Geenitehnoloogia esitlus. "Raku- ja geenitehnoloogia meetodid" (ettekanne)
Geenitehnoloogia
Töö lõpetas 10. klassi õpilane - Roman Kirillov.
Geenitehnoloogia
Geenitehnoloogia (genetic engineering) on tehnikate, meetodite ja tehnoloogiate kogum rekombinantse RNA ja DNA saamiseks, organismist (rakkudest) geenide eraldamiseks, geenidega manipuleerimiseks ja teistesse organismidesse viimiseks.
Geenitehnoloogia ei ole teadus laiemas tähenduses, vaid biotehnoloogia tööriist, kasutades selliseid meetodeid bioloogiateadused, nagu molekulaar- ja rakubioloogia, tsütoloogia, geneetika, mikrobioloogia, viroloogia.
Keenialased katsetavad, kuidas kasvab uus transgeenne taimesort, mis on vastupidav putukakahjuritele.
Arengulugu ja saavutatud tehnoloogiatase
20. sajandi teisel poolel mitmed olulised avastused ja geenitehnoloogia aluseks olevad leiutised. Paljude aastate pikkused katsed "lugeda" geenidesse "kirjutatud" bioloogilist teavet on edukalt lõpule viidud. Seda tööd alustasid inglise teadlane F. Sanger ja Ameerika teadlane W. Gilbert ( Nobeli preemia Keemias 1980). Teatavasti sisaldavad geenid info-juhiseid RNA molekulide ja valkude, sh ensüümide sünteesiks organismis. Et sundida rakku sünteesima uusi, tema jaoks ebatavalisi aineid, on vajalik, et selles sünteesitaks vastavad ensüümide komplektid. Ja selleks on vaja selles asuvaid geene sihipäraselt muuta või sisestada sinna uusi, varem puudunud geene. Muutused geenides elusrakkudes on mutatsioonid. Need tekivad näiteks mutageenide – keemiliste mürkide või kiirguse mõjul.
Frederick Sanger
Walter Gilbert
Geenitehnoloogia isik
Inimestel rakendades saaks geenitehnoloogiat kasutada pärilike haiguste raviks. Tehniliselt on aga patsiendi enda ravimisel ja tema järeltulijate genoomi* muutmisel oluline erinevus.
*Genoom on organismi kõigi geenide kogum; selle täielik kromosoomikomplekt.
Knockout hiired
Gene knockout. Konkreetse geeni funktsiooni uurimiseks võib kasutada geeni knockouti. See on ühe või eemaldamise tehnika nimetus rohkem geenid, mis võimaldab uurida sellise mutatsiooni tagajärgi. Knockouti jaoks sünteesitakse sama geen või selle fragment, modifitseeritakse nii, et geeniprodukt kaotab oma funktsiooni.
Rakendus teadusuuringutes
Kunstlik väljendus. Knockouti loogiline lisamine on kunstlik väljendus, see tähendab geeni lisamine kehasse, mida tal varem polnud. Seda geenitehnoloogia tehnikat saab kasutada ka geenifunktsiooni uurimiseks. Sisuliselt on täiendavate geenide sisestamise protsess sama, mis knockouti puhul, kuid olemasolevaid geene ei asendata ega kahjustata.
Rakendus teadusuuringutes
Geeniproduktide visualiseerimine. Kasutatakse siis, kui eesmärk on uurida geeniprodukti lokaliseerimist. Üks märgistamismeetodeid on asendada normaalne geen geeniga, mis on sulandatud reporterelemendiga, näiteks rohelise fluorestseeruva valgu geeniga.
Rohelise fluorestseeruva valgu struktuuri skeem.
Tekst ettekandele "Geenitehnoloogia".
Meie teadmised geneetikast ja molekulaarbioloogia kasvavad iga päevaga. See tuleneb eelkõige tööst mikroorganismide kallal. Mõiste “geenitehnoloogia” võib täielikult omistada selektsioonile, kuid see mõiste tekkis alles seoses üksikute geenide otsese manipuleerimise võimaluse tulekuga.
Seega on geenitehnoloogia meetodite kogum, mis võimaldab geeni üle kanda kehaväliste operatsioonide kaudu. informatsioon ühelt organismilt teisele.
Mõne bakteri rakkudes on lisaks põhilisele suurele DNA molekulile ka väike ringikujuline DNA plasmiidimolekul. Geenitehnoloogias nimetatakse prasmiide, mida kasutatakse peremeesrakku vajaliku informatsiooni viimiseks vektoriteks – uute geenide kandjateks. Lisaks plasmiididele võivad vektorite rolli mängida viirused ja bakteriofaagid.
Standardprotseduur on skemaatiliselt näidatud joonisel fig.
Võime välja tuua geneetiliselt muundatud organismide loomise peamised etapid:
1. Huvipakkuvat tunnust kodeeriva geeni saamine.
2.Plasmiidi eraldamine bakterirakk. Plasmiidi avab (lõikab) ensüüm, mis jätab "kleepuvad otsad" - need on komplementaarsed alusjärjestused.
3. Mõlemad geenid vektorplasmiidiga.
4. Rekombineeritud plasmiidi sisestamine peremeesrakku.
5. Lisageeni saanud rakkude valimine. märk ja selle praktiline kasutamine. Selline uus bakter sünteesib uut valku, seda saab kasvatada ensüümide abil ja saada biomassi tööstuslikus mahus.
Üks geenitehnoloogia saavutusi on inimeses insuliini sünteesi kodeerivate geenide ülekandmine bakterirakku. Sellest ajast peale, kui selgus, et põhjus suhkurtõbi on hormooninsuliini puudus, diabeedihaiged hakkasid saama insuliini, mida saadi kõhunäärmest pärast loomade tapmist. Insuliin on valk ja seetõttu on palju vaieldud selle üle, kas selle valgu geene saaks sisestada bakterirakkudesse ja seejärel tööstuslikes mastaapides kasvatada, et kasutada seda hormooni odavama ja mugavama allikana. Praegu on olnud võimalik iniminsuliini geene üle kanda ja selle hormooni tööstuslik tootmine on juba alanud.
Teine inimese jaoks oluline valk on interferoon, mis tekib tavaliselt vastusena viirusinfektsioonile. Interferooni geen kanti ka bakterirakku.
Tulevikku vaadates kasutatakse baktereid laialdaselt tehastena mitmesuguste eukarüootsete rakuproduktide, näiteks hormoonide, antibiootikumide, ensüümide ja põllumajanduses vajalike ainete tootmiseks.
On võimalik, et kasulikke prokarüootseid geene saab lisada eukarüootsetesse rakkudesse. Näiteks viia kasulike põllumajandustaimede rakkudesse lämmastikku siduvate bakterite geen. See oleks ülimalt oluline suur tähtsus toiduainete tootmiseks oleks võimalik järsult vähendada või isegi täielikult loobuda nitraatväetiste pinnasesse viimisest, mille peale kulutatakse tohutuid rahasummasid ning mis reostavad lähedalasuvaid jõgesid ja järvi.
V kaasaegne maailm geenitehnoloogiat kasutatakse ka esteetilistel eesmärkidel muudetud organismide loomiseks (see slaid on kustutatud, aga soovi korral saab sinna lisada pilte siniste rooside ja helendavate kaladega).
Slaid 1
Biotehnoloogia Geenitehnoloogia
Slaid 2
Biotehnoloogia on loodus- ja tehnikateaduste integreerimine, mis võimaldab meil täielikult realiseerida elusorganismide võimeid toidu tootmiseks, ravimid, lahendada probleeme energeetika ja keskkonnakaitse valdkonnas.
Slaid 3
Üks biotehnoloogia tüüp on geenitehnoloogia. Geenitehnoloogia põhineb hübriidsete DNA molekulide tootmisel ja nende molekulide viimisel teiste organismide rakkudesse, samuti molekulaarbioloogilistel, immunokeemilistel ja bmokeemilistel meetoditel.
Slaid 4
Geenitehnoloogia hakkas arenema 1973. aastal, kui Ameerika teadlased Stanley Cohen ja Anley Chang sisestasid barteriaalse plasmiidi konna DNA-sse. See transformeeritud plasmiid viidi seejärel tagasi bakterirakku, mis hakkas sünteesima konnavalke ja andma edasi ka konna DNA-d oma järglastele. Nii leiti meetod, mis võimaldab integreerida võõraid geene teatud organismi genoomi.
Slaid 5
Geenitehnoloogiat kasutatakse laialdaselt praktiline kasutamine tööstustes Rahvamajandus, nagu mikrobioloogiatööstus, farmaatsiatööstus, toidutööstus ja põllumajandus.
Slaid 6
Geenitehnoloogia üks olulisemaid tööstusharusid on ravimite tootmine. Kaasaegsed tehnoloogiad tootmine erinevaid ravimeid võimaldab teil ravida tõsiseid haigusi või vähemalt aeglustada nende arengut.
Slaid 7
Geenitehnoloogia põhineb rekombinantse DNA molekuli tootmise tehnoloogial.
Slaid 8
Mis tahes organismi pärilikkuse põhiühik on geen. Valke kodeerivates geenides olev informatsioon dešifreeritakse kahe järjestikuse protsessi kaudu: transkriptsioon (RNA süntees) ja translatsioon (valgu süntees), mis omakorda tagavad DNA-s krüpteeritud geneetilise informatsiooni õige translatsiooni nukleotiidide keelest aminohapete keelde.
Slaid 9
Geenitehnoloogia arenedes hakati üha enam läbi viima erinevaid loomkatseid, mille tulemusel saavutasid teadlased omamoodi organismide mutatsiooni. Näiteks lõi ettevõte Lifestyle Pets geenitehnoloogia abil hüpoallergeense kassi nimega Ashera GD. Looma kehasse viidi teatud geen, mis võimaldas tal "haigusi vältida".
Slaid 11
Pennsylvania ülikooli teadlased esitlesid geenitehnoloogiat kasutades uus meetod vaktsiini tootmine: kasutades geneetiliselt muundatud seeni. Tänu sellele kiirenes vaktsiini tootmisprotsess, millest pennsylvanlaste arvates võib kasu olla bioterrorirünnaku või linnugripipuhangu korral.
Slaid 1
Slaidi kirjeldus:
Slaid 2
Slaidi kirjeldus:
Slaid 3
Slaidi kirjeldus:
Slaid 4
Slaidi kirjeldus:
Slaid 5
Slaidi kirjeldus:
Slaid 6
Slaidi kirjeldus:
Slaid 7
Slaidi kirjeldus:
Slaid 8
Slaidi kirjeldus:
Slaid 9
Slaidi kirjeldus:
Slaid 10
Slaidi kirjeldus:
Slaid 11
Slaidi kirjeldus:
Slaid 12
Slaidi kirjeldus:
Slaid 13
Slaidi kirjeldus:
Slaid 14
Slaidi kirjeldus:
Slaid 15
Slaidi kirjeldus:
Slaid 16
Slaidi kirjeldus:
Slaid 17
Slaidi kirjeldus:
Slaid 18
Slaidi kirjeldus:
Slaid 19
Slaidi kirjeldus:
Slaid 20
Slaidi kirjeldus:Slaidi kirjeldus:
Loomade kloonimine Teise surnud looma udararakkudest kloonitud lammas Dolly täitis 1997. aastal ajalehti. Roslyni ülikooli (USA) teadlased tõid välja edu, pööramata avalikkuse tähelepanu sadadele varem juhtunud ebaõnnestumistele. Dolly polnud esimene loomade kloon, kuid ta oli kõige kuulsam. Tegelikult on maailm loomi klooninud juba viimase kümnendi. Roslyn hoidis edu saladuses, kuni neil õnnestus patenteerida mitte ainult Dolly, vaid kogu tema loomise protsess. Maailma Intellektuaalomandi Organisatsioon (WIPO) on andnud Roslyni ülikoolile ainuõigused kõigi loomade, sealhulgas inimeste kloonimiseks kuni 2017. aastani. Dolly edu on inspireerinud teadlasi üle maailma loomingutesse upitama ja sellest hoolimata jumalat mängima Negatiivsed tagajärjed loomadele ja keskkonnale. Tais üritavad teadlased kloonida 100 aastat tagasi surnud kuningas Rama III kuulsat valget elevanti. 50 tuhandest 60ndatel elanud looduslikust elevandist on Taisse jäänud vaid 2000. Tailased tahavad karja elustada. Kuid samas ei mõista nad, et kui kaasaegsed inimtekkelised häiringud ja elupaikade hävitamine ei lõpe, ootab sama saatus ka kloone. Kloonimine, nagu kogu geenitehnoloogia üldiselt, on haletsusväärne katse lahendada probleeme, jättes tähelepanuta nende algpõhjuseid.
Slaid 22
Slaidi kirjeldus:
Slaid 23
Slaidi kirjeldus:
Slaid 2
Geenitehnoloogia on meetodite kogum, mis võimaldab in vitro operatsioonide kaudu (in vitro, väljaspool keha) üle kanda geneetiline teaveühest organismist teise.
Slaid 3
Geenitehnoloogia eesmärk on saada rakke (peamiselt bakteriaalseid), mis on võimelised tööstuslikus mastaabis tootma teatud “inimese” valke; võime ületada liikidevahelisi barjääre ja kanda üle ühe organismi individuaalsed pärilikud omadused teisele (kasutamine taimede ja loomade valikul)
Slaid 4
Geenitehnoloogia ametlikuks sünnikuupäevaks peetakse 1972. aastat. Selle asutaja oli Ameerika biokeemik Paul Berg.
Slaid 5
Paul Bergi juhitud teadlaste meeskond, kes töötas Californias San Francisco lähedal asuvas Stanfordi ülikoolis, teatas esimese rekombinantse (hübriidse) DNA loomisest väljaspool keha. Esimene rekombinantne DNA molekul koosnes fragmentidest coli(Eschherihia coli), selle bakteri enda geenide rühm ja SV40 viiruse täielik DNA, mis põhjustab ahvidel kasvajate teket. Sellisel rekombinantsel struktuuril võib teoreetiliselt olla funktsionaalne aktiivsus nii E. coli kui ka ahvirakkudes. Ta oskas "kõndida" nagu süstik bakteri ja looma vahel. Selle töö eest pälvis Paul Berg 1980. aastal Nobeli preemia.
Slaid 6
SV40 viirus
Slaid 7
Geenitehnoloogia põhimeetodid.
Geenitehnoloogia peamised meetodid töötati välja 20. sajandi 70ndate alguses. Nende olemus on uue geeni toomine kehasse. Selleks luuakse spetsiaalsed geneetilised konstruktsioonid – vektorid, s.o. seade uue geeni rakku toimetamiseks.Plasmiide kasutatakse vektorina.
Slaid 8
Plasmiid on ringikujuline kaheahelaline DNA molekul, mida leidub bakterirakus.
Slaid 9
GM kartul
Geneetiliselt muundatud organismide eksperimentaalne loomine algas 20. sajandi 70ndatel. Hiinas on hakatud kasvatama pestitsiidikindlat tubakat. USA-s ilmus: GM tomatid
Slaid 10
Tänapäeval on Ameerika Ühendriikides rohkem kui 100 tüüpi geneetiliselt muundatud tooteid - "transgeene" - sojaoad, mais, herned, päevalilled, riis, kartul, tomatid ja teised. Sojaoad Päevalilleherned
Slaid 11
Geneetiliselt muundatud loomad:
Bunny Glow in the Dark Salmon
Slaid 12
GMI-d sisalduvad paljudes toiduainetes:
GM maisi lisatakse kondiitritoodetele ja pagaritooted, karastusjoogid.
Slaid 13
GM sojaube sisaldavad rafineeritud õlid, margariinid, küpsetusrasvad, salatikastmed, majoneesid, pasta, isegi beebitoit ja muud tooted.
Slaid 14
GM-kartuleid kasutatakse krõpsude valmistamiseks
Slaid 15
Kelle tooted sisaldavad transgeenseid komponente:
Nestle Hershey Coca-Cola McDonald's