5. La revolució genètica

1. ADN i gens

2. L’enginyeria genètica i les seves aplicacions

2.1. Projecte Genoma Humà

2.2. Transgènics

2.3. La reproducció assistida. Les cèl·lules mare.La clonació.

Abans de començar el tema…

Per començar seria que convenient que donessis un repàs als continguts que se suposa que ja hauries de saber, (perquè els vas fer a tercer i quart de l’ESO), abans d’entrar en matèria i poder entrar a debatre sobre la revolució genètica que ha inundat les nostres vides. Recorda el que vas aprendre a 3r i 4t de l’ESO:

* Divisió cel·lular. L’ADN (de 3r ESO)

* Genètica (de 3r d’ESO)

* ADN i Biotecnologia (de 4t d’ESO)

1. ADN i gens

La informació genètica està continguda en una molècula que es troba en el nucli de totes les nostres cèl·lules, l’ADN o DNA (àcid desoxiribonucleic). Podem considerar l’ADN com la molècula que porta les “instruccions” per a què la cèl·lula pugui fer les seves funcions, donat que, un cop es descodifica la informació que conté, es poden sintetitzar les proteïnes que són necessàries .Té a més a més la capacitat de replicar-se, és a dir fer còpies de si mateixa.

A nivell molecular, l’ADN és un àcid nucleic. Els àcids nucleics són molècules formades per una llarga cadena de nucleòtids.

Apunts sobre àcids nucleics i ADN , per descarregar (en pdf) i més apunts sobre els àcids nucleics.

Estructura de l’ADN

L’ADN és una molècula formada per una doble cadena de nucleòtids formant una doble hèlix. Segons a quin nivell observem l’ADN podem parlar d’estructura primària, secundària i terciària de l’ADN.

El model de la doble hèlix d’ADN, descobert per Watson i Crick el 1953 correspon a l’estructura secundària de ADN.

Aquí teniu una web molt interessant que fa un repàs a la història de la genètica, per commemorar els 50 anys del descobriment de  l’estructura del DNA

L’ADN: la molècula de la vida; una presentació interactiva per conèixer l’estructura i el mecanisme de la replicació de l’ADN.

Per conèixer la història completa sobre el descobriment de l’estructura de l’ADN et recomanem la lectura de l’article: L’estructura de l’ADN té una cara oculta

L’ADN en l’etapa de divisió del cicle cel·lular es troba enormement compactat formant uns bastonets anomenats cromosomes.

El nombre de cromosomes que conté una cèl·lula és característic de cada espècie. Les cèl·lules especialitzades en la reproducció sexual ( l’òvul i l espermatozoide) són cèl·lules haploides, amb un sol joc de cromosomes. La resta de cèl·lules, les cèl·lules somàtiques, són diploides i contenen els cromosomes per parelles; és a dir tenen un parell de cromosomes de cada tipus.

Una altra web interessant és l’animació Descifrar la Vida del periòdic El Mundo

Les funcions del ADN són principalment:

– Fer còpies de si mateix, per poder-se transmetre a les cèl·lules filles. D’això se’n diu duplicació o replicació de l’ADN.

DNA replication: una animació en anglès.

– Contenir la informació per poder sintetitzar proteïnes. Això s’aconsegueix  gràcies a dos mecanismes: la transcripció (l’ADN serveix de motlle per sintetitzar un ARNm) i la traducció (aquest ARNm és descodificat, és dir “llegit”, en un ribosoma, perquè es pugui sintetitzar la proteïna). El codi genètic és la seqüència de bases nucleòtides que determinarà la seqüència d’aminoàcids de la proteïna.

Amb el nom de Dogma Central de la Biologia es fa referència a aquest mecanisme de transmissió de la informació genètica: és un procés unidireccional en el qual l’ADN es replica i serveix de motlle per sintetitzar un ARNm (transcripció) que serà traduït per sintetitzar una proteïna (traducció).

Duplicació, transcripció i traducció

Animaciones de biología celular

Els gens

Definir gen no és una tasca fàcil. En realitat és un concepte complex que ha donat lloc a molts debats sobre quina és la manera de definir un gen. Per no complicar-ho aquí  definirem gen com un segment d’ADN que porta la informació per sintetitzar una cadena peptídica o proteïna.

El conjunt de gens que conté un organisme (una espècie) s’anomena genoma.

La Genètica és la ciència que s’encarrega de l’estudi dels gens i les lleis de l’herència.

Aquesta ciència té origen en els estudis i descobriments sobre l’herència dels caràcters que va fer Mendel i que constitueixen la Genètica mendeliana.

Anomenem Genètica molecular a  la part de la ciència que estudia els gens  i la seva herència a nivell molecular, és a dir basa el seu estudi en l’anàlisi de la molècula d’ADN.

L’ADN des del principi: una web amb molta informació útil sobre l’ADN i la genètica (en anglès)

La presentació de diapositives que fa un repàs dels conceptes bàsics de genètica:


Les mutacions

El terme mutació es deu al botànic H. de Vries (1901), que estudiant la flor de nit, va adonar-se de l’aparició de característiques no previstes que es transmetien a la descendència. Aquests canvis els va anomenar mutacions.

Les mutacions són alteracions permanents en l’ADN que es transmeten a la descendència provocades per causes internes o externes (agents o substàncies mutàgens, per exemple).

Aquestes alteracions o errors poden suposar una avantatge, un desavantatge o resultar neutres per a l’organisme portador de la mutació. Poden donar-se mutacions a nivell molecular (afecten a un gen), a nivell cromosòmic (diversos gens) o a nivell genòmic (nombre de cromosomes).

Les mutacions a llarg termini han constituït la base de la diversitat biològica i la matèria primera sobre que ha permès l’evolució.

2. L’enginyeria genètica i les seves aplicacions

L’enginyeria genètica és com s’anomena al conjunt de tècniques i estratègies que permeten obtenir, experimentalment al laboratori, noves combinacions de material hereditari que no es troben a la natura, és a dir, permeten la manipulació dels gens. L’aplicació de l’enginyeria genètica es coneix amb el nom de Biotecnologia.

Apunts sobre Biotecnologia (en castellà)

Las herramientas de la ingieneria genètica

L’enginyeria genètica s’ha pogut desenvolupar gràcies a l’estudi i comprensió dels processos propis de microorganismes que es donen en la natura:

És el cas per exemple dels plasmidis dels bacteris. Els plasmidis són fragments de material genètic que utilitzen els bacteris per intercanviar informació genètica. Els plasmidis es reprodueixen independentment de la resta del material genètic bacterià. Els plasmidis són utilitzats com vectors (transportadors d’ADN) en la biotecnologia.

També és el cas dels enzims de restricció, que són capaços de reconèixer una seqüència determinada de nucleòtids i tallar les dues cadenes d’ADN per aquests punts concrets. Els enzims de restricció són utilitzats com si fossin unes “tisores moleculars” en biotecnologia.

TÈCNICA ADN RECOMBINANT

La tècnica de l’ADN recombinant és sens dubte la que històricament ha estat més important en el desenvolupament del camp de la l’enginyeria genètica. L’any 1973  Stanley cohen i Herbert Boyer van realitzar les primeres experiències que permetien la recombinació de l’ADN.

Les tècniques de l’ADN recombinant permeten combinacions artificials de molècules d’ADN provinents, en general, de diferents organismes.

Amb els enzims de restricció s’obtenen fragments d’ADN que poden incorporar-se a través de vectors de clonació (poden ser plasmidis o virus) a un altre ADN, al que anomenarem ADN recombinant.

Quan s’introdueix l’ADN recombinant en un organisme aconseguim que s’expressin els gens nous incorporats. Aquesta tècnica pot servir per exemple per obtenir bacteris capaços de fabricar insulina, perquè són portadors d’ADN recombinant, que ha incorporat gens humans que serveixen per sintetitzar insulina.

2.1 Projecte Genoma Humà

El Projecte Genoma Humà ha estat un complex treball d’investigació que ha permès desxifrar el codi complet dels gens que porta l’espècie Homo sapiens, la seqüència completa d’ADN.

Genoma: el mapa de la vida (Especiales El Mundo)

Descifrar la vida (Especiales El Mundo)

Decodificando a la humanidad (BBC)

El test genètic

Projecte Genoma Humà: una revisió científica i ètica

2.2 Transgènics

Què vol dir que un organisme és transgènic? 

Vol dir que ha estat modificat genèticament, que mitjançant l’enginyeria genètica s’ha introduït gens al seu ADN que provenen d’un altre organisme. Aquesta manipulació genètica es justifica amb el suposat benefici que comporta la introducció d’aquests gens en el genoma, com per exemple millorar la seva producció, en el cas dels vegetals transgènics.

Existeix un polèmic debat social al voltant de l’ús i la comercialització dels transgènics. No hi ha entre els especialistes del tema un acord sobre les seves repercussions en la salut dels consumidors, tot i que, parlant en termes científics, no hi ha cap evidència (experiment contrastat) que demostri cap perjudici en la salut.

Si amb termes de salut humana tot apunta a què les crítiques són infundades, la veritat és que les bondats dels transgènics a nivell econòmic, d’igualtat social o d’impacte ambiental si que són més discutibles… No obstant la incertesa respecte els efectes que puguin tenir per a la salut, sí que és ben cert que tenen efectes sobre l’economia i sobre l’agricultura.

Sobre l’economia perquè en ser productes descoberts i patentats per les indústries alimentàries, aquestes reclamen la seva propietat. Així, cap pagès d’arreu del món no en pot fer ús sense pagar a l’empresa els drets corresponents. Economies basades en l’agricultura i que viuen o sobreviuen gràcies a la utilització de les seves pròpies llavors, es veuen abocades a haver d’adquirir les llavors cada temporada, juntament amb els plaguicides adequats per a la llavor adquirida. És possible, encara que no està demostrat, que rendeixin més, però és cert que el pagès deixa de ser autònom i passa a dependre d’una gran multinacional. (Font original d’aquest paràgraf)

Passa’t per la videoteca del NaturalsOM i mira’t el capítol del Quèquicom dedicat als transgènics: Transgènics a la carta

Transgènics: Què és legal?

Etiquetado de los alimentos transgénicos

Què són els transgènics? Com s’obtenen? Quins aliments hi ha transgènics?

2.3. Reproducció assistida. Clonatge. Cèl·lules mares

Les cèl·lules mare són les cèl·lules primordials no diferenciades que conserven la capacitat de produir noves cèl·lules i de diferenciar-se en altres tipus cel·lulars. Aquesta habilitat els permet d’actuar com un sistema reparador per al cos, substituint altres cèl·lules mentre l’organisme encara és viu.

Segons la capacitat que tenen distingim cèl·lules mare totipotencials, pluripotencials, multipotencials i unipotencials. Trobem cèl·lules mares embrionàries i cèl·lules mare de teixits.

Dos vídeos amb explicacions senzilles: per entendre el concepte de cèl·lula mare és necessari tenir petites nocions de  desenvolupament embrionari, i en especial dels processos de proliferació i diferenciació cel·lular que tenen lloc.

Les cèl·lules mares: especial de El Mundo

Cèl·lules mares. La medicina del futur?

Cómo curan las células madres: un capítol del programa Redes de RTVE, amb el doctor García Olmo que explica els últims avenços i quins usos terapèutics tenen les cèl·lules mare.

Les cèl·lules mares: què és legal i que no?

Usos de les cèl·lules mares

La clonació és la reproducció no sexual d’individus genèticament idèntics a un individu original. Es poden clonar gens, cèl·lules o organismes. La clonació terapèutica és la generació de cèl·lules mare embrionàries genèticament idèntiques a les d’un pacient que, un cop diferenciades i transformades en cèl·lules especialitzades (teixits), es trasplantaran al mateix pacient sense risc de rebuig. Es produeix una regeneració cel·lular d’un pacient mitjançant transferència de material cel·lular propi.

Com es clona una ovella?

La clonació humana: apunts

Com es fa un clon humà?

La fecundació in vitro: un article del NaturalsOM

2 thoughts on “5. La revolució genètica

  1. Pingback: Mini-fàbriques d’insulina – biocomplementos

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà Els camps necessaris estan marcats amb *