BIOTEHNOLOOGIA (0)

BIOTEHNOLOOGIA KT2 Geenitehnoloogia on biotehnoloogia haru, kus eesmärgi saavutamiseks viiakse gene ühest 
organismist teise või muudetakse gene muul viisil. Geenitehnoloogia meetodid: - Transgeensete organismide loomine:     võõra geeni viimine ühest organismist teise - Mutagenees:     kuntslikult soovitud mutatsioonide esilekutsumine - Geeni-nokaut:     organismi teatud geeni time surutakse alla Kuidas geenid üle kanda? 1. Bakteri plasmiidiga – plasmiidse vektori abil
2. Viirustega – viirusvektori abil
3. Kullapüstoliga – Au kuulikesele on kinnitatud DNA, see “tulistatakse” rakku
4. Taimedesse Agrobakteriga – taimi kergesti nakatav bakter
5. Homoloogiline rekombinatsioon – Dna molekuli homoloogiliste piirkondade vaheline  ristsiire, kus rekominantne DNA asendab olemasoleva Erinevate DNA-de liitmisel same rekombinantse DNA. Kuidas DNA-d lõigata?
Restriktaasid on ensüümid, mida toodavad bakterid enesekaitseks. Restriktaase on erinevaid, 
igaühel oma “äratundmiskoht” DNA-l. Restritaasid lõikavad DNA sagely nii, et tekivad 
üheahelalised otsad - “kleepuvad otsad”. Selliste otstega DNA lõike on komplementaarsuse tõttu 
võimalik mugavalt liita.  Kuidas kergesti aru saada, et soovitud geen on 
üle kandunud? - üle viidavale geenile on markergeen külge pandud (GFP-geen). Miks bakterirakus ei hakka inimese geen kohe
tööle?
Meis on intronid ja eksonid, kuid bakteris neid 
ei ole. Kui tahame bakterisse geeni via, siis peame
selle mRNA alusel tegema DNA, seda protsessi,
pöördtranskriptsiooni viib läbi PÖÖRDTRANSKRIPTAAS.
Edasi saab cDNA juba liita bakteri DNA-ga ning
ta hakkab tootma inimese organismis esinevat valku.
Kui kasutame baktereid sel viisil mõne teise liigi
geenide säilitamiseks, same genoomipanga.


Mudelorganismid geneetikas: kiire põlvkondade vahetus, suhteliselt vähe geneetilist materjali, 
sarnasus inimorganismiga, odav pidamine, varasem hea läbiuurituse tase.  Transgeensete bakterite produktide näited: - esimene oli insulin - inimese kasvuhormoon - erütropoietiin aneemia raviks - interferon, mis reguleerib immuunsüsteemi - vere hüübimisfaktorid - difteeria ja teetanuse vaktsiin - pärmseened teevad B-hepatiidi vaktsiini - putukarakud toodavad papilloomi vaktsiini Transgeensete loomade produktide näited: - kitse piimas või kana munades antikehad kasvajate vastu - lehma piimas laktoalbumiin enneaegsetele lastele või kasvuhormoon või insulin - lamba piimas tsüstilise fibroosi vastased valgud - sea organismis inimese hemoglobiin - vastava liigi kasvuhormooni abil - sigade ja lammasre kehamassi kiire kasv (tailiha osakaalu suurem kasv, kalkunite 
munevuse suurendamine) - malaariatekitaja vastased valke tootvad putukad Transgeensete taimede loomise eesmärk: - kahjuritele vastuvõtmatud kultuurtaimed - viirusresistentsus - herbitsiidiresistensus - suurem saagikus, seemnete produktsiooni kasv, biomassi kiirem kasv - lamandumis- ja külmakindlus - viljade pikem säilivusaeg - paremad maitseomadused - suurem toiteväärtus GMO-aretus:
Poolt: - kiiremad tulemused - geenid teistelt liikidelt võimaldavad palju erinevaid tulemusi - geenide avaldumist saab reguleerida - teatakse täpselt, millist geeni üle kantakse, mis muutub uues sordis, see on 
täppissordiaretus


- põldudel kasutatakse vähem keskkonnamürke Vastu: - kahjurid võivad muutuda immuunseks - geenid võivad üle kanduda umbrohule - erinevate organismide geenide koostoime võib olla ettearvamatu - GM-taimede maitseomadused on tavaliselt halvemad - allergianähud inimesel Inimeste DNA erinevus - genoom on umbes 99% kõigil inimestel sama - kuni 1% erinevusi teeb meid üksteisest erinevaks ning seega võimaldab isiku tuvastamist DNA erinevused: - nukleotiidse järjestuse polümorfism - DNA teatud lõikude pikkuspolümorfism Kindlas DNA järjestuse kohas on erinev nukleotiid. DNA pikkuspolümorfism on samasuguse järjestusega DNA lõigud korduvad erineval arvul. - Pikad kordused ehk satelliit-DNA: sadu ja tuhandeid nukleotiide (ühes korduses) - Keskmise pikkusega kordused ehk minisatelliidid: 10-100 nukleotiidi - Lühikesed kordusjärjestused ehk mikrosatelliidid ehk STR: 2-6 nukleotiidi DNA piirkond ehk lookus: - Isikutuvastamiseks kasutatavad lookused on standardiseeritud, neid rakendatakse üle 
maailma - Nende hulgas on isikuti varieeruvad ja vähem varieeruvad - Võrreldakse ca 10 erineva DNA lõigu pikkust, mitte kogu DNA järjestust (Isikutuvastamisel ei saa kasutada punaliblesid, sest neil pole tuuma/kromosoome, leitud DNA 
võib olla juba osaliselt lagunenud ega võimalda isiku tuvastamist, siis tehakse tuvastamist 
mitokondri SNP-de pealt) DNA tüpiseerimise ehk profileerimise peamised etapid: - Proovi võtmine - DNA eraldumine must rakulisest materjalist - DNA koguse ja kvaliteedi hindamine - Uuritavate piirkondade paljundamine PCR meetodil, SNP määramiseks lõigatakse teatud 
DNA piirkonnad ensüümide abil välja. - Elektroforees – eri pikkusega DNA lõikude eraldamine geelil - Tulemuste analüüs, isikute või leitud DNA võrdlemine PCR – polümeraasne ahelreaktsioon


- Laialdaselt kasutatav meetod mingi kindla DNA lõigu paljundamiseks - Mitmeetapiline DNA süntees, kus eelnevates etappides sünteesitud ahelad on aluseks 
uute ahelate tootmisele järgnevates etappides (ahelreaktsioon) - Paljundamine toimub eksponentsiaalselt: 2, 4, 8, 16…, pärast kolmekümnendat tsüklit 
oleme ühest molekulitst saanud juba 1 073 741 824 DNA lõiku. PCR-l vajalikud komponendid: - Uuritav DNA, mille piirkonda soovitakse paljundada - Nukleotiidid – uute DNA ahelate moodustamiseks - DNA-polümeraas – ensüüm, mis sünteesib DNA-d - Praimerid – lühikesed DNA lõigud, mis piiritlevad paljundatava piirkonna kogu DNA-st 
märgistavad sünteesi alguskoha Erinevaid praimereid saab sünteesida vastavalt soovitavale DNA lõigule.  Geel – elektroforees: - DNA proov kantakse geeli “hambasse” koos lahust raskemaks tegeva värvainega - Elektroforeesil liiguvad eri pikkusega DNA järjestused erineva kiirusega, lühemad 
kiiremini


- Võrdluseks liiguvad geelil ka standardsed pikkusmarkerid, mille pikkus, nukleotiidide
hulk on teada - Kasutatakse ainult DNA-ahelale seonduvat fluorestseeruvat värvi, mis võimaldab 
neid elektroforeesijärgselt detekteerida - Eri pikkusega DNA lõikudse kogumikele vastavad kriipsukesed geelil või sellest 
tehtud pildid Kordamisküsimused 1. Põhikursuses õpitud molekulaargeneetika kordavalt – replikatsioon, transkriptsioon,  translatsioon. Nende protsesside mõisted, toimumiskohad rakus, ensüümid, 
toimumiskäigud. - Translaktsioon: RNA alusel valgu süntees tsütoplasmas paiknevalt 
ribosoomidel: RNAlt valk. Vajalikud tingimused: ribosoomid, mRNA, tRNA, 
aminohapped, energia (ATP), ensüümid aminohapete aktiveerimiseks, nende 
seostumiseks tRNAga ja peptiidahela sünteesiks. mRNA primaarstruktuur määrab
ära valgu primaarstruktuuri.  - Transkriptsioon: DNA ühe ahela alusel komplementaarse RNA molekuli 
süntees. Etapid: lisandub ensüüm RNA-polümeraas, see seondub DNA ahela 
promootor piirkonnaga, ensüüm keerab DNA biheeliksi lahti, RNA-polümeraas 
sünteesib ühe DNA ahela lõiguga komplementaarse RNA molekuli, RNA-
polümeraas jõuab terminaatorini, lõpeb mRNA, tRNA, rRNA süntees, DNA 
omandab uuesti biheeliksi kuju, RNA liigub raku tuumast välja tsütoplasmasse.


- Replikatsioon: rakutuumas toimuv DNA süntees, mille tulemusena saadakse 
DNA molekulist kaks ühesuguse nukleotiidse järjestusega DNA molekuli.    2.  Geeni struktuur (promootor, RNA sünteesipiirkond, terminaator) ja geneetilise info  edastamine. Intronid, eksonid, RNA splaising, pöördtranskriptsioon ja pöördtranskriptaas 
(õp lk 37, 40), genoomipank (lk 39). DNA sekveneerimine – mõiste. Vt esitlust 
Transkriptsioon (geeni struktuur) ja õpikust lk 40 ning üldist, kogu materjali esitlust 
(Rakendusbioloogia, lõpuosa slaidid) + vihikist tunni materjalid. 3. Geenivektor, selle loomise protsess, ligaas, restriktaas (ja tekkivad „kleepuvad otsad"),  rekombinantne DNA. Õp lk 37 – 39. Plasmiid. Viirusvektor, plasmiidne geenivektor. - õp lk 38. 


4. Geneetikas enimuuritud liigid (eri organismirühmadest), nende valiku kriteeriumid. (vt  esitlus Geeniotehnol_enimuuritud). - Kasvaja jälgimine, bioluminestsents, inimese DNA viimine sea munarakku, 
mikroinjetsioon, bioplaste lagundavad bakterid, valgesilmsele äädikakärbsele 
punasilmsuse geen. GM taimed: kahjuritele vastuvõtmatud kultuurtaimed nt. 
banaan, riis, kartul. GM loomad: sead, lambad, kodulinnud, pärdikud, kalad, 
putukad: lehmapiima toitainetesisalduse tõstmine, kanamunades kasvajavastsed 
valgud, malaariatekitaja vastaseid valke tootvad putukad, tõstetud 
kokaiinisisaldusega kokapuu Kolumbias. 5. PCR (polümeraasne ahelreaktsioon) - kuidas protsess toimub, mida tarvis, mis on millegi  ülesanne? Praimer. Vt üldist, kogu materjali esitlust ja õp lk 52-53) 6. Isiku molekulaarbioloogiline tuvastamine, DNA sõrmejälgede metoodika. Polümorfsed  markerid; Tandem(kordus)järjestus (STR) ja SNP (ühenukleotiidne erisus/varieeruvus). 
Konspekt + Õp lk 50 - 56. Tuvastamine: vt vihikust STR, SNP jms. 7. Transgeensed organismid, GMO (geneetiliselt muundatud organismid - õp lk 38-46),  positiivsed küljed ja ohud. (vt üldine, kogu materjali esitlus). Geneetiliselt muundatud 
organismide loomise eesmärgid: näited taimedest, loomadest, bakteritest (nendega 
saavutatust) - õp . Konspekt, üldine, kogu materjali esitlus ja õp lk 38 – 46.   8. Geenitehnoloogia seos meditsiiniga, geeniteraapia (õp lk 49-50). Geeninokaut,  geenivaigistus (lk 47 ja 50). Konspekt ja õp lk 47 – 50.