2. Genetica molecolare e ingegneria genetica

GENETICA MOLECOLARE E INGEGNERIA GENETICA B.2 B 81 2. Genetica molecolare e ingegneria genetica L ingegneria genetica consiste nella produzione di nuove combinazioni di materiale ereditabile, ottenute mediante l inserzione di molecole di DNA, di qualunque provenienza, in un organismo ospite, nel quale tali molecole di DNA non sono presenti naturalmente (tecnologia del DNA ricombinante). A rendere questo approccio decisamente innovativo è la possibilità di isolare un singolo gene da una cellula o di sintetizzarlo in laboratorio e trasferirlo a una diversa cellula o addirittura a un intero organismo in modo da introdurre nuove caratteristiche nel ricevente. Con questa tecnologia, oltre a modificare geneticamente i microrganismi (MGM, Microrganismi Geneticamente Modificati) per far loro produrre farmaci, prodotti chimici, enzimi per l industria alimentare e per altre produzioni industriali, è stato possibile cambiare in maniera mirata le caratteristiche di piante e animali in modo da incrementarne la produzione rendendoli resistenti alle malattie e agli stress ambientali. Si sono così ottenuti animali e vegetali transgenici (OGM, Organismi Geneticamente Modificati). La maggior parte degli animali GM sono nati per la ricerca e la sperimentazione di nuovi farmaci. I vegetali transgenici hanno lasciato i laboratori di ricerca per debuttare sul campo. In alcuni paesi del mondo i raccolti di soia, mais, riso, pomodori e altre piante GM si affiancano e si mescolano ai prodotti agricoli ottenuti dalle varietà vegetali selezionate in passato. Per poter realizzare questi interventi di ingegneria genetica è necessario avere a disposizione alcuni strumenti di biologia molecolare che consentono l identificazione del gene di interesse nell organismo donatore, il suo trasferimento e infine la sua integrazione ed espressione nell organismo ricevente in modo che possa essere opportunamente espresso. 2.1 Enzimi di restrizione. Per costruire molecole di DNA ricombinante è necessario impiegare enzimi capaci di tagliare sequenze di DNA a doppia elica in punti specifici detti siti di restrizione. Gli enzimi di restrizione sono usati per ottenere un insieme di frammenti di DNA che possono essere clonati. Gli enzimi di restrizione si trovano in natura solo nei batteri dove hanno la funzione di proteggere la cellula dall infezione dei virus. Sono stati isolati oltre 150 enzimi di restrizione che prendono il nome dal batterio da cui sono stati isolati (es. EcoRI deriva da Escherichia coli, ceppo RY13, Hind III dal Haemophilus influenzae, ceppo Rd, ecc.). Ciascun enzima riconosce una sequenza specifica nel DNA formata da 4 o 6 coppie di basi, più raramente 5 o 8. I siti di restrizione sono simmetrici (palindromi). Per esempio, il sito di restrizione di EcoRI è: 59-GAATTC-39 39-CTTAAG-59 e l enzima taglia fra G e A su entrambi i filamenti lasciando frammenti con estremità 59 sporgenti o coesive: 59-G 59-AATTC-39 39-CCTAA-59 1 G-59 Altri, come Pst I, lasciano estremità 39 sporgenti o estremità piatte, come SmaI. Le estremità coesive di molecole di DNA diverse, ottenute con il taglio da parte di uno stesso enzima di restrizione, si riconoscono e si appaiono. Si può quindi usare la DNA ligasi per saldare le estremità di molecole di DNA diverse. B

SEZIONE B
SEZIONE B
BOTANICA, FISIOLOGIA VEGETALE...
La Botanica è la scienza che studia le forme di vita del mondo vegetale e ne analizza i rapporti ecologici attraverso diverse branche: ad esempio, la citologia studia la cellula vegetale e le sue funzioni; l’istologia si occupa dei tessuti; l’anatomia analizza gli organi; la genetica controlla la trasmissione dei caratteri di generazione in generazione; la fitosociologia e l’ecologia cercano di individuare i rapporti dei vegetali, fra loro e con gli altri viventi. A sua volta, ciascuna branca focalizza alcuni particolari aspetti del mondo vegetale: le modalità nutrizionali o riproduttive, la distribuzione geografica, i possibili utilizzi in altri campi (scientifico, farmaceutico, alimentare, ecc.).Le conoscenze botaniche, evolutesi nel contesto della stessa evoluzione umana, sono particolarmente importanti per le applicazioni in campo agronomico poiché rappresentano una delle fondamentali basi scientifiche sulle quali costruire e articolare buona parte dei saperi orientati alla produzione agraria. La pianta, sia che abbia avuto origine dall’incontro dei due gameti, maschile e femminile, con formazione del seme, o dalla moltiplicazione di una porzione di pianta, per esempio da una talea d’innesto, o ancora da un insieme di cellule meristematiche attraverso la tecnica della micropropagazione in vitro, rappresenta sempre il punto focale della disciplina agronomica.In questa Sezione B del Manuale dell’Agronomo sono poi sviluppati e approfonditi anche tutti gli aspetti legati alla Genetica agraria (dalle conoscenze consolidate della genetica mendeliana alla genetica molecolare, all’ingegneria genetica, all’analisi del genoma). Oltre ai contenuti di carattere generale, sono trattati separatamente, in parallelo, i due settori di applicazione del miglioramento genetico in campo agrario: quello vegetale e quello animale per l’ambito applicativo zootecnico. Coordinamento di SezionePaolo CecconRealizzazione e collaborazioniPaolo Ceccon, Elio Cirillo, Maurizio Cocucci, Stefania Dall’Olio, Adalberto Falaschini, Maria Nives Forgiarini, Marcello Guiducci, Carlo Lorenzoni, Adriano Marocco, Roberto Pinton, Aldo Pollini, Domenico Ugulini