Bioloogia riigieksamiks (18)

Villu
Bioloogia proovieksam 3.12.08

MOLEKULAARGENEETIKA

Replikatsioon on matriitssüsteem, mille tulemusena saadakse ühest DNA molekulist kaks ühesuguse nukleotiidse järjsestusega DNA molekuli.
Transkriptsioon on matriitssüsteem, mille käigus saadakse DNA molekuli ühe ahela nukleotiidse järjestusega komplementaarne RNA molekul . Transkriprsioonil saadakse nii rRNA, tRNA kui ka mRNA molekule. RNA süntees on universaalne protsess, kuna see toimub nii eel- kui ka päristuumsetes organismides.
Translatsioon on mRNA-s nukleotiidide järjestusena salvestatud inforamtsiooni ülekanne aminohapete järjestuseks sünteesitava valgu molekulis. Toimub ribosoosmides.
Promootoriks nimetatakse DNA järjestust, millega ensüüm peab sünteesi alustamiseks ühinema.
Terminaatoriks nimetatakse RNA sünteesi lõpuosa, seal jõuab DNA nukleotiidse järjestuseni.
Geen on pärilikkuse elementaarüksus, DNA lõik, mis määrab ära RNA molekuli sünteesi.
Regulaatorgeenid on geenid , mille alusel sünteesitud valgud kontrollivad struktuurgeenide avaldumist .
Struktruurgeenid on geenid, mis määravad raku ehituses ja ainevahetuses osalevate valkude, tRNA ja rRna sünteesi.
Geneetiliseks koodiks nimetatkse mRNA nukleotiidide koodonite vastavust aminohapetele (valgu molekulis).
Koodon ehk triplett koosneb kolmest nukleotiidist, igale aminohappele vastab oma koodon.
Antikoodon on tRNA molekuli kolmenukleotiidiline järjestus, mis seostub valgusünteesi käigus mRNA koodoniga.
mRNA- informatsiooni RNA, päriliku info ülekanne rakutuumast ribosoomidesse.
tRNA- transpordi RNA, aminohapete transportimine tsütoplasmast ribosoomi.
Mutatsioon on kromosoomide arvu või struktuuri muutumisest tulenev genotüübi muutus. Esineb kahte tüüpi mutatsioone : pärilik ehk geneetilised ja mittepärilikud ehk modifikatsioonilised mutatsioonid.
Eristatakse kolme erinevat mutatsiooni liiki: geenmutatsioonid (hälve on mõnes nuleotiidis geeni sees), kromosoommutatsioonid (muutused on kromosoomide - pikkuse või struktuuri muutused) ja genoommutatsioonid (muutused on kromosoomide arvus) (nt. Downi sündroom).
Mutageen- mutatsioone tekitav tegur. Mutageenideks võivad olla mitmesugused keemilised ühendid, füüsikalised ja bioloogilised tegurid.
Viirused on elus ja eluta looduse vahepealsel tasemel olevad rakulise ehitusega bioloogilised objektid.
Viirused koosnevad kapsiidist, ümbrisest ja pärilikkuse ainest (genoomist). Kujult on viirused korrapärased. Viirus on aktiivne ainult peremeesrakus ja paljuneb vaid elusates rakkudes.
Paljunemistsükkel
A.viirus kinnitub rakupin- nale
B. sisestab oma genoomi peremeesrakku
E. viirusosakesed aktivee-ruvad ja väljuvad peremees -rakust, millega kaasneb raku surm
Viiruste roll:

• viirused teostavad geenide ülekannet, olles nii üheks päriliku muutlikuse allikaks
  
• viirushaigused : DNA-viirused (soolatüükad, konnasilmad, rõuged, tuulerõuged, herpeseviirus) ja RNA-viirused (gripp, marutaud , mumps, punetised , HIV).
  

GENEETIKA

Geeneetika on teadusharu , mis uurib pärilikkust ja muutlikust .
Pärilikkus on organismide võime taastoota endasarnaseid järglasi.
Pärndumine on info säilitamine ja edastamine mitoosi või meioosil.
Kromosoom on pärilikkuse salvestaja, geenide materiaalne kandja. Kromosoomid asuvad rakutuumas ja koosnevad DNA-st.
Lookus - kromosoomi piirkond, kus vaadeldav geen asub.
Alleel - on geeni teatud vorm, eri alleelidel on erinev nukleotiidne koostis.
Dominantne alleel- alleel, mille poolt määratud tunnus organismis alati avaldub.
Polüalleelsus- tunnuse määramisel osaleb rohkem kui kaks alleeli (nt.vererühmade määramisel).
Monogeenne tunnus- ühe tunnuse määrab ära üks geen.
Genotüüp- on organismi kromosoomides olev kõigi geenide kogum.
Fenotüüp- on organismi kõigi avaldunud tunnuste kogum.
Homosügootsus- homoloogiliste kromosoomide samade lookustes on ühe geeni samd alleelid : mõlemad dominantsed või retsesiivsed (AA või aa).
Heterosügootsed- homoloogiliste kromosoomide samades lookustes on erinevad alleelid, üks on dominatne ja teine retsessiivne (Aa).
Mendeli I seadus
Homosügootsete vanemate ristamisel on F1 põlvkonnas kõik hübriidid ühetaolised, genotüübilt on nad heterosügoodid ja fenotüübilt sarnased dominantse vanemaga .
Mendeli II seadus
F1 põlvkonna hübriidide omavahelisel raistamisel ilmneb F2 põlvkonnas lahknemine – fenotüübilt 3:1 ja genotüübilt 1:2:1. Järglastest genotüübilt 1 osa on dominantseid homosügoote (AA), 2 osa heterosügoote (Aa) ja 1 osa retsessiivseid homosügoote (aa).
Dihübriidsel ristaminel erinevad vanemad 2 tunnuspaari poolest. F2 põlvkonnas on 9 erinevat genotüüpi ja fenotüüpid jaotuvad suhtes 9:3:3:1.
Mendeli III seadus ehk sõltumatu lahknemise seadus
Homosügootsete vanemate dihübriidsel ristamisel lahknevad mõlemad tunnusepaarid teineteisest sõltumatult ning kombineeruvad vabalt. Seadus kehtib, kui tunnuseid määravad geenid on erinevates kromosoomides.
Morgani seadus
Ühes kromosoomis asuvad geenid on lineaarses ahelduses ja päranduvad järglastele enamasti üheskoos.
Suguliitelisteks geenideks nimetatkse geene mis paiknevad sugukromosoomides.
Vererühmad:
Vererühm
Genotüüp
0
ii
A
IAIA või IAi
B
IBIBvõi IBi
AB
IAIB

BIOKEEMIA

Vee ülesanded organismis:

• tagab rakkude ainevahetuse ehk metabolismi: rakku saabuvad ja väljutatakse ained vesilahusena. Mida rohkem on arakus vett, seda kiirem on ainevahetus .
  
• Tagab raku siserõhu ehk turgori . Siserõhu vähenemisel taimed närtsivad, inimsese nahale tekivad kortsud .
  
• Kindlustab organismide ringeelundkondade töö ( veri , lümfid).
  
• Osaleb organismide termoregulatsioonil, sest vee aurumine jahutab keha.
  
• Täidab kaitsefunktsiooni: pisarad , liigesevõie, loode arenebvesikestas.
  

Sahhariidid
Sahhariidid ehk süsivesikud jagunevad kolmeks: monosahhariidideks ( lihtsuhkrud ), oligosahha-riidideks ja polüsahhariidideks (liitsuhkrud).
Monosahhariidid on pentoosid ( riboos ja desoksüriboos) ja heksoosid (glükoos ja fruktoos).
Oligosahhariidid on maltoos , sahharoos ja laktoos.
Polüsahhariidid on tärklis, glükogeen, tselluloos ja kitiin .
Sahhariidide biofunktsioonid:

• energeetiline
  
• struktuurne (kitiinist kest, tselluloosist taimeraku kest)
  
• ligimeelitav varuaine (tärklis, glükogeen)
  
• kaitsefunktsioon (taimedes rakutsütoplasma suhkrustamine – kaitse ära külmumise eest)
  
• toitefunktsioon (laktoos)
  
• biosünteetiline (lähteaine teiste ühendite süntesimisel)
  
• bioregulatoorne (sahhariidid koos valkudega kuuluvad hormoonide koostisesse)
  

Valgud on aminohapetsest moodustatud polümeerid.
Valgu struktuuri tasemed :

• esimest järku struktuur ehk primaarstruktuur (peptiidside) –o-o-o-o-o-o-o-o-
  
• teist järku struktuur ehk sekundaarstruktuur (esmane ahel on keerdunud spiraali või voltunud, - heeliks )
  
• kolmandat järku struktuur ehk tertsiaarstruktuur (enamasti keraja kujuga – gloobul nt. Fribriin, mis on vere hüübimisel osalev valk.)
  
• neljandat järku struktuur ehk kvaternaarstruktuur (moodustub erinevate gloobulite liitumisel, nt. Hemoglobiin )
  

Denaturatsioon - valgu kõrgemat järku struktuuri hävimine.
Renaturatsioon - kõrgemat järku valgu teke.
Fribrill- niitjas struktuur.
Biofunktsioonid:

• ensümaatiline (ensüümid on valgud, mis reguleerivad biokeemilist kiirust).
  
• Kaitsefunktsioon (küüned, nokk , karvad , soomused , suled, antikehad ).
  
• Transpordifunktsioon (hemoglobiin transpordib hapnikku)
  
• Regulatoorne funktsioon (hormoonid, rakumembraani valgud)
  
• Energeetiline funktsioon
  

Lipiidid on hüdrofoobsed ained, mis ei lahustu vees, lahustuvad orgaanilistes lahustes.
Lipiidid jagunevad neljaks: neutraalsed lipiidid ehk rasvad , fosfolipiidid, vahad ja steroidid ehk tsükklilised lipiidid.
Lipiidi molekul koosneb enamasti glütseriinist (hüdrofiilsed) ja rasvhappe jääkidest (hüdrofoobsed).
Biofukntsioonid:

• energeetiline
  
• struktuurne ( membraan koosneb fosfolipiidide kaksikkihist)
  
• varuaine (varurasv loomadel, õlid seemetes)
  
• bioregulatoorne (avaldub lipiidse ehitusega hormoonides)
  
• kaitse (naha alune rasvkude)
  
• ainevahetuslik (vee varud, kaamel ja koliblikas)
  
• lahusti (a- ja d- vitamiinid , mürkainete lahustamine )
  

Nukleiinhape on orgaaniline kõrgpolümeer, mis kannab pärilikku informatsiooni.
Desoksüribonukleiinhape ehk DNA on biopolümeer, mille monomeeriks on desoksüribonukleotiidid. DNA koostises on neli nukleotiidi: A (adeiin), C (tsütosiin), G (guaniin) ja T (tümiin). DNA on keeruka struktuuriga ühend, mis on moodustunud koleme molekuli – lämmastikaluse, desoksüriboosi ja fosfaatrühma – liitumisel. Kaheahelaline biheeliks on paljude füüsikaliste ja keemiliset tegurite suhtes küllalt vastupidav. See tagab ka kogu päriliku info esinemise vähemalt kahes koopias.
Ribonukleiinhape ehk RNA on biopolümeer, mille monomeeriks on ribonulkeotiidid. RNA koostisesse kuuluvad nukleotiidid on kolme osalised, on moodustunud lämmastikaalusest, riboosist ja fosfaatrühmast. Nukleotiidid, mis RNA-s esinevad on U (uratsiil), C, G ja A. RNA-d on kolme sorti mRNA, tRNA ja rRNA.
mRNA- informatsioonii RNA, päriliku info ülekanne rakutuumast ribosoomidesse.
tRNA- transpordi RNA, aminohapete transportimine tsütoplasmast ribosoomidesse.
rRNA- ribosoomi RNA, valkude süntees ribosoomides.
Võrreldav tunnus
DNA
RNA
Monomeer
Desoksüribonukleotiid
Ribonukleotiid
Süsivesik
Desoksüriboos
Riboos
Nukleotiidid
A;C;G;T
A;C;G;U
Ahelalisus
Kaheahelaline
Ühe ahelaline
Sarnasus
Biopolümeerid
I – ainevahetuse regulaator .
Fe- hemoglobiini transport veres.
Mg- esineb klorofüllis sama moodi nagu raudon hemoglobiinis, osaleb fotosünteesis.
Ca- vere hüübimine, luud .
K+ /Na+- närviimpulsid, NaCl.

RAKUÕPETUS ehk TSÜTOLOOGIA

Rakumembraan koosneb valkudest ja fosfolipiidide kaksikkihist. Membraanil on kolm peamist eesmärki: kaitsta rakku, vahetatda infot ja transpotrida aineid.
Transportimise viisid:

• Difusioon (gaasiliste aineosakeste liikumine läbi membraani kõrgemalt konsentratsioonilt madalamale)
  
• Osmoos (lahusti, peamisel vee, molekulide liikumine läbi membraani madalamalt konsentratsioonilt kõrgemale)
  
• Passiivne transport (täiendavat energiat ei vaja)
  
• Aktiivne transport (vajab lisaenergita ja transportvalke)
  

Endoplasmaatiline retiilula ehk tsütoplasmavõrgustik jaguneb kaheks: sile tsütoplasmavõrgustikuks ja kare tsütoplasmavõrgustikuks.
Sile tsütoplasmavõrgustik (sER)- varu süsivesinike, lipiidide, bioaktiivsete ainete süntees; Ca2+ ioonide depoo lihasrakkudes.
Kare tsütoplasmavõrgustik (rER)- kanalitel paiknevad ribosoomides sünteesitakse valke.
Golgi kompleks - koosneb menbraaniga ümbritsetud põiekestest ning neid ühendavatest kanalitest; toimub valkude lõplik töötlemine ja pakkimine põikestesse; osaleb rakumembraani moodustumisel.
Lüsosoomid- ühekihilised membraaniga ümbritsetud põiekesed, mis moodustuvad Golgi kompleksis; surnud ja mittevajalike rakustruktuuride lagundamine; orgaanilise aine lõhustamine.
Mitokonder - on ümbritsetud kahe kihilise membraaniga; kindlustab hingamise raku tasemel toimub ATP süntees; toimub glükoosi lõplik lagundamine.
Tsütoskelett- on valulistest fribrillidest struktuur, mis moodustab raku paindliku sisetoese; annab rakule vormi; kindlustab rakkude liikumise, kuju muutumise.
Tuum- on ümbritsetud kahe kihilise membraaniga; on täidetud karüoplasma ehk tuuma sisese plasmaga; avalduvad kromosoomid; sisaldab ja säilitab pärilikku infot; reguleerib kõiki rakus toimuvaid protsesse; juhib raku elutegevust.
Plastiidid - fotosüntees (kloroplastid), pigmentide sisaldus ( kromoplastid ), varuaine (leukoplastid).
Vakuool - varuaine.
2x membraan
1x membraan
Ilma membraanita
Tuum
Golgi kompleks
Ribosoom
Mitokonder
Lüsosoomid
Tsütoskelett
Plastiidid
Tsütoplasmavõrgustik
Vakuool
Mitokondri ja plastiidi sarnasused:

• topelt membraan
  
• iseseisev DNA (ei sõltu tuuma omast)
  
• ribosoomide olemasolu
  

Looma-, taime- ja seeneraku võrdlus

Loomarakk
Seenerakk
Taimerakk
Kest
Puudub v.a. munarakk
Kitiinist
Tselluloosist ja
Ligniinist
Vakuool
Väikesed
lipiidivakuoolid
Väikesed
lipiidivakuoolid
Suur tsentraal-
vakuool
Plastiidid
Puuduvad
Puuduvad
Kloro-, kromo- ja
leukoplastid
Varuaine
Glükogeen
Glükogeen
Tärklis
Ainevahetustüüp
Heterotroofne
Heterotroofne
Autotroofne

Eel- ja päristuumse võrdlus

Prokarüoodid ehk eeltuumsed
Eukarüoodid ehk pärsituumsed
Puudub tuuma membraan ehk tuum
Tuum on olema
Puuduvad mitme membraaniga organellid
Mitme membraanidga organellid on olemas
Puudub selgepiiriline sisemembraanistik
Hästi arenenud sisemembraanistik
Üks haploidne rõngaskromosoom
Palju lineaarseid kromosoome

AINEVAHETUS ehk METABOLISM JA FOTOSÜNTEES

Ainevahetus jaguneb assimilatsiooniks ja dissimilatsiooniks.
Assimilatsioon- sünteesi reaktsioonid (ATP süntees, valkude süntees, glükoosist slükogeeni moodustumine).
Dissimilatsioon - lagunemisreaktsioonid.
Autotroofid - organismid, kes sünteesivad elutegevuseks vajalikud orgaanilised ühendid väliskeskkonnast saadavatest anorgaanilistest ainetest. Nt.taimed.
Heterotroofid - ogranismid, kes sünteesivad oma elutegevuseks vajalikud orgaanilised aineb toidus sisaldavate orgaaniliste ühendite lõhustamisel.
Ühe glükoosi molekuli lagundamisel saadakse 36 ATP molekuli.
Glükolüüs –glükoosi lagundamine ehk glükolüüs on universaalne protsess, mis kulgeb nii taime- kui ka loomarakus. Glükoosi algne lagunemine toimub tsütoplasmavõrgustikus. Eraldub 2 püroviinamarjahapet, 2NAHD2 ja 2ATP -d.
Tsitraaditsükkel – reaktsioonid toimuvad mitokondri maatriksis. Aeroobsel glükoosil moodustunud püroviinamarjahappest eraldub CO2. Tsitraaditsükkli reaktsioonides moodustub 10 NAHD2 molekuli, mis suunduvad hingamisahela reaktsioonidesse.
Hingamisahel – hingamisahela reaktsioonid toimuvad mitokondrite sisemembraanide harjakestel. Eespool saadud 12 NAHD2 molekulide arvelt sünteesitakse 36 ATP-d.
Etanooli käärimine: glükoos-> 2etanooli + 2CO2 (-> 2ATP). Protsess kestab, kuni jätkub glükoosi või etanool pärsib pärmseente elutegevuse.
NAD- on vesiniku kandja, mis võimaldab H+ aatomeid kanda hingamisse.
ATP- ehk adenosiintrifosfaat on makroergiline ühend, mida kasutavad kõik organismid. Makroergilised ühendid on orgaanilised ained, millesse salvestatud energiat saab kasutada biosünteesireaktsioonides. Makroergilised ühendid on näiteks veel GTP;CTP;TTP;UTP.
Fotosünteesis toimub valgus- ja pimedusfaas.
Valgusstaadium:

valguseenergia

klorofülli ergastamine

H2O fotolüüs: O2; H+ -> NADPH2; e- ->ATP
Pimedusstaadium :

CO2 sidumine atmosfäärist

NADPH2 -> NADP + H+

C6H12O6 süntees
6CO2 + 6H2O -> C6H12O6 + 6O2
Fotosünteesi tähtsus:

• produtsendid ehk tootjad on lihtsatest orgaanilistest ühenditest esmase orgaanilise aine loojad, seega on nad toiduaehela esimene lüli, toiduks heterotroofsetele.
  
• Glükoos on põhiline energeetiline varuaine enamikes organismides
  
• Hapnik osaleb hingamisel, osooni tekkel, põlemisel.
  

BIOTEHNOLOOGIA

Biotehnoloogia on rakendusbioloogia haruteadus, mis kasutab organismide elutegevusel tuginevaid protsesse inimesele vajalike ainete tootmiseks.
Rakendusbioloogia seisneb bioloogia haruteaduste poolt avastatu praktilise kasutamise võimaluste ja lahenduste uurimises ning teostamises.
Biotehnoloogia rakendusvaldkondade alusel jagataksebiotehnoloogia kolmeks põhivald-konnaks:

• punaseks ehk tervishoius kasutatavaks biotehnoloogiaks.
  
• Roheliseks ehk põllumajanduses, keskkonnakatses ja toiduainetööstuses kasutatavaks biotehnoloogiaks.
  
• Valgeks ehk traditsioonilistes tööstuses nagu tekstiilitööstuses, metsatööstuses ja elektroonikatööstuses kasutatavaks biotehnoloogiaks.
  

Kloonimine tähendab geneetiliselt identse järglaskonna saamist paljundatavast üksikobjektist, olgu selleks objektiks DNA molekul, rakk või organism. Saadud järglaskond moodustab klooni.
Taimede uudse, tehnoloogiliselt keerukama kloonimisviisina on loodus meristeempaljundus – meristeemrakkude kasutamine ühelt taimelt suure arvu vegetatiivse järglaste saamiseks.
Meristeem ehk algkude , asub taimede võrsete tipus , pungades ja mitmel pool mujal.
Kallus ehk haavkude, sisaldab ka meristeemi.
Taimede meristeempaljunduse põhiline käik:

Võsu kasvukuhikust võetakse koetükid ning pannakse esmalt kasvusöötmesse.

Meristeemirakkudest hakkavad kasvama uued võrsed.

Mikrovõrsed viiakse seejärel juurdumissöötmele, mis stimuleerib juurte kasvu.

Juurdumissöötmel kasvatatkse taimi seni, kuni neist on arenenud istutamisvalmis istikud .
Hübridoomitehnoloogia- rakutehnoloogiliste võtete kogumhübridoomide loomiseks – immuniseerimine, rakkude liitmine ja kloonimine, monokloonsete antikehade produsteerimine.
Hübridioom- antikeha sünteesiva lümfotsüüdi ja müeloomiraku ( kasvaja rakk) hübriid; luuakse monokloonse antikeha saamiseks.
Lümfotsüüdid- on vere leukotsüüdide (valgevereliblede) hulka kuuluvad rakud . Organismi immuunsussüsteemi tähtsaimad elemendid.
Antigeen - mistahes kehavõõras aine, vastureaktsioonina moodustuvad antikehad.
Antikeha- erilise koostise ja struktuuriga valk.
Monokloonne antikeha- antikeha, mida produtseerib kindel hübridioomikloon.
Antiseerum - vereseerum, mis sisaldab organismi toodetud antikehade segu kas ühe või mitme antigeeni vastu.
Embrüosiirdamine seisneb arengu algusjärgus oleva embrüo ülekandes indleva emaslooma või rasestumisvalmis naise emakasse.
Folliikuleid stimuleerivad hormoonid- nende manustamisel saab emasloomal esile kutsuda superovulatsiooni ehk hulgiovulatsiooni, mille puhul üheaegselt küpseb ja eraldub näiteks lehma munasarjast 5-10, vahel kuni 30 munarakku.
Surrogaat - ehk asendusemaks nimetatakse teiselt loomalt pärit embrüotest järglasi sünnitanud loomi.
Organismikloon on vegetatiivsel paljunemisel või paljundamisel tekkinud ühe vanema järglaskond, mille isendid on geneetiliselt identsed nii oma vahel kui ka vanematega.
Imetajate klonimine embrüolõhestusemeetodil ehk embrüonaalkloonimine on loomuliku protsessi tehnoloogiline teisend. Varane embrüo (moorula staadiumis) jaotatkse osadeks, lastakse taastuda ning siirdatatkse eri retsipientloomade emakasse. Saadud indiviidid on algse embrüo kloonid ja omavahel geneetiliselt identsed.
Tuumkloonimine seisneb somaatilise ehk diferentseeritud keharaku tuuma siirdamises munarakku, mille oma tuum on kõrvaldatud. Sellisel kloonimis viisil saadakse ainult üks järglane. (vaata Tokko antud lehelt lammastega joonist).
Reproduktiivne kloonimine tähendab indiviidide vegetatiivset paljundamist. (vaata lamba skeemi all olevat C).
Terapeutiline kloonimise idee tekkis pärast seda, kui avastati, et embrüonaalseid tüvirakke saab kasutada rakuteraapias. Sel juhul tekitatakse kloonembrõo, mida kultiveeritakse 5-6 päeva (blastotsüsti staadiumini) ja seejärel lõhutakse – eraldatakse tüvirakud. Neid kasutatakse tuumdoonorile geneetiliselt ja immunoloogiliselt identsete kudede ja organite kasvatamiseks. (vaata C joonise nr 2 pilti).
Selgroogsete tüvirakud on diferentseerimata või vähe diferentseeritud jagunemisvõimelised rakud, mis võivad diferentseerud teisteks rakutüüpideks, kuid säilitada ka endasuguseid. Tüvirakud tagavad organismi arengu, kudede eneseuuendamise ja regeneratsiooni (s.o. kahjustuste paransamise). Loomade ja inimeste tüvirakud on mõnes mõttes võrreldavad taimede meristeemirakkudega.
Ravimimeetod, mille puhul organismis hävinud rakke või organite kahjustunud funktsioone taastatakse tüvirakkude siirdamisega, nimetatakse rakuteraapiaks.
Kõige suurema arengupotentsiaaliga tüvirakud on sügoodi esimestel jagunemistel tekkivad lõigustusrakud (blastomeerid). Need on totipotentsed – nad võivad diferentseeruda mis tahes rakutüübiks ja panna aluse kogu organismi arengule.
Veidi väiksema arengupotentsiaaliga on embrüonaalsed tüvirakud, mis saadakse blastotsüsti sisemisest rakumassist. Sellised tüvirakud on pluripotentsed – võivad areneda mis tahes raku tüübiks, ei saa kasvada organismiks.
Nabaväädivere tüvirakke saab stimuleerida diferentseeruma paljudeks rakutüüpideks. Need tüvirakud saadakse sünnituse ajal võetud nabaväädi veeni verest ja säilitatakse külmutatuna vedelas lämmastikus. Sellised tüvirakud on multipotentsed – võivad areneda ainult teatud kudede rakkudeks.
Täiskasvanu tüvirakud on multipotentsed. Klassikaliseks näiteks on vereloome tüvirakud luuüdis. (tüvirakkude skeemi vaata lehelt).
Geenitehnoloogia seisneb DNA valitud lõikude eraldamises, töötlemises in vitro ja siirdamises sama või muu liigi isendi geneetilisse struktuuri – kromosoomi, plasmiidid või viirusesse.
Rekombinantseks DNA-ks nimetatakse DNA molekuli, milles on ühendatud eri liikidelt pärit DNA- fragmendid . Selle metoodika eelduseks oli omakorda restriktsiooniensüümide ehk restriktaaside avastamine bakterites .
Restriktsiooniensüümid ehk restriktaasid on omapärased ensüümid, mis lõikavad DNA molekuli kaksikahelast kindlate järjestuste kohalt. Enamik lõikab DNA mõlemat ahelat vastava järjestuse eri otsadest.
Ensüüm ligaas toimel ühinevad ahelate otsad ka kovaletsete sidemetega ja rekombinantsed moelkulid ongi moodustunud.
Osa geenitenoloogiliste meetodite juures on asendamatuks abivaheniks osutunud pöördtranskriptaas ehk revertaas, mis on ensüüm, mis katalüüsib DNA sünteesi RNA järgi, s.t. RNA kopeerimist DNA-ks.
Transgeensed organismid ehk geneetiliselt muundatud organismid (GMO) – organismid, kelle genoomi on siiratatud mõne võõrliigi geene, mis neis organismides avalduvad ja ka järglastele päranduvad.
Kuid on ka teist tüüpi GM-organismie. Nende muundamine on oma olemuselt transgeeneesile vastupidine . Neil rikutakse mingi kindla geeni struktuur suunatud mutatsiooni abil ära. Sellega kaotatakse tema funktsioon, siis pärandub see geneetiline muutus ka järglastele – muidugi siis, kui muundatud organism on elu- ja paljunemisvõimeline. Seda tehnoloogiat nimetatkse geeninokaudiks.
Transgeensete organismide loomine põhineb rekombinantse DNA tehnoloogial . Siiratav geen tuleb ühendada niisugusesse DNA- või RNA –kompleksi, mis saab siseneda rakku ja integreeruda selle genoomi. Sellised DNA-konstrukte nimetatakse geenivektoriteks ehk –siirdajateks.
1970.aastate teisel poolel hakati looma inimese ja mõne teise liigi genoomipanku bakterites ja pärmseentes kloonitud DNA- fragmentide kujul. (vaata lehelt joonist, mis on lamba oma kõrval).
Ahvatles võimalus luua transgeenseid hulkrakseid organisme – loomi ja taimi. Esimene selline imetaja saadi 1981.aastal. see oli hiir , kelle genoomi oli viidud roti kasvuhormooni geen. Tulemus oli simaatorkav – hiir kasvas umbes kaks korda suuremaks kui tema tavalised liigikaaslased. 1980.aastate teisel poolel alustati mitmes biotehnoloogia keskuses töid saamaks transgeenseid imetajaid ( lambaid , kitsi, veiseid), kes toodaksid piimas või veres inimese ravivalke või toidulisandeid.
Transgeensel inimesel on nii teaduslikust kui ka eetilisest küljest vastunäidustatud, vähemalt geenitehnoloogia tänapäevase taseme juures.
Transgeenseid taimi luuakse peamiselt põllumajanduslikel eesmärkidel. Kultuurtaimede insenergebeetilisel muundanusel on olnud neli peamist taotlust :

• parandada saaduste tarbekvaliteeti (säilivust, ainelist koostist, välimust)
  
• suurendada vastupidavust haigustele ja kahjurputukatele
  
• tõsta taluvust umbrohutõrje kemikaalide suhtes
  
• tõsta karmide keskkonnatingimuste taluvust (külma-, kuuma-, põuataluvust vms.)
  

Transgeensete taimede loomine on üldiselt lihtsam kui loomade loomine, kuna see on ühitatud meristeempaljundamisega.
Markertunnus. Geenisiirdamise õnnestumise kergemaks tuvastamiseks ja GM-taime ära tundmiseks ühendatakse vajaliku siirdgeeniga mõni markergeen, mis avaldub erilise tunnusena.
Geeninokaut. Geenitehnoloogia üks meetod, mutageneesiga tekitav geenirike, mis geeni avaldumise täielikult välistab. (vaata joonist hiirtega).
Kimäär- erineva genotüübiga ja eri organismidest (sügootidest) pärit rakkudest koosnev organism.
Geeniteraapia ehk geeniravi seisneb enamasti normaalselt talitleva geeni siirdamises raske geneetilise puudega inimese mingi koe (organismi) rakkudesse. Osal juhtudel seisneb ravi ka mutantse geeni avaldumise vaigistamises. Geeniteraapia sarnaneb transgeesiga, kuid erineb sellest kahe aspektiga. Esitesk siiratakse sama liigi (inimese) geene; teiseks, neid geene siiratakse üksnes somaatilstesse rakkudesse ega pärandata järglastele.
Geenivaigistamise meetod seisneb kindlate mRNA-molekulide blokeerimises või kiires lammutamises nn. Makro-RNA-de kaudu, mille tulemusena geen ei avaldu (valku ei sünteesita). Seda mehhanismi esineb seentel, taimedel ja loomadel ning see kaitseb neid näiteks viiruste vastu.