Podstawy inynierii genetycznej i jej zastosowanie Maja Kara

Podstawy inżynierii genetycznej i jej zastosowanie Maja Karaś

Co to jest inżynieria genetyczna? Manipulacje genetyczne prowadzące do wytworzenia organizmu o nowych cechach, które nie występują u danego gatunku.

Inżynieria genetyczna jest dziedziną biotechnologii Biotechnologia to wszelkie manipulacje żywymi organizmami mające na celu osiągnięcie określonych korzyści.

Enzymy restrykcyjne są podstawowym narzędziem inżynierii genetycznej l l l Enzymy restrykcyjne (ang. restriction enzymes) są enzymami izolowanymi z bakterii. Służą bakterią do obrony przed inwazją DNA bakteriofagów czyli wirusów bakteryjnych Należą do systemu metylacji-restrykcji

Enzymy restrykcyjne l Są zdolne do rozpoznawania specyficznych sekwencji w DNA i przecinania jej.

Enzymy restrykcyjne l Większość enzymów restrykcyjnych typu II rozpoznaje palindromowe sekwencje 4 lub 6 -nukleotydowe. Nacięcia w obu niciach mogą leżeć naprzeciwko siebie i wówczas powstają tzw. "tępe końce", 5' GGCC 3' 3' CCGG 5' 5' GG CC 3' 3' CC GG 5'

Enzymy restrykcyjne l l Z kolei enzym Eco. RI ze szczepu Escherichia coli rozpoznaje 6 -nukleotydową sekwencję: 5' GAATTC 3' 3' CTTAAG 5' przecinając obie nici DNA tak, że powstają tzw. "lepkie końce" 5' G AATTC 3' 3' CTTAA G 5'

Elektroforeza l Elektroforeza - technika stosowana przy rozdziale, analizie i oczyszczaniu kwasów nukleinowych i białek. l DNA i RNA mają ładunek ujemny i zgodnie z tym ładunkiem, migrują w polu elektrycznym w kierunku anody. Szybkość migracji zależy od wielkości i kształtu cząsteczki.

Elektroforeza

Elektroforeza Na podstawie analizy prążków jesteśmy w stanie określić np. nosicielstwo choroby genetycznej (obecność mutacji w genie)

Metody modyfikacji genetycznych

Aby zmodyfikować organizm potrzebujemy DNA , enzymów i wektora l WEKTOR - cząsteczka DNA mogąca być nośnikiem interesującego nas kawałka DNA , która posiada zdolność do replikacji w danym typie komórek. Zapewnia powielanie wprowadzonego fragmentu DNA czyli klonowanie a czasami także wydajną syntezę kodowanego przez gen białka

Wektory l plazmidy

GMO- genetycznie zmodyfikowane organizmy - bakterie Bakterie GMO wykorzystuje się do produkcji: - ludzkiej insuliny, (wcześniej z trzustek cielęcych – alergie) -ludzkiego hormonu wzrostu, (wcześniej od nieboszczyków) -czynników krzepnięcia krwi, -antygenów wirusowych wykorzystywanych w szczepionkach, -oczyszczanie ścieków, i inne.

GMO- genetycznie zmodyfikowane organizmy - rośliny l l l większe plony, odporność na czynniki pogodowe, odporność na działanie szkodników (np. grzyby chorobotwórcze), polepszenie właściwości organoleptycznych np. bezpestkowe owoce, ładniejszy kolor, odporność na herbicydy, szczepionki w sałacie (WZW B) – UAM Poznań

Kukurydza - odporność na owady wszczepiony został gen odpowiedzialny za wytwarzanie białka, które zjadane przez owada niszczy jego przewód pokarmowy co doprowadza do śmierci. Białko to "działa" tylko w organizmach niektórych, ściśle określonych gatunków owadówszkodników, nie jest aktywne np. u człowieka. - wytwarzanie substancji używanych do wyrobu leków lub szczepionek,

Ziemniaki - wzrost zawartości skrobi, ponadto odmiany składające się wyłącznie z amylopektyny - u odmian tradycyjnych 20% skrobi to amyloza, którą usuwa się z ziemniaków przemysłowych co podnosi koszty, - odporność na herbicydy, stonkę ziemniaczaną, wirusy, - "słodkie ziemniaki" - wprowadzenie genu odpowiedzialnego za wytwarzanie słodkiego białka - taumatyny, - odporność na ciemnienie pouderzeniowe - większa trwałość, - mała zawartość glikoalkaloidów - substancji szkodliwych na człowieka, występujących w surowych ziemniakach.

Pomidory - spowolnienie dojrzewania, większa trwałość - większa zawartość suchej masy, - poprawa smaku, - intensywniejsza barwa, cieńsza skórka.

Truskawka wyższa słodkość owoców, - spowolnienie dojrzewania, - odporność na mróz.

Soja - odporność na środki ochrony roślin na herbicydy, - odporność na wirusy, szkodniki, - obniżona zawartość kwasu palmitynowego.

Sałata - produkująca szczepionkę na zapalenie wątroby typu B - można się szczepić jedząc sałatę została ona opracowana przez naukowców z Instytutu Chemii Bioorganicznej PAN w Poznaniu pod kierownictwem prof. Legockiego

Winogron - odmiany bezpestkowe.

Modyfikacje zwierząt

Modyfikacje zwierząt l Modyfikacje zwierząt mają na celu głównie uzyskanie zwierząt o pożądanych cechach w hodowli - szybciej rosnące świnie, ryby, zastosowaniu ich w produkcji białek, enzymów, innych substancji wykorzystanych w przemyśle farmaceutycznym (jako bioreaktory), uodpornieniu na choroby. Modyfikacje zwierząt nie są tak popularne jak roślin, głównie ze względu na trudności w samym procesie modyfikacji, proces jest bardzo skomplikowany i trwa długo, koszty są bardzo duże. Zwierzęta modyfikowane genetycznie często chorują, czy są bezpłodne.

Zwierzęta transgeniczne jako bioreaktory krowy, kozy, owce, pożądane białka wytwarzane są w gruczołach mlecznych i wydzielane z mlekiem. Produkowane są: - antytrombina - ludzki enzym - czynnik krzepliwości - antytrypsyny - stosowanej w leczeniu rozedmy płuc, - erytropoetyny - leczenie anemii , - Mleko z ludzkimi białkami – nie uczula niemowląt

Zwierzęta transgeniczne l Inne: - owce wytwarzające wełnę toksycznaą dla moli i nie kurczącą się w praniu, - lepsza jakość mięsa, mleka, - transgeniczne koty dla alergików - ich sierść nie powoduje alergii, - transgeniczne rybki akwariowe z genami z meduzy, dzięki którym fluoryzują w ciemności

Zwierzęta transgeniczne

Narzędzia inżynierii genetycznej są niebezpieczne w rękach terrorystów

KONIEC