Genes e ingeniería genética # Gens i enginyeria genètica

T. 10 ELS GENS I L'ENGINYERIA GENÈTICA
• Concepte de gen: Primerament Unitat de funció (unitat més petita capaç de controlar un caràcter).
Posteriorment La manera de controlar un caràcter és per mitjà de la producció d'un enzim. (TEORIA
UN GEN UN ENZIM).
També es creia que el gen era la unitat d'estructura que formava els cromosomes. Durant els anys 50, es va
demostrar que no era la unitat estructural. Actualment sabem que un gen és un fragment d' ADN o ARN
(només en virus) amb informació per una cadena polipeptídica o per un ARN.
• ADN Característiques:
♦ Procariotes
◊ Té una còpia de cada gen.
◊ No té introns.
◊ No té ADN − silenciós (que no es transcriu)
♦ Eucariotes
◊ 1000 vegades més ADN que les procariotes.
◊ Hi ha molts introns
◊ Hi ha seqüències d' ADN que es troben repetides.
◊ 3 tipus d' ADN:
⋅ 1. Altament repetitiu o satèl·lit: (10 − 50 %)
Seqüències de bases que es repeteixen de 106 a 108 vegades. Es troben als telòmers i centròmers, i mai es
transcriuen. La seva funció és mecànica. Facilita l'aparellament i segregació de cromosomes.
⋅ 2. Moderadament repetitiu: (20 %)
Com a molt es repeteix 105 vegades. Està intercalat a tot el genoma i codifica algunes proteïnes, histones,
ARNm i ARNt.
⋅ 3. ADN simple: (70 %)
Té la major part de la informació que passa a ARNm i també té ADN espaiador. Hi ha dos tipus de gens: Els
de còpia única i els duplicats, aquests últims no sempre són iguals, sinó que tenen petites variacions que
donen lloc a proteïnes més o menys aptes al medi. Hi ha pseudogens (gens inservibles que no es transcriuen).
◊ Es creu que l'origen de moltes seqüències altament repetides són virus o elements
transposables, segments capaços de traslladar−se d'un lloc a un altre i multiplicar−se
dins de l'ADN.
◊ A procariotes d'una sola seqüència d' ADN es poden fer diversos productes mentre
que a eucariotes de diferents seqüències se'n fa un sol producte.
◊ Suïcidi Cel·lular Procés consistent en la autodestrucció de la cèl·lula perquè sembla
ser que la cèl·lula només es pot reproduir un número de vegades i cada vegada que es
divideix els telòmers dels cromosomes s'escurcen. Quan arriben a una determinada
longitud, la cèl·lula mor.
1
• Enginyeria Genètica
♦ És una tècnica que consisteix en la introducció de gens en el genoma d'un individu que no en
té.
♦ Es fa per mitjà dels enzims de restricció que tallen l' ADN en punts concrets i els separen.
♦ El fragment d' ADN que s'introdueix en l' ADN receptor que s'ha obert més aquest ADN
receptor, forma l' ADN recombinant.
♦ Gràcies als enzims de restricció, es pot sintetitzar ADN recombinant in vitro i fins i tot es pot
aïllar un gen que s'anomena ADN− passatger, i introduir−lo en bacteris. Aquests quan es
reprodueixen, fan còpies d'aquest gen (clonació). El medi per introduir un gen en un bacteri
és o un plasmidi o un virus.
◊ Plasmidis
⋅ És un petit ADN circular de doble hèlix. Un bacteri en pot tenir fins a 50.
Funcionen com a microcromosomes autònoms (es dupliques i es divideixen
quan volen). Gràcies a la lisi de bacteris queden lliures en el medi plasmidis,
que poden entrar dins d'altres bacteris (transformació) i els bacteris receptors
adquireixen les propietats dels gens que hi ha al plasmidi.
⋅ Els plasmidis de bacteris no s'integren a l' ADN bacterià, en canvi, hi ha
plasmidis als llevats, i en aquests sí que s'integra.
⋅ Els plasmidis es poden utilitzar com a vectors de gens.
◊ Virus
⋅ També s'utilitzen com a vectors. Quan un virus infecta un bacteri i es
produeix el cicle lític, es destrueix l' ADN del bacteri i es replica el víric.
Podria ser que dins de l' ARN víric s'encapsulen fragments d' ADN bacterià i
quan els virus infecta un altre bacteri, introdueix en ell aquests gens del
bacteri anterior (transducció).
◊ Inserció de Gens
⋅ Per insertar l' ADN passatger a l' ADN vector s'han de tallar els dos amb el
mateix enzim de restricció, que talla unes seqüències anomenades
palindròmiques i són iguals en els dos filaments i que presenten simetria
segons la complementarietat de les bases.
⋅ Segments cohesius Faciliten la formació d' ADN recombinants a partir de dos
ADN tallats pel mateix enzim de restricció.
♦ Procariotes transcriptasa inversa o retrotranscriptasa per produïr ADN a partir d'un filament
d'ARNm madur (no hi ha procés de maduració de l'ARNm). Posteriorment, s'ha de duplicar
ADN de doble hèlix − ADN complementari, i introduï−lo en un vector perquè el transporti a
l'interior del bacteri.
♦ ADN passatger (gens que s'han d'introduïr):
◊ ADN d'una cèl·Lula que ha estat fragmentat amb enzims de restricció.
◊ ARNm aïllat S'utilitza com a motlle per fabricar un ADN de doble filament − enzim
transcriptasa inversa − d'origen viral i altres enzims.
◊ ADN sintetitzat artificialment segons l'ordre deduït d'aa de la proteïna que es vol
fabricar Permet introduïr mutacions i elaborar nous enzims.
Els dos darrers processos permeten que un bacteri en el qual no hi ha maduració de l'ARNm pugui fabricar
proteïnes de cèl·lules eucariotes. Els seus gens solen presentar introns i exons i així presenten maduració del
pre−ARNm.
2
• L'ENGINYERIA GENÈTICA I LA TERÀPIA DE MALALTIES HUMANES.
♦ Teràpia de la cèl·lula somàtica: mecanisme per fer arribar el gen correcte a les cèl·lules
somàtiques de l'èsser humà. Això provoca un canvi tan sols en determinades cèl·lules i no
afecta a la resta No és hereditària.
♦ Teràpia de la cèl·lula germinal: Mecanisme de transplantament en que el gen correcte es fa
arribar a un òvul, espermatozoide o a un zigot: cèl·lules de l'individu Modificació hereditària.
♦ Substàncies humanes produïdes per bacteris:
◊ Insulina Regula el nivell de glucosa a la sang.
◊ Hormona de creixement S'utilitza per tractar alguns casos de nanisme.
◊ Interferó (IFN) Limita o anul·la els efectes de la infecció vírica. En aplicacions
prolongades disminueix els efectes del càncer.
◊ Factor VIII de coagulació Aquell que falla en les persones afectades d'hemofília.
♦ Enginyeria genètica en humans: S'aplica en malalties degudes a la deficiència o l'alteració
d'un gen.
◊ La talassèmia Grup de malalties relacionades amb la presència d'hemoglobines
diferents de les normals.
◊ La mancança de l'enzim adenosina − desaminasa (ADA) Implica un error en els
limfòcits: Infants bombolla.
• ENGINYERIA GENÈTICA I LA .
♦ Organismes transgènics Organismes eucariòtics desenvolupats a partir d'una cèl·lula en la
qual s'han introduït gens estranys. És més difícil que en bacteris ja que és més complicat fer
permeable la membrana dels eucariotes i en vegetals, dissoldre la paret cel·lulòsica.
♦ L'enginyeria genètica aplicada a la producció agrícola:
◊ Varietats transgèniques...
⋅ Del blat de moro: Resisteixen les gelades.
⋅ Del blat: Resistents a les plagues i herbicides.
⋅ Tomàquet: Madura més lentament.
⋅ Tabac.
◊ Els gens <<nif>> possibiliten l'aprofitament de nitrogen atmosfèric (bacteris i
cianobacteris) al genoma de les plantes superiors, per tal de no dependre els nitrits i
nitrats del sòl.
♦ L'enginyeria genètica aplicada a la producció animal:
Millora de la producció animal:
• Peixos: Creixen més, resisteixen millor les baixes temperatures.
• Mamífers: (ratolins). Creixen més − gran interés en la producció animal en general−
• EL CÀNCER
3
♦ Cèl·lula cancerosa Es reprodueix indefinidament, envaïnt teixits, òrgans...
♦ Es dona per Mutacions i virus.
♦ Tumor benigne Cèl·lules canceroses diferent a càncer.
♦ Metàstasi: Migraciñi de cèl·lules afectades a través del sistema circulatori i limfàtic.
• GENOMA HUMÀ
♦ Té benefici sobre les malalties com el càncer, l'Alzheimer, l'asma i malalties neuronals com
l'Esquizofrènia.
♦ Si es coneixen els genomes d'altres espècies, es podrà deduïr d'on venim i com s'ha produit
l'evolució.
♦ Aviat es podran relacionar moltes seqüències que difereixen en un únic nucleòtids amb unes
1500 malalties hereditàries.
♦ Actualment es treballa amb ADN d'éssers humans de raça caucàsica.
♦ Els gens són diferents en cada individu.
♦ Aviat el genoma del ratolí es completarà i es podrà utilitzar en la investigació farmacèutica.
• IMPLICACIONS ÈTIQUES:
♦ Criteris bàsics:
◊ Límits per motius ecològics i de sanitat: Controls molt estrictes en la producció
d'organismes transgènics quan puguin causar desastres ecològics.
◊ Límits per motius ètics i morals: Aplicacions en animals, no lícites en humans a causa
de la dignitat de la persona. L'ús de l'enginyeria genètica amb la intenció de guarir
una malaltia humana és moralment desitjable.
◊ Límits per motius socials: Ha d'haver límits legals basats en el dret a la intimitat.
◊ Límits per motius polítics: Aplicacions de l'enginyeria genètica en animals i vegetals
que han d'afavorir a tots els humans.
4