56.Aplikacegenetiky, Biologia Geografia


56. Aplikace genetiky

Genetika mikroorganismů

1) Genetika virů

U virů může docházet k tzv. rekombinacím mezi molekulami jejich nukleových kyselin. Může se tak dít v případě, že je hostitelská buňka tzv. superinfikována - jsou v ní najednou dva geneticky odlišné viry se shodnou hostitelskou specifitou a pomnožují se ve stejný okamžik. Viriony, které pak takovouto pozměněnou nukleovou kyselinu obsahují mohou mít jiné vlastnosti. Také při replikaci virové DNA v hostitelské buňce dochází často k záměnám nukleotidů v řetězci. Dochází tak k virovým mutacím.

2) Genetika bakterií

U bakterií je možná rekombinace jejich genetických vlastností i přes jejich nepohlavní způsob rozmnožování. Tato rekombinace se označuje jako parasexuální rekombinace, i když nemá se sexualitou nic společného. Nejdůležitějším způsobem je bakteriální konjugace k rekombinacím mezi molekulami DNA dvou různých bakteriálních buněk dochází především při bakteriální konjugaci. Její podstatou je kontakt buněčných stěn bakterií a přenos molekuly DNA z donorové buňky do recipientní pomocí plazmidu. V recipientní buňce poté může dojít k přenosu rekombinace, tento jev je podobný procesu crossing-over u eukaryotických organismů. Tento přenos informace mezi dvěma buňkami je ovšem vždy jen jednosměrný. Navíc musí mít donorové buňky v cytoplazmě specifický plazmid (tzv. F-plazmid), narozdíl od recipientní buňky, která tento plazmid nikdy nemá.

Dědičnost člověka

U člověka jako u nejsložitějšího organismu se vyvinula také nejsložitější dědičnost. V jádře každé diploidní buňky se ukrývají dvě sady po 23 chromozomech a v každé chromozomové sadě 39 000 genových lokusů. Průměrná délka každého lokusu je asi 27 000 párů bází.

Proto je složité analyzovat lidský genom, ještě k tomu nelze z etických důvodů pokusně křížit a navíc je jeho generační doba mimořádně dlouhá. Proto se musí používat jiné metody studia lidské dědičnosti, místo experimentálních jen pozorovací metody:

Genové inženýrství a biotechnologie

Genové inženýrství se zabývá přípravou umělých kombinací genů nebo vytvářením pozměněných či nových genů a jejich zavádění do genomu organizmů. Cílem je rekonstruovat (upravit či doplnit) jejich genetickou výbavu. Metodickým základem jsou manipulace s DNA in vitro (ve zkumavce) založené na přípravě rekombinantních molekul DNA a jejich klonování.

Klonování DNA

Klonováním DNA (klonováním genů, molekulárním klonováním) myslíme tvorbu klonů DNA. Klon DNA je soubor identických molekul, fragmentů nebo úseků DNA, které mohou být připraveny např. množením rekombinantních molekul DNA v hostitelské buňce (in vivo) nebo tzv. polymerázovou řetězovou reakcí PCR (in vitro). Je to v podstatě enzym, který umožňuje namnožení úseku DNA i z jejího nepatrného množství (z jediné molekuly). Rekombinantní molekula DNA je molekula DNA vytvořená in vitro spojením cizorodé DNA s tzv. klonovacím vektorem. Klonovací vektor (přenašeč) je molekula DNA, která má schopnost přijmout cizorodou DNA, spojit se s ní a replikovat se v hostitelské buňce. Cizorodá či klonovaná DNA je úsek DNA vložený do klonovacího vektoru. Klonování DNA patří ke stěžejním metodám molekulární biologie. Umožňuje totiž z komplexního genomu izolovat jednotlivé dílčí úseky (např. jednotlivé geny).

Využití klonování DNA:

Cílem je příprava látek využitelných v průmyslu (enzymy), zdravotnictví a farmacii (hormony, krevní faktory, vakcíny)

Klonování DNA zahrnuje tři základní kroky:

  1. Přípravu rekombinantní molekuly DNA

  2. Přenos této molekuly do vhodné hostitelské buňky a její pomnožení

  3. Selekci klonů buněk obsahujících požadované molekuly rekombinantní DNA

DNA určená ke klonování je nejčastěji genomového původu z dárcovského organismu nebo se jedná o cDNA připravenou reverzní transkripcí z mRNA a nebo o DNA připravenou uměle chemickou syntézou. Genomová DNA se nejdříve štěpí na kratší úseky pomocí tzv. restrikčních endonukleáz, což jsou specifické endonukleázy (enzymy) produkované bakteriemi a umí štěpit DNA ve specifických místech, tzv. restrikčních místech. Odštěpí se tzv. restrikční fragmenty.

Pro zavedení cizorodé DNA do hostitelských buněk a pro jejich následné pomnožení se jako vektory používají molekuly DNA odvozené z bakteriálních či kvasinkových plazmidů nebo z virů. Spojení vektorové a cizorodé DNA zabezpečuje DNA-ligáza. Vzniká tak rekombinantní molekula DNA. Přenos takovýchto molekul do hostitelského organizmu se provádí nejčastěji pomocí tzv. transformace, tedy volného vniknutí do buňky z volného prostředí. Jinou metodou je elektroporace, při ní se díky krátkému elektrickému impulzu o vysokém napětí vytvoří v membráně buňky póry a těmi DNA proniká. Třetí možností je přenos pomocí viru, toto probíhá přirozenou cestou.

Příprava transgenních organismů

Gen upravený metodami genového inženýrství a přenášený do nového hostitelského organismu se označuje jako transgen. Hostitelský organismus se poté nazývá transgenní nebo také geneticky modifikovaný organismus (GMO).

Hlavní cíle:

Genetické poradenství, eugenika

Společnost má jistě zájem na tom, aby se nerodili dědičně postižení jedinci. Na tom je založena eugenika, soubor vědecky fundovaných opatření směřujících ke zvyšování kvality lidstva. Genetika dnes umožňuje vyhledávat jedince nesoucí patogenně působící alely ve svých genotypech a předcházet tak narození jejich postižených potomků. Ve všech vyspělých zemích proto funguje síť specializovaných zařízení klinické genetiky, které vyhledávají nositele mutací.

Genetické poradenství stanovuje v konkrétních případech genetickou prognózu a seznamuje s ní své klienty, kteří pak mají možnost se sami rozhodnout, zda chtějí přivést na svět dítě s daným rizikem. Vyvíjí se také preventivní vyhledávací (skríningové) programy, které jsou dvojího typu:

  1. celoplošný skríning - vztahuje se na každou těhotnou ženu

  2. skríning cílený - vztahuje se na rizikové skupiny rodičů (vyšší věk, genetická zátěž v rodu, rizikové povolání na mutace atd.)

Prenatální diagnostika

amniocentéza - odběr plodové vody, získává se nabodnutím amniového obalu zárodku skrz břišní stěnu za kontroly ultrazvukem. Obsahuje buňky plodu, které lze využít např. k cytogenetickému vyšetření.

Fingerprinting DNA („otisky prstů“)

Charakteristický vzorec, který vzniká rozštěpením DNA určitými restrikčními endonukleázami a je patrný při následné elektroforéze (ELFO = metoda rozdělující látky v el. poli podle jejich velikosti a náboje). Je specifický pro každého člověka, slouží k jisté identifikaci osob (v kriminalistice)

1



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Mutace, Biologia Geografia
Vzjemn vztahy mezi organismy, Biologia Geografia
doplnnbakteri+sinice, Biologia Geografia
KOSTRA(1), Biologia Geografia
lovk a jeho zdrav, Biologia Geografia
42.Vyluovacsoustava, Biologia Geografia
52.genetika, Biologia Geografia
48.nervovasoustava, Biologia Geografia
57.puvodcloveka na Zemi, Biologia Geografia
40.Svalovasoustava, Biologia Geografia
OPRN SOUSTAVA, Biologia Geografia
38.bi, Biologia Geografia
52.Genetikabunky, Biologia Geografia
51.Pohlavnsoustava, Biologia Geografia
EKOSLOVNIK, Biologia Geografia
28. Vzdusnicovci - system, Biologia Geografia
39.kosternsoustavalovka, Biologia Geografia
19 - olda - clovek a zdravi, Biologia Geografia
doplnnviry, Biologia Geografia

więcej podobnych podstron