Affronta i seguenti 24 esercizi sulle biotecnologie classiche e moderne. Le attività sono distribuite in modo da coprire le tecniche di base del DNA ricombinante, gli enzimi di restrizione, la PCR, il clonaggio, le applicazioni mediche e agroalimentari, gli OGM e le questioni bioetiche. Rispondi con cura, motivando le scelte negli esercizi aperti e mostrando i passaggi nei problemi.
- Quale fra le seguenti definizioni descrive in modo più rigoroso le biotecnologie moderne rispetto a quelle tradizionali?
- A) L'uso di lieviti e batteri per produrre alimenti fermentati come pane e yogurt
- B) La manipolazione mirata del materiale genetico di un organismo tramite tecniche del DNA ricombinante
- C) La selezione artificiale praticata dagli agricoltori per migliorare le rese delle colture
- D) L'allevamento incrociato di razze animali per ottenere caratteri desiderati
- Gli enzimi di restrizione sono endonucleasi di origine batterica che riconoscono specifiche sequenze palindromiche di DNA e le tagliano in punti precisi.
- Vero / Falso
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Nella reazione a catena della polimerasi, l'enzima termostabile più utilizzato è la ___ polimerasi, isolata da batteri che vivono in ambienti termali.
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Associa ciascuna tecnica biotecnologica alla sua finalità principale. | Colonna A | Colonna B | |---|---| | PCR | Separazione di frammenti di DNA in base alle dimensioni | | Elettroforesi su gel | Identificazione di sequenze specifiche di DNA tramite sonde | | Southern blot | Determinazione dell'ordine dei nucleotidi in un filamento | | Sequenziamento Sanger | Amplificazione di sequenze specifiche di DNA |
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Spiega in modo sintetico perché i plasmidi batterici sono considerati vettori particolarmente efficaci nelle tecniche di clonaggio genico.
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Durante una reazione di PCR, la temperatura di annealing serve a:
- A) Denaturare la doppia elica di DNA stampo
- B) Permettere l'appaiamento dei primer alle sequenze complementari
- C) Attivare la Taq polimerasi alla sua temperatura ottimale di estensione
- D) Inattivare gli enzimi di restrizione residui nella miscela
- La terapia genica somatica modifica il patrimonio genetico delle cellule germinali e trasmette quindi le correzioni alla discendenza del paziente trattato.
- Vero / Falso
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Un frammento di DNA lungo 1500 coppie di basi viene amplificato mediante PCR partendo da una singola molecola stampo. Calcola quante copie teoriche del frammento saranno presenti dopo 25 cicli, assumendo efficienza pari al 100%, e indica il fattore di amplificazione complessivo.
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Collega ciascun organismo o sistema biologico alla biotecnologia in cui viene impiegato. | Colonna A | Colonna B | |---|---| | Escherichia coli | Produzione di vaccini ricombinanti contro l'epatite B | | Saccharomyces cerevisiae | Trasferimento di geni in piante dicotiledoni | | Agrobacterium tumefaciens | Produzione di anticorpi monoclonali terapeutici | | Cellule CHO di criceto | Produzione di insulina ricombinante |
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Descrivi le principali fasi del clonaggio di un gene umano in un plasmide batterico, soffermandoti sui controlli necessari per selezionare i batteri che hanno effettivamente ricevuto il vettore con l'inserto desiderato.
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Il taglio sfalsato operato da molti enzimi di restrizione genera estremità definite:
- A) Piatte o blunt, prive di nucleotidi sporgenti
- B) Coesive o sticky, con brevi tratti a singolo filamento complementari
- C) Fosforilate in 3', utili solo per la trascrizione
- D) Metilate, riconoscibili dalla DNA ligasi
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La tecnica CRISPR/___ permette di modificare in modo mirato sequenze specifiche del genoma grazie a una guida a RNA e a una nucleasi che taglia il DNA bersaglio.
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Gli anticorpi monoclonali sono prodotti da cloni cellulari geneticamente identici e riconoscono un singolo epitopo dell'antigene bersaglio.
- Vero / Falso
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Per quale motivo, dal punto di vista biologico ed evolutivo, i batteri hanno sviluppato gli enzimi di restrizione, e come si proteggono dall'azione di tali enzimi sul proprio DNA?
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Una pianta transgenica resistente a un erbicida è stata ottenuta integrando nel suo genoma un gene proveniente da un batterio del suolo. Questa pianta viene definita correttamente:
- A) Organismo selezionato artificialmente
- B) Organismo geneticamente modificato (OGM) di tipo transgenico
- C) Organismo cisgenico, perché il gene proviene da una specie compatibile
- D) Ibrido interspecifico ottenuto per fecondazione assistita
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Abbina ciascuna applicazione biotecnologica al settore di impiego prevalente. | Colonna A | Colonna B | |---|---| | Test del DNA in ambito forense | Terapia del diabete mellito | | Insulina umana ricombinante | Difesa delle colture dagli insetti | | Mais Bt | Bonifica di suoli e acque contaminate | | Biorisanamento con batteri | Identificazione personale e criminalistica |
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Chiarisci la differenza concettuale fra un organismo transgenico e un organismo cisgenico, fornendo per ciascuno un esempio plausibile in ambito agricolo.
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Un campione di DNA viene digerito con un enzima di restrizione che riconosce una sequenza di 6 nucleotidi. Assumendo una distribuzione casuale ed equiprobabile delle quattro basi, stima la lunghezza media dei frammenti attesi e calcola quanti frammenti si otterranno digerendo un genoma di 3 × 10^6 coppie di basi.
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Il vettore virale utilizzato in alcuni protocolli di terapia genica viene reso replicazione-competente per garantire la diffusione del gene terapeutico in tutte le cellule dell'organismo.
- Vero / Falso
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Nel sequenziamento Sanger l'incorporazione di un ___ blocca l'allungamento del filamento perché manca del gruppo ossidrilico in posizione 3', necessario per la formazione del legame fosfodiesterico successivo.
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Quale fra i seguenti rappresenta un vantaggio specifico delle cellule staminali pluripotenti indotte (iPS) rispetto alle staminali embrionali umane?
- A) Hanno una capacità di differenziamento superiore in qualsiasi tessuto adulto
- B) Permettono di evitare i problemi etici legati all'uso di embrioni umani
- C) Sono naturalmente immuni al rigetto in qualunque ricevente
- D) Non richiedono nessuna manipolazione genetica per essere ottenute
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Discuti vantaggi, limiti e principali questioni bioetiche legate all'introduzione delle colture geneticamente modificate nell'agricoltura, considerando aspetti agronomici, sanitari, economici ed ecologici.
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Associa ciascun termine alla sua definizione corretta nel contesto delle biotecnologie. | Colonna A | Colonna B | |---|---| | Vettore | Acquisizione di DNA esogeno da parte di una cellula batterica | | Trasformazione | Collezione di frammenti che rappresenta l'intero genoma di un organismo | | Libreria genomica | Frammento di acido nucleico marcato usato per individuare sequenze complementari | | Sonda | Molecola di DNA usata per trasferire materiale genetico in una cellula ospite |
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Considerando lo sviluppo recente delle tecniche di editing genomico come CRISPR/Cas9, formula una riflessione personale e argomentata sulle prospettive di applicazione nella cura delle malattie genetiche umane e sui limiti etici che dovrebbero essere posti, in particolare riguardo alla linea germinale.