Le moderne biotecnologie 5 97 Capitolo 3 Le biotecnologie molecolari Considerando i vari livelli di organizzazione dei viventi, si può affermare che il livello cellulare [ 30 ] manifesta un sottostante livello di organizzazione interna definito molecolare. Lo studio circa la struttura e le relazioni che intercorrono fra le molecole organiche complesse presenti nella cellula è obiettivo primario della biologia molecolare il cui dogma centrale ( un gene-una proteina ) stabilisce come, nei sistemi biologici, il flusso delle informazioni passi dal DNA all RNA e da questo alle proteine. Queste molecole hanno dimensioni gigantesche e sono definite macromolecole: esse hanno un ruolo determinante nel regolare tutte le attività della cellula e dell intero organismo e vengono sintetizzate solo dagli esseri viventi essendo caratterizzate, nella loro composizione chimica, dalla presenza del carbonio (elemento che ha la capacità di instaurare un numero molto elevato di legami chimici). Una sempre più approfondita conoscenza delle parti elementari e dei modi in cui queste molecole si integrano e si organizzano, nonché dei fattori dell eredità (cromosomi, geni) e delle loro funzioni nella variabilità genetica che si verifica nel prosieguo delle generazioni, consente di raggiungere risultati sempre più efficienti nei confronti delle attività umane: in ambito sanitario (vaccini più sicuri, medicinali contro disfunzioni metaboliche a base genetica, antitumorali più efficaci e meno dannosi per l organismo, 30 Il livello cellulare è caratterizzato da una sua organizzazione secondo la tipologia di tessuto e la funzione svolta: (a) cellule vegetali (foglia di elodea); (b) cellule animali da tessuto muscolare/connettivo; (c) divisione mitotica osservata in cellule di cipolla. stimolatori delle difese immunitarie) e agroambientale (sviluppo di metodiche di biomonitoraggio e biorisanamento tramite l impiego di enzimi e microrganismi procarioti ed eucarioti). Le modalità d indagine applicano tecniche che provengono anche da varie altre discipline, quali la biochimica, la fisica e la genetica e trovano applicazione nell ingegneria genetica (detta anche tecnologia del DNA ricombinante) e nella biotecnologia molecolare. Poiché, per gli studi di biologia molecolare, le strumentazioni attuali non riescono a identificare e a utilizzare soltanto poche molecole di DNA, è stata messa a punto (cosa che è di fondamentale importanza) la tecnica della PCR che consente di avere una grande quantità di copie di una molecola dell acido nucleico. La reazione a catena della polimerasi Comunemente nota con l acronimo PCR, è una tecnica di biologia molecolare che consente la moltiplicazione (amplificazione) di frammenti di acidi nucleici dei quali si conoscano le sequenze nucleotidiche iniziali e terminali. L amplificazione mediante PCR consente di ottenere in vitro molto rapidamente la quantità di materiale genetico necessaria per le successive applicazioni. Il processo di amplificazione del DNA avviene in natura per azione di enzimi speciali chiamati DNA polimerasi, capaci di sintetizzare una nuova molecola di DNA purché siano disponibili nucleotidi in forma di desossiribonucleotidi-trifosfato (dNTP) e qualora le eliche del DNA da replicare siano separate. Non è possibile sintetizzare una molecola ex novo, ma solo prolungare quella esistente in idonee condizioni (temperatura e pH). a b GLOSSARY Biotecnologie molecolari Molecular biotechnologies DNA polimerasi DNA polymerase 0100.Parte1_Cap_03.indd 97 c 26/02/21 16:59