Znaczenie genetyki. Opracował A. Podgórski

Transkrypt

1 Znaczenie genetyki Opracował A. Podgórski

2 InŜynieria genetyczna InŜynieria genetyczna ingerencja w materiał genetyczny organizmów, w celu zmiany ich właściwości dziedzicznych.

3 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.

4 Wydzielanie i fragmentowanie DNA Rozdrabnianie tkanki Usuwanie błon Usuwanie białek Wytrącanie DNA Rozpuszczanie DNA Cięcie DNA na odcinki Rozdział elektroforetyczny Pozyskiwanie odcinków DNA

5 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 Wprowadzone do komórki biorcy wraz z przyłączonym fragmentem DNA dawcy umoŝliwiają namnaŝanie się w niej genów zawartych w tym DNA.

6 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

7 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)

8

9 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

10 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.

11 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.

12 Kolor pomarańczowy- kraje produkujące więcej niŝ 95% Ŝywności modyfikowane Paski pomarańczowe - kraje komercjalizujące GMO Kropki pomarańczowe - kraje eksperymentujące

13 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.

14

15 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.

16 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.

17 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

18 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.

19 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.

20 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.

21

22