znaczenie genetyki

Znaczenie genetyki
Opracował A. Podgórski
InŜynieria genetyczna
InŜynieria genetyczna – ingerencja w materiał
genetyczny organizmów, w celu zmiany ich właściwości
dziedzicznych.
Istota inŜynierii genetycznej
InŜynieria genetyczna polega na:
izolowaniu fragmentów materiału genetycznego z
komórki,
wprowadzeniu zmian do informacji genetycznej,
przenoszeniu fragmentów DNA do komórek innego
organizmu,
powielaniu (klonowaniu) genów i całych
organizmów.
Wydzielanie i fragmentowanie DNA
•Rozdrabnianie tkanki
•Usuwanie błon
•Usuwanie białek
•Wytrącanie DNA
•Rozpuszczanie DNA
•Cięcie DNA na odcinki
•Rozdział elektroforetyczny
Pozyskiwanie odcinków DNA
Wprowadzanie DNA do komórek
Odpowiednie fragmenty DNA wycina się z DNA dawcy
za pomocą enzymów restrykcyjnych.
Wydzielone fragmenty DNA wprowadza się do komórek
biorcy za pomocą specjalnych przenośników wektorów.
Wektorami są wirusy, plazmidy, kosmidy
Wprowadzone do komórki biorcy wraz z przyłączonym
fragmentem DNA dawcy umoŜliwiają namnaŜanie się w
niej genów zawartych w tym DNA.
Wprowadzanie DNA do komórek
Restryktazy – enzymy z grupy endonukleaz
przecinające nić DNA w miejscu
wyznaczanym przez specyficzną sekwencję
DNA.
Ligazy DNA - uczestniczą w łączeniu nici
kwasu dezoksyrybonukleinowego
Transformacja - zjawisko i proces
aktywnego pobierania DNA, zwykle
plazmidowego DNA, przez organizmy
jednokomórkowe, najczęściej bakterie i
droŜdŜe.
Strzelby genowe - mikroskopijne
kuleczki do których przylepione są
fragmenty DNA
Wykorzystanie inŜynierii genetycznej
GMO - Organizm zmodyfikowany genetycznie
to organizmy, których geny zostały celowo
zmienione przez człowieka.
Modyfikacje, jakim podlegają organizmy moŜna
podzielić na trzy grupy:
zmieniona zostaje aktywność genów
naturalnie występujących w danym organizmie
do organizmu wprowadzone zostają
dodatkowe kopie jego własnych genów
wprowadzany gen pochodzi z organizmu
innego gatunku (organizmy transgeniczne)
Modyfikacje genetyczne w rolnictwie
Modyfikacje roślin uprawnych polegają przede wszystkim
na wprowadzeniu lub usunięciu z nich określonych genów.
Modyfikacje mają przede wszystkim na celu:
a) zwiększenie odporność na herbicydy i szkodniki,
b) zwiększenie odporność na infekcje wirusowe, bakteryjne i grzybowe,
c) przedłuŜenie trwałości owoców,
d) poprawę składu kwasów tłuszczowych oraz aminokwasów białek,
e) zwiększenie zawartości suchej masy,
f) zmianę zawartości węglowodanów, karotenoidów i witamin,
g) usunięcie składników antyŜywieniowych - toksyn,
Do organizmów modyfikowanych genetycznie
naleŜy połowa kukurydzy, 80 proc. soi i 40 proc.
bawełny uprawianych na świecie
Modyfikacje genetyczne w rolnictwie
Modyfikacje zwierząt mają na celu głównie uzyskanie
zwierząt o poŜądanych cechach w hodowli
a) szybciej rosnące świnie, ryby,
b) zastosowaniu ich w produkcji białek, enzymów, innych substancji
wykorzystanych w przemyśle farmaceutycznym
c) uodpornieniu na choroby.
Co moŜemy zrobić, aby być pewnym, Ŝe
produkt jest wolny od organizmów GMO?
Jeśli chcesz być pewien, Ŝe produkt który spoŜywasz nie
zawiera nawet śladowych ilości organizmów GMO
wybieraj produkty, których proces produkcji zapewnia
pełną i ścisłą kontrolę surowców. Jako jedne z pierwszych
w Polsce taką gwarancję daje ci mięso z kurcząt firmy
Drobimex sp. z o.o. opatrzone znakiem "Go for No
GMO". Tylko produkty opatrzone tym znakiem
zapewniają, Ŝe spoŜywasz mięso z kurcząt wyhodowanych
na paszach z roślin uprawianych w Polsce i
niemodyfikowanych genetycznie.
Kolor pomarańczowy- kraje produkujące więcej niŜ
95% Ŝywności modyfikowane
Paski pomarańczowe - kraje komercjalizujące GMO
Kropki pomarańczowe - kraje eksperymentujące
Wykorzystanie inŜynierii genetycznej w
medycynie
Terapia genowa jest nową techniką terapeutyczną
pozwalającą na łagodzenie skutków lub ewentualne
wyleczenie chorób genetycznych.
Jej istotą jest zastąpienie uszkodzonych genów przez geny
normalne. Podejmowane są teŜ próby usuwania zaburzeń
genetycznych przez wprowadzenie pacjentom
prawidłowej kopii genu, który u nich występuje w postaci
uszkodzonej.
Wykorzystanie inŜynierii genetycznej w
medycynie
Badania prenatalne, pozwalają na stwierdzenie lub
wykluczenie chorób u nienarodzonego dziecka.
Najpopularniejszą metodą jest amniocenteza polegająca
na pobieraniu kilku ml płynu owodniowego z pęcherza
płodowego. Znajdujące się w płynie komórki pozwalają
określić ewentualne zakłócenia metabolizmu oraz
wszelkie mutacje.
Wykorzystanie inŜynierii genetycznej w
medycynie
Test heterozygotyczności, pozwalający na
stwierdzenie czy fenotypowo zdrowe osoby są
nosicielami recesywnych alleli chorobowych. Podstawą
badania jest fakt, Ŝe organizm heterozygotyczny mający
tylko jeden normalny allel będzie syntetyzował o połowę
mniej produktów danego genu.
Inne przykłady wykorzystania genetyki
Diagnostyka medyczna i kryminalistyka
PCR - Reakcja łańcuchowa polimerazy, (ang. Polymerase Chain
Reaction) – łańcuchowa reakcja polimerazy, metoda powielania łańcuchów
DNA w warunkach laboratoryjnych, polegająca na sekwencji wielokrotnego
podgrzewania i oziębiania próbki.
PCR, umoŜliwia syntezę milionów, a nawet miliardów kopii kaŜdej sekwencji
genomowego DNA w czasie krótszym niŜ kilka godzin. Istotną zaletą tej
techniki jest fakt, Ŝe wybrany do powielania segment DNA nie musi być
oddzielony od reszty genomowego DNA
termocykler
Inne przykłady wykorzystania genetyki
Sekwencjonowanie DNA - technika odczytywania kolejności zasad
tworzących cząsteczkę DNA. Najczęściej obecnie uŜywaną metodą jest
metoda Sangera, oparta o syntezę DNA przez polimerazę DNA in vitro.
Do reakcji dodaje się niewielką ilość dideoksynukleotydów, które są
wbudowywane w DNA, ale nie mogą być substratem do dalszego
wydłuŜania nici. W ten sposób otrzymuje się fragmenty DNA zakończone
specyficznym nukleotydem. Produkty reakcji rozdziela się
elektroforetycznie, co powoduje ich segregację pod względem wielkości
produktów.
Klonowanie
Klonowanie to proces polegający na wytworzeniu kopii
organizmu zwierzęcego albo roślinnego, identycznego pod
względem właściwości dziedzicznych. Uzyskuje się to
przez przeniesienie jądra komórki somatycznej jednego
osobnika do pozbawionej jądra komórki jajowej innego
osobnika.
W 1996 po raz pierwszy w historii grupa
badaczy kierownictwem, briologa Iana
Wilmuta z Roslin Institute w Wielkiej Brytanii
sklonowała ssaka-owcę zwaną imieniem
Dolly.
klonowanie
Proces klonowania owcy Dolly przebiegał następująco:
1) Pobranie komórek somatycznych jednego osobnika, ich hodowla in
vitro(tak prowadzona, aby komórki znalazły się w fazie spoczynku);
2) Pobranie komórki jajowej innego osobnika, pozbawienie jej jądra
komórkowego;
3) Elektrofuzja jądra komórki somatycznej z komórką jajową
pozbawioną jądra;
4) Przejęcie funkcji usuniętego jądra w komórce jajowej przez nowe
jądro;
5) Mitotyczne podziały komórki jajowej in vitro, powstanie zarodka;
6) Wprowadzenie tak powstałego zarodka do macicy innej samicy;
7) Powstanie z zarodka owcy będącej kopią genetyczną osobnika, z
którego pobrano komórkę somatyczną.