Rakendusbioloogia (13)

1. Rakendusbioloogia
1.1 Biotehnoloogia
Rakendusbioloogia seisneb bioloogia haruteaduste poolt avastatud praktilises kasutamise võimaluste ja lahenduste uurimises ning teostamises. Otsivad avastatud loodusseaduste kasutamisvõimalusi.
Biotehnoloogia – rakendusbioloogia valdkond , kus kasutatakse organisme, et toota inimesele vajalikke aineid. Põhilised biotehn.-s kasutatavad organismid on bakterid ja seened. Hübriidteadus nagu biomeditsiin . Hübriidjõud e. Heteroos .
Antibiootikumid on ained, mida toodavad ja eritavad keskkonda paljud hallitusseened ja osa baktereid, et tõrjuda konkureerivaid mikroobe .
Putukate hormoonisarnased ained on feromoonid.
Plussid
Miinused

• säästab energiat
  
• vähem ja kahjutud jäätmed
  
• odav tooraine
  

• ajakulu vastavate org. Leidmiseks
  
• tundlikkus keskkonna suhtes
  

Toiduainetööstuses: juust, kohupiim , jogurt jt piimatooted . Köögiviljade hapendamine, pärmitaigen – leib, sai. Õlle ja veini tootmisel. - bakterid
Toidu omaduste parandamiseks. Pintselhalliku abil toodetakse hallitusjuustu ja salaamit, siirupi tootmisel.
Tööstuslik tootmine – baktereid ja seeni kasutatakse kahurputukate biotõrjeks, toodavad puuvilla , puhastavad maaki , reovett, pesuvahendites.

Bioonika –bioloogia ja tehnika piirteadus, mis uurib biol.struktuure ja prots. Eesmärgiga leida paremaid tehnoloogilisi lahendusi.

Biotehnoloogia - rakendusbioloogia valdkond, kus kasutatakse organisme, et toota inimesele vajalikke aineid.

Fundamentaalteadus – püüab välja selgitada loodusseadusi

Rakendusbioloogia – teadus, mis seisneb bioloogia põhiharude seaduste praktilise kasutamise võimaluste uurimises ning teostamises.

Rakendusteadus – otsib avastatud loodusseadustele kasutamisvõimalusi.

Antibiootikum – ained, mida toodavad ja eritavad keskkonda paljud hallitusseened ja osa baktereid, et tõrjuda konkureerivaid mikroobe.

Biotõrje – taimekahjurite hävitamine või nende paljunemise ja leviku pidurdamine teiste org. Või toksiinidega.

Feromoon – looduslikud keemilised toimeained, mida keha toodab eesmärgiga teistele mõju avaldada.

Mahepõllundus – eesmärk toota tervislikke taime-ja loomasaadusi. Ei kasutata keemilisi taimekaitsvahendeid ja mineraalväetist.

Vaktsineerimine – süstitakse organismi nõrgestatud või surmatud haigusetekitajaid, mis vallandavad organismi kaitsemehhanismi.

Pastöriseermine – protsess, mida kasutatakse eesmärgiga minimeerida mikroorganismidest tingitud võimalikku ohtu tervisele.
1.2 Raku- ja embrütehnoloogia
Kloonimine on geneetiliselt identsete järglaste saamine, ka vegetatiivne paljunemine on kloonimine. Meristeempaljundus on uuem meetod - meristeemrakkude kasutamine ühelt taimelt suure arvuga vegetatiivsete järglaste saamiseks.
Meristeemrakud on diferentseerumata ja paljunemisvõimelised. Nad on totipotentsed – „kõikvõimelised“. Mersiteem on taimne algkude.
Kasvukuhikust võetakse mõned rakud , pannakse söötmesse. Ühest meristeemist võib saada sadu võrseid. Eelised: Saadakse viirusevabasid taimi: kartul , maasikas, nelk , krüsanteem. Nad on jõulisema kasvuga, õitsevad lopsakamalt ja annavad rikkalikumalt saaki.
Hübridoomitehnoloogia ja monokloonsed antikehad
Hübridoom – rakkude hübriidid. Kasvajarakud. Antikeha sünteesiva lümfotsüüdid ja müeloomiraku hübriid. Luuakse monokloonse antikeha saamiseks.
Hübridoomitehnoloogia – somaatiliste rakkude hübriidimise meetod, mis võimaldab eri liikide rakkude ühendamist.
Antikehi tootvad B-lümfotsüüdid ühendatakse kasvajarakkudega – tekivad hübridoomid.
Monokloone antikeha – kitsa antigeenispetsiifikaga antikeha, mida produtseerib kindel hübridoomikloon. Toodab üht tüüpi antikehi. Liidetakse 2 rakku.
Tavalisel antiseerumil puudub paljunemisvõime. Antikehi rohkem ning ei saa kasutada konkreetselt ühe antigeeni vastu. Monokloonseid antikehi kasutatakse 1) vastava antigeeni määramiseks,2) teatud valkude puhastamiseks , 3) haiguste avastamisesks, 4) rasedustestis.
1.Hübridoom – rakkude hübriid. Antikeha sünteesiva lümfotsüüdid ja müeloomiraku hübriid.
2. Kloon – isendi, raku või DNA kloonimisel tekkiv geneetiliselt identne järglaskond.
3.Meristeempaljundus – taimede vegetatiivne paljundamine meristeemkoest.
4.Antikeha – organismi kaitse valk
5.Totipotentsus - rakkude arenguline täsivõimelisus. „kõikvõimelised“.
Embürosiirdamine ja viljastamine in vitro imetajatel
Embrüosiirdamine seisneb arengu algusjärgus oleva embrüo ülekandes indleva emaslooma või rasestumisvalmis naise emakasse. Sai esile kutsuda superovulatsiooni, kui lehmal küpseb üheaegselt palju munarakke. Pärast kunstlikku seemendamist pestakse embrüod välja. Nende hulgast valitakse parimad ja viiakse surrogaatemasse.
In vitro – viljastamine väljaspool organismi.
Kasutatakse ka munarakkude eraldamist kas munajuhast või otse munasarjast.

Heade omadustega loomalt saab palju järglasi

Embürod säilivad sügavkülmutatuld -> saab transportida.
Inimesel

• In vitro viibib embrüo ainult 2-5 päeva
  
• Munarakud võetakse otse munasarjast nõelpipetiga
  

Meetodid:

sperm ja munarakk viiakse katseklaasis kokku

sperm süstitakse otse munarakku pipeti abil – arenevat embrüod kasvatatakse söötmel ning siirdatakse siis naise emakasse.

asendusema –naine, kes sünnitab talle siirdatud võõrast päritolu embrüost arenenud järglase.

embrüosiirdamine – algusjärgus oleva embrüo ülekandmine indleva emaslooma emakasse

retspient –vastuvõtja, saaja
Imetajate kloonimine
Embüronaalkloonimine
Loodusliku protsessi tehnoloogiline teisend. Embrüo lõhestamine. Kloonid sarnased omavahel. Pole sarnane sellega, kellelt on pärit sügoot. Lehmad.
Varase embrüo rakud on totipotsentsed, need eraldatakse ja viiakse mitmetesse emasloomadesse. Saadakse mitu järglast. Igast rakust saab areneda tervikorganism. Kõik nad on geneetiliselt omavahel samad.
Tuumkloonimine
Somaatilise keharaku tuuma siirdamine munrakku. Saadakse 1 järglane. Ühelt võetakse munaraku tuum, teiselt munarakk. Kloon on sarnane tuumaomanikuga. Lammas Dolly .
Reproduktiivne kloonimine
Indiviidide vegetatiivne paljundamine. Saame uue järglase. Saadakse tervikorganism
VASTU: Suurem osa indiviide hukkub või vananevad enneaegselt.
Terapeutiline kloonimine
Tekitatakse kloonembrüo, mida kultiveeritakse 5-6 päeva ja siis eraldatakse tüvirakud. Kloonimine ravi eesmärgil. Saadakse koerakud , millega saab vigaseid rakke ravida, viiakse vigasesse koesse.
POOLT: transgeensete org. Saamiseks, hävimisohus liikide säilitamiseks, kloonindiviidil sama palju individuaalsust, kui ühemunamitmikutel.
VASTU: võib esineda enneaegne vananemine ja lühem eluiga, võivad olla geneetiliste puuetega.
Tüvirakud ja rakuteraapia
Jaotatakse arenguvõime ja päritolu järgi.
Arenguvõime:

Totipotentne – võib areneda mistahes rakutüübiks

Pluripotentne - -„- , ei saa kasvada organismiks

Multipotentne – võib areneda ainult teatud tüüpi rakkudeks
Päritolu:

Parimad on sügoodi esimstel jagunemistel tekkinud rakud (lõigustunud rakud). Totipotentsed

Embrüoplasti rakud võivad ainete toimel areneda kõigist rakutüüpideks.(mitte totipotentseteks rakkudeks)

Nabaväädi tüvirakud saavad ka erinevateks kudedeks . Võimalik hiljem kasutada samal indiviidil. Kasutatud luuhaiguse ja leukeemia ravis .

Täiskasvanud tüvirakud.

Rakuteraapia – tüvirakke kasutatakse kahjustunud kudede taastamiseks.
2. Tüvirakk - hulkrakse looma jagunemisvõimeline rakk , mille tütarrakud võivad diferentseeruda eri tüüpi koerakkudeks
1.3 Geenitehnoloogia
On biotehnoloogia haru, kus eesmärgi saavutamiseks viiakse geene ühest organismist teis või muudetakse muul viisil geene, saadakse GMO. Organism, kellele on viidud võõraid geene nim. Transgeenseteks.
Nokautorganism – organism, kellel teatud geen on maha surutud.
Restriktaasid on ensüümid, mida toodavad ensekaitseks bakterid. Erinevate DNA-de liitmisel saame rekombinantse DNA.
Pärilikkuse muutumiseks kasutatakse mutageenides kiirgusi ja keemilisi ühendeid.
Muudetud päriliku unfo siirdamiseks kasutatakse bakterite rõngaskromosoome.
GMO-dega kaasvenad miinused ja plussid:
MIINUSED
PLUUSID

• toiduallergia
  
• GM umbrohi
  
• GM kahurid
  
• Igal org. Oma genoom
  

• suurem saagikus
  
• vastupidav kahjuritele
  
• vastupidavam külmale
  
• meditsiinilised uuringud
  

Kuidas geenid kohale viia? (GMO-de saamine)

Bakteri plasmiidiga

Viirustega. Kui lisatud soovitud geen, nim. Geenivektoriks.

Kullapüstoliga

Taimedesse agrobakteriga
Viiruse DNA-le lisatakse geen, mille ta rakku viib. Sellist kandurviirust nim. Viirusvektoriks.
Üle viidavale geenile on markergeen külge pandud – see helendab .
Näiteid: loomadest, taimedest , bakteritest. Ei leidnud neid kuskilt hetkel.
Geeninokaut
Geen lülitatakse välja. Geenitehnoloogiliselt rikutud geenivektor .
Organite kasvatamiseks GM-loomade baasil. Mudelhiired-haiguste uurimiseks.
Kimäär – organism, kelle keha koosneb erineva geneetilise päritoluga rakkudest.

Geenitehnoloogia
Võimalused:

asendada haige geen tervega

vaigistada haige geen
Neid tegevusi ei teha munarakuga, need ei pärandu järglastele.
Transgenees
Geeniteraapia

• Viiakse geen sugurakkudesse
  
• Pärandatakse järglastele
  
• Rakku viiakse võõraid geene
  

• viiakse geen koerakkudesse, ei pärandu.
  
• Viiakse sama isendi geenid
  

Geenivaigistamiseks kasutatakse mikro-RNA molekule. Kui mi-RNA-d ühinevad mRNAga, siis viimane lagundatakse.

Molekulaargeneetiline diagnostika
Põhineb mutantsete geenide äratundmisel. Pärilike haiguste kindlaks tegemine.

DNA-sõrmejälgede metoodika
Võrreldakse 10 või enama lookuse pikkust.
Lookusi saab DNA-st välja lõigata ja paljundada kiiresti polümeerasse ahelreaktsiooni meetodit kasutades.