Genetica di virus e batteri
I virus sono costituiti essenzialmente da una molecola di acido nucleico racchiusa in un involucro proteico, o capside. I virus non contengono citoplasma né dispositivi metabolici e possono moltiplicarsi solo all’interno di una cellula viva. Anche i virus possono spostare pezzi di DNA da una cellula all’altra; se la cellula infettata da un virus è un batterio, il virus prende il nome di batteriofago (o fago). Questi sono detti temperati se si integrano nel cromosoma ospite e si duplicano insieme ad esso.
Il processo chiamato trasduzione consiste nel trasferimento di DNA cellulare da una cellula batterica ospite a un’altra per mezzo di virus; la trasduzione può essere generalizzata e specializzata.
Particolari virus degli eucarioti che possono integrarsi nel cromosoma ospite sono i retrovirus a RNA; l’integrazione di un virus a RNA in un cromosoma a DNA avviene grazie all’azione di un enzima chiamato trascrittasi inversa.
Il trasferimento di geni tra batteri avviene mediante trasformazione, trasduzione e coniugazione; nella coniugazione alcuni geni passano da una cellula all’altra portati dai plasmidi. La trasformazione si verifica quando un batterio cattura dall’ambiente extracellulare un filamento di DNA appartenuto a un altro batterio morto. Il batterio quindi inserisce o ricombina il nuovo DNA nel proprio cromosoma col risultato di modificare il proprio patrimonio genetico.
1997 scienziato scozzese Ian Wilmut esperimento clonazione. Durante questo esperimento, il nucleo della cellula della pecora donatrice fu inserito nella cellula uovo di un’altra pecora e cominciò a dividersi seguendo il normale sviluppo embrionale; tale sviluppo fu portato a termine dell’utero di una terza pecora e, dopo 21 settimane, nacque un agnellino che aveva un corredo genetico identico a quello della pecora donatrice.
Tra gli strumenti più utili nel settore dell’ingegneria genetica ci sono gli enzimi di restrizione, mediante cui è possibile tagliare i filamenti di DNA in punti precisi ottenendo dei segmenti chiamati frammenti di restrizione. Alcuni enzimi di restrizione operano tagli netti in entrambi i filamenti della molecola di DNA; altri invece tagliano i due filamenti con lo scarto di alcuni nucleotidi: di conseguenza, vi è una breve sequenza di nucleotidi spaiati su ciascuna estremità del taglio, queste estremità sono dette “appiccicose”.
Regolazione genica nei procarioti. Nei procarioti esiste una sequenza di geni che regolano la sintesi delle proteine; tale sequenza, detta operone, include almeno tre geni, il promotore, l’operatore e quello strutturale. La trascrizione dei geni strutturali è spesso controllata dal regolatore. Questo gene può codificare una proteina detta attivatore oppure può far avvenire la sintesi di una proteina detta repressore.
Regolazione genica negli eucarioti. È più complessa perché vi è una quantità di DNA maggiore. Si analizza l’attività genica con lo studio dei proteomi, ossia l’insieme delle proteine che vengono espresse nelle cellule di un dato organismo. Le sequenze codificanti di DNA eucariote sono dette esoni, quelle non codificanti sono invece gli introni. Il processo di rimozione degli introni viene chiamato splicing. Grazie allo splicing le sequenze non codificanti vengono allontanate dalla catena di RNA in una fase definita di maturazione.
Il processo di trascrizione ha lo scopo di trascrivere il messaggio contenuto nel DNA in una molecola complementare di mRNA. La trascrizione è catalizzata dall’enzima RNA-polimerasi.
L’mRNA passa nel citoplasma per essere tradotto. Il processo di traduzione prevede tre fasi: inizio, allungamento e terminazione. L’mRNA viene letto a troplette di nucleotidi (codoni); ogni codone è complementare a una tripletta (anticodone) presente sull’RNA di trasporto (tRNA).
La reazione a catena della polimerasi, comunemente nota con l’acronimo PCR, è una tecnica di biologia molecolare che consente la moltiplicazione di frammenti di acidi nucleici dei quali si conoscano le sequenze nucleotidiche iniziali e terminali.
Proofreading: correzione della lettura.