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BIOTECNOLOGIE, tappe - Coggle Diagram

- - - - Pasteur --> causa delle fermentazioni --> batteri e lieviti per birra, vino, aceto
  - - - Red biotechnology o farmacologia, medicina
      - Green biotechnology o biotecnologie agroalimentari
      - White biotechnology o biotecnologie industriali
      - Grey biotechnology o biotecnologie ambientali
      - Blue biotechnology o biotecnologie marine
    - - ingegneria genetica / tecnologia del DNA ricombinante
        
        branca delle biotecnologie --> insieme eterogeneo di tecniche che permettono di isolare geni, clonarli, introdurli in un organismo differente dall'ospite originale (organismo transgenico)
        
        CLONAGGIO = sistema per ottenere molte copie di un tratto di DNA inserendolo in un ospite mediante l’uso di vettori molecolari.
        
        Il DNA da clonare può essere:
        
        segmento del genoma --> possibile isolare sequenze non codificanti
        
        copia a DNA di un mRNA --> si può isolare solo la sequenza espressa di un gene --> + usato
        
        Fa parte del processo che combina in un’unica molecola di DNA, il DNA ricombinante (rDNA), geni provenienti da organismi diversi, clona questi geni e li fa esprimere
        
        .
        
        clonaggio genico --> generazione di molte copie di un frammento di DNA, utilizzando una cellula ospite per la sua duplicazione.
        
        introdurre il gene in un plasmide (frammento di DNA circolare) che verrà poi inserito, per trasformazione, dentro la cellula batterica.
        
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        tecnologia del dna ricombinante --> permette di assemblare tra loro in modo mirato pezzi di genoma anche provenienti da specie diverse
        
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        .
        
        clonazione artificiale = generazione di un intero organismo a partire da una singola cellula non zigotica.
        
        zootecnia --> animali eccellenti
        
        conservazione ambiente --> specie in estinzione
        
        trasferimento nucleare
        
        nucleo della cellula uovo ricevente (1) viene sostituito con il nucleo contenente il genoma di una cellula somatica del donatore (2)
        
        la nuova cellula uovo origina un embrione
        
        embrione messo nell'utero di una femmina della specie donatrice (madre surrogata (3) )
        
        prole con genoma identico a quella della cellula somatica donatrice
        
        1996 --> pecora Dolly, primo animale clonato da cellula somatica
        
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        tutti processi naturali --> le biotecnologia sfruttano le proprietà biologiche di DNA, RNA e proteine e i loro processi (replicazione etc.) replicandoli in sistemi in vitrio e adattandoli alle esigenze
- - - - terapia genica = sostituire la copia difettosa di un gene responsabile di una malattia, con una copia funzionale.
        
        clonaggio
        
        genome editing
        
        cellule somatiche --> correzione difetto in una specifica popolazione cellualre
        
        clonaggio del gene funzionale
        
        prelievo delle cellule con gene difettoso
        
        inserimento del gene funzionale al posto di quelo difettoso
        
        reinfusione cellule curate nel paziente
        
        cellule embrionali --> modifica di tutte le cellule dell'organismo
        
        cellule staminali --> precursori in grado di differenziarsi in diversi tipi di cellule specializzate.
        
        embrionali (CSE)
        
        derivano dalla massa di cellule interna degli embrioni ai primi stadi di sviluppo.
        
        pluripotenti --> si differenziano in qualunque tipo cellulare
        
        Per ottenerle: generare un embrione per fecondazione artificiale --> spermatozoi messi in contatto con gli ovociti in vitrio
        
        embrioni lasciati crescere fino al livello di blastiociti
        
        prelevare cellulare interne (CSE) da embrione
        
        problema etico del sacrificio di embrioni umani
        
        CSE coltivate in vitrio
        
        CSE indotte a differenziarsi nei tipi cellulari desiderati --> fattori di crescita
        
        adulte
        
        presenti in tessuti per rimpiazzare vecchie cellulare
        
        multipoteniti --> possono differenziarsi sono in alcuni tipi cellulare
        
        ES: ematopoietiche, midollo osseo --> differenziate in tipi cellulare delle linee linfoide e mieloide
        
        cura alla leucemia
        
        per curare il paziente si ricorre al trapianto di staminali del sangue, che consiste nell'inserire le CSE di un donatore sano all'interno del midollo osseo del malato
        
        pluripotenti indotte (iPCS)
        
        Shinya Yamanaka (Nobel)
        
        inversione del programma di differenziamento
        
        riportare cellule differenziate allo stato pluripotente simile alle CSE
        
        introdurre in cellule adulte i geni per i 4 fattori trascrzionali delle CSE
        
        de-differenziamento cellulare, poi le iPSC (cellula staminale pluripotente indotta) vengono fatte re-differenziare
        
        utilizzi
        
        trapianti per sostituire cellule malate (midollo per leucemia)
        
        Rigenerare tessuti sani (parkinson e diabete)
        
        riparare tessuti danneggiati
  - - - miglior rendimento
      - minor impatto ambientale
        
        produzione di energia da biomasse
        
        biocarburanti = combustibili derivati da biomasse vegetali
        
        rinnovabilità
        
        bilancio neutro di CO2
        
        biodegradabilità
        
        ES: bioetanolo (fermentazione di varietà ricchi di carboedrati), biodiesel (da piante oleose), biometano, bioidrogeno
        
        per migliorarne la produzione
        
        piante: aumentare contenuto di carboidrati e oli (modificazione gene metabolismo) e aumentare efficacia di crescita
        
        microrganismi —> creare OGM in grado di digerire la cellulosa
        
        biodegradazione di inquinanti
        
        biorisanamento = rimozione tramite microorganismi OGM di inquinanti ambientali
        
        combattono: metalli, idrocarburi e composti organici industriali —> renderli biodegradabili
        
        biofiltri per le acque contaminate
      - riduzione costi
      - accessibilità a nuovi prodotti
    - - nuove fonti di cibo
        
        biotecnologie in agricoltura
        
        miglioramento genetico delle specie
        
        generare nuove varietà
        
        piante transgeniche (piante OGM)
        
        migliorare processi di maturazione
        
        resistenza a erbicidi
        
        mais, cotone e soia trasformati con i geni batterici Bar di Streptomyces e Bxn di Klebsiella
        
        resistenza a stress (caldo, freddo..)
        
        mais trasformato con gene della MAP chinasi della pianta Arabidopsis
        
        resistenza ai patogeni
        
        trasformazione con proteina del rivestimento de virus del mosaico del tabacco
        
        mais trasformato con gene della tossina Bt del Bacillus thuringienisis
        
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        modificare il contenuto nutrizionale
        
        Golden Rice
        
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        proteine esogene ricombianti
        
        trasformazioni knock in, introduzione di geni esogeni
        
        fasi analoghe alla trasformazione di cellule animali (clonaggio gene, inserimento con vettore…)
        
        metodo più usato: sfrutta plasmide Ti del batterio Agrobacterium tumefaciens
        
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        coltivazione diffusa in tutto il mondo (USA, sudamerica)
        
        problematiche:
        
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        no rischi per la salute
        
        correggere difetti di varietà già esistenti
        
        mais, orzo, riso, cotone, soia ..
      - fonti di energia a basso consumo
      - nuove applicazioni
        
        biotecnologie forensi
        
        analisi scientifica dei reperti per l’investigazione
        
        amplificare minime quantità di DNA
        
        PCR --> reazione a catena della polimerasi (andare su file)
        
        assegnare ad ogni DNA uno specifico profilo genetico
        
        DNA fingerprinting (guardare file)
        
        estrazione DNA
        
        PCR
        
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        elettroforesi su gel di agarosio
        
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        analizza le sequenze di DNA che rendono unica una persona rispetto a un'altra (sequenze micro satellite, 0,5%)