Digitln uebn materil Genov inenrstv Mgr Simona Valokov

Digitální učební materiál Genové inženýrství Mgr. Simona Valošková listopad 2013

Digitální učební materiál Číslo projektu CZ. 1. 07/1. 5. 00/34. 0606 Název programu OP 1. 5 Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu Inovace vzdělávacího procesu Číslo materiálu VY_32_INOVACE-4 -12 -BIO-15 Název školy Střední zdravotnická škola, Brno, Jaselská 7/9 Autor Mgr. Simona Valošková Vzdělávací oblast Biologie Tematická oblast Genetika Téma Genové inženýrství Ročník 4. (ZL), 2. (ZA) Datum tvorby Listopad 2013 Anotace Prezentace slouží k výkladu učiva. Metodický pokyn Doporučuji použít k vysvětlení a názorné výuce.

Genové inženýrství Definice Genové inženýrství se zabývá vytvářením pozměněných či nových genů nebo přípravou nových (nepřirozených) kombinací genů a jejich zaváděním do genomu organizmu s cílem rekonstruovat jejich genetickou výbavu a vytvářet tak geneticky modifikované (transgenní) organismy. nová éra biotechnologií

Přenos cizích genů do rostliny pomocí Ti- plazmidu Obr. 1

Klonování Genů (DNA) Vytváření identických kopií genu určitého organismu v buňkách jiného organismu Genové inženýrství • vytváření transgenních organismů • příprava látek v nepříbuzných organismech • tvorba nových látek • genová terapie Buněk nebo organismů Vytváření identických kopií buněk nebo organismů nepohlavní cestou Terapeutické klonování • množení kmenových embryonálních buněk pro léčebné účely Reprodukční klonování • identičtí jedinci (klony) Ovce Dolly

Transgenní organismy poskytují léky i potraviny VYUŽITÍ TRANSGENNÍCH ROSTLIN 1. Ovlivňování agronomických vlastností • rezistence k patogenům (hmyzu, virům, plísním apod. ) • rezistence k herbicidům • tolerance ke stresum (suchu, mrazu, zasolení půd) 2. Modifikace užitných vlastností • prodloužení skladovatelnosti zpomalením zrání • rezistence k skládkovým chorobám • vylepšování nutriční hodnoty a chuti • produkce sekundárních metabolitu • produkce farmakologicky účinných látek (vitamíny, vakcíny) Technické plodiny • produkce modifikovaných olejů pro průmyslové využití • produkce biodegradovatelných plastů • produkce bionafty 3. Využití pro bioremediace (čištení prostředí) – tvorba mikroorganismů k čištění vody, půdy….

Mapa světové produkce GMO 2005 Normální a zlatá rýže obsahující betakaroten Země produkující více než 95 % GMO Ostatní země produkující GMO Experimentální pěstování Obr. 2 Obr. 3

Transgenoze živočichů - mnohem složitější VYUŽITÍ TRANSGENNÍCH ŽIVOČICHŮ • • Zvířata obsahující gen pro růstový hormon – rychlejší růst Přežvýkavci obsahující ve střevě GMO-mikroorganismy, které redukují toxicitu některých rostlin Drůbež s pozměněnými trávicími schopnostmi (celulóza, tuky, . . ) Drůbež se zvýšeným obsahem lysozymu ve vejcích (využití v průmyslu a farmakologii) Ovce s vylepšenou srstí Myši s pozměněnými nebo inaktivovanými geny - studium lidských genetických poruch Zvířata jako dárci orgánu Zvířata produkující cizorodé látky v mléce, moči, krvi nebo tkáních (animal farming: zvírata jako bioreaktory)

Některé významné produkty: Inzulin (gen. modifikované bakterie 1982) Deoxyribonkleáza (gen. mod. buňky křečka 1994 léčba cystické fibrózy) Lidský růstový hormon (gen. mod. bakterie 1985) Vakcína proti žloutence typu B (gen. mod. kvasinky 1986)

Geneticky modifikované myši obsahující gen GFP (kódující zelený fluoreskující protein – získaný z medúzy) Obr. 4

Zvířata jako živé továrny („animal farming“) Přenos vajíčka do náhradní matky Injekce DNA do projádra oplozeného vajíčka Lidský gen v retrovirovém vektoru Transgenní potomek, kterému se v mléčné žláze vytváří lidský protein Mléko obsahující lidský protein Izolace lidského proteinu Obr. 5

Genová terapie • Léčba molekulárních dědičných chorob cestou transgenoze funkčních alel do lidských buněk. • Vhodné jsou především buňky, které se dělí- kmenové buňky kostní dřeně kožní a epitelové. • Buňky se infikuji virovým vektorem nebo přímo izolovanou DNA a vpraví se zpět do plochých kostí pacienta- předpokládá se, že se budou dělit a postupně nahradí buňky s mutovaným genem. Problémy: V praxi dochází často k vymizení upravených buněk a je nutno terapii opakovat. Není vhodné u polygenních chorob. Genová terapie stále ve vývoji, převažují aplikace u cystické fibrózy a nádorových onemocnění.

Rozdělení genové terapie PODLE TYPU BUNĚK, DO NICHŽ JSOU GENY VNÁŠENY: A. GENOVÁ TERAPIE ZÁRODEČNÝCH BUNĚK B. GENOVÁ TERAPIE SOMATICKÝCH BUNĚK PODLE ZPŮSOBU PŘENOSU GENU A. GENOVÁ TERAPIE IN VITRO (EX VIVO) B. GENOVÁ TERAPIE IN VIVO

Obr. 6 Obr. 7

Klonování Obr. 8 Odebrání buněk z mléčné žlázy bílé ovce Umístění buněk do těsné blízkosti, jeden impulz navodí splynutí a druhý nastartuje buněčné dělení Přenos vyvíjejícího se embrya do dělohy náhradní matky, která zárodek donosí Odebrání neoplozeného vajíčka z ovce černohubky a vyjmutí jádra Narozené jehně Dolly má stejnou chromozomovou výbavu jako bílá ovce, z jejíž mléčné žlázy byla buňka odebrána

Internetové zdroje a literatura: Obr. 1: dílo autorky Obr. 2: PIXELTOO. World map GMO production 2005. png. In: Wikimedia Commons [online]. 2005 [cit. 2013 -11 -24]. Dostupné pod licencí Public Domain z: http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: World_map_GMO_production_2005. png Obr. 3: INTERNATIONAL RICE RESEARCH INSTITUTE (IRRI). Golden Rice. jpg. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001 - [cit. 2013 -11 -24]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http: //en. wikipedia. org/wiki/File: Golden_Rice. jpg Obr. 4: DERIVATIVE WORKS OF THIS FILE: GFP MICE 01 COPY. JPG, Ingrid Moen, Charlotte Jevne, Jian Wang, Karl-Henning Kalland, Martha Chekenya, Lars A Akslen, Linda. GFP Mice 01. jpg. In: Wikimedia Commons [online]. 2012 [cit. 2013 -11 -24]. Dostupné pod licencí Creative Commons Attribution 2. 0 Generic z: http: //en. wikipedia. org/wiki/File: GFP_Mice_01. jpg Obr. 5: dílo autorky Obr. 6: PISUM NA PODSTAWIE PRACY LIZANNE KOCH. File: In vivo gene therapy pl. jpg. In: Wikimedia Commons [online]. 2012 [cit. 2013 -11 -24]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: In_vivo_gene_therapy_pl. jpg? uselang=cs Obr. 7: PISUM NA PODSTAWIE PRACY LIZANNE KOCH. Ex. Vivo. Gene. Therapy pl. jpg. In: Wikimedia Commons [online]. 2012 [cit. 2013 -11 -24]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Ex. Vivo. Gene. Therapy_pl. jpg Obr. 8: dílo autorky JELÍNEK, Jan a Vladimír ZICHÁČEK. Biologie pro gymnázia: (teoretická a praktická část). 7. aktualiz. vyd. Olomouc: Nakladatelství Olomouc, 2004, 573 s. , barevné přílohy. ISBN 80 -718 -2177 -2. ŠMARDA, Jan. Genetika: pro gymnázia. 1. vyd. Praha: Fortuna, 2003, 143 s. ISBN 80 -716 -8851 -7. KOČÁREK, Eduard. Genetika: obecná genetika a cytogenetika, molekulární biologie, biotechnologie, genomika. 2. vyd. Praha: Scientia, 2008, 211 s. ISBN 978 -80 -86960 -36 -4.

Materiály jsou určeny pro bezplatné používání pro potřeby výuky a vzdělávání na všech typech škol a školských zařízení. Jakékoliv další využití podléhá autorskému zákonu.