Descriere: Conarea genelor este un proces terapeutic prin care sunt ?nlocuite genele „cu probleme”
Materie: Biologie
Referat făcut la liceu.
Download (toate referatele sunt distribuite sub Licenţa CC-BY 3.0)
Mai jos aveţi la dispoziţie o variantă text a referatului. Vă rugăm să reţineţi că această variantă nu are nici un fel de formatare sau poze. Unele caractere pot să nu fie arătate corect. Pentru varianta integrală vă rugăm să downloadaţi referatul.
REFERAT DESPRE CLONAREA GENELOR
Clonarea este ansamblul proceselor tehnologice prin care sunt produse copii identice ale unor fragmente de ADN (gene), ale unor celule sau ale unor organisme.
Clonarea animalelor se face astăzi prin transferul nuclear. În această tehnică, nucleul unei celule-donator (în cazul lui Dolly, primul animal clonat, era vorba de o celulă din uger) este extras şi introdus intr-o celulă-ou al cărei nucleu a fost extras în prealabil. Din această celulă-ou se va dezvolta un individ care va avea aceleaşi caracteristici genetice cu ale donatorului, ambele animale fiind numite clone. Trebuie remarcat că spre deosebire de gemenii monozigoţi, care sunt şi ei clone, clonele create în laborator au în comun doar ADN-ul nuclear şi nu şi pe cel mitocondrial.
În acest referat ne vom referi însă la procesul de clonare a genelor pentru identificarea funcţiilor respectivelor gene şi a bolilor de care sunt responsabile. Clonarea genelor este procesul prin care o anumită genă este izolată şi se creează o cantitate suficient de mare din acea genă.
În imaginea de mai jos este prezentată clonarea genelor cu ajutorul bacteriilor. Aceasta se desfăşoară în trei faze:
1.Gena este identificată cu ajutorul unor enzime specifice pentru fiecare genă. Aceste enzime sunt molecule care recunosc şi „taie” secvenţe specifice de ADN. Au fost descoperite în anii 60 în bacterii, unde rolul lor este de a proteja bacteria de ADN străin. ADN-ul care nu este recunoscut ca bacterian este tăiat în bucăţi mici de aceste enzime.
2. Gena este introdusă într-un „vector”. Vectorii sunt fragmente de ADN capabili de replicare în interiorul celulei şi care permit adăugarea de ADN extern. Cei mai mulţi sunt derivaţi de la plasmide (mini-cromozomi bacterieni), sau viruşi. Vectorii sunt clasificaţi după proprietăţi cum ar fi: tipul de celulă în care se pot replica (bacteriană, animală, vegetală) sau cantitatea de ADN extern pe care o pot îngloba.Vectorul este introdus într-o bacterie, fenomen numit transformare.
3. Bacteria se reproduce, şi, odată cu ea, şi vectorul. După obţinerea unei cantităţi suficiente, gena „clonată” este recoltată şi analizată.Un aspect important în clonarea genelor şi analiza lor este locul de unde sunt obţinute. Dacă sunt obţinute din ADN-ul nuclear, genele conţin şi secvenţe de legătură, care măresc gena şi o fac dificil de clonat prin modalitatea prezentată mai sus. De asemenea, asemenea gene sunt dificil de analizat pentru determinarea funcţiilor pe care le îndeplinesc. O alternativă constă în a începe cu mARN (ARN mesager), care conţine numai secvenţele de cod necesare cercetătorilor. Înainte de clonare, mARN-ul este transformat în ADN numit „ADN complementar”, sau cADN.
Pentru a putea determina funcţiile unei gene, trebuie să-i cunoaştem structura, care trebuie apoi comparată cu alte structuri din diferite baze de date. De asemenea trebuie cunoscută, dacă este posibil, funcţia îndeplinită în alte organisme.
Aceste organisme-model sunt indispensabile pentru studiul genelor. După cum se vede din imaginea de sus, ele pot varia de la bacterii şi drojdia de bere, până la şoareci, cobai şi chiar celule umane, trecând pe la viermi, muşte şi peştii-zebră. În general, cu cât animalul este mai evoluat, cu atât sunt mai greu de făcut modificările genetice asupra lui, dar cu atât mai uşor pot fi folosite rezultatele obţinute în cazul oamenilor.Un rol important pe care îl poate juca clonarea genelor este identificarea genelor responsabile cu anumite boli. Aceasta poate duce la o mai bună înţelegere a cauzelor şi mecanismelor bolii, la descoperirea unor noi medicamente şi chiar la prevenirea bolilor ce au cauze genetice.
Una din primele gene descoperite prin procedeul numit „clonare poziţională” a fost cea responsabilă de boala numită „Cystic Fibrosis”(CF). „Clonarea poziţională” este un procedeu care identifică gena căutată prin determinarea poziţiei sale în cadrul genomului, respectând integritatea celorlalte gene. Procedeul are avantajul de a nu necesita cunoştinţe anterioare despre mecanismul bolii. Se începe de la o regiune-candidat pe unul dintre cromozomi şi se micşorează în permanenţă mărimea acestei zone până la identificarea genei căutate.
CF afectează plămânii, pancreasul, glandele sudoripare, şi câteodată şi alte organe (intestine, organe genitale, etc.). O cantitate mare de mucus se acumulează în căile respiratorii şi moartea survine în tinereţe sau chiar mai devreme, de obicei din cauza unor infecţii respiratorii, la care bolnavii de CF sunt foare expuşi. CF este o boală autozomală recesivă ce afectează o singură genă. Pentru ca un urmaş să fie infectat, este necesar ca gena bolii să se găsească în cromozomii primiţi de la fiecare părinte. Dacă doar unul dintre ei transmite această genă, copilul devine purtător, putând transmite gena mai departe, dar nefiind afectat de boală. Astfel, dacă părinţii sunt amândoi purtători ai bolii, copilul lor are 25% şanse să aibă CF, 50% şanse să fie purtător al bolii şi 25% şanse să fie sănătos. Studiile au demonstrat că 2%(1/50) dintre oamenii de rasă albă sunt purtători ai bolii şi 1 din 2500 de oameni este bolnav (1/50*1/50).
Strategia utilizată în descoperirea genei CF a fost următoarea: s-au identificat gena CF şi proteinele derivate în genomul uman. Apoi, în locurile determinate astfel s-a comparat genomul celor neinfectaţi cu al celor bolnavi din aceeaşi familie. Dacă nu existau diferenţe, respectivele locuri erau eliminate. Sistemul a fost repetat, de data aceasta analizănd zone mai mici. În final, cercetătorii au descoperit că în cromozomul 7q exista o zonă marcată, denumită PON, care apărea în 85% din cazurile de îmbolnăviri cu CF. Deci, gena trebuia căutată în apropierea acestei zone.
Mai departe, cercetătorii au micşorat şi mai mult zona de căutare, descoperind că alte două marcaje (MET şi D7S8) care apăreau în 98,5% din cazurile de îmbolnăviri. Deşi aceste zone nu făceau propriu-zis parte din gena căutată, ele au permis diagnosticarea pre-natală a bolii cu o foarte bună acurateţe.
După ce au redus şi mai mult zona vizată, cercetătorii au decis să construiască o „hartă fizică” a regiunii. Astfel, zona vizată a fost acoperită cu clone ce se suprapuneau. Două dintre acestea au fost reţinute deoarece se regăseau la un număr mare de specii, fapt ce sugera prezenţa unei gene.
În sfârşit, ultima etapă a constat în verificarea prezenţei acestei gene în ţesuturile infectate, lucru confirmat. Peste 800 de mutaţii au fost descoperite în gena respectivă la bolnavii de CF. Numărul şi tipul mutaţiilor determină gravitatea bolii.
Avantajele clonării genelor sunt clare, ele mergând de la cercetarea ştiinţifică pură şi până la vindecarea unor boli. De asemenea, clonarea genelor a stat la baza clonării la plante, animale şi, în cele din urmă, la oameni.
Lasă un răspuns