Aquí teniu un tutorial en el qual es descriu els passos necessaris per poder fer un exercici de traducció de proteïnes. Es demanen anticodons i el aminoàcids corresponents a la lectura dels triplets de la cadena d’ARN-m.
[vodpod id=ExternalVideo.782122&w=425&h=350&fv=allowFullScreen%3Dtrue%26video%3DstUExdS0RIR1pbQ1teXFxQU1ZR%26]
Aquí teniu un tutorial en el qual podeu observar els passos necessaris per fer un exercici de traducció de proteïnes en els ribosomes. Treballarem amb l’ARN-m i l’ARN-t així com la lectura del codi genètic.
Benvingut/da a XTECBlocs. Aquest és el teu primer article. Edita’l o esborra’l i comença a fer ús del bloc!
L’any 1973 Stanley cohen i Herbert Boyer van realitzar les primeres experiències que permetien la recombinació de l’ADN, també conegudes com ingenieria genètica.Es coneix com a enginyeria genètica el conjunt de tècniques que permeten introduir gens d’un individu en un altre, tot i pertànyer a espècies diferents. Per tant, possibiliten modificar les característiques hereditàries d’un organisme en un sentit, prèviament, predeterminat. Això ha estat possibble una vegada s’ha conegut l’estrucura molecular de l’ADN i els mecanismes de duplicació, transcripció, traducció a proteïnes i les tècniques que permeten identificar seqüències de nucleòtids i la seva transferència d’unes cèl·lules a unes altres.
Aquest tipus de biotecnologia s’ha aplicat en:
Però en què consisteix aquesta tecnologia?
Com deia consisteix en inserir fragments d’ADN, corresponent a un gen determinat que en interessi clonar, en un microorganisme ( normalment solen ser bacteris o virus, encara que es poden fer servir cèl·lules animals i vegetals ). Per aconseguir aquest fet, es necessari un seguit de processos bioquímics que ens permetran, reconèixer, tallar, aïllar i inserir el gen d’interès en la cèl·lula hoste corresponent. L’ADN resultant rep el nom d’ADN recombinant i l’organisme que conté aquest tipus d’ADN organisme transgènic.
Un exemple d’aplicació de l’enginyeria genètica és la producció d’insulina humana o l’hormona de creixement ( somatotropina ) en grans quantitats. Veiem-ho:
En primer lloc el gen o fragment d’ADN que interessa ha de ser identificat, aquesta acció la porten a terme els anomenats enzims de restricció. Aquests són capaços de reconèixer seqüències concretes d’ADN ( no més de 8 nucleòtids) i tallar la cadena de forma precisa. Actuen, per dir-ho d’alguna forma, com “tisores moleculars”.
Esquema d’actuació dels enzims de restricció
Com els enzims de restricció reconeixen una seqüència específica de nucleòtids i tallen en aquest punt cadascuna de les cadenes d’ADN, faran el mateix en l’ADN on es vulgui inserir el gen que ens interessa clonar i deixaran, en ambdos casos, els extrems cohesius que seran complementaris, i per tant, permetran la unió dels fragments d’ADN recombinant. Aquests últim pas és possible gràcies als ADN-ligases, enzims que actuem com a cola i permeten la unió dels diferents fragments d’ADN.
Exemple en la producció d’insulina
[kml_flashembed movie="http://www.youtube.com/v/MIDfKM7tJi4" width="425" height="350" wmode="transparent" /]
L’extracció d’ADN requereix una sèrie d’etapes bàsiques. En primer lloc han de trencar-se la membrana plasmàtica per a poder accedir al nucli de la cèl·lula. A continuació ha de trencar-se també la membrana nuclear per a deixar lliure l’ ADN. Finalment cal protegir l’ADN d’enzims que puguin degradar-lo i per a aïllar-lo cal fer que precipiti en alcohol.
Un cop es visualitzin les fibres d’ADN intentarem observar la seva estructura filamentosa.
Material
– 5 grams de fetge de pollastre.
– Solució al 11% de NaCl i aigua ( aproximadament 250 ml aigua + 30 de NaCl ).
– Detergent rentaplats diluït al 20 %.
– Etanol de 96º
– Batedora i embut.
– Pipeta 10 ml.
– Vareta.
– Dos gots de precipitats de 250 ml.
– Gasa per filtrar.
– Microscopi
– Porta objectes.
Tècnica de treball
– Es tritura amb la batedora el fetge en 50 ml d’aigua.
– Es filtra diverses vegades el triturat amb la gasa, i així, separar les restes de teixit que no s’ha trencat.
– S’afegeix al filtrat el mateix volum de solució de NaCl. Aquest medi es hipertònic.
– S’afegeix 1 ml de detergent diluït al 20%.
– Es posa l’etanol mitjançant una pipeta de 50 ml. Aquest s’ha de fer lliscar per les parets del vas de precipitats, amb molt cura, sense que caigui directament sobre la solució.
– Esperar uns minuts fins observar les dues fases.
– Amb una vareta de vidre s’agafen les fibres i s’observen al microscopi.
Contesta a les següents preguntes:
1. Fes un dibuix, esquema de tot allò que has observat.
2. Què vol dir hipertònic, isotònic i hipotònic?
3. Què són aquestes fibres blanquinoses que s’han format?
4. Per què posem el filtrat en una dissolució salina de NaCl?
5. Quin reactiu separa les proteïnes que protegeixen l’ADN?
6. A quines conclusions has arribat?
Imatges
El cicle cel·lular consta de dues fases ben diferenciades; la interfase i la divisió cel·lular. Podríem definir la interfase com el període de temps entre dues divisions cel·lulars.
[slideshare id=960515&doc=mitosis-1233130295196881-1&w=425]
Fragment de ” Recerca de gens per al disseny de noves medicaments”. De William A. Haseltine.
La majoria dels lectors estan familiaritzats amb la idea que un gen és quelcom que transmet caràcters hereditaris d’una generació a la següent. El que potser no sàpiguen és que la causa de la majoria de les malalties, no només les hereditàries, es deu a un mal funcionament dels gens. En el càncer, aterosclerosis, osteoporosis, artritis i malaltia de Alzheimer, per exemple, es produeixen canvis específics en les activitats de certs gens. Les malalties infeccioses solen també provocar l’activació d’alguns gens del sistema immunitari del pacient. Finalment, l’acumulació de danys en els gens, com resultat de tota una vida d’exposició a radiacions ionitzants i agents químics nocius, guarda probable relació amb canvis que es produeixen durant l’envelliment.
Si sabéssim quan i en quina part del cos humà s’activen els gens, vam raonar uns col·legues i jo fa alguns anys, podríem aplicar aquests coneixements per a predir, prevenir, tractar i guarir malalties. Quan un gen s’activa, o s’ “expressa”, com diuen els genetistes, la seqüència d’unitats químiques, o bases, del seu ADN dicta les ordres necessàries per a fabricar una proteïna específica. Les proteïnes dirigeixen totes les funcions cel·lulars. Actuen com components estructurals, com catalitzadors que porten a terme els múltiples processos químics de la vida i com elements de control que regulen la reproducció i especialització cel·lular, així com l’activitat fisiològica en tots els seus nivells. El desenvolupament d’un ésser humà des d’un ou fecundat fins a l’adult madur és, en última instància, el resultat d’una sèrie de canvis ordenats en el patró d’expressió gènica en els diferents teixits.
Saber quins són els gens que s’expressen en els teixits sans i malalts ens permetria, d’una banda, identificar les proteïnes necessàries per al normal funcionament dels teixits i, per un altre, conèixer les alteracions que es produeixen en les malalties. Podríem, per tant, desenvolupar noves estratègies per al diagnòstic d’algunes malalties i crear fàrmacs capaços de modificar l’activitat de les proteïnes o gens afectats. Algunes de les proteïnes i gens que identifiquéssim podrien també utilitzar-se per altres investigadors. El que estàvem imaginant venia a ser una mena d’anatomia molecular.
Teníem clar des del principi l’enorme treball que suposaria identificar tots els gens que s’expressen en cadascun dels molts tipus de teixits del cos. Una cèl·lula humana té uns 100.000 gens, dels quals només una petita fracció (uns 15.000) s’expressa en cada tipus de cèl·lula, si bé els gens que s’expressen varien d’un tipus cel·lular a un altre. Per aquesta raó, centrar-se només en un o dos tipus cel·lulars no ens revelaria quins gens s’estan expressant en la resta del cos. Havíem d’estudiar també teixits en tots els estadis del desenvolupament humà. A més, per a identificar els canvis d’expressió gènica que contribueixen a les malalties, hauríem d’analitzar teixits procedents d’individus malalts i d’individus sans.
Per a la nostra fortuna, els avanços de la tècnica havien facilitat aquest tipus de treball. Es pot conèixer amb certa facilitat quins gens s’expressen en determinat teixit. L’estratègia dissenyada per nosaltres permet, a més, identificar amb gran rapidesa gens d’interès clínic. Fixem-nos, per exemple, en la aterosclerosis. Aquesta malaltia comuna es caracteritza per l’acumulació d’una substància grassa, denominada placa, en la llum de les artèries, principalment en les quals alimenten el cor. Amb la nostra estratègia podem generar una llista dels gens que s’expressen en les artèries normals i saber quant s’expressa cadascun d’ells. Podem comparar aquesta llista amb altra similar obtinguda de pacients amb aterosclerosis. Les diferències entre les llistes ens revelaran els gens (i per tant les proteïnes) implicats en la malaltia. Ens indicaran també quin efecte ha exercit la malaltia sobre l’expressió dels gens, si l’ha reforçat o disminuït. Els investigadors poden llavors produir, in vitro, les proteïnes humanes determinades per aquests gens.
Una vegada sintetitzada la proteïna en la seva forma pura, es prepara un assaig per a detectar la presència de la mateixa en un pacient. Per seguir amb l’exemple, un assaig que detectés l’excés de producció d’una proteïna present en les plaques posaria de manifest un dels signes primerencs de la aterosclerosis, quan els tractaments són més eficaços. A més, els farmacòloges poden utilitzar les proteïnes purificades per a fabricar nous fàrmacs. Un compost químic que inhibeixi la producció d’una proteïna present en una placa pot considerar-se un fàrmac contra la aterosclerosis.
La nostra aproximació, que jo denomino genómico-mèdica, se surt una miqueta de les principals corrents d’investigació en genètica humana. Són molts els experts enrolats en el Projecte Genoma Humà, una obstinació internacional dirigit a descobrir la seqüència completa de bases químiques del ADN humà. Aquesta informació, de gran valor per als estudis evolutius i d’expressió gènica resultarà especialment útil per a les investigacions sobre malalties hereditàries. No obstant això, el projecte genoma no és el camí més ràpid de descobrir gens, ja que la majoria de les bases que integren l’ADN no formen part dels gens pròpiament dits. Tampoc posarà de manifest el projecte genoma quin gens estan implicats en malalties.
Font: Haseltine, William A. Recerca de gens per al disseny de noves medicines. Investigació i Ciència. Maig, 1997. Barcelona. Premsa Científica.
Fes un comentari a aquesta lectura.
Fonament teòric
La saliva arrossega les cèl·lules de l’epiteli que recobreix les parets internes de la boca i que s’estan desprenent constantment. La sal comuna (NaCl), amb aquesta concentració, és un mitjà hipertònic que provoca l’esclat de les cèl·lules i els nuclis, quedant lliure les fibres de cromatina. El detergent compleix la missió de formar un complex amb les proteïnes histones i separar-les del ADN.
– Sal comuna (1,5 g).
– Bicarbonat de sodi (5 g).
– Aigua mineral (120 ML).
– Rentavaixella (5 ML).
– Saliva de la boca (2 ML, aproximadament).
– 15 ml d’alcohol etílic 96°.
Tècnica de treball
1. Cada participant rep un petit flascó de cristall. En ell diposita 15 ml d’etanol fred que ha pipetejat prèviament.
2. A continuació escup unes deu vegades en l’interior del flascó, tenint la precaució de no haver ingerit cap tipus d’aliment en els 15 minuts previs.
3. Mou lleugerament el flascó perquè es barregin bé.
4. Pipeteja 15 ml d’etanol de 96° fred i ho deixa caure relliscant per les parets del flascó.
5. Espera uns minuts, i observa què passa.
6. Recull, amb molta cura, les fibres blanquinoses que s’han format. tenyeix-les amb blau de metilè.
7. Observa al microscopi
Contesta a les següents preguntes:
1. Fes un dibuix, esquema de tot allò que has observat.
2. Què vol dir hipertònic, isotònic i hipotònic?
3. Què són aquestes fibres blanquinoses que s’han format?
4. Per què posem el filtrat en una dissolució salina de NaCl?
5. Quin reactiu separa les proteïnes que protegeixen l’ADN?
6. A quines conclusions has arribat?
Fonament teòric:
L’extracció de ADN requereix una sèrie d’etapes bàsiques. En primer lloc han de trencar-se la paret cel·lular i la membrana plasmàtica per a poder accedir al nucli de la cèl·lula. A continuació ha de trencar-se també la membrana nuclear per a deixar lliure l’ ADN. Finalment cal protegir l’ADN d’enzims que puguin degradar-lo i per a aïllar-lo cal fer que precipiti en alcohol.
Material:
– una ceba gran fresca
– detergent rentavaixella
– sal
– aigua
– suc de pinya
– alcohol de 96º molt fred
– 1 vas de precipitats de 250 ml
– 1 vas de precipitats de 500 ml
– un ganivet
– una vareta de cristall
– una batedora
Tècnica de treball
– Talla la zona central de la ceba en quadrats
– En un vas de precipitats de 250 ml col·loca 3 culleretes de detergent rentavaixella i una de sal i afegeix aigua fins a 75 ml.
– Barreja aquesta solució amb els trossos de ceba
– Passa el conjunt, amb la batedora, a velocitat màxima durant 30 segons
– Filtra el líquid obtingut.
– Omple fins a la meitat, aproximadament, un got de cristall alt amb la dissolució filtrada.
– Afegeix 3 culleretes de cafè de suc de pinya i barreja bé
– Afegeix un volum d’alcohol molt fred equivalent al del filtrat, curosament, fent-lo relliscar per les parets del got perquè formi una capa sobre el filtrat.
– Deixa reposar durant 2 o 3 minuts fins que es formi una zona tèrbola entre les dues capes. A continuació introdueix la vareta i extreu un embull de fibres blanques d’ADN.
Què ha ocorregut?
La solució de rentavaixella i sal ajudada per l’acció de la batedora és capaç de trencar la paret cel·lular i les membranes plasmàtiques i nuclear.
El suc de pinya conté un enzim, la papaïna, que contribueix a eliminar les proteïnes que puguin contaminar l’ADN.
L’alcohol s’utilitza per a precipitar l’ADN que és soluble en aigua però, quan es troba en alcohol es desenrotlla i precipita en la interfase entre l’alcohol i l’aigua.
Contesta a les següents preguntes:
1. Fes un dibuix, esquema de tot allò que has observat.
2. Què vol dir hipertònic, isotònic i hipotònic?
3. Què són aquestes fibres blanquinoses que s’han format?
4. Per què posem el filtrat en una dissolució salina de NaCl?
5. Quin reactiu separa les proteïnes que protegeixen l’ADN?
6. A quines conclusions has arribat?
Si teniu temps val la pena escoltar aquest audio.
Margarita Salas, bioquímica i acadèmica de la RAE parla del genoma humà: