RAKENDUSBIOLOOGIA I Raku ja embronaaltehnoloogia Koostas Kersti Veskimets

RAKENDUSBIOLOOGIA I Raku- ja embrüonaaltehnoloogia Koostas Kersti Veskimets

Fundamentaalteadused ja rakendusteadused Fundamentaalteadused püüavad välja selgitada loodusseadusi. l Rakendusteadused otsivad avastatud loodusseadustele kasutamisvõimalusi. Tooge näiteid, kus sellest kasu saab? l

Bioloogias on samuti… l l fundamentaalteadused … ja rakendusteadused… BIOTEHNOLOOGIA – rakendusbioloogia valdkond, kus kasutatakse organisme, et toota inimesele vajalikke aineid. Peamiselt bakterid, seened, GM- loomad ja – taimed.

Biotehnoloogia eelised: Säästab energiat l Vähem ja kahjutud jäätmed l Odav tooraine ja puudused: Ajakulu vastavate organismide leidmiseks, kasvatamiseks. Tundlikkus keskkonnategurite suhtes. l

Tallinna Tehnikagümnaasiumi noored “biotehnoloogid” TTÜ Loodusteadustemaja õppelaboris Autori fotod

Mida toodetakse biotehnoloogiliselt? Toiduainetetööstuses juba sajandeid tehakse: juustu, kohupiima, jogurtit jt. piimatooted.

Köögiviljade hapendamine (kurk, kapsas, seened) Pärmitaigen – leib, sai, jne. Autori foto

Õlle ja veini tootmisel

Uuemad tehnoloogiad Toidu omaduste parandamine Seentest saadud ensüümid kalgendavad piima juustu tootmisel, parandavad leiva ja õlle omadusi. Pintselhalliku abil toodetakse hallitusjuustu ja salaamit.

Tärklisest siirupi tootmisel kasutatakse bakterite ja hallitusseente amülaasi

Funktsionaalne toit … toidule on lisatud midagi, et see parandaks inimese tervist. Biokeefir, biojogurt – lisatud probiootilisi baktereid, mis parandavad seedimist, immuunsüsteemi. “Hellus” sisaldab Eestis patenteeritud Lactobacillus fermentum ME-3, mis hävitab düsenteeria, salmonelloosi ja vähendab ateroskleroosi…

Meditsiin kasutab biotehnoloogiat ka juba terve sajandi Antibiootikumid seentest ja bakteritest (penitsilliin ja tetratsükliin) A. Fleming avastas penitsilliini 1929. a Alkaloidid, mida kasutatakse Parkinsoni tõve ja migreeni raviks.

Põllumajanduses • Silo valmistamisel • Mügarbakterid küntakse mulda – N-väetis! • Biotõrje (taimekaitsevahendid) – - seentest saadud ensüümid peletavad putukaid ja seenhaigusi. - feromoonidega meelitatakse kahjurid lõksu - bakteritoksiin (Bt-toksiin on parim) tapab putukaid selektiivselt ja inimesele mõju ei avalda.

Silotorn - kariloomade "hapukapsa" tünn

Miks liblikõielised rikastavad mulda lämmastikuga? http: //www. google. ee/imgres? imgurl=http: //www. luontoportti. com/suomi/images/6271. jpg • http: //www. oldergrupp. ee/index. php/page, Valgeristik. RETOR

Tööstuses Bioplast – laguneb looduses kiiremini. Biogaas – prügi lagundamine bakterite abil Bakterid puhastavad reovett (aktiivmuda). Bakterid lagundavad prügi gaasiks või koguni alkoholiks Pesuvahendites - ensüümid saadakse bakteritest ja seentest. "Intelligentsed" pesupulbrid lagundavad lipiide, valke, polüsahhariide jne.

RAKU- JA EMBRÜOTEHNOLOOGIA Kloonimine on geneetiliselt identsete järglaste (organismide, rakkude, aga ka DNA) saamine. Ka taimede vegetatiivne paljunemine on kloonimine. Meristeempaljundus on uuem meetod: Meristeemrakud on diferentseerumata ja paljunemisvõimelised. Nad on totipotentsed – “kõikvõimelised”.

Kasvukuhikust võetakse mõned meristeemrakud, pannakse söötmesse (steriilselt). Ühest meristeemist võib saada sadu võrseid. Saadakse viirusvabasid taimi: kartul, maasikas, nelk, krüsanteem. http: //oregonstate. edu/potatoes/CSS 322 Web. Notes. html

Hübridoomitehnoloogia ja monoklonaalsed antikehad • Teatud antigeen viiakse hiiresse. • Hiires tekivad vastavaid antikehi tootvad Blümfotsüüdid. • B-lümfotsüüdid viiakse kokku kasvajarakkudega – need on hübridoomid. • Selektiivsöötmel jäävad ellu ja paljunevad ainult hübridoomid. • Nüüd on puhaskultuur ühte tüüpi antikehi tootvatest, hästi paljunevatest rakkudest.

Antigeen Monokloonsete antikehade tootmine Rakud ühendatakse Antikehasid tootvad B-lümfotsüüdid Kasvajarakud paljunevad hästi Monokloonsed antikehad topics/immune. System/frontiers Images. htm

Monokloonseid antikehi kasutatakse: 1. Antigeenide määramiseks, st saab avastada haigust 2. Teatud valkude puhtaks eraldamiseks 3. Rasedustestis. Testjoon värvub ainult siis, kui proov sisaldab kooriongonadotropiini. http: //thejenniferblog. files. wordpress. com/2008/01/pregnancy_test. jpg

Embrüosiirdamine ja viljastamine in vitro Superovulatsioonil küpseb nt lehmal palju munarakke. Pärast viljastamist pestakse embrüod välja. Nende hulgast valitakse parimad ja viiakse surrogaatemadesse. Katseklaasi (in vitro) viljastamise meetod 1970 a Miks tehakse? Heade omadustega loomalt saab palju järglasi. Embrüod säilivad sügavkülmutatult, saab transportida.

Embrüosiirdamine inimesel Esimene laps sündis Inglismaal 1978. a. , Eestis 1993. a. Nüüd on neid üle 2 miljoni. Lastetuid abielupaare on Eestis 10 – 20%. Asendusema ei ole Eestis praegu (2010) lubatud. In vitro viibib embrüo ainult 2 -5 päeva. Munarakud võetakse otse munasarjast nõelpipetiga.

Imetajate kloonimine Embrüonaalkloonimine: Varase embrüo rakud on totipotentsed, need eraldatakse üksteisest ja viiakse mitmetesse emasloomadesse. Igast rakust saab areneda tervikorganism. Kõik nad on geneetiliselt omavahel samad.

Embrüonaalkloonid Kas embrüonaalkloonid on identsed? Põhjenda!

Tuumkloonimine s. t. keharaku tuuma viimisel munarakku on saadud uus organism. 1997. a. saadi esimene tuumkloonitud lammas Dolly. Katse näitas, et imetajate tuumas on kogu organismi arenguks vajalik aktiivne geneetiline info olemas. Kas Dollyl on ainult tuumadoonori geenid?

Udararakust võeti tuum Rakud liideti elektriimpulsiga Munaraku tuum eemaldati Rakk jagunes nagu embrüo Sündis kloon – Dolly Embrüo siirdati kolmandale lambale http: //www. millerandlevine. com/cloning/dolly-fig-13 -13. jpg

Kloonitud on hiiri, küülikuid, kasse, lambaid, kitsi, sigu, muulasid, veiseid, hobuseid jne. Pole suudetud kloonida nt konni. Tegelikult enamus katsetustest ei õnnestu: nt. hobune saadi 328 katsetuse tulemusel. Kloonide eluiga on normaalsest lühem. Miks? Tegelikult ei ole kloonid väljanägemiselt ja omadustelt identsed. Ka ühemunakaksikute sõrmejäljed on erinevad.

Dolly Suurmeister piimaannis koos oma klooniga http: //www. cyagra. com/gallery/images/Jewel%20 plus%20 clone-web. jpg http: //www. emagazine. com/images/upload/1171566901 Dolly_. jpg

Esimene kloonitud hobune. Tema emaks on tema õde. http: //www. wired. com/news/images/full/horse_clone_f. jpg

Kloonitud kassi värvus ei ole sama http: //www. mun. ca/biology/scarr/Cloned_Cat. html

Miks kloonida? : 1. Transgeensete organismide saamiseks 2. Mudelhiired luuakse, et leida ravimeid inimese haigustele. 3. Hävimisohus olevate liikide säilitamiseks: võetakse hävimisohus looma tüvirakust tuum ja viiakse see lähedase liigi munarakku. Munarakk siirdatakse tagasi looma emakasse. Sünnib hävimisohus liigi esindaja.

Gajaal (koduloom) ja http: //www. vecherniy. kharkov. ua/userfiles/image/2007/ 08/22/gayal. jpg Gaur - hävimisohus http: //www. ensnewswire. com/ens/pics 13/gaur. jpg

Inimese kloonimine? Miks ebaeetiline? Põhjenda, kas Georg Otsa, Lennart Meri, Arvo Pärdi kloonid oleksid nende suurmeeste omadustega? Reproduktiivsel kloonimisel saadakse tervikorganism. Terapeutilisel kloonimisel tehakse embrüo in vitro ja kasutatakse selle rakke raviotstarbel. Selline kloonimine legaliseeriti Suurbritannias 2001. a.

Tüvirakud ja rakuteraapia Selgroogsete tüvirakud on diferentseerumata või vähediferentseerunud rakud. Rakuteraapia – tüvirakke kasutatakse kahjustunud kudede taastamisel. Parimad on sügoodi esimestel jagunemistel tekkinud rakud – need on totipotentsed. Embrüoplasti rakud võivad ainete toimel areneda igaks koeks. Nabaväädi tüvirakud saavad ka erinevateks kudedeks (säilitatakse sügavkülmas). http: //biomedicum. ut. ee/armpgb/1 kursus/Ani_a 1. swf

Täiskasvanu tüvirakud: Ammu on tuntud vereloome-tüvirakud. Viimased uurimused näitavad, et kõikides kudedes on omad tüvirakud, ka närvikoes. Mida aktiivsem inimene, seda enam neuronid paljunevad! Peagi saab juba ükskõik millise keharaku suunata teatud ainetega arenema ükskõik millises suunas. Sea rakkudega saab ka inimesi ravida!

Töötatakse inimese südameklappide, rindade, kõrvade, luude, kõhrede jt. kehaosade kunstliku kasvatamise kallal. Katseklaasi-põis hakkas inimeses tööle.