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

Enzymy restrykcyjne 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 Z kolei enzym EcoRI 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 Elektroforeza - technika stosowana przy rozdziale, analizie i oczyszczaniu kwasów nukleinowych i białek. 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 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 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 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 owadów-szkodników, 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 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 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