Àcids Nucleics, Biotecnologia i Enginyeria Genètica

Tipus d'Àcids Nucleics

Hi ha dos tipus d'àcids nucleics: l'àcid desoxiribonucleic (ADN) i l'àcid ribonucleic (ARN).

Estructura de l'ARN

Està format per una sola cadena de nucleòtids que contenen ribosa a la seva molècula. La cadena d'ARN es pot plegar en algunes zones i les bases nitrogenades s'aparellen entre si, formant una estructura semblant a la de l'ADN. L'adenina (A) sempre s'uneix amb l'uracil (U), i la guanina (G) amb la citosina (C).

Tipus d'ARN

Una cèl·lula conté diferents tipus d'ARN. Els principals són:

• ARNm (missatger): format per una llarga cadena lineal que no es plega sobre si mateixa. Es diu així perquè transporta la informació necessària per sintetitzar proteïnes.
• ARNr (ribosòmic): format per una cadena plegada que s'uneix amb certes proteïnes per formar els ribosomes. Estan relacionats amb la síntesi de les proteïnes de les cèl·lules i tenen mides diferents.
• ARNt (de transferència): format per una cadena lineal que en algunes zones es plega. Té la missió de recollir els aminoàcids i transportar-los fins als ribosomes per sintetitzar la informació. Acostumen a ser petits.

Estructura de l'ADN

L'ADN és una molècula gran, d'alt pes molecular. Està format per dues cadenes de nucleòtids amb les bases nitrogenades situades a l'interior. Les bases d'una cadena s'uneixen mitjançant enllaços dèbils amb les de l'altra. L'adenina (A) sempre s'uneix amb la timina (T) i la guanina (G) amb la citosina (C), així que l'ADN està determinat per l'ordre en què es troben les bases de l'altra. Les dues cadenes que estan envoltades en un mateix eix formen una doble hèlix.

Funcions de l'ADN

La funció principal és mantenir la informació genètica perquè les cèl·lules filles siguin idèntiques a la progenitora. La informació genètica que conté l'ADN depèn de l'ordre en què apareixen les quatre bases en la seva cadena. No tot l'ADN que conté una cèl·lula determinada és llegit per fabricar proteïnes.

Replicació de l'ADN

El procés s'anomena mitosi. Cal que una cèl·lula mare dupliqui el seu material genètic abans que sigui repartit. Durant el procés de duplicació les dues cadenes que el formen es desenvolupen i es separen. Cadascuna serveix de motlle per formar la seva cadena complementària i cada base s'aparella amb un nucleòtid que conté la base complementària.

Flux de la Informació Genètica

L'ADN es troba al nucli de la cèl·lula. Perquè es produeixi la síntesi de proteïnes en el citoplasma cel·lular cal una molècula que rebi la informació de l'ADN i la traslladi al citoplasma. Aquesta molècula és l'ARNm i aquest pas es diu transcripció. Els ribosomes llegeixen la informació per sintetitzar una proteïna determinada, això es diu traducció.

Transcripció de l'ADN

És el procés que permet el pas de la informació de l'ADN a l'ARN. Té diverses etapes: Un enzim fa que s'obri la doble hèlix de l'ADN i es desplaça per la cadena patró, llavors va inserint els nucleòtids d'ARN. Quan s'ha copiat la cadena, la cadena d'ARNm queda lliure i surt del nucli, però la cadena d'ADN torna a tancar-se per l'aparellament de les seves cadenes complementàries.

Traducció de l'ARNm

És el procés que permet sintetitzar una proteïna seguint les instruccions que proporciona la seqüència de bases de l'ARNm. Hi intervenen:

• L'ARNm: determina l'ordre en què s'uniran els aminoàcids. Cada tres formen un codó que representa un aminoàcid determinat.
• ARNt: transporten els aminoàcids fins a l'ARNm. N'hi ha 20 i cada grup de 3 formen un anticodó.
• Els ribosomes: l'ARNm entra en contacte amb l'ARNt, així s'aparellen els codons de l'ARNm i els anticodons de l'ARNt.

El codi genètic és el conjunt de codons que pot portar l'ARNm.

Biotecnologia

La biotecnologia és la utilització d'organismes vius per obtenir o modificar productes, millorar plantes o animals o desenvolupar microorganismes per a objectius específics.

Enginyeria Genètica

Es basa en la manipulació i transferència d'ADN d'un organisme a un altre per crear espècies noves, corregir defectes genètics o fabricar molts compostos.

Aplicacions en la Medicina

• Fabricació de medicaments: fabricació d'insulina humana.
• Teràpia gènica: consisteix a localitzar el gen que causa una malaltia i a substituir-lo per un altre que funcioni correctament.
• Fabricació de vacunes: s'ha pogut obtenir la vacuna contra l'hepatitis B.
• Obtenció d'animals transgènics: són aquells que tenen un gen que no els pertany. Per aconseguir que totes les cèl·lules d'un organisme expressin aquest nou gen i fabriquin una proteïna determinada, el gen s'incorpora a l'embrió quan encara es troba en fase de zigot.

Reproducció Assistida

Conjunt de tècniques destinades a la reproducció d'éssers vius de forma artificial.

Inseminació Artificial (IA)

Consisteix a concentrar els espermatozoides i a dipositar-los en l'aparell genital femení en el moment d'ovulació. S'utilitza en els animals per millorar-ne algunes característiques, i s'utilitza per a éssers humans quan hi ha casos d'infertilitat.

Fecundació in Vitro (FIV)

Consisteix a fecundar òvuls amb espermatozoides fora del cos de la mare i transferir els embrions a l'úter matern perquè es desenvolupin. Té 4 fases:

• La dona és sotmesa a un tractament hormonal per produir ovòcits.
• Els ovòcits s'obtenen mitjançant una peritoneoscòpia.
• Al laboratori es duu a terme la fecundació.
• Al cap de 24/48 hores de la fecundació es transfereix un embrió a l'úter.

Microinjecció Espermàtica (ICSI)

Consisteix a injectar un sol espermatozoide dins l'ovòcit amb ajuda d'uns microcapil·lars molt fins. S'aplica quan el nombre d'espermatozoides del donant és baix.

Transferència de Blastocists

Els embrions es mantenen durant 5 dies en uns mitjans de cultiu especials, fins que les seves cèl·lules s'han dividit diverses vegades i s'han començat a diferenciar. Els blastocists es transfereixen a l'úter matern.

Selecció i Conservació d'Embrions

• Selecció d'embrions: consisteix a eliminar embrions que tinguin un desenvolupament lent o anòmal. Es comença a utilitzar una cosa que s'anomena diagnòstic genètic de preimplantació que serveix per seleccionar un embrió.
• Conservació d'embrions: es duu a terme per criocongelació. Hi ha més de 30.000 embrions congelats i es plantegen diferents opcions:
  • Fer servir els embrions per a la investigació.
  • Destruir els embrions.

La Clonació

Clonar és aïllar una part de la cadena d'ADN d'un organisme i multiplicar-lo en un tub d'assaig. A partir d'una cèl·lula somàtica o del nucli d'una cèl·lula d'un individu s'obtenen un individu o més idèntics entre si.

Tipus de Clonació

• Clonació per geminació o paraclonació: consisteix a separar les cèl·lules de l'embrió en un estadi inicial de desenvolupament de manera que cadascuna de les cèl·lules doni lloc a un embrió diferent.
• Clonació per transferència nuclear: és l'autèntica clonació. Origina individus idèntics a l'original. En aquesta tècnica s'extreu el nucli d'una cèl·lula d'un organisme i s'introdueix en un òvul d'un altre individu de la mateixa espècie.
• Clonació per geminació i transferència nuclear: es combina la transferència nuclear amb la divisió d'un embrió, així permetria que nasquessin diversos individus iguals.

Aplicacions de la Clonació

• Medicina: la clonació d'animals pot ser molt útil per estudiar el desenvolupament embrionari i analitzar els canvis que experimenta una cèl·lula quan es converteix en cancerosa.
• Ramaderia: la clonació permetria assegurar còpies d'un exemplar que hagués destacat pel seu rendiment.
• Conservació d'espècies: destinada a crear éssers humans. Aquí està prohibida.