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Biotecnologie - Coggle Diagram
Biotecnologie
Definizione ed Evoluzione Storica
Definizione
Uso di organismi viventi o loro prodotti a fini commerciali
Origini antiche
7000 anni fa: aceto in Mesopotamia
4000 anni fa: pane e birra in Egitto
Teofrasto: fave e "magia nel terreno"
Prime osservazioni scientifiche
Robert Hooke: cellule (1665)
Leeuwenhoek: microbi (1676)
Pasteur: fermentazione (1854)
Nascita della genetica
Mendel: unità di ereditarietà (1876)
Bateson e Punnett: diffusione (1902-1906)
Applicazioni storiche
WWI: biotecnologie per esplosivi
Fleming: penicillina (1929)
Selezione genetica per colture (anni '20-'30)
Abusi ideologici: eugenetica, razzismo
Rivoluzione genetica moderna
1953: struttura del DNA
1971: Paul Berg e DNA ricombinante
1977: Boyer e Cohen (OGM), Sanger (genoma ΦX174)
Applicazioni in Agricoltura e Produzioni Alimentari
Resistenza a malattie e insetti
Mais Bt: resistenza alla piralide
Riso resistente a Xanthomonas oryzae
Papaya Rainbow: resistenza al Ringspot
Banane GM: resistenza a Fusarium e Sigatoka nera
Miglioramento nutrizionale
Golden Rice: beta-carotene (Vitamina A)
Pomodori e riso: vitamina C, E, ferro
Vantaggi per consumo e lavorazione
Mela Arctic: resistenza all’ossidazione
Patata Russet Burbank: meno olio nella frittura
Produzione enzimi alimentari
Chimosina ricombinante: alternativa al caglio animale
Criticità e aspetti da considerare
Brevettabilità: differenza tra natura e invenzione
Eventi indesiderati: impatti su organismi non-target
Riduzione della variabilità genetica
Contaminazione accidentale OGM/non-OGM
Situazione in Italia
Coltivazione vietata
Importazione per mangimi consentita
Applicazioni Farmaceutiche
Clonaggio molecolare
Inserzione di DNA in vettori per produrre proteine
Farmaci ricombinanti
Insulina (E. coli), primo approvato (1982)
Ormone della crescita umano
Prodotti terapeutici vari: ormoni, coagulanti, vaccini
Interferoni: antivirali e antitumorali
Vaccini ricombinanti
Epatite B (1986), meningococco, pertosse, herpes
COVID-19: proteina spike, somministrazione cutanea
Terapia genica
Inserzione di materiale genetico per compensare geni mutati
Farmacogenomica
Adattare i farmaci in base alla genetica individuale
Biotecnologie Avanzate e Ingegneria Genetica
Ingegneria genetica
Trasferimento o modifica di geni per ottenere tratti desiderati
Porta alla creazione di OGM
DNA e geni
DNA: doppia elica (A, T, C, G), zucchero e fosfato
Geni: segmenti che codificano proteine
Tecnologia del DNA ricombinante
Taglio e inserzione di DNA da organismi diversi
Applicazione centrale dell’ingegneria genetica
Storia degli OGM
Anni '70: DNA chimerico, plasmidi sintetici
Fine anni '80: prime sementi GM
Anni '90: Convenzione Biodiversità (1992), primi prodotti GM (1994), caso farfalle monarca (1999)
2003: Protocollo di Cartagena sulla biosicurezza
Uso di Cellule Staminali e Clonazione
Cellule staminali
Totipotenti: fino al 4° giorno, tutti i tessuti
Pluripotenti: tutti i tessuti tranne extraembrionali
Multipotenti: più tipi da precursore comune
Unipotenti: un solo tipo (es. cellule epidermiche)
Clonazione
Embryo splitting: divisione embrione precoce
Trasferimento nucleare: nucleo somatico in cellula uovo
Dolly (1996): primo esempio celebre
Clonazione terapeutica: creazione tessuti per trapianti
Tecnologia iPS (Yamanaka, 2006): cellule riprogrammate da adulte
Micro-organi e organoidi
Sviluppati in laboratorio da cellule staminali
Test farmacologici, ricerca oncologica
2019: mini-organi interconnessi (fegato, pancreas, dotti biliari)
Questioni etiche
Clonazione terapeutica senza embrione completo
Benefici vs problematiche morali