Znaczenie genetyki

Opracował A. Podgórski

Inżynieria genetyczna

Inżynieria genetyczna – ingerencja w materiał
genetyczny organizmów, w celu zmiany ich właściwości
dziedzicznych.

Istota inżynierii genetycznej

Inżynieria genetyczna polega na:

izolowaniu fragmentów materiału genetycznego z
komórki,

wprowadzeniu zmian do informacji genetycznej,

przenoszeniu fragmentów DNA do komórek innego

przenoszeniu fragmentów DNA do komórek innego
organizmu,

powielaniu (klonowaniu) genów i całych
organizmów.

Wydzielanie i fragmentowanie DNA

•

Rozdrabnianie tkanki

•

Usuwanie błon

•

Usuwanie białek

•

Wytrącanie DNA

•

Rozpuszczanie DNA

•

Cięcie DNA na odcinki

•

Rozdział elektroforetyczny

•

Rozdział elektroforetyczny

Pozyskiwanie odcinków DNA

Wprowadzanie DNA do komórek

Odpowiednie fragmenty DNA wycina się z DNA dawcy
za pomocą enzymów restrykcyjnych.

Wydzielone fragmenty DNA wprowadza się do komórek
biorcy za pomocą specjalnych przenośników wektorów.

Wektorami są wirusy, plazmidy, kosmidy

Wprowadzone do komórki biorcy wraz z przyłączonym

Wprowadzone do komórki biorcy wraz z przyłączonym
fragmentem DNA dawcy umożliwiają namnażanie się w
niej genów zawartych w tym DNA.

Wprowadzanie DNA do komórek

Restryktazy – enzymy z grupy endonukleaz
przecinające nić DNA w miejscu
wyznaczanym przez specyficzną sekwencję
DNA.

Ligazy DNA - uczestniczą w łączeniu nici
kwasu dezoksyrybonukleinowego

Transformacja - zjawisko i proces
aktywnego pobierania DNA, zwykle
plazmidowego DNA, przez organizmy
jednokomórkowe, najczęściej bakterie i
drożdże.

Strzelby genowe - mikroskopijne
kuleczki do których przylepione są
fragmenty DNA

Wykorzystanie inżynierii genetycznej

GMO - Organizm zmodyfikowany genetycznie

to organizmy, których geny zostały celowo
zmienione przez człowieka.

Modyfikacje, jakim podlegają organizmy można
podzielić na trzy grupy:

podzielić na trzy grupy:
zmieniona zostaje aktywność genów
naturalnie występujących w danym organizmie
do organizmu wprowadzone zostają
dodatkowe kopie jego własnych genów
wprowadzany gen pochodzi z organizmu
innego gatunku (organizmy transgeniczne)

Modyfikacje genetyczne w rolnictwie

Modyfikacje roślin uprawnych polegają przede wszystkim
na wprowadzeniu lub usunięciu z nich określonych genów.
Modyfikacje mają przede wszystkim na celu:

a) zwiększenie odporność na herbicydy i szkodniki,
b) zwiększenie odporność na infekcje wirusowe, bakteryjne i grzybowe,
c) przedłużenie trwałości owoców,
d) poprawę składu kwasów tłuszczowych oraz aminokwasów białek,

d) poprawę składu kwasów tłuszczowych oraz aminokwasów białek,
e) zwiększenie zawartości suchej masy,
f) zmianę zawartości węglowodanów, karotenoidów i witamin,
g) usunięcie składników antyżywieniowych - toksyn,

Do organizmów modyfikowanych genetycznie
nale

ż

y połowa kukurydzy, 80 proc. soi i 40 proc.

bawełny uprawianych na

ś

wiecie

Modyfikacje genetyczne w rolnictwie

Modyfikacje zwierząt mają na celu głównie uzyskanie
zwierząt o pożądanych cechach w hodowli

a) szybciej rosnące świnie, ryby,
b) zastosowaniu ich w produkcji białek, enzymów, innych substancji
wykorzystanych w przemyśle farmaceutycznym
c) uodpornieniu na choroby.

Co możemy zrobić, aby być pewnym, że
produkt jest wolny od organizmów GMO?

Jeśli chcesz być pewien, że produkt który spożywasz nie
zawiera nawet śladowych ilości organizmów GMO
wybieraj produkty, których proces produkcji zapewnia
pełną i ścisłą kontrolę surowców. Jako jedne z pierwszych
w Polsce taką gwarancję daje ci mięso z kurcząt firmy
Drobimex sp. z o.o. opatrzone znakiem "Go for No

Drobimex sp. z o.o. opatrzone znakiem "Go for No
GMO". Tylko produkty opatrzone tym znakiem
zapewniają, że spożywasz mięso z kurcząt wyhodowanych
na paszach z roślin uprawianych w Polsce i
niemodyfikowanych genetycznie.

Kolor pomara

ń

czowy- kraje produkuj

ą

ce wi

ę

cej ni

ż

95%

ż

ywno

ś

ci modyfikowane

Paski pomara

ń

czowe - kraje komercjalizuj

ą

ce GMO

Kropki pomara

ń

czowe - kraje eksperymentuj

ą

ce

Wykorzystanie inżynierii genetycznej w
medycynie

Terapia genowa jest nową techniką terapeutyczną
pozwalającą na łagodzenie skutków lub ewentualne
wyleczenie chorób genetycznych.
Jej istotą jest zastąpienie uszkodzonych genów przez geny
normalne. Podejmowane są też próby usuwania zaburzeń
genetycznych przez wprowadzenie pacjentom

genetycznych przez wprowadzenie pacjentom
prawidłowej kopii genu, który u nich występuje w postaci
uszkodzonej.

Wykorzystanie inżynierii genetycznej w
medycynie

Badania prenatalne, pozwalają na stwierdzenie lub
wykluczenie chorób u nienarodzonego dziecka.
Najpopularniejszą metodą jest amniocenteza polegająca
na pobieraniu kilku ml płynu owodniowego z pęcherza
płodowego. Znajdujące się w płynie komórki pozwalają
określić ewentualne zakłócenia metabolizmu oraz

określić ewentualne zakłócenia metabolizmu oraz
wszelkie mutacje.

Wykorzystanie inżynierii genetycznej w
medycynie

Test heterozygotyczności, pozwalający na
stwierdzenie czy fenotypowo zdrowe osoby są
nosicielami recesywnych alleli chorobowych. Podstawą
badania jest fakt, że organizm heterozygotyczny mający
tylko jeden normalny allel będzie syntetyzował o połowę
mniej produktów danego genu.

mniej produktów danego genu.

Inne przykłady wykorzystania genetyki

Diagnostyka medyczna i kryminalistyka

PCR - Reakcja łańcuchowa polimerazy, (ang. Polymerase Chain

Reaction) – łańcuchowa reakcja polimerazy, metoda powielania łańcuchów
DNA w warunkach laboratoryjnych, polegająca na sekwencji wielokrotnego
podgrzewania i oziębiania próbki.
PCR, umożliwia syntezę milionów, a nawet miliardów kopii każdej sekwencji
genomowego DNA w czasie krótszym niż kilka godzin. Istotną zaletą tej

genomowego DNA w czasie krótszym niż kilka godzin. Istotną zaletą tej
techniki jest fakt, że wybrany do powielania segment DNA nie musi być
oddzielony od reszty genomowego DNA

termocykler

Inne przykłady wykorzystania genetyki

Sekwencjonowanie DNA - technika odczytywania kolejności zasad
tworzących cząsteczkę DNA. Najczęściej obecnie używaną metodą jest
metoda Sangera, oparta o syntezę DNA przez polimerazę DNA in vitro.
Do reakcji dodaje się niewielką ilość dideoksynukleotydów, które są
wbudowywane w DNA, ale nie mogą być substratem do dalszego
wydłużania nici. W ten sposób otrzymuje się fragmenty DNA zakończone
specyficznym nukleotydem. Produkty reakcji rozdziela się
elektroforetycznie, co powoduje ich segregację pod względem wielkości

elektroforetycznie, co powoduje ich segregację pod względem wielkości
produktów.

Klonowanie

Klonowanie to proces polegający na wytworzeniu kopii
organizmu zwierzęcego albo roślinnego, identycznego pod
względem właściwości dziedzicznych. Uzyskuje się to
przez przeniesienie jądra komórki somatycznej jednego
osobnika do pozbawionej jądra komórki jajowej innego
osobnika.

osobnika.

W 1996 po raz pierwszy w historii grupa
badaczy kierownictwem, briologa Iana
Wilmuta z Roslin Institute w Wielkiej Brytanii
sklonowała ssaka-owcę zwaną imieniem
Dolly.

klonowanie

Proces klonowania owcy Dolly przebiegał następująco:

1) Pobranie komórek somatycznych jednego osobnika, ich hodowla in
vitro(tak prowadzona, aby komórki znalazły się w fazie spoczynku);
2) Pobranie komórki jajowej innego osobnika, pozbawienie jej jądra
komórkowego;
3) Elektrofuzja jądra komórki somatycznej z komórką jajową
pozbawioną jądra;

pozbawioną jądra;
4) Przejęcie funkcji usuniętego jądra w komórce jajowej przez nowe
jądro;
5) Mitotyczne podziały komórki jajowej in vitro, powstanie zarodka;
6) Wprowadzenie tak powstałego zarodka do macicy innej samicy;
7) Powstanie z zarodka owcy będącej kopią genetyczną osobnika, z
którego pobrano komórkę somatyczną.