ENGINYERIA GENÈTICA

1r batxillerat Biologia

Què és: modificació del genoma, d’un individu.

Una modificación consisteix en : - addició.- eliminació.- alteració dels gens.

enzims de restricció*

*Enzims que poden tallar DNA per punts concrets: DNA passatger.

Serà introduït per un vector a la cèl·lula (plasmidi o virus)

Per clonació, es faran còpies.

DNA extrany + DNA receptor

DNA recombinant

8.1 Introducció dels gens a les cèl·lules:1.Vectors de clonació.- Plasmidis. - Virus. 2. Mecanismes no biològics.- electroporació.- microinjecció.- Tret de microbales.

Plasmidis: ADN bacterià al marge del principal

Els plasmidis es poden transferir a un altre bacteri o a un altre organisme de manera “artificial”.

També s’han descobert plasmidis en els llevats.

A. Transformació

• La transformació bacteriana és un procés de transferència horitzontal de gens que ocorre de forma natural en alguns bacteris i que es pot provocar de forma artificial en altres bacteris i eucariotes.

• Els plasmidis bacterians no serveixen per a introduir gens a les cèl.lules animals

Un bacteri introdueix material genètic del medi al seu plasmidi

Vídeo transformation

B. Virus

• Transducció: Pas de gens entre bacteris a través d’un virus

Vídeo transducció

Els virus es poden emprar com a vectors per a introduir gens en elseucariotes. S’utilitxen virus inactivats.

8.2- Inserció de gens

• Enzims de restricció: Poden tallar l’ADN per uns punts concrets.

• La seqüència reconeguda sol ser palindròmica i de 4 – 6 nucleòtids. (les Tipus II reconeixen sempre palíndroms).

• P.ex:P-5' GAATTC 3'-OHOH -3'CTTAAG 5'-P

Video: Restriction endunuclease

Introducció de gens d’eucariotes a procariotes

• ADN eucariotes: introns i exons. L’ARN m ha de madurar

• S’utilitza l’enzim transcriptassa inversa (Virus): Capaç de transcriure l´ARNm a ADN

• VIH: Reverse transcription• Video: Com es passa d’un ARNm a una cadena

doble de ADN

Transcriptassa Inversa

8.3- PCR

• Serveix per: Fer còpies d’una cadena d’ADN• Necesitem: taqPolimerassa (resistent a elevades

temperatures), DNA encebador, nucleòtids• El procés fou descobert el 1983 per

Kary Banks Mullis,[1] guardonat amb el Premi Nobel de Química.

• Vídeo PCR

9- Enginyeria genètica i teràpia de malalties humanes

• 3000 malalties genètiques• No s’han identificat encara els gens

responsables de les mateixes• Moltes malalties genètiques depenen de

l’expressió de més d’un gen

9.1- Substàncies humanes produïdes per bacteris

• Introdueixen els gens que codifiquen per les proteïnes que ens interessa produir dins bacteris o llevats:– Creixen molt de pressa– Fàcil manipulació del seu genoma

- Insulina: hormona encarregada de regular el nivell de glucosa a la sang.

- Hormona de creixement- Interferó: substància que limita o anul·la

efectes de la infecció. Ha estat positiu el seu tractament en malalties víriques, i el aplicacions prolongades disminueix els efectes del càncer.

- Factor VIII de la coagulació: pel tractament de la hemofília.

9.2- Introducció de gens en cèl.lules humanes

• S’utilitzen retrovirus:• Nens bombolla ( manca enzim adenosina-

desaminasa): Aquests nens han de viure äïllats perquè no tenen limfòcits i per tant no es poden defensar contra les infeccions.

• Com es fa la teràpia en aquests nens• Històries reals

• Talàssemia: grup de malalties amb un ampli rang que van des d’anormalitat asimptomàtiques en l'hemograma fins a una severa i fatal anèmia

» Problemes: Introduir un gen no vol dir necessàriament que aquest s’expressi. Existeixen factors que regulen l’expressió dels gens que s’hi han d’incorporar també.

9.3- Vacunes recombinants

• D’aquesta menera s’introdueix a l’individu tan sols l’antigen productor de la malaltia per a què desencadeni la producció d’anticossos

• Ex: Vacuna Hepatitis B

Obtenció de vacunes recombinants

10. Transgènics en agricultura i ramaderia

» Cultius: Blat de moro, tomates, soja, tabac.» Objectiu: Introduir noves caractéristiques a les

plantes (resistència a plagues, capacitat per a fixer nitrogen atmosfèric….)

En el següent esquema veiem la manera d’introduir gens a les plantes:

- A través d’un vector (plasmidi d’Agrobacterium)- A través d’un tres amb microbales d’or.

2. ANIMAL.La major aplicació ha estat en peixos, ja que la seva

fecundació és externa: es poden introduir els gens abans de la formació del zigot.

Assoliments:- Carpes transgèniques que creixen més

ràpidament (gen hormona creixement)- Salmons transgènics que resisteixen millor les

baixes temperatures. (gen proteïna anticongelant)

11. El Càncer : Malaltia genètica

• Càncer• Metàstasi• Cèl.lules canceroses: – Es divideixen a gran velocitat i tenen proteïnes de

membrana diferent ( “atacades” per anticossos)– Invaeixen altres teixits (metàstasi)

Per què una cèl.lula normal es transforma en cancerosa?

• Factors ambientals que alteren alguns gens (Protooncogens: Regulen el creixement i diferenciació cel.lular) i esdevenen ONCOGENS: Originen proteïnes amb una funció alterada que afavorirà el creixement i la formació d’un tumor

• Altrens gens (Antioncogens o gens supressors) inhibeixen la divisió del.lular.

• Animació oncogens Video oncogens• Alguns oncogens importants

Com es passa de protooncogen a oncogen

• Virus: Papiloma humà. Aquests virus introdueixen un oncogen viral en connexió amb un oncogen de la cèl.lula i la transformen en cancerígena

• Substàncies químiques i radiacions: Mutàgens. A més es necessita un procés promotor: que impliqui la transcripció que donarà lloc a proteïnes alterades

• Vídeo tabac

Càncer i resposta immunològica• Cèl.lules canceroses: estimulen la producció d’anticossos,

però la resposta immune no sempre és l’apropiada• Els limfòcits B són els encarregats de produir anticossos

específics contra antígens.• Els anticossos monoclonals s’obtenen injectant a ratolins

l’antigen que ens interessa. L’animal produirà limfòcits B contra l’antigen.

• En un cultiu es fusionen els limfòcits B produits per l’animal amb cèl.lules tumorals (hibridomes) : produiran molts anticossos

• Video: Anticossos Monoclonals• Actualment s’intenta aconseguir “vacunes”

contra el càncer per aconseguir la immunitat activa dins le cèl.lules humanes

• Aliments anticancerígens: Bròquil (indol), llavors de lli (càncer colon), pell de raïm, mores, cacahuets (reservatiol)...

• 10 anticancerígens a la taula

Genoma humà.El Genoma és la totalitat de la informació genètica

emmagatzemada a l’ADN de les cèl·lules.Cada persona té el seu propi genoma, el qual guarda

una gran similitud (99,8%) amb tots els de la seva pròpia espècie i tan sols es diferencia de la del ximpanzé en un 1%.

Aquesta informació, que es troba emmagatzemada en totes i cadascuna de les seves cèl·lules i que el defineix i l’identifica com a èsser únic i independent, és el que coneixem com a patrimoni genètic o genoma.

12- Projecte Genoma Humà

• 2003: Es va seqüenciar totalment el genoma humà

• Es va treballar amb RNAm (3% genoma codifica proteïnes)

• Gens: 25000• Complexitat: Maneres d’interaccionar els gens• Usos: Teràpia gènica: Curar malalties de base

genètica

RISCOS I IMPLICACIONS ÈTIQUES DE LA EG- Límits per motius ecològics i de sanitat.- Límits per motius ètics i morals.- Límits per motius socials.- Límits per motius polítics.