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.
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
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:
L’ordre en què es disposen els nucleòtids en la molècula d’ADN es comporta com un alfabet amb quatre senyals ( les 4 bases nitrogenades que la formen: adenina, guanina, citosina, timina ). Quan l’ADN es transcriu a ARN per poder sortir del nucli i ser llegit als ribosomes ( ARN missatger ), aquest alfabet continua sent de 4 lletres però en compte de timina la molècula d’ARN conté uracil ( U ).
Com què les proteïnes estan formades per molècules més simples anomenades aminoàcids( n’hi ha 20 de diferents ), i un gen és una porció d’ADN que porta la informació per formar o codificar una proteïna, quan aquest és llegit o traduït als ribosomes es fa tenint en compte la següent relació ARN- aminoàcid: cada grup de tres nucleòtids, anomenat triplet o codó, determina un aminoàcid concret. Per tant, l’ordre en què es troben les bases nitrogenades en la cadena de l’àcid nuclèic serà determinant a l’hora de formar la proteïna. La síntesi s’inicia amb un codó concret ( AUG ), encara que també codifica l’aminoàcid Metionina.El ribosoma anirà traduint la seqüència de nucleòtids del gen a aminoàcids fins que trobi un senyal de parada que ve donat, també, per un codó que indicarà que la proteïna està formada.
Els aminoàcids són col·locats en l’ordre precís gràcies a l’ARN de transferència que transporta fins el ribosoma l’aminoàcid corresponent per una banda i per l’altre una seqüència de tres nucleòtids complementaris ( anomenats anticondó ) al triplet o codó de l’ARN missatger.
Per tant, el codi genètic és el conjunt de normes que relacionen els codons o triplets de nucleòtids de l’ADN amb els aminoàcids corresponents que formaran la proteïna. Aquest codi és universal ja que és el mateix per a tots els éssers vius.
Activitats
5′- GUC AUG AAA UUU CUC UCU UAU CAG GGG GGU AGC UAA UGU -3′
Indica:
[youtube=http://www.youtube.com/watch?v=XuUpnAz5y1g&feature=PlayList&p=6297DC3099927BC2&playnext=1&index=4]
[youtube=http://es.youtube.com/watch?v=Rfc71nFYYgE]
Fem una mica d’història:
L’ADN o àcid desoxiribonucleic va ser aïllat per primera vegada per Fiedrich Miescher l’any 1869 treballant amb l’esperma del salmó i el pus extret de les gases de ferides obertes infectades.L’any 1914 Robert Fulgen va aplicar un mètode de tinció basat en la fucsina que el tenyia, aquest, es trobava als cromosomes del nucli de totes les cèl·lules eucariotes. Als anys 20 Levene va descobrir els components bàsics de l’estructura de l’ADN, els nucleòtids.L’any 1953 James Watson i Francis Crick van determinar la seva estructura en forma de doble hèlix, i de com eara possible la seva lectura i còpia. Chargaff el 1959 va obsetrvar que la proporció de bases timina- adenina, per una bada, i guanina- citosina per l’altra era la mateixa, parells de bases.
Però què és l’ADN?
És una macromolècula constituïda per dues llargues cadenes de nucleòtids complementàries i antiparal·leles formant una doble hèlix. Els nucleòtids, alhora, estan formats per tres molècules: un àcid fosfòric, un glúcid ( desoxiribosa ) i una base nitrogenada. Els nucleòtids es diferencien entre ells, precisament, en la base nitrogenada. N’hi ha 4 diferents: Timina (T), Adenina (A), Citosina (C), Guanina (G).
Les dues cadenes de nucleòtids de l’hèlix es mantenen unides gràcies a què es formen enllaços entre les bases mitjançant ponts d’hidrogen. L’aparellament, tal com va assenyalar Chargaff, és condicional ja que a una Adenina només se li pot unir una Timina i a una Citosina una Guanina. L’estructura d’un determinat ADN està definida per la seqüència de bases nitrogenades dins la cadena lineal de nucleòtids. És en aquesta seqüència on es troba la informació genètica, i per tant, les característiques que els éssers vius transmeten als seus descendents. L’ordre en què es troben les quatre bases nitrogenades al llarg de la cadena d’ADN és determinant ja que constitueix les instruccions del programa genètic d’aquell organisme.
El genoma humà conté, aproximadament, 3000 milions de parell de bases per fer un total de 33000 gens aproximadament.
[youtube=http://es.youtube.com/watch?v=i-ATJ1FwYps]
Activitats: