biologia24

Katarzyna Micha�owska IID

Podstawowe metody i techniki stosowane w in�ynierii genetycznej. Przyk�ady zastosowa� in�ynierii genetycznej w zyciu cz�owieka.

Organizm zmodyfikowany genetycznie (W skr�cie GMO- ang. Genetically modified organism) to organizm, kt�rego cechy dziedziczne zosta�y zmienione wskutek ingerencji w jego materia� genetyczny.

Aby otrzyma� tego typu organizmy w biotechnologii nowoczesnej stosuje si� techniki in�ynierii genetycznej. Nale�� do nich:

-wstawianie dodatkowej kopii gen�w, kt�ry wyst�puje w ich genomie, co nasila wyst�powanie cechy warunkowanej przez ten gen

-zmian� aktywnoœci wybranego genu; np. Gdy zmniejszy si� aktywnoœ� gen�w odpowiedzialnych za dojrzewanie w owocach i warzywach, d�u�ej zachowaj� one œwie�oœ�, wolniej si� b�d� psu�y

-wprowadzenie do ich genomu genu organizmu innego gatunku (po wprowadzeniu taki organizm nazywamy transgenicznym)

Zanim wprowadzimy zmiany w organizmie musimy pozna� jej cechy i w�aœciwoœci czyli odczyta� DNA organizmu. To odczytanie nazywamy sekwencjonowaniem gen�w.

Przed przeniesieniem genom nale�y na pocz�tek wyci��. Mo�emy to zrobi� na wiele sposob�w. Mo�emy na przyk�ad zastosowa� ultradŸwi�ki, kt�re rozbijaj� cz�steczki w spos�b chaotyczny. Jednak najlepsze efekty daje zastosowanie enzym�w restrykcyjnych, dzi�ki kt�rym mo�emy przecina� cz�steczki DNA w œcis�e okreœlony przez siebie spos�b.

Enzymy restrykcyjne rozpoznaj� œcis�e okreœlone sekwencje dwuniciowego DNA i przecinaj� jego cz�steczki w obr�bie tych sekwencji. Rozpoznawane sekwencje s� zazwyczaj cztero- lub szeœcionukleotydowe i maja charakter palindrom�w (obydwie nici s� odczytywane zgodnie z polarnoœci� cz�steczki ). Czasem przecinane s� prostopad�ej do osi nici ale zazwyczaj nie, jedna z nici nie jest komplementarna do drugiej, jest urwana , ma tzw. Lepkie ko�ce.

Po przeci�ciu DNA nale�y odnaleŸ� wybrany gen poprzez elektroforez�. Zjawisko to zachodzi w specjalnych �elach i poddawane jest dzia�aniu pola magnetycznego. Cz�steczki pod jego wp�ywem zaczynaj� si� porusza� z r��na pr�dkoœci� w zale�noœci od wielkoœci cz�steczki. Do obserwacji po�o�enia cz�steczek dodaje si� barwnik, kt�ry widoczny jest tylko pod lampa UV. Jeœli do dalszych bada� potrzebny jest tylko okreœlony zbi�r fragment�w DNA mo�na go wyci�� skalpela z �elu.

Mo�e obrazek nr1

Do przeprowadzenia bada� potrzeba cz�sto wiele tysi�cy kopii danego genu. Aby za ka�dym razem nie stosowa� skomplikowanych procedur gen powiela si� za pomoc� enzym�w. Proces ten nazywa si� polimeraz� DNA (w skr�cie PCR-polymerase chain reaction). Do replikacji odcinka DNA potrzebne s� startery (kr�tkie odcinki RNA komplementarne do fragment�w matrycy DNA), dzi�ki kt�rym enzymy dosyntezowuj� kolejne nukleotydy komplementarne do matrycy.m stadium uszkodzenie i inne wady wyst�puj�ce u dziecka w stadium prenatalnym. Znacz�cy post�p dokona

Obrazek nr 3

Metoda ta ma r�wnie� zastosowanie przy wykrywaniu we krwi wirus�w HIV i HBS, bo mo�e je wykry� nawet jeœli w surowicy nie ma przeciwcia� przeciwwirusowych.

Po wyci�ciu genu nale�y go nast�pnie wprowadzi� do organizmu. W tym celu stosuje si� specjalne przenoœniki zwane wektorami. Wektorem w in�ynierii genetycznej jest cz�steczka DNA, w kt�rej znajduje si� fragment interesuj�cego nad DNA.

Wektory dzie�a si� na: plazmidowe i fagowe oraz z ich po��czenia kosmidy. Stosuje si� je zale�nie do jakiej cz�steczki maja by� one wprowadzane.

Obrazek 2

Geny do kom�rki mo�emy wprowadzi� na r�wnie� inny ni� wektorowy spos�b.

Inne metody to: elektroporacja , mikrowstrzeliwanie, z u�yciem glikolu polietylenowego, fuzja liposom�w ,mikroiniekcja .

Stosowane s� jedynie w stosunku do roœlin.

Modyfikacje roœlin:

-Odpornoœ� na herbicydy(chemiczne œrodki ochrony roœlin, chwastob�jcze)

Jest to najpowszechniejsza modyfikacja roœlin. Nadanie odpornoœ� roœliny na dzia�anie herbicydu pozwala na niego stosowanie, bez obawy o zniszczenia uprawianej roœliny. Modyfikowana roœlina posiadaj� albo zupe�nie nowe, albo dodatkowe kopie obecnego ju� w niej genu, kt�ry odpowiedzialny jest za wytwarzanie enzym�w rozk�adaj�cych herbicydy. Roœlina mog�ca rozk�ada� herbicydy staje si� na nie odporna.

Najcz�œciej modyfikowana roœlina jest soja oraz pomidora, rzepak, tyto�, kukurydza

-Odpornoœ� na owady- szkodniki.

Do roœliny wprowadzany jest gen koduj�cy specyficzne bia�ko (Cry) kt�re jest toksyczne dla owad�w, dzi�ki kt�remu jest na nie odporna

-odpornoœ� na niekorzystne warunki œrodowiska -mr�z, wysoka temperatura, susza,wysokie zasolenie gleby- upraw� roœliny jest mo�liwa na terenach dotychczas niekorzystnych dla nich.

-Odpornoœ� na choroby powodowane przez grzyby, wirusy, bakterie

Odpornoœ� na wirusy uzyskuje si� poprzez wprowadzenie do roœliny gen�w bia�ek p�aszcza (kapsydu) danego wirusa, a tak�e jego enzym�w: replikazy, proteazy - pojawienie si� tych bia�ek powoduje to, i� p�Ÿniejsza infekcja tym wirusem jest znacznie s�absza lub skutki choroby pojawiaj� si� z du�ym op�Ÿnieniem.

Odpornoœ� na choroby grzybowe i bakteryjne uzyskuje si� poprzez wprowadzenie transgenu koduj�cego enzymy - hitynaza, glukanaza, kt�re niszcz� ich œcian� kom�rkow�. Inny transformowany gen, koduje osmotyn� - bia�ko wi��ce si� z b�on� kom�rkow� powoduj�c jej zniszczenie.

Najcz�œciej modyfikowany jest kalafior,og�rek, tyto�

-Poprawa cech jakoœciowych

-powoduj�ce op�Ÿnienie dojrzewania (zwi�kszenie trwa�oœci) -uniemo�liwia powstanie enzym�w rozk�adaj�cych œcian� kom�rkow�

-Zwi�kszenie zawartoœci suchej masy poprzez wzrost syntezy skrobi - pomidory, ziemniaki

-zwi�kszenie produkcj� beta-karotenu i ��te zabarwienie -ry�

-zwi�kszenie zawartoœci glutenu - m�ka

-intensyfikacja barwy(nadprodukcja karotenoid�w) - roœliny ozdobne

-brak pestek -winogrona

Pierwsz� roœlina transgeniczn� wprowadzona do obrotu by� pomidor Flavr Savr w 1994 w USA.

Modyfikacje zwierz�t:

-zwi�kszenie wzrostu

wprowadzenie genu produkuj�cego hormon wzrostu. Modyfikowane w ten spos�b s� g��wnie ryby: karpie, �ososie, ale tak�e œwinie, kr�liki, owce

-krowy daj�ce wi�cej mleka oraz przystosowanie tego mleka do produkcji sera

Wprowadzone s� dodatkowe geny koduj�ce proteiny: beta- i kappa- kazein�. Kazeina jest sk�adnikiem twarog�w i bia�ych ser�w. Modyfikacje powoduje to, i� z mleka �atwiej jest uzyska� ser - mo�na go uzyska� wi�cej z tej samej obj�toœci mleka oraz szybciej.

-Modyfikacje maj�ce na celu wytwarzanie w organizmie zwierz�t genetycznie zmienionych bia�ek wykorzystywanych jako leki - czyli wykorzystywanie ich jako�bioreaktor�w.

Wytwarzana jest w ten spos�b mi�dzy innymi :antytrombina - czynnik krzepliwoœci krwi, antytrypsyny - stosowanej w leczeniu rozedmy p�uc, erytropoetyny - leczenie anemii)

-modyfikowanie œwi� na dawc�w narz�d�w

-koty z niealergiczn� sierœci�

-owce daj�ce we�n� niekurcz�ca si� w praniu i toksyczna dla moli

-modyfikowanie roœlin dla potrzeb bada� (najcz�œciej myszy, szczury)

Modyfikacje w genomie cz�owieka

Te modyfikacje budz� najwi�ksze kontrowersje z powod�w etycznych, jednak terapie z u�yciem modyfikowania genu da�yby najlepsze efekty. Zast�pienie wadliwego genu prawid�owym spowodowa�oby wyleczenie os�b z chor�b o pod�o�u genetycznym. Ingeruj�ce w inne geny mo�na by stworzy� now� ras� cz�owieka o super zdolnoœciach (zwi�kszenie wydajnoœci organizmu,odpornoœ� na choroby), mo�na by by�o zmienia� wygl�d dzieci przed urodzeniem (kolor w�os�w, sk�ry, kszta�t twarzy)

W obecnej chwili W medycynie in�ynieria genetyczna umo�liwia jedynie przeprowadzanie diagnozy, dzi�ki kt�rej mo�na wykrywa� we wczesnym stadium uszkodzenie i inne wady wyst�puj�ce u dziecka w stadium prenatalnym oraz leczy� bezp�odnoœ� par poprzez zastosowanie in vitro. In�ynieria genetyczna umo�liwia na razie leczenie skutk�w choroby -takich jak produkcja identycznych z ludzkami hormonami, insuliny (kiedyœ produkowana by�a bydl�ca, nios�ca wiele komplikacji), czynnik�w krzepni�cia krwi - a nie ca�kowite wyleczenie.

Wyszukiwarka