Znaczenie genetyki w hodowli roślin i zwierząt, inżynierii genetycznej – organizmy transgeniczne i terapia genowa.
INŻYNIERIA GENETYCZNA – CZYLI TWORZENIE PRZEZ CZŁOWIEKA NOWYCH UKŁADÓW GENETYCZNYCH
Człowiek od dawna ingerował w układy genetyczne zwłaszcza zwierząt hodowlanych i roślin uprawnych (patrz zastosowanie genetyki).
W ciągu ostatnich lat zaczęto do celów praktycznych wykorzystywać wiadomości zebrane przez genetykę molekularną.
Najlepszym przykładem wykorzystania genetyki molekularnej jest inżynieria genetyczna. Technika inżynierii genetycznej polega na wycinaniu z jednego genomu określonego genu i wstawianiu go do innego organizmu, i badaniu zachowania tego genu – tzn. czy ulega replikacji i ekspresji.
Dla zrozumienia zabiegów inżynierii genetycznej niezbędne jest zapoznanie się z mechanizmem działania wektorów budową plazmidów, bakteriofagów oraz znajomość genetyki bakterii oraz zapoznanie się ze specjalnymi enzymami tnącymi DNA na małe odcinki – restryktazami.
Wektorami są plazmidy i wirusy.
Wirusy- są na pograniczu materii ożywionej i nieożywionej. Zbudowane są z otoczki białkowej – Kapsyd, który zbudowany jest z mniejszych jednostek – kapsomerów. Rdzeń wirusa stanowi DNA lub, RNA co jest podstawą klasyfikacji wirusów. Wirusy poza komórką są inertne (występują w postaci krystalicznej) cechy życia wykazują tylko jak pasożytują tzn. w komórkach gospodarza. Odkryte w 1892 przez Iwanowskiego – (wirus mozaiki tytoniowej) i uzyskany w postaci krystalicznej w 1935 r przez W.M. Stanleya. Do tej pory otrzymano wiele wirusów w formie krystalicznej.
Krystaliczne wirusy, wprowadzone ponownie do komórek gospodarza namnażały się i wywoływały objawy chorobowe.
Dalsze badania polegały na rozdzieleniu części wirusa na część białkową i kwas nukleinowy, a następnie łączeniu ich ponownie odtwarzając aktywne cząstki wirusa.
Wprowadzenie samego kwasu nukleinowego wirusa do komórki stanowiło bodziec do wytwarzania przez nie zarówno specyficznego dla danego wirusa kwasunukleinowego, jak i specyficznego białka kapsydu, a więc do odtwarzania kompletnych cząstek wirusowych.
Mechanizm działania wirusa polega więc na tym, że wprowadzony kwas nukleinowy wirusa powoduje w komórkach gospodarza wytwarzanie białka, o którym informacja jest zakodowana w kwasie nukleinowym wirusa. – Na tym polega, więc istota pasożytnictwa wirusów. W komórkach gospodarza poza tym szybko mnożą się (replikacja DNA lub odwrotna transkrypcja w przypadku wirusów z RNA)
Mechanizm pasożytnictwa wirusów wykorzystany jest w metodach inżynierii genetycznej.
Wirusy danego typu porażają specyficzne dla nich części organizmu gospodarza, mogą się bowiem rozmnażać wyłącznie w określonych komórkach np. wirusy ospy, odry, brodawek atakują skórę, wirusy paraliżu dziecięcego Heinego Medina, wścieklizny atakują mózg i rdzeń kręgowy a wirusy żółtej febry – wątrobę.
Zwalczanie wirusów polega na stosowaniu szczepionek. Organizm (komórka) zwalcza wirus poprzez tworzenie się interferonu jako następst wo dostania się wirusa do komórki.
Interferon jest białkiem podobnym do hemoglobiny zwalczającym wirusy, które dostały się do komórki.
Wykazano, że interferon działa skuteczniej niż przeciwciała. Interferon jest stosowany obecnie do zwalczania i leczenia wielu chorób nowotworowych np. stosowany jest przy leczeniu białaczki.
Wirusy odegrały również rolę w hipotezach dotyczących biogenezy według jednej, pierwszymi organizmami na ziemi były “prawirusy” według innej wirusy powstały z plazmidów, czyli jako patologiczne fragmenty komórek bakteryjnych i na drodze np. rekombinacji wytworzyły białkowy kapsyd. Mechanizm pasożytnictwa wirusów wykorzystany jest w inżynierii genetycznej.
Bakteriofagi – czyli fagi to wirusy pasożytujące na bakteriach na określonym szczepie, jednak nie udało się ich wykorzystać w zwalczaniu chorób bakteryjnych. Zbudowane z główki i ogonka.
Działanie bakiariofaga polega na:
- przyczepianiu do komórki bakteryjnej za pomocą białkowego ogonka enzym w ogonku rozpuszcza ścianę komórkową bakterii
- rdzeń, czyli kwas nukleinowy faga wstrzyknięty jest do komórki gospodarza
- otoczka białkowa główki i ogonka pozostaje na zewnątrz
Do komórki gospodarza wnika, więc tylko DNA faga powodując syntezę białek wirusowych.
Plazmidy niewielkie koliste cząsteczki DNA w komórkach bakteryjnych nazwano plazmidami. Występują oprócz chromosomu bakteryjnego. W plazmidach jest miejsce do którego może przyłączyć się plimeraza DNAdlatego mogą się replikować. Plazmidy są wi4c niezależnymi małymi chromosomami bakteryjnymi, które łatwo jest wyizolować z komórki.
Wektory, wirusy, fagi i plazmidy, które są nośnikami w inżynierii genetycznej tzn. do nich dołącza się obce geny i w ten sposób wprowadza do komórki gospodarza.
Obecnie znanych jest wiele wektorów, które można używać do wprowadzenia obcego DNA do komórek bakteryjnych, natomiast mało jest wektorów za pomocą, których wprowadza się obcy DNA do eukaryota.
Mechanizm włączania obcych genów do wektorów
Obce geny włączone są do wektorów w ściśle określonym miejscu dzięki działaniu restryktaz.
Restryktazy przecinają cząsteczkę DNA w ściśle określonym a nie dowolnym miejscu. Restryktazy przecinają również cząsteczkę DNA wektora i włączają w to miejsce obcy DNA – czyli są wykorzystane do wprowadzenia obcych genów.
Jesteś tu: Genetyka
Dodaj komentarz