Geenitehnoloogia Rakendamine taimedel ja loomadel, sellega kaasnevad riskid Marc van Montagu Molekulaarbioloog, kes avastas geenide ülekandumise agrobakteri (Agrobacterium tumefaciens) ja taime vahel. Esimene GMtaim umbrohutõrjet taluv tubakas (1983a) Esimene lubatud GMpõllukultuur pika säilivusajaga tomat (Ameerika Ühendriigid 1994a) GMpõllukultuure jagatakse kolmeks GMtaimed põllumajanduses ja toiduainetööstuses Herbitsiidiresidentsed taimed Suurim grupp kasvatatavatest GMpõllukultuuridest (6372% GM põllukultuuride kasvupindadest)
eritavad teised rakud. · Caulobacteri raku jagunemisel moodustuvad erisugused rakud: üks liikuv, viburiga rakk ja teine liikumatu kinnitusjätkega rakk. Selts Rhizobiales · Seltsi kuulub 10 sugukonda, millel on väga erinevad fenotüübid. · Rhizobium on juuremügarate sümbiont, kelle abil liblikõielised taimed seovad õhulämmastikku. Perekond Agrobacterium Liigid: 1. tumefaciens 2. radiobacter (pole tumorigeenne) 3. rhizogenes (põhjustab hairy root-haigust). · Perekonna tüüpliigiks on A. tumefaciens. · Agrobacterium põhjustab kaheidulehelistel taimedel mitmesuguseid kasvajaid. Sellel bakteril on tohutu peremeestaimede ring. · Nakatuvad näiteks marjapõõsad ja viljapuud. Kasvajad tekivad juurtel, okstel ja tüvel. · Kasvajad takistavad vee- ja toitainete liikumist taimes. Taimed kääbustuvad ja on väheviljakad.
Sealt edasi järgneb juba nende oksüdatiivne lagundamine atsetüülCoA-ks, suktsinaadiks, püruvaadiks ja atseetaldehüüdiks, mida enamus mikroorganisme suudab metaboliseerida. a) Protokatehuaadiks b) Bensoaadiks c) Fenooliks d) Katehooliks e) Tolueeniks 4. Valige järgnevast loetelust kaks põhilist meetodit võõr DNA sisestamiseks taimerakku transgeensete taimede saamiseks? a) Agroinfektsioon Agrobacterium tumefaciens-i abil b) Laser vahendatud geeniülekanne c) Liposoom vahendatud geeniülekanne d) DNA mikroinjektsioon taimerakkudesse e) Biolistika (geenipüss) 5. Kui võrrelda taimekasvatuses kasutatavaid putukatõrjevahendeid, siis milliste insektitsiidide toimespekter on kitsam võimaldades rakendada täpselt suunatud kahjuritõrjet teatud kindlate putukaröövikute vastu? a) Bioloogilisi insektitsiide b) Keemilisi insektitsiide 6
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. Translatsioon- RNA ahelast saadakse geneetilise koodi kaudu valgu aminohappeline järjestus. Toimub ribosoomidel. mRNA- RNA molekul, kus toimub translatsioon geneetiline kood- 1 koodon (3 nukleotiidi) kodeerib 1 hapet. Olemas on 20 aminohapet.
Tsütokroom C hingamisahela ensüüm (mitokondri sisemembraan). Apoptoos -> läbi mitokondri. Kordamisküsimused 5. prax: 1. Millised taimeraku iseärasused takistavad taimerakke transformeerimast samamoodi kui loomarakke. Milliste tehnoloogiate abil sellest üle saadakse? Erinevalt loomarakust ümbritseb taimerakku paks tsellulooskest, mis on märksa tõsisemaks takistuseks kui lihtsalt membraan. Perhaps the most successful method involves the pathogenic bacterium Agrobacterium tumefaciens, which has the innate ability to transfer DNA to plant cells. In nature, this transfer results in formation of plant tumors (crown galls) at the infection site. Molecular biologists, however, have disarmed this bacterium and constructed domesticated strains that no longer cause tumors but transfer any DNA of interest to plant cells. The major disadvantage of the highly efficient Agrobacterium system is that it does not work with all plant species, most notably the cereals.
2) GMO-de ja neid või nende komponente sisaldavate toiduainete turustamise reguleerimine; Turustamist reguleerivad nt Codex Alimentarius (toidualane) ja Cartagena protokoll (keskk.). Nõutav on GM toidu märgistamine. EL'is on toidus sisalduva lubatud GM ainete määraks võetud 0.9 % (ilma märgistuseta). 3) GM põllukultuurides kasutatavad kodeerivaid järjestused - nimetada ja iseloomustada vähemalt kolme neist. 2-5A süntetaas: CP4EPSPS: pärit Agrobacterium tumefaciens'st, soodustab taimes kasvuks vajaliku ensüümi EPSPS sellise vormi sünteesi, mis on vastupidav herbitsiidi RoundUp suhtes e annab taimele herbitsiiditaluvuse. Cry1 Ab: pärineb bakterist Bacillus thuringiensis (Bt), kasutatakse Bt-maisi tegemiseks, annab taimele insektitsiidsed omadused (Bt toksiin). Pat: Bt-maisis, annab herbitsiiditaluvuse, pärinev mullabakterist. Geenidest cry, gox, bla, nptII Promootorjärjestus enamlevinud CaMV 35 s P-nos
Taime rakkudel on teatud kemikaalide mõjul võime dedifferentseeruda. Mistõttu võib ükskõik millisest taime osast saada uue organismi. Loomade puhul nii teha (veel) ei saa. Rekombinantse DNA sisseviimiseks taimerakku on erinevaid meetodeid. DNA kas "tulistatakse" volframi või kullapartiklite koosseisus taimerakku, sisestatakse elektrivoolu abil (elektroporatsioon) või siis transformeeritakse taimerakke Agrobacterium tumefaciens Ti plasmiidide põhjal konstrueeritud rekombinantsete plasmiididega. Taimede geneetilisel manipuleerimisel on suureks abiks taimerakkude totipotentsus iga üksiku taimeraku võime dediferentseeruda embrüonaalseks rakuks, mis seejärel võib saada aluseks uue taime kasvatamisel. Kui diferentseeerunud taimekude viia kunstlikesse kasvutingimustesse, steriilsesse koekultuuri ja kasvatada rakke 2,4-diklorofenoksüäädikhappe 2,4-D juuresolekul, mis on üks taimehormoone, taime koerakud
taimerakku ja «süstida» jupikesi oma DNAst taime DNAsse. Agrobakterid on teinud sellist geenikannet aegade algusest alates, nüüd on teadlased õppinud saatma agrobakteriga taimedesse neile meelepäraseid geene. Geen liigub rakutuuma tavalist tuumatransporti kasutades. Kromosoomi siseneb DNA tänu igas rakus toimuvale DNA- rekombinatsioonile. Taimerakku võõra DNA viimine laboris käib agrobakteriga (Agrobacterium tumefaciens). Taimed ja see bakter on kasvanud väga-väga kaua aega koos. Ja need bakterid on kogu aeg erinevaid geene ringi vedanud. Bakterid omavahel on võimelised igat moodi geneetilist informatsiooni vahetama Nt. mulla patogeenne bakter Agrobacterium tumefaciens põhineb horisontaalsel geeniülekandel. Nakatab taimi ja põhjustab vähkkasvajaid, põhjustades taimeraku jagunemist kontrollivate hormoonide ületootmist.
molekulaarsed tšaperonid (ingl. Molecular chaperones)- Valgud, mis on abiks rakusiseste makromolekulaarsete struktuuride mittekovalentsel assambleerimisel/deassambleerimisel ja voltumisel/mittevoltumisel, kuid mida ei ole enam normaalse bioloogilise funktsiooniga struktuurides, kus voltumine või assambleerumine on juba toimunud. 8. Ti-plasmiidid, geenide ülekanne taimedel Ti-plasmiid (ingl. Ti plasmid)- Agrobacterium tumefaciens´i ja A. rhizogenes´i suur rõngasplasmiid, mis põhjustab taimedel kalluskasvajate (haiguste) induktsiooni ning mis on tähtsaks vektoriks geenide ülekandel (eriti kahekojalistesse) taimedesse. Plasmiidse DNA Agrobacterium’i vahendatud ülekanne vigastatud taime. Ti-plasmiidi kandev Agrobacterium meelitatakse atsetosüringooni abil (toodetakse vigastatud taime poolt) vigastuskohta.
G(-) Acetobacter xylinum Polüsahhariid Glükoos (tselluloos) Escherichia coli Polüsahhariid Glükoos, galaktoos, fukoos Pseudomonas Polüsahhariid Manuroonhape aeruginosa Azotobacter Polüsahhariid Glukuroonhape vinelandii Agrobacterium Polüsahhariid Glükoos tumefaciens Biofilmi moodustamiseks on kapsel hädavajalik. Kapsli abil bakter kinnitub pinnale ning moodustab enda ümber kaitsva limakihi, mis on suhteliselt kemoresistentne, hoiab vett ning kaitseb vaenlaste eest. Streptococcus pneumoniae'l kaitseb kapsel bakterit makrofaagide fagotsütoosi eest. Bacillus anthracis'el (katkutekitaja) kaitseb kapsel bakterit lüsosoomis lüsotsüümide eest. 2.2.5. Välismembraani vesiikulid
ligikaudu 20 erinevast valgust. Sekretsioon algab pärast aktiveeriva signaali saabumist; sageli tulevad signaalid märklaud-rakkudelt. Eraldi sekretsioonisüsteemina (tüüp V) on käsitletud sekretsioonisüsteemi, mille abil toimub näiteks DNA ja valkude liikumine rakust rakku. Süsteemi kuulub ligikaudu 10 valku, mis võimaldavad plasmiidide konjugatiivset ülekannet rakust rakku graam-negatiivsetel bakteritel, onkogeense T-DNA ülekannet taimerakku bakterilt Agrobacterium tumefaciens. 25 7. Globaalne geeniregulatsioon bakterirakus Bakterite elukeskkonna tingimused on muutlikud. Muutused, millega näiteks E. coli peab kohanema, on järgmised: 1. Sattumine toitaineterikkast kasvukeskkonnast toitainetevaesesse keskkonda 2. Kasvuks vajaliku C-allika asendumine teisega 3. Aminohapete hulk on limiteeritud 4. Aeroobse kasvukeskkonna asendumine anaeroobsega või vastupidi 5. Temperatuuri shokk 6. C-, N- või P-nälgimine
annaabi.ee 
