Què és l'enginyeria genètica? Principals aplicacions i eines per a portar-la a terme

1. ENGINYERIA GENÈTICA
1r batxillerat Biologia

2. Què és: modificació del genoma, d’un individu.
Una modificación consisteix en :
- addició.
- eliminació.
- alteració dels gens.

3. 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

4. 8.1 Introducció dels gens a les cèl·lules:
1.Vectors de clonació.
- Plasmidis.
- Virus.
2. Mecanismes no biològics.
- electroporació.
- microinjecció.
- Tret de microbales.

5. 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.

6. 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

7. Un bacteri introdueix material genètic del medi
al seu plasmidi
Vídeo transformation

8. 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 els
eucariotes. S’utilitxen virus inactivats.

9. 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'-OH
OH -3'CTTAAG 5'-P

11. Video: Restriction endunuclease

12. 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

13. Transcriptassa Inversa

14. 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

16. 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

17. 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

18. - 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.

20. 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

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

22. » 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.

23. 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

24. Obtenció de vacunes recombinants

25. 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 tret amb microbales d’or.

27. 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)

30. 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)

31. 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.
• Video oncogens

32. 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

33. 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

34. • 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

35. 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.

36. 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

37. 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.