Geenitehnoloogia kas lihtsalt uus sordiaretus? Geneetiliselt muundatud organism ehk GMO on elusolend (bakter, taim, loom), kelle pärilikkuse ainet (DNA-d) on geenitehnoloogilisi võtteid kasutades kunstlikult muudetud. Võrreldes tavapäraste sordi- ja tõuaretusmeetoditega on geneetilise muundamise suureks erinevuseks võimalus kombineerida väga kaugete liikide geene (nt. siirdada geene kalalt tomatitaimele) või sisestada organismi tehisgeene. Muundamisel on tegu looduse poolt seatud liigipiiride ületamisega. Geenitehnoloogia on tänapäevane uus tehnoloogiavaldkond, mille eesmärk on geneetilise info kasutamine rakenduslikel eesmärkidel. geenitehnoloogia molekulaargeneetika haru, rakkude ja organismide geneetilise informatsiooni muutmine DNA molekuli osade siirdamisega. Geenitehnoloogia eesmärgiks on geneetilise informatsiooni kasutamine kõige erinevamatel rakenduslikel eesmärkidel põllumajanduses, toiduainete tootmises, inimeste ja l...
2)Võib kaasneda ka fenotüübiline muutus 3)Dna segment sisaldab kindlat geeni järjestust, mis eraldatakse ühest organismist ja viiakse üle teise. 4)Üle kantud DNA segment säilitab kõik oma esialgsed võimed. N: RNA ja valgu tootmine SLAID 3: Joonis: TRANSGEENSE DNA SAAMINE SLAID 4 : TRANSGEENSE GEENI EHITUSES ON OLULINE PROMOOTOR Transgeenne geen koosneb teatud põhiosadest. Kindlasti peab transgeenne geen sisaldama promootirt, mille järjestus määrab millal ja kus on transgeen aktiivne, kuidas kulgeb valku kodeeriv järjestus jne. Väga hea näide sellisest funktsioonide kombinatsioonist on bakteri plasmiidil SLAID 5: GEENIDE ÜLEKANDMINE Restriktaasid on ensüümid, mida toodavad bakterid enesekaitseks – need lõikavad DNA lõikudeks, aga nii, et tekivad üheahelalised otsad – “kleepuvad otsad”.Selliste otstega DNA juppe on komplemen-taarsuse tõttu võimalik mugavalt liita.Erinevate DNA-de liitmisel saame rekombinantse DNA
toimub reguleeritud ainete transport. Vaigistamine levib süsteemselt niinerakkude (floeem) kaudu. Viirustel on valgud, mis suruvad alla RNA vaigistamise. RNA vaigistamise häirimisega saab viirus häirida taime viiruskaitse mehhanismi. Häirijad-valgud võivad olla aktiivsed igas faasis. Transgeenide vaigistamine Taime viidud transgeenid on sageli siRNA poolt vaigistatud Vaigistamise lülitab sisse: Väga kõrge ekspressiooni tase dsRNA, mis tekib transgeenilt Hälvik RNA-d, mida transgeen kodeerib Transgeene vaigistatakse post-transkriptsionaalselt ja ka transkriptsiooni ajal. 1980-tel lõid teadlased meetodi, et viia geene taime genoomi, kasutades taime patogeeni Agrobacterium tumefaciens (bakter). Sisestatud geene kutsutakse transgeenideks. Kalkooni süntaas on ensüüm, mis on oluline antotsüaanide biosünteetilise raja alguses. Fenomen, kus mõlemad geenid (transgeen ja oma geen) on vaigistatud, nimetatakse `koos- allasurumiseks.
Selektiivsööde spetsiifilise koostisega rakukultuuri sööde, milles on eluvõimelised ainult teatudgeneetiliste omadustega rakud ja mis seega võimaldab rakkude segust välja valida just need Monokloonne antikeha kitsa antigeenispetsiifikaga antikeha, mida produtseerib kindel hübridoomikloon Antiseerum immuunseerum,mis sisalvab antikehi kas ühe või mitme antigeeni vastu Kooriongonadotropiin raseduse ajal platsenta koorionipooles sünteesitav gonadotropiin Transgeen geenitehnoloogiline protseduur transgeensete organismide saamiseks Gonadotropiin sünteesitakse hüprofüüsis, osalt ka platsentas Lümfotsüüd- vere leukotsüütide hulka kuuluv rakutüüp, organismi immuunsüsteemi tähtsaim element. Antigeen mis tahes kehavõõras aine, mis põhjustab vastureaktsioonina antikehade tekke Antikeha erilise koostise ja struktuuriga valk, mis tekib vasturektsioonina mingi antigeeni sattumisel organismi
Kontrolltöö 2. 1. Milliseid eelteadmisi on vaja meid huvitava ensüümi omaduste muutmiseks ratsionaalse (re)disani meetodil? a) Ensüümi aktiivtsentri ja toimemehhanismi tundmine b) Selektsioonisüsteemi olemasolu mutantide valikuks c) Võimalus rekombineerida erinevatest homoloogsetest organismidest pärit ensuume d) Valgu 3D struktuuri tundmine 2. Mingi valgu tootmiseks transgeense organismi abil on otstarbekas sisestada meid huvitav transgeen: a) Tugeva konstitutiivse promootori kontrolli alla b) Tugeva reguleeritava promootori kontrolli alla 3. Millisteks suhteliselt universaalseteks vaheühenditeks konverteeritakse enamus mittehalogeenitud aromaatseid ühendeid mikroobse degradatsiooni käigus? Sealt edasi järgneb juba nende oksüdatiivne lagundamine atsetüülCoA-ks, suktsinaadiks, püruvaadiks ja atseetaldehüüdiks, mida enamus mikroorganisme suudab metaboliseerida. a) Protokatehuaadiks b) Bensoaadiks
Tundmaks ära, millised rakud on sisestatud võõr-DNA vastu võtnud, lisatakse siirdatavale geenile ka antibiootikumiresistentne märgistusgeen. Selleks, et sisestatud uus DNA rakus tööle lülituks ning soovitud tunnus avalduks, lisatakse ka nn käivitaja ehk promootor, DNA osake, mis võetakse sageli viirustelt. Sellise võõra kompleksi sisestamise asukohta peremeesraku genoomis pole võimalik täpselt määrata, vaid ta lülitub sellesse kõige vastuvõtlikumas kohas. Transgeen võib hakata tootma kahjulikke produkte, mis on organismile toksilise ja allergeense mõjuga. Inimene on harjunud sööma looduslikku toitu. Meie organism pole aga suuteline nii kiiresti muutuma ning omastama geneetiliselt muundatud toitu. GM toit on madalama toiteväärtusega. Biogaas on anaeroobse kääritamise teel saadud gaasiline kütus. Biogaasi on võimalik saada loomuliku protsessi käigus soodest, rabadest ja prügilatest ning
pärilikke haigusi.*Biomeditsiinilise uuringud.*Lemmikloomadeks.*Tõuaretus. KUIDAS? Kõigepealt tuleb loomadelt saada munarakud, mis viljastatakse katse- klaasis. Mikroinjektsiooni puhul süstitakse võõras DNA mikroskoobi all ülipeene kapillaarnõelaga otse viljastatud munarakku. Kui katse õnnestus, reimplanteeritakse transgeeni sisaldavad embrüod eelnevalt hormoonidega mõjutatud looma emakasse. Järgneb loomulik tiinus ning sünnib transgeenne loom, kelle genoomi on integreerunud transgeen. Taimed: MILLEKS? *Kahjurikindlus(kartul, lehetäide vastu).*Külma- ja põuakindlus (maasikas,tomat). *Umbrohukindlus(teravili.*Kõrge saagikus(riis).*Parandada valmimis- ja säilitamisomadusi(tomatid) *Viirusekindlus (mais,papaiad) KUIDAS?Taime sisestatakse geen, mis kodeerib mürki lagundavat ensüümi. Taime lisatakse geen, mis kodeerib herbitsiiditundlikku ensüümi. Nii saavutatakse selle valgu ületootmine. Võib lisada ka sama ensüümi kodeeriva geeni, mille produkt on
kahjulik nii meie organismile kui meid ümbritsevale keskkonnale: · Transgeeni sisestamisel teise organismi ei saa kunagi olla kindel, et geen satub õigesse kohta. Eeldatakse selle sattumist rakutuuma, kuid selle tõenäosus võib olla isegi alla 1%. Sisestatud geen võib olla ettearvamatu käitumisega hakata teisiti tööle ning avaldada mõju mitmele organismi tunnusele s.h. ka mittesoovivatele. Transgeen võib hakata tootma kahjulikke produkte, mis on organismile toksilise ja allergeense mõjuga. · Inimene on harjunud sööma looduslikku toitu. Meie organism pole aga suuteline nii kiiresti muutuma ning omastama geneetiliselt muundatud toitu. · GM toidu propageerijad toovad põhjuseks rahvaarvu suurenemist ja toidu mittejagumist, näljahäda, maaressursi puudumist ja madalaid saake. Tegelikult on meil maailmas kasutusest
kompetentse retroviirusega. Sinna saab sisestada vaid 3.5 kb DNA-d). Teine võimalus on vektori pakkimine teise viiruse valk-kesta (envelope) sisse, mis määrab seostumise ja infektsiooni spektri. Nimetatakse viiruse pseudotüüpideks.(2) Adenoviirused Nakatavad arvukalt mittejagunevaid inimese rakke. Hingamisteed, sooletrakt. Kasutatakse ulatuslikult elusvaktsiinina respiratoorsete infektsioonide korral. Adenoviiruse DNA läheb raku tuuma, kus ekspresseeritakse transgeen. Rekombinantne DNA ei integreeru raku kromosoomi ja ei püsi seetõttu rakutuumas kaua. Seetõttu tuleb adenoviirus süsteemi puhul teraapiat korrata. Adenoviirusvektorite puhul on probleemiks mõne adenoviiruse geeni ekspressioon (kuigi väga madalal tasemel), mille tõttu kujuneb välja immuunvastus ja vastavad rakud hävitatakse. Sellest on püütud erinevatel viisidel üle saada vähendades vektori koostises olevate viirusvalkude hulka.(2) AAV süsteem (Adeno-Associated Viruses)
mullikaid. iii. Kloonimine Seni kloonimisel väike efektiivsus 2-10 % siiratud embrüotest areneb elusjärglaseks Viimastel aastatel oluline efektiivsuse tõus Kloonitud loomade terviseprobleemid abordid, surnultsünnid, varajases eas kopsu-, südame-, neeruhaigused Täiskasvanuks saanud loomad normaalse tervise ja sigimisvõimega, järglased täiesti terved Inbriidingu oht suureneb iv. Transgeensed organismid (transgeen; eesmärgid) Organismivõõras või muudetud geen, mida on võimalik viia või mis on viidud teise organismi. Transgeensete veiste kloonimise tehnoloogia võimaldaks kordades vähendada nii ravimite väljatöötamise kui ka hilisema tootmise kulusid. Parandatud omadustega toiduained. Loomade heaolu. Keskkonna jalajälje vähendamine. 8. Suguluskoefitsient (ülesanne) RFG = 0,5n¹+n Iga järgmine aste 0,25 ehk poole vähem 9. Inbriidingukoefitsient (ülesanne)
Ne=( 4* Nf*Nm )/ Nf +Nm Näide: 1) 995 emast 5 isast Ne= 4* 995*5/ 995+5 = 19,9 ~ 20 2) 500 emast ja 500 isast Ne= 4*500*500/ 500+500 = 1000 ○ Kui Ne = vähemalt 50, siis populatsioon on elujõuline F = 1/ 2Ne ehk 1/ 2*1000= 0,0005 • Isasloomi kakskümmend • Emasloomi tuhat Alla selle on ohustatud tõug f. Selektsioon g. Biotehnoloogia tõuaretuses Suguselekteeritud sperma Embrüote siirdamine (ET) Kloonimine Transgeensed organismid ehk GMO (transgeen; eesmärgid) 8. Suguluskoefitsenti arvutamine 9. Inbriidingu koefitsienti arvutamine 10. Kvantitatiivse geneetika põhiprintsiibid a. (kvantitatiivsed) tunnused a. Kvantitatiivsed tunnused Mõõdetavad: Piimatoodang Rasvakihi paksus Kaalu tõus Söödakulu Loendatavad: Latri suurus Laktatsiooni pikkus Munade arv Haigestunud päevade arv aastas b. Fenotüübi avaldumise komponendid o Genotüüp
milliseks rakuks, näiteks vereloome pluripotentne tüvirakk annab alguse vaid vereloome rakkudele, kuid ta pole suuteline muutuma kõigiks sidekoe eellasrakkudeks. 57. Geeniteraapia. Geeniteraapia seisneb normaalselt talitleva transgeense geeni siirdamises raske kahjustusega koe rakkudesse. See on ainus viis geenhaiguse ravimiseks. Meetodi ülesehitus: 1. Tehakse kindlaks mutantne geen. 2. Terve identse geeni, transgeeni, kloonimine. 3. Transgeen kohandatakse vajadusele ja pakitakse transportvektorisse. 4. Vektor viib transgeeni patsiendi sihtmärkrakku. 5. Kui transportvektor on sihtmärkrakku jõudnud, saadetakse geneetiline materjal rakutuuma. 6. Geneetiline materjal seostub DNA-ga ning muteerunud või defektne DNA parandatakse. Seejuures kõige raskem on geenide toimetamine õigete rakkudeni. Tänapäeval on see veel väga noor ja arenemisjärgus ravimeetod, kuna meetodi katsetamine on keelatud. Põhjus: suur tüsistuste risk
Õ. lk. 8-10 1. Mis on fundamentaalteadus? Fundamentaalteadus ehk alusteadus on teadus, mis tegeleb objektide või nähtuste olemuse, ehituse, toimimise, arengu ja vastastikuse mõju seaduspärasuste uurimisega ja sellekohaste teooriate loomisega. 2. Mis on rakendusteadus? Rakendusteadus on teadus, mis tegeleb mitmesuguste loodusteaduste abil saadud teadmiste praktilise rakendamise põhimõtete ja meetodite otsimise ja arendamisega. 3. Mis viis USA-s maisi puhastusliinide aretuseni? USA-s viis maisi puhastusliinide aretuseni viis mõningate sortide ja tõugude ristamine, mille tulemuseks saadavad hübriidid on suurema jõudlusega kui kumbki vanemvormidest.(Tekkis vajadus uurida, mis ja millistel juhtudel põhjustab seda hübriidjõudu ehk heteroosi.) 4. Milles seisneb rakendusbioloogia? Rakendusbioloogia seisneb bioloogia haruteaduste poolt avastatud prakt...
herbitsiid, mis on inimestele ja loomadele samuti mürgine. Glüfosaadi poolestusaeg on varieerub päevadest aastateni, sõltuvalt pinnasest ja mullabakteritest. 4 Lõpptulemusena võib öelda, et transgeensete taimede kasutamise puhul pole keskkonnaga seotud riskid ja kasud ei universaalsed ega sugugi lõplikult selged. 19. Milliseid transgeenseid taimi tänapäeval eelkõige disainitakse st millise omaduse transgeen taimele annab? Kõige tähtsamad on Bt-toksiin ja herbitsiiditaluvus. 1. Insektitsiidid otse taimes. Parim näide on Bt-toksiin. Väga levinud. Bt valgud on algselt inaktiivsed, aga lõigatakse rööviku kõhus väiksemaks ja seega aktiveeritakse. Tekitab kõhu siseseintesse auke ja tapab rööviku. 2. Herbitsiiditaluvus. Transgeenne taim lagundab umbrohumürgi ära. Umbrohi sureb, transgeenne taim kasvab edasi. Kõige levinum on RoundUp mida toodab Monsanto. 3. Toitaineterikkamaks tegemine
Nii sugurakkude eellasrakud kui ka gonaadi alge on varases lootes bipotentsiaalsed. Sugurakkude sugu on samasugune mis gonaadide sugu. Imetajate soo määrab Y-kromosoom, täpsemalt üks geen selles: Sry alias testis- determining factor (TDF). Transkriptsioonifaktor. Y kromosoom unikaalne. pärandub ainult isasliini pidi. Piiratud krossingover X-kromosoomiga. Sry: SOX (SRY-like box) perekonda kuuluv transkriptsioonifaktor. Avaldub embrüo gonaadialgme Sertoli rakkudes. Sry transgeen → XX isas-fenotüüp. Sry mutatsioonid → XY emas-fenotüüp. Sry avaldub XY-gonaadi mõnedes somaatilistes rakkudes mis diferentseeruvad Sertoli rakkudeks. Need määravad sugupoole. Sry indutseerib Sertoli rakkudes teise transkriptsioonifaktori – Sox9. Sox9 – peamine Sry- indutseeritud geen soo määramisel. Sry-Sox9 ahel käivitab Sertoli rakkudes geene mis suruvad aktiivselt maha emas-tunnused ja indutseerivad isas- tunnuseid. Maskuliniseerimine.Varased embrüod – hermafrodiidid
Tüübid - Funktsionaalne genoomika – DNAlt valgule ja valgult tunnusele - Võrdlev genoomika – evolutsiooniliste võrdluste tegemine nt populatsioonide võrdlemine - Arvutigenoomika – arvutites konstrueeritakse midagi geenisarnast - Metagenoomika: struktuurne genoomika (geeni molekulaarstruktuuri uurimine), personaalne genoomika (isikute genoomi määramine) 71.Transgeneetika - Transgeen – organismi või rakku sisseviidav võõras geen - Transgeenne kunst – võimalused konstrueerida ebanormaalsete omadustega järglasi nt sinised tomatid, helenduvad kalad - Transgeneetika – geneetika haru kus kasutatakse organismide pärilkkuse muutmiseks geenide siirdamist organismi - Paksus, pikkus, ilu, lapsgeeniuste disain - Sünnikontroll – pillid jne - Vaktsineerimine – tetanusvaktsiin, steriliseerimine 72
DNA insertsioon peremeesraku kromosoomidesse. Embrüorakkudena kasutatakse kas viljastatud munarakke või siis väga varasest embrüost pärinevaid rakke. Kui võõr-DNA integreerub viljastunud munarakku kromosoomidesse, siis on saadud loom täiesti transgeenne, sest kõik tema tuumaga rakud peaksid sisaldama transgeeni. Kui integratsioon kromosoomi toimub hiljem, siis on antud loom mosaiikne, st. mõnedes rakkudes on transgeen ja mõnedes mitte. Geenitehnoloogia abil on juba praeguseks konstrueeritud suur hulk uute omadustega baktereid, taimi ja loomi, kes toodavad bioloogiliselt aktiivseid aineid: mitmesuguseid raviühendeid, nagu näiteks kasvufaktoreid, verehüübimisfaktoreid, peptiidseid ravimeid, antikehi jms. Viiruste peamised klassid ja omadused. BakteriofaagidDNA-viirused, RNA-viirused, DNA-ja RNA-viirused.
jms 3. Insenergeneetika olemus 1. Rekombinantse DNA tehnoloogiad - Plasmiidid - Restriktaasid - Transgeenid 2. Geenide kloonimine - Kloonimisvektorid - Genoteegid ja kloniteegid 3. Geeniraamatukogud - Genoteegid - Klonoteegid 4. Transposoonid 4. Transgeenne tehnoloogia Transgeen(Organismi või rakku sisseviidav võõras geen) transgeenne kunst (ingl. Transgenic art)- Võimalused konstrueerida ebanormaalsete omadustega järglasi (monstrumeid). Näiteks sinised tomatid või helenduvad kalad ja imetajad. 5. Horisontaalne geeniülekanne horisontaalne geeniülekanne (ingl. Horizontal gene transfer)- Liikidevaheline geeniülekanne isenditele, kes pole geenidoonori järglased. 6. Geenide kloonimine 1. Restriktaasid
annaabi.ee 
