Primer de batxillerat, biologia.

1. L’enginyeria genètica
dimarts 2 d’abril de 13

2. L’enginyeria genètica
És la tècnica que permet la modificació del genoma
d’un individu. El genoma es defineix com elconjunt
haploide de gens d’un organisme. Haploide vol dir que
només es considera un gen de cada tipus. La
modificació del genoma es pot realitzar per addició, per
eliminació o per alteració de gens. El DNA que s’obté
en intercalar un segment estany en un DNA receptor
es diu DNA recombinant.
dimarts 2 d’abril de 13

3. L’enginyeria genètica
EcoR I
Enzims de restricció
Es poden usar per tallar el DNA en
punts concrtes i així separar-ne els Trencament EcoR I
segments que interessen
Extrems enganxosos
Se’n coneixen més de 100
Gràcies a aquests enzimes és possible
aïllar un gen determinat, el DNA
passatger, i per mitjà d’un vector
adequat, introduir-lo en una cèl·lula
dimarts 2 d’abril de 13

4. L’enginyeria genètica
Genòmica
Estudi del conjunt total de gens i
les seves interaccions
Proteòmica
Estudi dels conjuntsi coomplerts de
proteïnes o proteomes, codificats
pel genoma
dimarts 2 d’abril de 13

5. L’enginyeria genètica
Formes d’introducció de gens en cèl·lules
Els principals mecanismes són els vectors
de clonació i els mecanismes no biològics
1. Vectors de clonació
a. Plasmidis
b. Virus
2. Mecanismes no biològics
a. Electroporació
b. Microinjecció
c. Tret de microbales
dimarts 2 d’abril de 13

6. L’enginyeria genètica
Formes d’introducció de gens en cèl·lules
Plasmidis
Un plasmidi bacterià és un petit
DNA circular de doble hèlix Els bacteris receptors
del qual hi pot haver uns adquireixen les propietats dels
quants exemplars (de 20 a 50) gens que hi ha al plasmidi, que
en un mateix bacteri solen ser gens de resistència a
antbiòtics, fet que permet la
selecció dels bacteris que han
Si gràcies a la lisi dels bacteris integrat el plasmidi, ja que són
queden lliures, poden penetrar els únics que sobreviuen en un
dins d’altres bacteris, procés medi amb antibiòtics
anomenat transformació,
especialment si les membranes
es fan permeables al DNA per
l’addició de clorur càlcic.
dimarts 2 d’abril de 13

7. L’enginyeria genètica
Formes d’introducció de gens en cèl·lules
Plasmidis
Gen de resistència a
un antibiòtic
Plasmidi
Bacteri transformat.
Ha incorporat el
Permeabilització amb calci plasmidi
El plasmidi heretat
de les membranes
s’ha replicat
plasmàtiques
Bacteri no transformat.
No ha incorporat cap plasmidi Aquest
No es pot reproduir en un bacteri no es
medi amb antibiòtic podrà dividir
Cromosoma El plasmidi no en un medi
bacterià s’ha replicat amb un
antibiòtic
dimarts 2 d’abril de 13

8. L’enginyeria genètica Plasmidi Ti amb
un gebn
interessant
Formes d’introducció de gens en cèl·lules intercalat en el
sector T
Cèl·lula de la
Plasmidis planta del tabac
Els plasmidis bacterians no serveixen per Cèl·lula
transformada
introduir gens en cèl·lules eucariotes animals
S’ha descobert que el bacteri del terra
Agrobacterium tumefaciens, que provoca
tumors a les plantes, presenta el plasmidi Ti, Cèl·lules cultivades
Plàntula
que penetra en cèl·lules eucariotes vegetals i
s’inserta en un dels cromosomes Cèl·lula de
planta
transgènica
Els llevats presenten plasmidis que s’integren
en els cromosomes, de manera que es poden
utilitzar com a vectors de gens, fins i tot molt
grans, com són els gens dels mamífers
Planta del tabac
dimarts 2 d’abril de 13

9. L’enginyeria genètica
Formes d’introducció de gens en cèl·lules
Virus
Quan un virus infecta un bacteri i s’inicia
el cicle lític, es destrueix el DNA
cel·lular, es replica el DNA víric i se Aquests virus defectius poden
sintetitzen les proteïnes de la càpside. infectar un segon bacteri, gràcies a
Posteriorment, els DNA vírics les propietats de la càpside, i
s’encapsulen i es formen els nous virus introduir el segment del DNA del
bacteri hoste anterior, procés
denominat transducció
De vegades, per error, s’encapsiden
segments del DNA bacterià
dimarts 2 d’abril de 13

10. L’enginyeria genètica
Formes d’introducció de gens en cèl·lules
Virus
DNA víric
DNA bacterià Alliberació de virions
nadurs després de la
lisi del bacteri
Replicació del DNA víric
Un virus que conté un
fragment del DNA de
Fragmentació del l’hoste anteior infecta un
DNA bacterià segon bacteri
Proteïnes de la càpside
El DNA infectant es
Algun fragment de DNA recombina amb el DNA
bacterià s’empaqueta en una bacterià. Així es produeix
càpside en lloc del DNA víric la transducció de gens
d’un bacteri a un altre
dimarts 2 d’abril de 13

11. L’enginyeria genètica
Formes d’introducció de gens en cèl·lules
Els mecanismes no biològics
Electroporació. Se sotmet la
cèl·lula a un alt voltatge durant
molt poc temps, originant
orificis temporals en la
membrana plasmàtica que
poden servir de punts d’entrada
de DNA extern Membrana celular abans Membrana celular
Membrana celular
després de
de l’electroporació durant l’electroporació
l’electroporació
dimarts 2 d’abril de 13

12. L’enginyeria genètica
Formes d’introducció de gens en cèl·lules
Els mecanismes no biològics
Microinjecció. Injecció directa de DNA a
la cèl·lula oer mitjà d’un capil·lar de
només 1,5µ Tret de microbales. S’utilitza una
pistola que dispara microbales de
metall recobertes de DNA
dimarts 2 d’abril de 13

13. L’enginyeria genètica
Inserció de gens
Plasmidi SC 101
Lloc de tall
Per fer possible la inserció del DNA estrany
DNA passatge al DNA Origen de
replicació
Tall amb
EcoR I
vector, cal tallar-los tots dos Llocs
de tall
1 2 3
Tall amb endonucleasa EcoR I
amb el mateix enzim de
restricció, que tallen en un
punt determinat situat en
unes seqüències d’entre 4 i 10
pb, i que presenten simetria
Reassociació
segons la complementarietat
de bases, anomenades DNAligasa
seqüències palindròmiques
Plasmidi quimera
dimarts 2 d’abril de 13

14. L’enginyeria genètica
Inserció de gens
Per intercalar un gen eucariota en un
bacteri, no es pot introduir un segment de
DNA amb introns i exons, s’ha d’usar un
enzim víric, la transcriptasa inversa, per
produir DNA a partir d’un filament de
mRNA madur o sintetitzar-lo a partir de la
seqüència d’aminoàcids de la proteïna,
obtenint el DNA complementari o cDNA
El cDNA sí que es pot introduir
en un plasmidi bacterià
dimarts 2 d’abril de 13

15. L’enginyeria genètica
Inserció de gens
Cua PoliA
mRNA
DNA plasmídic Primer
Transcriptasa inversa d’oligoT
Llaç en forqueta
NaOH que degrada l’mRNA
Ruptura EcoRI DNApolimerasa I
Nucleasa S1
Tractament amb cDNA de doble
exonucleases cadena
Tractament amb exonucleases
Transferència terminal
més dATP Transferència terminal de més dTTP
Escalfament i refredament lents
DNApolimerasa I
DNAligasa
Plasmidi quimera
DNA plasmídic DNA de Drosophila (DNA recombinant)
dimarts 2 d’abril de 13

16. L’enginyeria genètica
Inserció de gens
El DNA passatger pot provenir de:
DNA d’una cèl·lula que ha estat
fragmentada amb enzims de restricció
mRNA aïllat, que s’usa com a
motlle per fabricar cDNA
DNA sintetitzat artificialment segons
l’ordre deduït de la seqüència
d’aminoàcids de la proteïna que es vol
fabricar (enzims de disseny)
dimarts 2 d’abril de 13

17. L’enginyeria genètica
La reacció en cadena de la polimerasa
Regió a ser
copiada
Tècnica inventada per K. Mullis el 1985,
Desnaturalització
que es basa en la duplicació del DNA per calor
gràcies a una polimerasa termoresistent
(TAQ polimerasa) Alineació
del primer
Primera
amplificació
L’amplificació del DNA és la millor manera
d’aconseguir moltes còpies d’un determinat
segment de DNA quan la quantitat inicial
de mostra és molt petita o impura
2n cicle
3r cicle
dimarts 2 d’abril de 13