Prezentacija genetskog inženjeringa u stočarstvu. Metode genetskog inženjeringa

⁰

Genetski inženjering
Rad je završio učenik 10. razreda - Roman Kirillov.

Genetski inženjering
Genetski inženjering (genetski inženjering) je skup tehnika, metoda i tehnologija za dobijanje rekombinantne RNK i DNK, izolovanje gena iz organizma (ćelija), manipulaciju genima i njihovo unošenje u druge organizme.

Genetski inženjering nije nauka u širem smislu, već je alat biotehnologije, koristeći metode iz bioloških nauka kao što su molekularne i ćelijska biologija, citologija, genetika, mikrobiologija, virologija.
Kenijci testiraju kako raste nova transgena sorta usjeva koja je otporna na štetočine insekata.

Istorija razvoja i dostignuti nivo tehnologije
U drugoj polovini 20. veka došlo je do nekoliko važnih otkrića i izuma koji su u osnovi genetski inženjering. Višegodišnji pokušaji da se “čitaju” biološke informacije koje su “zapisane” u genima uspješno su završene. Ovaj rad započeli su engleski naučnik F. Sanger i američki naučnik W. Gilbert ( nobelova nagrada u hemiji 1980). Kao što je poznato, geni sadrže informacije-instrukcije za sintezu RNK molekula i proteina, uključujući enzime, u tijelu. Da bi se stanica prisilila da sintetizira nove tvari koje su za nju neuobičajene, potrebno je da se u njoj sintetiziraju odgovarajući skupovi enzima. A za to je potrebno ili namjerno promijeniti gene koji se nalaze u njemu, ili u njega uvesti nove, ranije odsutne gene. Promjene gena u živim stanicama su mutacije. Nastaju pod utjecajem, na primjer, mutagena - hemijskih otrova ili zračenja.
Frederick Sanger
Walter Gilbert

Humani genetski inženjering
Kada se primjenjuje na ljudima, genetski inženjering bi se mogao koristiti za liječenje nasljednih bolesti. Međutim, tehnički, postoji značajna razlika između liječenja samog pacijenta i promjene genoma* njegovih potomaka.
*Genom je ukupnost svih gena jednog organizma; njegov kompletan hromozomski set.
Nokaut miševi

Gene nokaut. Za proučavanje funkcije određenog gena može se koristiti nokaut gena. Ovo je naziv za tehniku uklanjanja jednog ili više gena, koja omogućava proučavanje posljedica takve mutacije. Za nokaut se sintetizira isti gen ili njegov fragment, modificira se tako da genski proizvod gubi svoju funkciju.

Primjena u naučnim istraživanjima
Veštačko izražavanje. Logičan dodatak nokautu je umjetna ekspresija, odnosno dodavanje gena u tijelo koje ono ranije nije imalo. Ova tehnika genetskog inženjeringa može se koristiti i za proučavanje funkcije gena. U suštini, proces uvođenja dodatnih gena je isti kao i kod nokauta, ali se postojeći geni ne zamjenjuju niti oštećuju.

Primjena u naučnim istraživanjima
Vizualizacija genskih proizvoda. Koristi se kada je zadatak proučiti lokalizaciju genskog proizvoda. Jedna od metoda označavanja je zamjena normalnog gena onim spojenim s reporterskim elementom, na primjer, sa zelenim fluorescentnim proteinskim genom
Shema strukture zelenog fluorescentnog proteina.

Slajd 2

Genetski inženjering je skup metoda koji omogućavaju, putem in vitro operacija (in vitro, izvan tijela), prijenos genetske informacije iz jednog organizma u drugi.

Slajd 3

Cilj genetskog inženjeringa je da se dobiju ćelije (prvenstveno bakterijske) sposobne da proizvode određene "ljudske" proteine u industrijskom obimu; u sposobnosti prevazilaženja međuvrstnih barijera i prenošenja pojedinca nasljedne osobine neki organizmi drugima (upotreba u uzgoju biljaka i životinja)

Slajd 4

Formalnim datumom rođenja genetskog inženjeringa smatra se 1972. Njegov osnivač bio je američki biohemičar Paul Berg.

Slajd 5

Tim istraživača predvođen Paulom Bergom, koji je radio na Univerzitetu Stanford, u blizini San Francisca u Kaliforniji, izvijestio je o stvaranju prve rekombinantne (hibridne) DNK izvan tijela. Prvi rekombinantni molekul DNK sastojao se od fragmenata Escherichia coli (Eschherihia coli), grupe gena iz same ove bakterije, i kompletne DNK virusa SV40, koji uzrokuje razvoj tumora kod majmuna. Takva rekombinantna struktura bi teoretski mogla imati funkcionalna aktivnost u ćelijama E. coli i majmuna. Mogla je da "hoda" poput šatla između bakterije i životinje. Za ovo djelo Paul Berg je dobio Nobelovu nagradu 1980.

Slajd 6

SV40 virus

Slajd 7

Osnovne metode genetskog inženjeringa.

Glavne metode genetskog inženjeringa razvijene su početkom 70-ih godina 20. stoljeća. Njihova suština je unošenje novog gena u organizam. U tu svrhu stvaraju se posebni genetski konstrukti - vektori, tj. uređaj za isporuku novog gena u ćeliju. Plazmidi se koriste kao vektor.

Slajd 8

Plazmid je kružna dvolančana molekula DNK koja se nalazi u bakterijskoj ćeliji.

Slajd 9

GM krompir

Eksperimentalno stvaranje genetski modifikovanih organizama počelo je 70-ih godina dvadesetog veka. Duvan otporan na pesticide počeo je da se uzgaja u Kini. U SAD se pojavio: GM paradajz

Slajd 10

Danas u Sjedinjenim Državama postoji više od 100 vrsta genetski modificiranih proizvoda - "transgena" - soja, kukuruz, grašak, suncokret, pirinač, krompir, paradajz i drugi. Soja Suncokret Grašak

Slajd 11

Genetski modificirane životinje:

Zeka svijetli u mraku Losos

Slajd 12

GMI su uključeni u mnoge prehrambene proizvode:

GM kukuruz se dodaje u konditorske i pekarske proizvode, te bezalkoholna pića.

Slajd 13

GM soja je uključena u rafinisana ulja, margarine, masti za pečenje, umake za salatu, majonez, tjesteninu, čak i hrana za bebe i druge proizvode.

Slajd 14

GM krompir se koristi za pravljenje čipsa

Slajd 15

Čiji proizvodi sadrže transgene komponente:

Nestle Hershey's Coca-Cola McDonald's

Struktura DNK Molekul DNK ima složena struktura. Sastoji se od dva spiralno uvijena lanca, koji su međusobno povezani cijelom dužinom vodoničnim vezama. Ova struktura, jedinstvena za molekule DNK, naziva se dvostruka spirala. Nukleotidi koji čine DNK sadrže deoksiribozu, ostatak fosforne kiseline i jednu od četiri azotne baze: adenin, gvanin, citozin i timin. Oni određuju nazive odgovarajućih nukleotida: adenil (A), guanil (G), citidil (C) i timidil (T).

Pojava biotehnologije Biotehnologija je industrijska upotreba biološki agensi ili njihovi sistemi za dobijanje vrednih proizvoda i izvođenje ciljanih transformacija. Biološki agensi u u ovom slučaju- mikroorganizme, biljne ili životinjske ćelije, ćelijske komponente (ćelijske membrane, ribozomi, mitohondrije, hloroplasti), kao i biološke makromolekule (DNK, RNK, proteini - najčešće enzimi). Biotehnologija također koristi virusnu DNK ili RNK za prijenos stranih gena u stanice.

Specifičnosti biotehnologije Biotehnologija je tehnologija koja zahtijeva izuzetno znanje. Na primjer, Genetech, prva kompanija koja se pojavila u Sjedinjenim Državama, troši 76% svog prihoda na istraživanje i razvoj umjesto uobičajenih 12% za druge kompanije. Među ukupan broj Oko 35% zaposlenih u NBF-u su doktori nauka. Dakle, nova biotehnologija je više znanstveno-tehnički inovativni smjer nego proizvodni, iako s prilično velikim perspektivama proizvodnje.

Osnovne metode selekcije i biotehnologija Selekcija je nauka o oplemenjivanju novih i unapređenju postojećih sorti biljaka, životinjskih rasa i sojeva mikroorganizama sa osobinama neophodnim za čoveka. Metode selekcije tradicionalno uključuju selekciju, hibridizaciju i mutagenezu. U drugoj polovini stoljeća počele su se koristiti fundamentalno nove metode eksperimentalne biologije - ćelijski i genetski inženjering. Ovaj pravac je bio osnova novo područje biologija - biotehnologija.

Ćelijski inženjering Ćelijski inženjering se zasniva na kultivaciji pojedinačnih ćelija ili tkiva na veštačkoj hranljive podloge. Takve ćelijske kulture koriste se za sintezu vrijednih tvari, proizvodnju nezaraženog sadnog materijala i proizvodnju ćelijskih hibrida. Metoda hibridizacije ćelija postaje sve važnija u oplemenjivanju. Ispostavilo se da ako uzmete ćelije iz različitih organa i tkiva ili ćelija različitih organizama, kombinirajte ih koristeći posebne tehnike, koju su naučnici razvili, u jednu, a zatim se formira nova, hibridna ćelija. Osobine ove hibridne ćelije značajno se razlikuju od svojstava roditeljskih ćelija.

Izgledi za razvoj biotehnologije Dalji razvoj biotehnologija kao grana poljoprivredne proizvodnje riješit će mnoge važna pitanjačovječanstvo. Najhitniji problem U nizu nerazvijenih zemalja, čovječanstvo se suočava s nestašicom hrane. U tom smislu, napori biotehnologa usmjereni su na povećanje efikasnosti ratarske i stočarske proizvodnje.

Genetski inženjering je ciljani prijenos željenih gena iz jedne vrste živog organizma u drugi, često veoma udaljenog porijekla. Ovo, prema naučnicima, obećavajući pravac, što će u bliskoj budućnosti omogućiti osobi da namjerno poboljšava nasljedne kvalitete organizama i dobije neograničene količine biološki vrijednih aktivne supstance. Istovremeno, mnogi naučnici izražavaju zabrinutost da bi nekontrolisani rad na polju genetskog inženjeringa mogao dovesti do stvaranja organizama opasnih za ljude.

Prvi koraci Prvi umjetno modificirani proizvod bio je paradajz. Međutim, izbor je mogao pasti na bilo koju drugu biljku, ali to je bio paradajz. Njegovo novo svojstvo bila je sposobnost da mjesecima leži nezreo na temperaturi od 12 stepeni. Ali čim se takav paradajz stavi na toplotu, on postaje zrel za nekoliko sati.

Prvim kloniranim sisarom službeno se smatra dobro poznata ovca Dolly, eksperiment na njenom kloniranju izveli su Ian Wilmut i Keith Campbell na Institutu Roslin, u Škotskoj, blizu Edinburga 1996. godine. Međutim, ne možemo se u potpunosti složiti sa; ovo, budući da je 10 godina prije kloniranja Dolly, miš Maška kloniran u Puščinu blizu Moskve od strane sovjetskih istraživača Chailakhyan L.M., Veprentseva B.N., Sviridova T.A., Nikitina V.A.

Upotreba genetski modifikovanih organizama u medicini Genetski modifikovani organizmi se koriste u primenjenoj medicini od 1982. godine, kada je ljudski insulin, proizveden korišćenjem genetski modifikovanih bakterija, registrovan kao lek. U toku je rad na stvaranju genetski modifikovanih biljaka koje proizvode komponente vakcina i lekova protiv opasnih infekcija.

Tekst za prezentaciju "Genetski inženjering".

Naše znanje o genetici i molekularnoj biologiji raste svakim danom. To je prvenstveno zbog rada na mikroorganizmima. Pojam “genetski inženjering” može se u potpunosti pripisati selekciji, ali je ovaj termin nastao tek u vezi s pojavom mogućnosti direktne manipulacije pojedinačnim genima.

Dakle, genetski inženjering je skup metoda koje omogućavaju prijenos gena kroz operacije izvan tijela. informacije od jednog organizma do drugog.

U ćelijama nekih bakterija, pored glavne velike molekule DNK, postoji i mali kružni DNK plazmid molekul. U genetskom inženjeringu, prazmidi koji se koriste za uvođenje potrebnih informacija u ćeliju domaćina nazivaju se vektori - nosioci novih gena. Pored plazmida, virusi i bakteriofagi mogu igrati ulogu vektora.

Standardna procedura je šematski prikazana na Sl.

Možemo istaknuti glavne faze stvaranja genetski modificiranih organizama:

1. Dobivanje gena koji kodira osobinu od interesa.

2.Izolacija plazmida iz bakterijska ćelija. Plazmid se otvara (presijeca) enzimom koji ostavlja "ljepljive krajeve" - to su komplementarne bazne sekvence.

3. Oba gena sa vektorskim plazmidom.

4.Uvođenje rekombinovanog plazmida u ćeliju domaćina.

5. Selekcija ćelija koje su dobile dodatni gen. znak i njegovu praktičnu upotrebu. Takva nova bakterija će sintetizirati novi protein, može se uzgajati pomoću enzima i dobiti biomasu u industrijskim razmjerima.

Jedno od dostignuća genetskog inženjeringa je prijenos gena koji kodiraju sintezu inzulina kod ljudi u bakterijsku ćeliju. Od kada je postalo jasno da je razlog dijabetes melitus je nedostatak hormona inzulina, dijabetičari su počeli da primaju insulin, koji se dobija iz gušterače nakon klanja životinja. Inzulin je protein, pa je bilo mnogo debata o tome da li se geni za ovaj protein mogu ubaciti u bakterijske ćelije i potom uzgajati u industrijskim razmjerima kako bi se koristili kao jeftiniji i pogodniji izvor hormona. Trenutno je moguć prijenos gena humanog inzulina i to je već počelo industrijska proizvodnja ovaj hormon.

Drugi važan protein za ljude je interferon, koji se obično formira kao odgovor na virusnu infekciju. Gen za interferon je također prebačen u bakterijsku ćeliju.

Gledajući u budućnost, bakterije će se naširoko koristiti kao fabrike za proizvodnju niza eukariotskih ćelijskih proizvoda kao što su hormoni, antibiotici, enzimi i supstance potrebne u poljoprivredi.

Moguće je da se korisni prokariotski geni mogu ugraditi u eukariotske ćelije. Na primjer, uvesti gen za bakterije koje fiksiraju dušik u ćelije korisnih poljoprivrednih biljaka. Ovo bi bilo izuzetno važno veliki značaj za proizvodnju hrane bilo bi moguće naglo smanjiti ili čak potpuno odustati od unošenja nitratnih đubriva u zemljište, na koje se troše ogromne svote novca i koje zagađuju obližnje rijeke i jezera.

V savremeni svet genetski inženjering se također koristi za stvaranje modificiranih organizama u estetske svrhe (ovaj slajd je obrisan, ali ako želite, možete umetnuti slike sa plavim ružama i luminiscentnim ribama).

Slajd 1

Opis slajda:

Slajd 2

Opis slajda:

Slajd 3

Opis slajda:

Slajd 4

Opis slajda:

Slajd 5

Opis slajda:

Slajd 6

Opis slajda:

Slajd 7

Opis slajda:

Slajd 8

Opis slajda:

Slajd 9

Opis slajda:

Slajd 10

Opis slajda:

Slajd 11

Opis slajda:

Slajd 12

Opis slajda:

Slajd 13

Opis slajda:

Slajd 14

Opis slajda:

Slajd 15

Opis slajda:

Slajd 16

Opis slajda:

Slajd 17

Opis slajda:

Slajd 18

Opis slajda:

Slajd 19

Opis slajda:

Slajd 20

Opis slajda:Opis slajda:

Kloniranje životinje ovce Doli, klonirano iz ćelija vimena druge, mrtve životinje, punilo je novine 1997. Istraživači sa Univerziteta Roslyn (SAD) objavili su uspjehe ne usmjeravajući pažnju javnosti na stotine neuspjeha koji su se dogodili prije. Doli nije bila prvi životinjski klon, ali je bila najpoznatija. U stvari, svijet je klonirao životinje u protekloj deceniji. Roslyn je taj uspjeh držala sve dok nisu uspjeli patentirati ne samo Dolly, već i cijeli proces njenog stvaranja. VIPO ( Svjetska organizacija Zavod za intelektualno vlasništvo) dodijelio je Univerzitetu Roslyn ekskluzivna patentna prava za kloniranje svih životinja, uključujući ljude, do 2017. Doliin uspeh inspirisao je naučnike širom sveta da se upuste u stvaranje i igraju Boga, uprkos tome Negativne posljedice za životinje i životnu sredinu. Na Tajlandu naučnici pokušavaju da kloniraju poznatog bijelog slona kralja Rame III, koji je umro prije 100 godina. Od 50 hiljada divljih slonova koji su živjeli 60-ih godina, samo 2000 ih je ostalo na Tajlandu. Ali istovremeno ne shvaćaju da ako moderni antropogeni poremećaji i uništavanje staništa ne prestanu, ista sudbina čeka i klonove. Kloniranje, kao i sav genetski inženjering općenito, je patetičan pokušaj rješavanja problema uz ignoriranje njihovih uzroka.

Slajd 22