ADN, ARN i Biotecnologia: Estructura, Funció i Aplicacions Genètiques

ADN: Estructura i Funció

ADN: Àcid nucleic format per un conjunt de nucleòtids. Està al nucli de forma cromatínica. Emmagatzema la informació genètica. L'espècie humana té entre 35.000 i 40.000 gens.

És bicatenari en forma de doble hèlix. El seu nom complet és àcid desoxiribonucleic. Conté les bases nitrogenades A (Adenina), T (Timina), C (Citosina) i G (Guanina). Està al nucli i és una molècula gran.

Nivells estructurals de l'ADN

En l'ADN es distingeixen tres nivells estructurals:

• L'estructura primària: A través de la seqüència de bases nitrogenades és possible estructurar una informació determinada, l'anomenat missatge biològic o informació genètica.
• L'estructura secundària: Doble hèlix.
• Estructura terciària: ADN superenrotllat, torsió de la doble hèlix sobre si mateixa.

Complementació de bases

Tots els ADN tenen molècules d'adenina (A) igual que de timina (T), i també tindrà tantes de citosina (C) com de guanina (G). Per tant, hi ha complementació de bases.

• Característiques d'aquestes molècules: Entre A i T s'han d'establir dos ponts d'hidrogen. I entre C i G, tres ponts d'hidrogen.
• Les cadenes de l'ADN que formen la doble hèlix són antiparal·leles.

ARN: Àcid Ribonucleic

ARN: Conté entre 70 i 90 nucleòtids. Es troba al citoplasma. L'ARN és monocatenari. Té forma de trèvol. És un àcid ribonucleic. És una molècula petita. Conté: A, U (Uracil), C, G. Té com a funció transportar aminoàcids específics fins al ribosoma.

Gens i Genoma

Gens

GENS: Són unitats que contenen la informació genètica necessària perquè es manifesti un caràcter d'un ésser viu. Amb altres paraules, un gen és un segment de l'ADN que conté la informació genètica per a produir una proteïna.

• Els gens s'organitzen en llargues cadenes de l'ADN que formen cromosomes. El conjunt de gens d'un individu rep el nom de genoma i determina el conjunt de proteïnes que fabriquen les seves cèl·lules.

Codi Genètic

CODI GENÈTIC:

• És universal: Hi ha la mateixa relació entre codons i aminoàcids en tots els éssers vius.
• No és ambigu: Cada codó només està relacionat amb un aminoàcid. Es llegeix sempre d'esquerra a dreta.
• Està alineat i no té solapes.
• El codó AUG (que correspon a la metionina) és el codó d'iniciació. Hi ha altres codons que indiquen el final de la traducció: UAA, UAG, UGA.

Biotecnologia i Enginyeria Genètica

La Biotecnologia

LA BIOTECNOLOGIA: Conjunt de tecnologies genètiques i bioquímiques que permeten la modificació dels organismes i processos biològics que permeten obtenir productes útils per a les persones, l'agricultura, la producció d'aliments, indústria o medi ambient.

Tecnologia de l'ADN Recombinant

TECNOLOGIA DE L'ADN RECOMBINAT:

• S'utilitza per transferir gens d'unes cèl·lules a unes altres.
• Permet aïllar, combinar, copiar i seqüenciar fragments d'ADN, així com combinar ADN d'origen diferent (fins i tot d'espècies diferents) en una sola molècula d'ADN.
• OGM (Organisme Genèticament Modificat) = Organismes obtinguts a partir de l'enginyeria. 1) Transgèniques: Són organismes que tenen al seu genoma gens d'altres espècies.

Procés d'ADN Recombinant (Exemple: Insulina)

ADN recombinant = ADN que conté fragments d'ADN d'origen diferent. 1) Obtenció d'insulina o d'hormona del creixement per enginyeria genètica.

1. Primer de tot cal aïllar l'ADN de la cèl·lula donadora (humana) i de la receptora (bacteri).
2. A continuació, mitjançant enzims de restricció, es tallen els ADN. Com que prèviament havíem identificat el fragment d'ADN que conté el gen d'interès, ja sabem on cal tallar.
3. Es barregen els ADN i s'uneixen; a continuació s'introdueix al bacteri, que ara tindrà l'ADN recombinant.
4. Aquest bacteri transgènic anirà dividint-se i fent còpies successives del seu genoma i de l'ADN introduït. Serà cultivat en condicions òptimes perquè es divideixi ràpidament i secreta la insulina al medi de cultiu, des d'on serà purificada.

Genoma Humà

GENOMA HUMÀ: Saber-ne la seqüència ens ha permès avançar en medicina, farmacologia i en la investigació forense.

Característiques:

• ADN organitzat en 23 parells de cromosomes.
• Tenim 3.200 milions de parells de nucleòtids.
• Tenim entre 30.000 i 40.000 gens.

Emprenta Genètica

EMPRENTA GENÈTICA: Hi ha regions del genoma que presenten variacions enormes d'uns individus a altres; si les analitzem podrem identificar ràpidament un individu. Només cal una petita mostra del seu ADN. En alguns països han creat fitxers genètics amb finalitats biomèdiques, forenses i policials.

PCR: Reacció en Cadena de la Polimerasa

PCR = REACCIÓ EN CADENA DE LA POLIMERASA. Tècnica que ens permet obtenir de manera ràpida i molt simple milions de còpies d'un fragment d'ADN. Es fa en un aparell anomenat TERMOCICLADOR, que permet realitzar cicles successius d'escalfament i refredament, i en l'ADN es duplica.

PCR = Avantatges: A partir d'una mostra amb poc ADN es poden obtenir grans quantitats d'ADN idèntic, cosa que permet fer anàlisis més precises.

Tècnica d'Emprenta Genètica

TÈCNICA D'EMPRENTA GENÈTICA: Permet identificar individus mitjançant l'anàlisi d'ADN, que pot provenir de sang, pell, cabell, saliva, semen o de qualsevol altre teixit.

Com es fa?

1. Es recull l'ADN i, si cal, s'amplifica per PCR.
2. Es talla en fragments mitjançant enzims de restricció.
3. Es sotmet a un procés que permet separar els fragments per mides.
4. Els fragments es revelen en forma de bandes que poden ser analitzades i comparades amb les dels altres individus.

Teràpia Genètica

TERÀPIA GENÈTICA: Procediment de tractament de malalties genètiques mitjançant la tecnologia de l'ADN. Consisteix a introduir en les cèl·lules del pacient un gen normal que reemplaci el gen defectuós. La idea és que el gen s'integri en les cèl·lules de l'individu malalt i que doni lloc a la proteïna que el gen defectuós no pot produir.

Tecnologia Aplicada a la Reproducció Humana

El 10% de les parelles té problemes de fertilitat. CAUSES:

Homes

• Nombre insuficient d'espermatozoides.
• Nombre elevat d'espermatozoides anormals.
• Presència de molècules que n'impedeixen la mobilitat.

Dones

• Nivells alterats d'hormones.
• Obstrucció a les trompes de Fal·lopi.
• Presència de moc al coll de l'úter que mata els espermatozoides.

Tècniques de reproducció assistida:

• Tractaments hormonals.
• Fecundació in vitro.
• Transferència de gàmetes a les trompes de Fal·lopi.
• Inseminació artificial.

Clonatge i Cèl·lules Mare

Clonatge Cel·lular i Cèl·lules Mare

Clonatge: Procés que permet produir cèl·lules o individus genèticament idèntics, que s'anomenen clons. És possible perquè moltes cèl·lules adultes diferenciades tenen la capacitat d'originar un nou organisme, sobretot en el cas de les plantes. En canvi, en animals és més complex i no té lloc de forma natural.

Pot ser reproductiu: obtenció d'embrions de mamífers per clonatge a partir de cèl·lules adultes. En el cas de l'ovella Dolly es va introduir el nucli d'una cèl·lula de glàndula mamària d'ovella en un òvul sense nucli.

També pot ser terapèutic: producció de cèl·lules mare embrionàries que es puguin mantenir en cultiu i es puguin utilitzar amb finalitats terapèutiques.

Cèl·lules Mare

Cèl·lules mare: Cèl·lula capaç de dividir-se indefinidament per mitosi i de donar lloc a un o més teixits adults diferenciats.

1. Cèl·lules mare embrionàries.
2. Cèl·lules mare adultes.