Extracció d'ADN d'un kiwi

Es tracta d’una pràctica que es pot realitzar tant en un laboratori com a la cuina de la vostra casa ja que és molt senzilla de realitzar i amb productes que solen estar a l’abast a casa.

Fonamentació:

L'extracció d'ADN requereix fer diverses sèries d'etapes bàsiques. L'ADN es troba a l'interior del nucli de totes les cèl·lules, dispers i molt replegat, unit a proteïnes per formar la cromatina. Per tant, podrem extreure-ho a partir de pràcticament qualsevol material d'origen biològic, però en aquest cas hem triat una peça de kiwi. 

Per començar, han de trencar-se la paret cel·lular i la membrana plasmàtica per poder accedir al nucli de la cèl·lula. Després, ha de trencar-se igual la membrana nuclear per deixar lliure l'ADN.

Per acabar, cal protegir l'ADN d'enzims que puguen disminuir-lo i per aïllar-lo cal fer que es precipite en alcohol molt fred. L'ADN és soluble en aigua, però quan es troba en alcohol es desenrotlla i precipita a la interfície entre l'alcohol i l'aigua. A més de permetre'ns veure l'ADN, l'alcohol separa l'ADN d'altres components cel·lulars, els quals són deixats a la solució aquosa. La sal evita la unió de les proteïnes a l'ADN. L'ADN apareixerà com un agregat de fibres blanquinoses d'aspecte gelatinós que s'adhereixen a una vareta de vidre o a la pipeta.

Es pot conservar deixant-lo assecar sobre paper de filtre o suspés en alcohol al 50% o 70%.

Productes:

-1 embut i paper de filtre o un colador
-1 pal de fusta
-Alcohol 96º molt fred
-Dos tubs d’assaig
-Batedora
-Got

Solució d’extracció:

-1 part de xampú o detergent líquid

-9 parts d’aigua destil·lada o mineral

-1 cullaradeta de sal

Procediment

- Pelar el kiwi i triturar-lo amb una mica d'aigua en la batedora. Així es trencaran moltes cèl·lules i unes altres quedaran exposades a l'acció del detergent.

-Barrejar en un got net una part del triturat cel·lular amb 10 ml de la solució d'extracció i agitar vigorosament durant almenys 2 minuts. Separar després les restes vegetals més grans del brou fent-lo passar per un colador el més fi possible o bé per un embut amb paper de filtre.

-Retirar 5 ml del brou a un tub d'assaig i afegir 10 ml d'alcohol molt fred. S'ha de deixar escórrer lentament l'alcohol per la cara interna del recipient, tenint aquest inclinat. L'alcohol quedarà surant sobre el tampó.

-15 minuts després s'introdueix la punta d’un pal de fusta fins a la separació entre l'alcohol i el tampó. Remoure la vareta cap a davant i cap a enrere a poc a poc.

Ací us pose un vídeo d'exemple per fer l'experiment a casa:

Anna Montaner Domènech

Bibliografia

http://www.recercaenaccio.cat/experimenta/extraccio-de-ladn-del-kiwi/

http://learn.genetics.utah.edu/es/units/activities/extraction/

http://html.rincondelvago.com/extraccion-del-adn-de-una-cebolla.html

http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-C/Practica/PR-5.htm

http://www.joseacortes.com/practicas/extraccionADN.htm

http://www.bioapuntes.cl/laboratorio/extrac-adn.htm

http://www.slideshare.net/marcia_karina/extraccion-adn

Al·lelisme múltiple

En ocasions, un gen pot tenir diferents al·lels; el cas més conegut és el del grup sanguini dels humans que està caracteritzat per tres al·lels diferents: A, B i 0. Entre l'al·lel A i el B hi ha codominància i ambdós dominen sobre 0, que és recessiu. El fet de pertànyer a un grup o a un altre, depén de la presència o no d’aquestes proteïnes A i B sobre la membrana dels glòbuls rojos.

El sistema AB0 estableix quatre grups sanguinis (A, B, AB y 0) en funció de la presència o l'absència de les proteïnes,  A i B, a la membrana dels glòbuls rojos:

-L’al·lel A és el responsable de la síntesi de la proteïna A.

-L’al·lel B és el responsable de la síntesi de la proteïna B.

-L’al·lel 0 no porta informació per a la síntesi de cap proteïna, ni A ni B.

Segons les proteïnes  (A o B) que hi ha en els glòbuls rojos, en el plasma sanguini hi haurà o no unes proteïnes anti-A o anti-B. Les proteïnes anti-A tenen la capacitat d’unir-se a les proteïnes A; i  les proteïnes anti-B, la d’unir-se a les proteïnes B.

                            By Traducció per Imartin6 a partir de Image:ABO blood type.svg (Own work)

Aquestes unions entre proteïnes provoquen una reacció en els glòbuls rojos que pot causar la mort de les persones. Per això,  una persona no pot rebre una trasfusió de sang que tinga proteïnes anti-A o anti-B si en les membranes dels seus glòbuls rojos hi ha proteïnes A o B que hi poden unir-se.

El grup 0 conté anticossos tant contra els glòbuls rojos de la sang del grup A com la del grup B.

Així doncs, els grups 0 i AB es denominen respectivament donant universal i receptor universal.

Malalties genètiques

Una malaltia o trastorn genètic és una afecció patològica causada per una alteració del genoma. Aquesta pot ser hereditària o no: si el gen alterat està present en els gàmetes (òvuls i espermatozoides) de la línia germinal, aquesta serà hereditària (passarà de generació en generació), per contra si només afecta a les cèl·lules somàtiques, no serà heretada.

Les malalties genètiques són totes aquelles alteracions de la salut causades pel mal funcionament d'un gen determinat. Les principals causes de les malalties genètiques són:

1. Per herència de gens causants de malaltia. Sovint els pares estan sans, si són portadors d'una alteració recessiva, com la fibrosis quística encara que també ocorren casos amb alteracions genètiques dominants, com l’acondroplasia.
2. Per anomalies en el nombre o en l'estructura dels cromosomes. Per exemple: trisomia dels cromosomes, com a la síndrome de Down o duplicació repetida d'una part del cromosoma, com a la síndrome de cromosoma X fràgil.
3. Per trastorns deguts a la combinació de factors genètics i ambientals.
4. Per exposició a medicaments tòxics, radiacions, virus o bacteris durant l'embaràs.

Les persones de risc, és a dir, les persones que tenen més susceptibilitat de transmetre una malaltia genètica a la seva descendència són:

-Les parelles consanguínies.
-Les persones amb antecedents familiars de malalties hereditàries.
-Les dones majors de 35 anys i els homes majors de 50 anys.
-Les persones que han estat en contacte amb agents capaços de produir mutacions (radiacions UV i ionitzants, substàncies químiques com àcid nitrós o el gas mostassa, etc.).

En aquesta taula trobareu algunes alteracions gèniques provocades per mutacions en els cromosomes:

Alteració	Mutació	Cromosoma
Síndrome d'Angelman	DCP	15
Hemofília	P	X
Fibrosi quística	P	7
Daltonisme	P	X
Síndrome de Down	C	21
Fenilcetonúria	P
Espina bífida	P	1

Font modificada: https://ca.wikipedia.org/wiki/Alteraci%C3%B3_gen%C3%A8tica

P – Mutació puntual, o qualsevol inserció/deleció d'un gen o part d'un gen.
D - Absència d'un gen o gens.
C – Un cromosoma sencer extra, falta o ambdós.

El càncer és un conjunt de malalties genètiques que sorgeixen a causa de mutacions de gens que afecten múltiples activitats cel·lulars, entre les quals s’inclouen: la reparació d’ADN, la divisió i la mort cel·lular, la diferenciació i i les unions cèl·lula-cèl·lula.

Només l’1% dels càncers s’associen a mutacions en cèl·lules germinals que incrementen la susceptibilitat de l’individu portador a certs tipus de càncer. Així doncs, les mutacions que causen el càncer es produeixen, de manera predominant, en cèl·lules somàtiques i per tant no és una malaltia hereditària.  El càncer no sorgeix com a conseqüència d’una única mutació, sinó de l’acumulació de moltes mutacions produïdes de manera seqüencial al llarg de molts anys. Per això la freqüència d’aparició de càncer augmenta amb l’edat.

Herència lligada al sexe

Als cromosomes sexuals està tota la informació per determinar el sexe de l'individu però, a més, hi ha altres gens que s'expressen i permeten el correcte desenvolupament de l'ésser humà. Això fa que tots els gens del cromosoma Y estiguen lligats al sexe masculí i els del cromosoma X al sexe femení.

A més de determinar el sexe dels individus, els cromosomes sexuals incorporen altres gens. Aquests gens, que es troben al cromosoma X o al cromosoma Y, es denominen lligats al sexe. Els gens lligats al cromosoma X es manifesten en tots els homes, ja que solament tenen un cromosoma X; en canvi, a les dones, els gens recessius únicament es posaran de manifest quan els dos cromosomes X els posseeixen. Amb el cromosoma Y ocorre una cosa semblant, la dona mai no podrà expressar un gen del cromosoma Y, perquè no el té, mentre que l'home expressarà tots els d’aquest cromosoma.

Algunes malalties que pateix l'espècie humana es deuen a la presència d'un gen defectuós en algun cromosoma; si aquest gen està en un cromosoma sexual, la malaltia s'heretarà lligada al sexe. Els dos casos més coneguts de malalties lligades al sexe són l’hemofília i el daltonisme.

L'hemofília és una malaltia que impedeix la coagulació de la sang, perquè hi ha mancança d'una de les proteïnes o factors que intervenen en el procés. Pot ser molt greu (un petit hematoma es converteix en un vessi intern). La malaltia afecta als homes i les dones poden transmetre-la però no la pateixen.

       Por National Heart Lung and Blood Institute (NIH)

L’altre exemple és el daltonisme, anomalia que impedeix distingir entre els colors, sobretot entre els colors roig i verd, i de la qual també és responsable un gen recessiu. La pateixen sobretot els homes,entre un 2 i un 8%.

[Public domain], via Wikimedia Commons

No pateixen aquesta malaltia les dones que són portadores heterozigótiques, no obstant això, poden transmetre-la als seus fills. Els homes que hereten el cromosoma patiran la malaltia.

Per exemple, si denominem X al cromosoma normal i Xd al que porta el gen defectuós, una dona XX serà normal, una Xd X serà portadora de la malaltia però no la patirà i una Xd Xd serà daltònica, mentre que un home XY serà normal i un Xd Y serà daltònic.

En l'estudi d'aquestes malalties s'utilitzen els arbres genealògics per deduir quina persona transmet la malaltia i quina podrà patir-la.

Determinació del sexe dependent de la temperatura (TSD)

En alguns animals la determinació del sexe ve donada per circumstàncies ambientals perquè no posseeixen cromosomes sexuals al seu material genètic. El medi modifica el metabolisme de les cèl·lules embrionàries, fa que es diferencien unes d'altres i determina el sexe.

 En alguns amfibis, rèptils (caimans, algunes tortugues) i peixos la temperatura és un factor ambiental determinant en la incubació dels ous, en el desenvolupament i la proporció dels sexes varia dràsticament entre les diferents espècies depenent dels règims d'incubació.

Font: Carlos Díaz https://flic.kr/p/pPpDN4

 Generalment es presenten rangs estrets de temperatura (1-2 °C) que generen proporcions sexuals mixtes i temperatures per damunt o per sota d'aquest rang poden determinar a un o un altre sexe únicament. Aquest rang de temperatura és denominat rang de temperatura de transició i és un paràmetre important en la determinació del sexe en rèptils, el qual vària considerablement entre poblacions. Per exemple, en el cas del caiman, a temperatures extremes de fred dels ous naixeran femelles; en canvi, si las temperatures són càlides, de l’ou incubat eixiran mascles. Altres espècies varia el rang de determinació del sexe a l'inrevés o bé solo naixen femelles a temperatures mitjanes.

By Planetseeker

La determinació sexual per temperatura en rèptils és depenent d'hormones com l'estrogen el qual és essencial per a la formació de l'ovari. No hi ha exemples de la determinació del sexe dependent de la temperatura (TSD) en aus (incloent megápodos, que anteriorment s’havia pensat que presenten aquest fenomen, però en realitat exhibeixen mortalitat embrionària depenent de la temperatura).

Estudis recents han determinat que diferents classes de contaminants d'origen humà, han interferit dràsticament en l'alteració de la determinació del sexe en rèptils. Això té fortes implicacions en la conservació d'espècies, alguns biòlegs defensen l'ús de tractaments hormonals per protegir espècies de rèptils en via d'extinció. D'altra banda, les espècies depenents de la temperatura per a la determinació sexual, estan sofrint enormes conseqüències causades per l'escalfament global, convertint-se aquest mecanisme en un desavantatge. En el futur podria ocasionar que solament es produeixen mascles o femelles únicament i, per tant, impedir que els individus puguen reproduir-se per la falta d'algun dels dos sexes, la qual cosa farà que l'espècie s'extingeixe.

Determinació del sexe per Haplodiploidia

Haplodiploidia és el sistema de determinació del sexe de molts insectes que pertanyen als himenòpters (formigues, abelles i vespes) i alguns escarabats (corcs de les escorces).

En aquest sistema el sexe està determinat pel nombre de cromosomes que un individu rep. L'individu que neix de la combinació d'un esperma i un òvul és una femella, en canvi un ou no fertilitzat resulta en un mascle. Així el mascle té la meitat del nombre de cromosomes que la femella, és, per tant, haploide. La femella, és diploide perquè té un parell de cromosomes. Aquest sistema crea una sèrie de peculiaritats: un mascle no té pare i no pot tenir fills de sexe masculí, però sí té avi i pot tenir néts. El seu patrimoni és passat solament a les filles i per mitjà d'aquestes a les generacions subsegüents. De vegades apareixen mascles diploides. En aquest cas són infèrtils ja que el seu esperma no sofreix meiosi i els ous fecundats són triploides i no viables.

                                                                  Font:John Flannery

 El sistema haplodiploide ha creat les possibilitats d'eusocialitat als himenòpters, ja que augmenta la importància de la selecció de parentiu.  La majoria de les femelles a l’ordre Hymenoptera poden decidir el sexe de la seua descendència mitjançant l’ús d’esperma rebut i guardat a la seua espermateca, o bé alliberar-lo al seu oviducte o no. Això els permet crear més treballadors, en funció de l’estat de la colònia.

El desgast del cromosoma Y

Ja hem vist que els humans posseïm 23 parells de cromosomes. Cada parell consta d'un cromosoma procedent de l’òvul matern i un altre de l'espermatozoide patern. Tenim 22 parells de cromosomes homòlegs menys el parell de cromosomes 23. El cromosoma Y és el més curt dels 46 cromosomes humans.

Font: Can H.

El cromosoma Y va sorgir junt al cromosoma X fa 300 milions d'anys a partir d'autosomes. Malgrat la seua funció que és la determinació del sexe masculí en els mamífers, la seua grandària sembla insignificant si ho comparem amb la resta de cromosomes, sobretot amb la seua parella el cromosoma X.

Fa 200 o 300 milions d'anys tots dos tenien uns 600 gens comuns però, actualment, solament comparteixen 19 gens. Segons alguns genetistes, això podria suposar que el cromosoma Y s’està atrofiant i que seguint aquesta pauta, dins de deu milions d'anys hauria desaparegut.

Però un nou estudi ha demostrat que el cromosoma Y porta 25 milions d'anys sense perdre gens i que el desgast es va frenar fa milions d'anys. Aquest fre provindria d'una dotzena de gens no relacionats amb el sexe però responsables de funcions vitals i imprescindibles en cèl·lules cardíaques, sanguínies i pulmonars.

Font: National Human Genome Research Institute (NHGRI)