en fases inicials. B) Transferència nuclear (clonació reproductiva) Aquest és el mètode més conegut. Procés de transferència nuclear: 1.
S'agafa un oòcit madur i se li extreu el nucli 2. S'introdueix el nucli d'una cèl·lula somàtica (ex: pell) 3. L'oòcit reprograma aquest nucli 4. L'embrió comença a dividir-se 5. S'implanta en una femella receptora L'individu resultant és genèticament idèntic al donador del nucli. * L'oòcit és l'única cèl·lula capaç de reprogramar un nucli somàtic. Limitacions de la clonació animal Procés poc eficient Molts embrions no sobreviuen Problemes de salut en clons Gran debat ètic Clonació terapèutica: cèl·lules mare No té com a objectiu crear un individu complet.
Objectiu: Obtenir cèl·lules mare per tractaments mèdics Tipus de cèl·lules mare Tipus de cèl·lula Capacitat de diferenciació Exemples Capacitat màxima Totipotents Poden formar tot el cos de l'organisme, incloent-hi l'embrió i les estructures extraembrionàries (placenta). Zigot Pot formar un organisme complet. Pluripotents Poden formar qualsevol tipus de cèl·lula de l'organisme, però no poden formar les estructures extraembrionàries. Cèl·lules mare embrionàries. Pot formar tot el cos, però no la placenta ni altres estructures extraembrionàries. Multipotents Poden formar alguns tipus de cèl·lules d'un teixit o òrgan específic.
Cèl·lules mare adultes (medul·la òssia, cèl·lules de la pell, etc.) Pot formar només cèl·lules d'un grup específic (ex. cèl·lules sanguínies o nervioses) Clonació terapèutica S'obtenen cèl·lules mare genèticament compatibles amb el pacient Poden diferenciar-se en: neurones cèl·lules sanguínies cèl·lules musculars No hi ha rebuig immunològic. Reprogramació cel·lular (iPS) La reprogramació és una tècnica de modificació cel·lular que permet: Una cèl·lula adulta es comporti com a cèl·lula mare pluripotent, és a dir borrar la memòria del desenvolupament d'una cèl·lula tornant-la al seu estat embrionari. Aquestes són les cèl·lules mare pluripotents induïdes (iPS).
Importància: Evita haver de fer servir embrions humans. Gran potencial terapèutic, permet crear cèl·lules per a trasplantaments a partir del mateix pacient, evitant el rebuig. 9.6. L'edició genètica: el sistema CRISPR-Cas CRISPR-Cas és una tècnica d'edició genètica que permet tallar i modificar l'ADN de manera molt precisa. Els bacteris utilitzen CRISPR com un sistema de defensa contra virus (bacteriòfags).
Funciona com una memòria immunològica: El bacteri guarda fragments de DNA víric Si el virus torna a infectar el reconeix i el talla CRISPR és l'acrònim de: "Repeticions Palindròmiques Curtes Agrupades i Regularment Interespaiades" Entre les repeticions: Hi ha espaiadors Cada espaiador és un fragment de DNA víric Components del sistema CRISPR-Cas9 El sistema utilitzat en enginyeria genètica té dos elements principals: Enzim Cas9 Actua com unes tisores moleculars Talla l'ADN en un punt concret ARN guia Seqüència dissenyada al laboratori Complementària al fragment d'ADN que es vol modificar Guia l'enzim Cas9 fins al lloc exacte L'ARN guia dirigeix l'enzim Cas9 cap a la seqüència d'ADN diana.
Cas9 només actua en una seqüència concreta i precisa. Com funciona CRISPR-Cas 1. Es dissenya un ARN guia complementari al gen d'interès 2. L'ARN guia s'uneix a Cas9 3. El complex ARN guia–Cas9 es fixa a l'ADN 4. Cas9 talla les dues cadenes d'ADN 5. La cèl·lula intenta reparar el tall Quan la cèl·lula repara l'ADN, poden passar tres coses: 1. Reparació correcta El gen torna a la seva forma original 2. Inactivació del gen S'introdueixen errors El gen queda inservible 3.
Inserció de DNA nou Es pot introduir informació genètica nova Aplicacions del sistema CRISPR Edició genètica en plantes i animals Investigació biomèdica Teràpia gènica Estudi de gens Models de malalties CRISPR vs enzims de restricció (comparació típica) Enzims de restricció Tallen sempre la mateixa seqüència No són programables Útils per muntar plasmidis Difícils d'usar dins cèl·lules vives CRISPR-Cas És programable Es pot dirigir a gairebé qualsevol seqüència Ideal per a teràpia gènica Molt precís i barat 9.7. Aplicacions de la biotecnologia La biotecnologia té aplicacions en molts àmbits de la vida quotidiana. A la selectivitat solen demanar-les per blocs i amb exemples concrets.
Aplicacions en la salut 1. Producció de fàrmacs mitjançant enginyeria genètica Abans, molts fàrmacs s'obtenien d'animals o de cadàvers risc i poca quantitat. Ara: S'introdueix el gen humà en bacteris o llevats Aquests produeixen proteïnes humanes Exemples típics: Insulina Hormona del creixement Interferó Factor VIII (hemofília) 2. Vacunes recombinants A diferència de les vacunes clàssiques: Vacunes clàssiques Virus o bacteris morts o atenuats Poden causar reaccions adverses Vacunes recombinants Només contenen una o poques proteïnes del patogen NO poden provocar la malaltia Més segures Exemples: vacunes contra l'hepatitis B. 3.
Teràpia gènica Consisteix a introduir un gen sa per compensar un gen defectuós. Tipus més habitual: 1. S'extreuen cèl·lules del pacient 2. Es modifica el seu DNA al laboratori (sovint amb virus o CRISPR) 3. Es tornen a introduir al pacient Aplicacions en agricultura i ramaderia 1. Organismes transgènics Organismes als quals s'ha introduït un gen d'una altra espècie. Exemple: Blat de moro Bt Conté un gen bacterià Actua com a insecticida Redueix l'ús de pesticides Avantatges en agricultura Resistència a plagues Resistència a malalties Millora del rendiment Millora del valor nutritiu 2.
Ramaderia Animals amb creixement més ràpid Producció de més llet o carn Producció de proteïnes d'interès farmacèutic Ciència forense La biotecnologia permet treballar amb quantitats molt petites de DNA. Aplicacions: Identificació de persones Investigació criminal Reconeixement de restes humanes Proves de paternitat Identificació de víctimes d'accidents S'utilitza sobretot: PCR Electroforesi Seqüenciació Antropologia i evolució Comparació de seqüències d'ADN Estudi de l'evolució humana Sabem que: Un ~3% del DNA humà prové de Neandertals Medi ambient Bioremediació Ús de: Microorganismes Plantes Per: Absorbir contaminants Transformar substàncies tòxiques Netejar sòls i aigües contaminades 9.8.
Implicacions ètiques de la biotecnologia La biotecnologia genera debat ètic perquè permet intervenir directament sobre la vida, el genoma i l'evolució dels organismes.
Límits ecològics (transgènics) Problemes potencials: Contaminació genètica d'espècies salvatges Pèrdua de biodiversitat Aparició de resistències (plagues, males herbes) Debat clau: Beneficis agrícoles vs riscos ambientals Límits ètics i morals Especialment en: Investigació amb cèl·lules mare embrionàries Clonació reproductiva humana Molts països: Prohibeixen la clonació humana Regulen fortament l'ús d'embrions Límits socials Riscos d'ús inadequat de la informació genètica: Discriminació laboral Problemes amb assegurances Estigmatització de persones amb predisposició genètica a malalties