1. Trasformazione:
* Meccanismo: Questo è un processo naturale in cui i batteri possono assorbire il DNA nudo dal loro ambiente.
* Procedura:
* I batteri sono trattati con una sostanza chimica (come il cloruro di calcio) o una breve scossa elettrica (elettroporazione) per rendere le loro pareti cellulari più permeabili.
* Il gene desiderato (spesso clonato in un plasmide) viene quindi aggiunto ai batteri.
* Alcuni batteri occupano il DNA, incorporandolo nel proprio genoma o mantenendolo come un plasmide separato.
* Vantaggi: Semplice e relativamente economico.
* Svantaggi: Non tutti i batteri sono naturalmente competenti (in grado di occupare il DNA).
2. Trasduzione:
* Meccanismo: Un batteriofago (un virus che infetta i batteri) funge da vettore, trasportando DNA batterico da una cellula all'altra.
* Procedura:
* Il fagi infetta un batterio donatore, raccogliendo frammenti del DNA del donatore.
* Il fagi infetta quindi un batterio ricevente, trasferendo il DNA acquisito.
* Vantaggi: Altamente efficiente nel trasferimento di geni specifici.
* Svantaggi: Richiede fagi specializzati per ogni specie batterica.
3. Coniugazione:
* Meccanismo: Trasferimento diretto del DNA da un batterio all'altro tramite una connessione fisica (pilus).
* Procedura:
* I batteri donatori possiedono un fattore di fertilità (fattore F) che consente loro di formare un pilus, collegandosi con i batteri riceventi.
* Il fattore F può essere incorporato nel cromosoma batterico, consentendo il trasferimento di geni cromosomici.
* Vantaggi: Consente il trasferimento di grandi frammenti di DNA.
* Svantaggi: Richiede attrezzature e tecniche specializzate.
4. Metodi di trasformazione artificiale:
* Elettroporazione: Un breve impulso elettrico crea pori nella membrana cellulare, permettendo al DNA di entrare.
* Microiniezione: Il DNA viene iniettato direttamente nella cellula batterica usando un ago sottile.
* Consegna mediata dal liposoma: Il DNA è incapsulato nei liposomi (vescicole lipidiche) che si fondono con la membrana cellulare batterica, fornendo il DNA all'interno.
Considerazioni importanti:
* Selezione vettoriale: La scelta del vettore appropriato (plasmide, fagi o altro) dipende dalle dimensioni del gene, dai batteri ospiti e dal risultato desiderato.
* Marcatori di selezione: I geni che forniscono resistenza agli antibiotici o altri tratti selezionabili sono spesso incorporati nei vettori per distinguere i batteri trasformati da quelli non trasformati.
* Espressione genica: Dopo il trasferimento, il gene introdotto deve essere espresso nei batteri riceventi. Ciò richiede spesso elementi normativi (promotori, terminatori) per essere presenti nel vettore.
Questi metodi tecnologici del DNA sono strumenti cruciali per ingegneria genetica, ricerca e biotecnologia. Ci consentono di comprendere le funzioni batteriche, sviluppare nuovi farmaci e persino creare organismi con tratti desiderabili.
