Per capire il mondo di oggi:il problema delle biotecnologie, tra natura, cultura e paura

1. Per capire il mondo di oggi:il problema delle biotecnologie, tra natura, cultura e paura UA di Scienze e Tecnologie Destinatari: Secondaria di 1° grado Classe III media Autore: prof. Marinella Piola

2. INTRODUZIONE Negli ultimi decenni il sapere scientifico e la ricerca sono diventati sempre più complessi e difficilmente accessibili per la maggior parte delle persone. I mass-media danno informazioni parziali, ricche di sensazionalismo, spesso scorrette o comunque non sempre comprensibili da parte di chi ascolta. Uno fra i temi scientifici più dibattuti negli ultimi anni è stato ed è attualmente quello delle biotecnologie applicate in campo agro-alimentare, zootecnico, industriale, sanitario,ecc. Gli allievi dovranno essere guidati in un percorso didattico che parta dalla loro curiosità , ma che abbia come obiettivo la preparazione scientifica e la capacità di ascoltare con spirito critico e comprendere le varie fonti di informazione.

3. Prerequisiti Per affrontare questo nuovo studio è necessario che gli allievi siano in possesso di prerequisiti riguardanti sia argomenti svolti nel precedente anno scolastico, sia nelle UA del modulo preso in esame: • Struttura e organizzazione di cellule procariote ed eucariote • DNA e RNA: struttura, funzione, duplicazione. • Batteri e Virus • Struttura cromosomica - Mitosi e meiosi • Elementi di Genetica e leggi di Mendel • Sintesi delle proteine Per accertare i suddetti prerequisitisi prevede un questionario a scelta multipla e un vero/falso. Se una parte degli allievi non dovesse rivelare un’adeguata preparazione su tali argomenti, si ricorrerà a mirati e immediati interventi di sostegno.

4. Che cosa si intende con il termine Biotecnologia? Significa letteralmente “ Tecnica applicata alla vita”, fornisce la possibilità di inserire nel codice genetico di piante e animali brevi sequenze di DNA di altri animali o di altre piante, scambievolmente e passando le barriere del mondo animale o vegetale per cui un animale può avere un gene di una pianta o viceversa. Che cosa significaorganismo geneticamente modificato o transgenico? Si tratta di unindividuo animale, vegetale o umano al quale viene modificato il patrimonio genetico con l’inserimento nel DNA di un gene estraneo di origine omologa o eterologa.

5. LE BIOTECNOLOGIE DELL’ANTICHITA’ Bibite e cibi fermentati  Fin dalla preistoria gli uomini preparavano bevande e cibi fermentati. Fra le forme più antiche di biotecnologie ricordiamo la produzione delle prime bibite alcoliche in Babilonia (6000 a.c.); la produzione del pane e della birra in Egitto (4000 a.c.); la produzione di formaggio e yogurt in Medio Oriente (3000 a.c.); la produzione di aceto in Egitto (400 a.c.); la produzione di formaggio in Svizzera, Francia e Inghilterra (1000 d.c.); la prima produzione industriale di aceto in Francia (1300 d.c.). In realtà gli antichi non si resero conto minimamente dei processi che avvenivano nella creazione della pregiata bevanda e che intervenivano degli organismi viventi.Solo col microscopio di Leeuvenhoek (1632-1723) si riesce a osservare i microrgamismi che permettono la produzione di birra e pane lievitato.

6. Biotecnologie tradizionali nell'agricoltura Anche nell'agricoltura le popolazioni antiche, dopo essere diventate sedentarie, riuscirono ad incrementare la produzione dei campi selezionando i semi delle piante con le caratteristiche migliori e a selezionare le specie di animali domestici più adatte alle loro esigenze.Solo nel 1860 G. Mendel, pur non conoscendo il meccanismo con cui si trasmettevano i caratteri, determinò attraverso esperimenti sull'ibridazione delle piante, le leggi che ne regolano la trasmissione da una generazione all'altra, gettando le basi della genetica. Questi furono scoperti solamente nel '900.

7. QUANDO SI INIZIò A SENTIR PARLARE DI BIOTECNOLOGIE? Si può considerare come inizio l’anno 1869, quando il chimico tedesco Miescher estrasse dalle cellule un materiale viscoso che chiamò nucleina che ovviamente era il DNA, ma sia il suo lavoro che quello di G. Mendel, abate boemo, che visse in quegli anni non suscitarono alcun interesse. Successivamente si scoprì che i caratteri ereditari erano localizzati nei cromosomi, che contenevano DNA e proteine, ma solo nel 1944 Avery, dell’ Università Rockefeller di New York dimostrò che il responsabile dell’ereditarietà è il DNA e non le proteine. Nel 1952 Rosalind Franklin osservò e fotografò ai raggi x la doppia elica del DNA, ma fu poi nel 1953 che Watson e Creek descrissero e fotografarono il DNA, diventando più famosi della ricercatrice che li aveva preceduti. Si deve tuttavia ricordare che esistono prodotti biotecnologici molto antichi, quali il pane, il vino, l’aceto, la birra, i formaggi, ecc. in essi microrganismi quali batteri, funghi e lieviti trasformano il glucosio in alcool etilico,l’acido piruvico in acido acetico; con l’intervento di enzimi come la chimosina da sempre il caglio del latte produce il formaggio, tuttavia mentre un tempo l’enzima veniva ricavato dallo stomaco degli animali, ora si usa l’escherichia coli, batteri lattici e muffe come il penicillum, che non agiscono per caso, ma vengono utilizzati in modo specifico.

8. L’ERA DELLE BIOTECNOLOGIE • 1968 Luria – enzimi di restrizione (si ottengono piccole sequenze di DNA) • 1973 Cohen, Boiyer, Chang – plasmide ricombinante(presente in batteri e lieviti, struttura extra cromosomica circolare, facilmente trasferibile, si usa l’E. Coli) • 1975 Cohen - anticorpi monoclonali (linfociti B – ab monoclonali – determinante antigenico specifico – tecniche di diagnosi. • 1981 inizio dei brevetti dei prodotti biotecnologici • 1982 inizia l’era dell’ingegneria genetica e delle cellule staminali • 1982 entra in commercio l’insulina batterica • 1985 utilizzo della PCR(serve a riprodurre rapidamente milioni di piccole sequenze di DNA. Ottenuta da cellule, da virus o prodotta per sintesi, per la diagnosi genetica, in medicina legale, ecc. L’argomento è molto vasto, quindi saranno scelti alcuni contenuti irrinunciabili, ma che rappresentano una piccola parte delle attuali conoscenze in campo biotecnologico

9. IL PROGETTO GENOMA Il Progetto Genoma Umano rappresenta un progetto internazionale di ricerca che ha come obiettivo la mappatura del patrimonio genetico umano (genoma), ovvero la descrizione della struttura, della posizione e della funzione dei 100.000 geni che caratterizzano la specie umana. Lo studio del genoma implica il sequenziamento del DNA, cioè l’identificazione dell’esatta sequenza dei 3 miliardi di coppie di basi azotate che ne compongono la molecola e la mappatura, ovvero la determinazione della posizione occupata da ciascun gene rispetto agli altri. La comprensione della funzione del gene e di quali malattie possano derivare da sue alterazioni costituisce l’obiettivo finale del progetto. Il Progetto Genoma Umano fu avviato nel 1990 con il coinvolgimento di istituti di ricerca pubblici coordinati dai National Institutes of Health (NIH), e dal Dipartimento dell’energia (DOE), degli Stati Uniti. La sua conclusione, prevista inizialmente nel 2005, fu in seguito anticipata al 2003. Tra gli stati partecipanti vi sono la Francia, la Germania, il Giappone, l'Italia, la Gran Bretagna e altri membri dell'Unione Europea.

10. Che cos’è l’ingegneria genetica? • L’ingegneria genetica è l’insieme delle tecniche che consentono di • modificare il patrimonio genetico degli organismi. Il suo sviluppo ha • permesso di costruire molecole di DNA derivate dall’unione di materiale • genetico proveniente da specie diverse; queste molecole dette DNAricombinante possono essere introdotte nelle cellule di numerosi organismi dove spesso si replicano e si esprimono • Le principali tecniche di base del DNA ricombinante sono: • Metodi per ottenere sequenze uniformi di DNA, cioè segmenti adatti alle analisi e alla manipolazione. • La clonazione del DNA, per produrre un gran numero di tali segmenti • L’ibridazione dell’acido nucleico, metodo per identificare specifici segmenti di DNA e di RNA e per individuare le somiglianze tra gli acidi nucleici di diversa origine • La sequenziazione del DNA, ossia la determinazione dell’esatto ordine dei nucleotidi in un segmento di DNA, cosa che permette una lettura diretta dell’informazione genetica codificata.

11. Quali sono i principali vantaggi dell’uso delle biotecnologie? • IN CAMPO MEDICO: prevenzione di malattie grazie alla produzione di nuovi vaccini, ormoni e farmaci. Utilizzo di suini modificati con un gene umano per i trapianti di cuore(xenotrapianti) Terapia genica per la cura di malattie ereditarie del sistema immunitario quali l’emofilia(fattore 8); cura dell’infarto acuto conl’ rtPA( inibitore tessutale del plasminogeno) • IN CAMPO AGROALIMENTARE: selezione e coltivazione di piante(mais, soia, riso,ecc.) più produttive, più resistenti ai pesticidi, con minori necessità idriche (terreni aridi, sabbiosi e o con elevata salinità), con maggiore capacità di conservazione, in grado di crescere a temperature anche molto basse, per sconfiggere la fame nel mondo. • IN CAMPO ANIMALE: selezione e allevamento di animali più robusti e che producono maggiori quantitativi di carne, latte. • IN CAMPO AMBIENTALE:produzione di bioinsetticidi, di biofertilizzanti, trattamento di rifiuti e composti tossici, risanamento di aree contaminate.

12. QUALI SONO I PRINCIPALI SVANTAGGI? • Contaminazione tra vegetali naturali e OGM per impollinazione, con riduzione della biodiversità vegetale. • Allergie per il superamento della barriera di specie con formazione di nuove proteine.( non è prevedibile la gravità del fenomeno, infatti si sono verificati casi di shock anafilattico in alimenti ) • Resistenza ai pesticidi da parte di insetti e larve e agli erbicidi da parte di piante infestanti. • Riduzione delle difese immunitarie e comparsa di alterazioni agli organi interni e alla composizione del sangue di topi alimentati con mais ogm. • Monopolio dei mercati da parte di Multinazionali per i brevetti. • Passaggio di virus da specie a specie( xenotrapianti). • Regolamentazione ad opera dell’ UE in corso, non accettata tuttavia dai paesi extra europei( in America vale il principio della sostanziale equivalenza) e da alcuni paesi europei, per quanto riguarda l’etichettatura che deve elencare anche piccole percentuali di sostanze transgeniche(1%) e la tracciabilità dei prodotti all’origine.

13. CHE COSA SOSTIENE L’OPINIONE PUBBLICA? Da una recente indagine effettuata dalla COOP il 71,3% degli intervistati sostiene che non ci sono ancora dati sufficienti per escludere la pericolosità degli OGM; il 62,5% dice che comunque in futuro non acquisterà mai questo tipo di prodotti. Fra questi il 6,3% dice di averli acquistati, ma non li riacquisterebbe. Per quanto riguarda la loro coltivazione il 34,4% è contrario in ogni caso e il 55,3% è favorevole solo se senza rischi di contaminazione delle altre coltivazioni. Alla loro commercializzazione sono favorevoli senza condizioni solo il 5,4% mentre il 62,3% la accetterebbe solo se senza rischi per chi li mangia. E’ utile inoltre evidenziare che il 46,6% degli intervistati affermano di essere poco informati e il 36,6% di esserlo abbastanza; solamente l’8,6% sostiene di essere molto informato sull’argomento. Da questo si evince che l’informazione non è ancora adeguata e che la si richiede agli scienziati (37,2%), alle organizzazioni dei consumatori (35%) e al Governo(35%)

14. Quali cibi transgenici sono già arrivati sulle nostre tavole? Come si evince dall’indagine prima presentata, in Italia molti parlano di OGM, ma pochi conoscono realmente il problema. Anche nel paese delle tradizioni alimentari e della dieta mediterranea, sono arrivati i cibi transgenici attraverso la soia ( lecitina o olio) presenti in circa 200 alimenti di largo consumo quali gelati, merendine, biscotti, panettoni, conserve, maionese, creme, ecc. Nel 1999 L’Italia era seconda, dopo la Francia , nella sperimentazione di coltivazioni Biotech, ma attualmente pare che si sia invertita la tendenza perché le procedure per l’autorizzazione sono diventate molto complesse. La Novartis ha provato il suo supermais nella Pianura Padana e la Monsanto ha impiantato colture sperimentali di mais e soia transgenica a Maccarese in provincia di Roma ( intervento di Greenpeace per bloccare la sperimentazione, nel 1998).

15. In campo alimentare e zootecnico dal ’93 al ’95 è stata autorizzata la sperimentazione di 63 organismi, piante e batteri, geneticamente modificati. La sperimentazione è avvenuta, ad esempio, sul pomodoro San Marzano, sulla melanzana, sulla lattuga, sui peperoni, sull’uva, su mele , pere e altri ancora. Della melanzana biotech, ad esempio si sono occupati i ricercatori dell’ Istituto sperimentale per l’agricoltura di Montanaso Lombardo che utilizzando un gene della bocca di leone e un gene di un batterio hanno ottenuto una pianta resistente alle basse temperature, senza semi e più tenera. Chissà quanti di noi gusteranno una parmigiana o una caponata siciliana al biotech?

16. LA PROCREAZIONE ASSISTITA Molte sono state le nascite in provetta, che hanno suscitatoclamore e destato allarme per gli eventi-limite, e ciò ha dato l'avvio ad un dibattito convulso sulle misure legislative per regolamentare questi eventi eccezionali. La sperimentazione non si limita però ai problemi di infertilità e negli ultimi anni il progresso delle nuove tecnologie riproduttive ha aperto nuove frontiere anche nella cura delle patologie ereditarie e nella loro prevenzione. E' vietata ogni forma di selezione a scopo eugenetico degli embrioni e dei gameti, la fecondazione di un gamete umano con uno di specie diversa e la produzioni di ibridi e di chimere. Ci sono pareri molto discordanti sull'attribuzione o meno di persona al feto/embrione e quindi del suo diritto alla vita

17. CHE COS’E’ LA BIOETICA Recentemente hanno molto impressionato le polemiche sulla possibilità di utilizzare embrioni o feti abortiti come fonte di cellule staminali. È evidente che nell'embrione e nel feto nelle fasi iniziali di sviluppo si può ritrovare un formidabile patrimonio di cellule staminali, dalle potenzialità virtualmente illimitate. Su questo punto si è scatenata una diatriba, che ha coinvolto personaggi del mondo politico e della chiesa cattolica.

18. Applicazioni delle biotecnologie CAMPO MEDICO • Produzione di farmaci e vaccini • Diagnosi e terapia di malattie infettive • Medicina legale • Animali transgenici per la produzione di farmaci • Animali transgenici per gli xenotrapianti

19. Applicazioni delle biotecnologie CAMPO AGROALIMENTARE • Piante transgeniche resistenti al gelo, alla marcescenza, • alle malattie, agli erbicidi, ai pesticidi, alla carenza di acqua • Piante transgeniche per la produzione di fitofarmaci e vaccini • Piante transgeniche per produrre varietà florovivaistiche • Microrganismi per la produzione di bioinsetticidi, biofertilizzanti

20. Applicazioni delle biotecnologie • Produzione di farmaci, vaccini • Diagnosi e terapia di malattie infettive e da parassiti • Selezione genetica • Produzione di animali transgenici • Produzione di cloni CAMPO ZOOTECNICO MEDICINAVETERINARIA

21. Applicazioni delle biotecnologie • Tecnologie della fermentazione per produrre metano, • etanolo, ecc. • Enzimi per l’ industria lattiero-casearia, per l’ industria • conciaria e tessile • Trattamento di rifiuti e composti tossici, per il biorisanamento di aree contaminate CAMPO DELLA CHIMICA INDUSTRIALE

22. PRODUZIONE DI INSULINA BATTERICA TECNICA DEL DNA RICOMBINANTE Una piccola sequenza di DNA umano viene inserito in un plasmidio che si integrerà in una cellula batterica di escherichia coli. Essa si riprodurrà producendo insulina

23. INSERIMENTO DI UN FRAMMENTO DI DNA NEL PLASMIDIO

24. ENZIMI DI RESTRIZIONE Servono a produrre piccole sequenze di DNA

25. LA CLONAZIONE Con le nuove tecniche si è trovato il modo di ottenere delle serie di individui adulti, cloni, evitando la fase della riproduzione. La pecora Dolly, esperimento di clonazione(1997)

26. LE CELLULE STAMINALI Si chiamano "staminali" e sono le cellule considerate fondamentali nella ricerca scientifica degli ultimi anni e per quella futura. Si trovano nel cordone ombelicale, nel midollo osseo e nel sangue e sono estremamente rare nell'individuo formato. In pratica, sono delle cellule ancora "immature" universali, in grado di riprodursi o differenziarsi in globuli rossi, globuli bianchi e piastrine. La loro funzione, quindi, è di regolare il corretto ricambio delle cellule del sangue e del sistema immunitario. Per meglio capire, ecco la definizione di cellula staminale a cura del Ministero della Sanità, precisamente dalla Commissione di Studio sull'utilizzo di SC (Stem Cells) per finalità terapeutiche, presieduta da Renato Dulbecco, nobel per la medicina:  

27. "Le cellule staminali sono cellule non specializzate in grado di dividersi dando origine contemporaneamente ad una cellula staminale (uguale alla cellula madre) ed una cellula precursore di una progenie cellulare che alla fine darà a sua volta origine a cellule terminalmente differenziate (mature). Si definiscono totipotenti le cellule staminali che possono dar luogo a tutti i tessuti, multi (o pluri) potenti quelle che possono dar luogo ad alcuni tipi di cellule o tessuti, ed unipotenti quelle che possono dar luogo soltanto ad un tipo cellulare".

28. CONCLUSIONE DEL LAVORO I Governi di tutti i Paesi si dovranno dotare di leggi più precise e specifiche nei vari settori, al fine di regolamentare, ad esempio, l’uso delle sequenze di DNA prodotte, di arginare il fenomeno dei brevetti richiesti e ottenuti su ogni singolo genoma modificato, da potenti multinazionali che in questo modo si stanno appropriando del potere economico mondiale, di garantire la sicurezza alimentare attraverso una corretta etichettatura dei vari prodotti che dia al consumatore la possibilità di scegliere.

29. GLOSSARIO E’ OPPORTUNO FARE UN RIEPILOGO DEI NUOVI TERMINI PROPOSTI INVITANDO GLI ALLIEVI A COMPLETARE IL GLOSSARIO IN BASE ALLE PROPRIE ESIGENZE. BIBLIOGRAFIA e SITOGRAFIA Seguirà una prova di verifica intermedia sotto forma di questionario, con risposta multipla, vero/falso, sulla terminologia specifica, ecc, per monitorare il livello di comprensione raggiunto.

30. Per capire il mondo di oggi:il problema delle biotecnologie, tra natura, cultura e paura E’ disponibile la versione integrale dell’attività proposta. Autore: prof. Marinella Piola S.M.S. “B. ALFIERI” CARIGNANO

31. Pagina di riepilogo Glossario • Tasso di mutazione • Numero di eventi mutazionali di un gene per unità di tempo (per esempio, per una generazione cellulare). Il tasso di mutazione in una cellula germinale e' definito convenzionalmente dal rapporto: m= numero di gameti in cui sia avvenuta la mutazione diviso il numero totale di gameti che danno origine alla generazione successiva. • Tavola (o tabella) di contigenza o Tavola 2x2 • E' una tabella a due entrate e viene utilizzata in epidemiologia per effettuare misure di associazione. Per i test genetici, con la tabella di contigenza è possibile misurare l'associazione tra un marcatore o il risultato di un test e la presenza/assenza di una malattia. In particolare: - sensibilita' e specificita' di un test, - valore predittivo positivo e negativo di un test - rischio attribuibile e rischio relativo associati alla presenza di un marcatore. Malattia Presente Assente Test/marcatore Positivo/Presente a b Negativo/Assente c d Tecnologia del DNA ricombinante Complesso delle tecniche sperimentali e delle loro applicazioni basate sugli esperimenti di DNA ricombinante (vedi DNA ricombinante; ingegneria genetica). • Telocentrico • Detto di un cromosoma con un centromero in posizione terminale. • Telofase • Stadio finale della divisione nucleare, mitotica e meiotica. Durante la telofase i cromosomi, raggiunti i poli del fuso, subiscono un processo di despiralizzazione e intorno alla cromatina di ognuno dei due nuclei figli si organizza un nuovo involucro nucleare. Contemporaneamente ha luogo il processo di segmentazione e separazione del citoplasma che dà origine alle due cellule figlie (citodieresi). • Telomero • Porzione terminale di un cromosoma eucariotico. • Terapia genica somatica • Correzione di un difetto genetico in cellule somatiche mediante il trasferimento di DNA codificante il prodotto genico funzionale nelle cellule deficitarie dell'organismo. Il DNA esogeno non entra quindi a far parte della linea germinale e non viene trasmesso alle generazionni successive. Lo scopo della terapia genica somatica e' quello di sostituire solo il gene difettivo, evitando le complicazioni derivanti dal rigetto dei trapianti. Le possibilità di un uso pratico di tale terapia sono, al momento, assai limitate. • Teratogeno • Agente chimico, fisico o biologico che interferisce con il normale sviluppo embrionale, causando malformazioni congenite o aumentandone l'incidenza. • Test cieco • Uso di un campione i cui contenuti sono sconosciuti ai tecnici del laboratorio che effettuano il test, per verificare la capacità del laboratorio stesso nell'eseguire un test correttamente. Normalmente il personale tecnico è a conoscenza del fatto che il campione viene usato per i controlli di qualità, ma non conosce (cioè è cieco) il suo contenuto. Nei controlli di qualità più rigorosi, il campione arriva al laboratorio come un campione di routine.

32. Test cis/trans • Test che valuta l’effetto sulla espressione di due mutazioni della loro configurazione relativa sul cromosoma • Test di predisposizione • Test per identificare una condizione di particolare suscettibilita' dell'organismo a sviluppare un carattere o una data malattia. Non tutte le persone con un risultato positivo manifesteranno pero' quel carattere o quella data malattia. • Test di prestazione • Uso di test ciechi per determinare se i laboratori clinici possono effettuare correttamente un'analisi. Abitualmente i campioni utilizzati per il test sono forniti da una organizzazione indipendente rispetto ai laboratori che effettuano le analisi. • Tipo selvatico (wild type) • Per un dato organismo il genotipo o fenotipo (considerato "normale") prevalente in natura o nel ceppo standard di laboratorio. • Traduzione • Processo di trasferimento dell'informazione contenuta in una molecola di RNA messaggero in una sequenza corrispondente di aminoacidi durante la biosintesi proteica. • Transgenico • Organismo il cui genoma è stato modificato mediante l'introduzione di geni estranei con la tecnica del DNA ricombinante. Il nuovo gene può aggiungersi o sostituirsi al gene originario presente nell'organismo ricevente, oppure annullarne l'espressione (knock-out genico). Per ottenere un animale transgenico è possibile prelevare da una femmina l'oocita fecondato, e introdurre all'interno del nucleo il gene di interesse clonato in un vettore, di solito retrovirale. In alternativa, il gene può essere inserito in colture di cellule embrionali dalle quali sarà possibile ottenere successivamente un embrione. In ambedue gli approcci, lo zigote o l'embrione, nel caso di mammiferi, viene inserito nell'utero di un'altra femmina dove prosegue lo sviluppo sino al termine della gravidanza. Se l'organismo è in grado di riprodursi, il gene trasferito potrà essere trasmesso alla progenie anch'essa portatrice del nuovo fenotipo. • Trascrittasi inversa (DNA polimerasi RNA-dipendente) • Enzima presente in alcuni virus a RNA (retrovirus) che catalizza la biosintesi di molecole di DNA su stampi di RNA a catena singola. L'enzima viene impiegato in ingegneria genetica per produrre molecole di cDNA da una preparazione purificata di RNA. • Trascritto • Molecola di RNA prodotta dalla trascrizione di un gene ad opera della RNA polimerasi. Il trascritto primario di solito deve subire una serie di modificazioni prima di trasformarsi nelle molecole mature di RNA messaggero, ribosomiale o transfer funzionalmente attive. • Trascritto primario • Primo prodotto, non ulteriormente elaborato (quindi contenente le sequenze corrispondenti sia agli esoni che agli introni) del processo di trascrizione del DNA. Negli eucarioti corrisponde all'RNA eterogeneo nucleare (hnRNA).

33. Trascrizione • Processo di trasferimento dell'informazione contenuta nel DNA in una sequenza complementare di RNA; la reazione è catalizzata dall'enzima RNA polimerasi DNA-dipendente. • Trascrizione inversa • Processo di biosintesi di filamenti di DNA su stampi di RNA ad opera dell'enzima DNA polimerasi RNA-dipendente o trascrittasi inversa. Si verifica in cellule infettate da virus a RNA della classe dei retrovirus. Negli esperimenti di ingegneria genetica, la trascrizione inversa viene condotta in vitro a partire da RNA purificato e porta alla sintesi di DNA complementare (cDNA). • Trasfezione • Meccanismo mediante il quale cellule eucariotiche in coltura acquistano nuovi marcatori genetici mediante incorporazione di DNA eterologo. • Trasformazione • 1) Trasformazione batterica: acquisizione di nuovi marcatori genetici mediante l'incorporazione di DNA esogeno in un batterio in stato di competenza. 2) Trasformazione delle cellule eucariotiche: conversione di cellule in coltura da uno stato normale ad uno stato di crescita non controllata, simile o identica alla condizione neoplastica. • Traslocazione • Aberrazione cromosomica strutturale che consiste nel trasferimento di un segmento di cromosoma fra cromosomi diversi. Le traslocazioni comprendono: le traslocazioni reciproche, scambio simmetrico di segmenti di cromosoma fra cromosomi diversi; le traslocazioni robertsoniane (fusioni centriche), originano da due rotture sui cromosomi acrocentrici, a livello del centromero o in una regione vicina al centromero e dalla successiva fusione delle braccia lunghe; le traslocazioni non reciproche (traslocazioni per inserzione), originano da tre rotture cromosomiche, due delle quali sullo stesso cromosoma e la terza su un altro cromosoma; il segmento di cromosoma compreso tra le due rotture viene trasferito ed inserito sul cromosoma non omologo senza che si verifichi scambio reciproco di materiale. • Trasposone • Sequenza di DNA in grado di promuovere il proprio spostamento in punti diversi del genoma. I trasposoni generalmente contengono numerosi geni e sono forniti alle estremità di sequenze di inserzione identiche che permettono loro di spostarsi facilmente da una posizione all'altra del genoma. Sinonimi: Elementi genetici trasponibili; elementi di inserzione • Tripletta • Vedi Codone. • Trisomia • Tipo di aneuploidia caratterizzata dalla presenza, in una cellula o un organismo diploide, di un cromosoma in sovrannumero (extracromosoma) in una coppia di omologhi (2n+1). Condizione piu' rara e' la doppia trisomia (2n+1+1) che consiste nella presenza di un extracromosoma in due coppie omologhe diverse.

34. tRNA (RNA transfer) • Piccole molecole di RNA che trasportano aminoacidi specifici verso la molecola dell'mRNA legata ai ribosomi, localizzandoli nella posizione esatta a livello della molecola polipeptidica in costruzione. L'aminoacido è inserito correttamente grazie alla complementarietà tra una tripletta di nucleotidi presente ad un'estremita' del tRNA (anticodone) e una specifica tripletta di nucleotidi (codone) presente sulla molecola di mRNA che codifica quella specifica proteina. • Continua tu……………………………………………………… Sequenziazione:……………………………… • Plasmidio……………………………………. • Batteriofago………………………………………………… • Escherichia coli……………………………………. • Coniugazione………………………… • Enzima di restrizione…………………………… su

35. QUESTIONARIO • SPIEGA IL SIGNIFICATO DEI SEGUENTI TERMINI: • Batterio……………………………………………………. • Virus…………………………………………………………. • DNA………………………………………………………………… • RNA……………………………………………………………… • gene…………………………………………………………. • enzima………………………………………………… • mitosi • mutazione naturale………………………………… • mutazione indotta……………………………………… • COMPLETA: • La biotecnologia è una tecnica che sfrutta l’attività dei ………….. al fine di produrre beni utili all’uomo • I microrganismi vengono impiegati nella panificazione, nella produzione di…………………………( birra, vino..), dell’aceto, dei………… • e dei ……….. • L’ingegneria genetica non sfrutta le proprietà………. dei microrganismi, ma interviene sui loro …….. • La sequenza di DNA prescelta viene trasferita all’interno della cellula di E…..coli attraverso un vettore, il ………., piccolo anello di DNA presente nel batterio. • La tecnica del DNA…………..permette di partire dalla sequenza degli aminoacidi, di costruire la sequenza di triplette di basi ………… • del segmento di DNA, cioè del …….., che codifica per quella ………. • (gene, naturali, bevande alcoliche, microrganismi, geni, ricombinante, formaggi,azotate, farmaci, escherichia, proteina, plasmidio) • VERO O FALSO? • Le principali piante transgeniche sono la soia e il mais • I plasmidi producono insulina • L’escherichia coli produce l’insulina. • I plasmidi entrano nei batteri che si riproducono formando dei cloni • Clonare un gene significa produrne uno identico • Le cellule staminali si chiamano anche totipotenti • Le cellule staminali si trovano nel midollo spinale. • RISPONDI ALLE SEGUENTI DOMANDE • Che cosa sono per te gli ogm? • Qual è la tua opinione sull’ingegneria genetica? • Che cos’è la sostanziale equivalenza? • E’ importante conservare la biodiversità? • Che cosa sono i brevetti? • Che cos’è la bioetica? TORNA

36. *Bibliografia* • *Numerosissime le pubblicazioni in materia di biotecnologie • *Ne segnaliamo solo alcune, particolarmente fruibili: • Douzou, P. /La saga dei geni. Dall'abate Mendel alla pecora Dolly /. • Edizioni Dedalo, Bari 1998. • Glick B.R.; Pasternak J.J. /Biotecnologia molecolare /. Zanichelli, • Bologna 1999 • Max Planck Institut. /Produzioni agrarie e biotecnologie /. Edagricole, • Bologna 1998 • Poli G. /Biotecnologie /. UTET, Milano 1997. • Serra, C. /Le biotecnologie /. Editori Riuniti, Roma 1998 • Smith J . /Biotecnologie /Zanichelli, Bologna 1998 • *Per uno sguardo sulla biologia con riferimenti storici ?a portata di • allievi? *segnaliamo il testo: • Miller K., Levine J. /Il punto di vista della biologia /. Ed. • Scolastiche Bruno Mondadori, Milano 2000 • *Per indicazioni didattiche sull'uso formativo delle discipline, sulla • lettura delle idee di senso comune e sulle rappresentazioni mentali: *: • Gardner H. /Sapere per comprendere. /Feltrinelli, Milano 1999 • *Morin E. I sette saperi necessari all'educazione del futuro. • RaffaelloCortina, Milano 2001 * • AAVV. /Insegnare/apprendere: le rappresentazioni mentali. /OPPI, Milano • 1994 • /Articoli • /Chesi M.L., Colombo M.L., Vezzoli M.,Zucca A. /La didattica modulare /? • In dossier di /Scuolainsieme /n.3/2002 La tecnica della Scuola, Catania • 2002 • Vezzoli M. /Non si sa più da che parte partire. /In Atti del Convegno ? • /Costruire l'apprendimento, costruire l'insegnamento /?. Oppi, Milano 2002 • Vezzoli M. /Ma sistematica fa davvero rima con antipatica? /In /Pragma, • /n. 23-24/ //2004, Principato, Milano 2004 TORNA

37. *Sitografia* • Qui ne viene riportato solo l'elenco. Essi sono riportati specificamente • in relazione alle diverse fasi della lezione ppt. • http://web.infinito.it/utenti/b/biotecnologie/ • http://www.palazzochigi.it/biotecnologie/saperne.html • http://www.governo.it/GovernoInforma/Dossier/clonazione_umana/ • http://www.ministerosalute.it/promozione/biotecnologie/biotec.jsp • http://www.molecularlab.it/principi/glossario/t.asp • http://spazioinwind.libero.it/emisca/biotec/cosasono.html • http://www.resonline.it • http://www.benessere.com/salute/arg00/antibiotici.htm • http://www.dica33.it/schede_farmaci/default.asp • http://www.emsf.rai.it/scripts/documento.asp?tabella=Trasmissioni&id=608 • http://www.emsf.rai.it/scripts/documento.asp?tabella=Trasmissioni&id=608#cibitransgenici • http://it.encarta.msn.com/encyclopedia_761580681/Progetto_Genoma_Umano.html • http://www.torinoscienza.it/dossier/apri?obj_id=1 • http://www.gte.it/est/clonazio.htm • http://www.sierr.unina.it/clonazione.htm • <http://www.sierr.unina.it/clonazione.htm>** TORNA

38. RESISTENZA AI PESTICIDI RESISTENZA AGLI ERBICIDI RIDUZIONE DELLA BIODIVERSITA’ VEGETALE ALTERAZIONI AD ORGANI INTERNI E AL SANGUE (TOPI TRATTATI CON MAIS MON863) RIDUZIONE DIFESE IMMUNITARIE SVANTAGGI PASSAGGIO DI VIRUS DA SPECIE A SPECIE: XENOTRAPIANTI PRODUZIONE DISOSTANZE SCONOSCIUTE CONTAMINAZIONE TRA VEGETALI NATURALI E OGM ( IMPOLLINAZIONE) ALLERGIE: SUPERAMENTO DELLA BARRIERA DI SPECIE TORNA MONOPOLIO DEI MERCATI BREVETTI