"طرق الخلية والهندسة الوراثية" (عرض). عرض تقديمي حول موضوع: الهندسة الوراثية التي تحتوي منتجاتها على مكونات محورة وراثيا

1 شريحة

2 شريحة

مرجع تاريخيفي عام 1953، أنشأ J. Watson و F. Crick نموذج الحمض النووي المزدوج الذين تقطعت بهم السبل؛ في مطلع الخمسينيات والستينيات من القرن العشرين، تم توضيح خصائص الكود الوراثي. في عام 1970، كان ج. سميث أول من عزل عددًا من الإنزيمات - إنزيمات التقييد، المناسبة لأغراض الهندسة الوراثية. إن الجمع بين إنزيمات تقييد الحمض النووي (لقطع جزيئات الحمض النووي إلى أجزاء محددة) والإنزيمات، أربطة الحمض النووي، المعزولة في عام 1967 (من أجل "ربط" الأجزاء في تسلسل عشوائي) يمكن اعتباره بحق الرابط المركزي في تكنولوجيا الهندسة الوراثية. في عام 1972، أنشأ P. Berg، S. Cohen، H. Boyer أول حمض نووي مؤتلف. منذ أوائل الثمانينات. بدأ تطبيق إنجازات الهندسة الوراثية عمليًا. منذ عام 1996، تم استخدام المعدلة وراثيا في الزراعة. واتسون وكريك

3 شريحة

أهداف الهندسة الوراثية: منح المقاومة للمبيدات الحشرية. زيادة الإنتاجية.

4 شريحة

التكنولوجيا 1. الحصول على الجين المعزول. 2. إدخال الجين إلى ناقل للاندماج في الجسم. 3. نقل الناقل مع البناء إلى الكائن المتلقي المعدل. 4. الاستنساخ الجزيئي. 5. اختيار الكائنات المعدلة وراثيا

5 شريحة

إن جوهر التكنولوجيا هو البناء الموجه، وفقًا لبرنامج معين، للأنظمة الوراثية الجزيئية خارج الجسم مع الإدخال اللاحق للهياكل التي تم إنشاؤها في الكائن الحي. ونتيجة لذلك، يتم تحقيق إدراجها ونشاطها في كائن حي معين ونسله. إن إمكانيات الهندسة الوراثية - التحول الوراثي، ونقل الجينات الأجنبية وغيرها من ناقلات المواد الوراثية إلى خلايا النباتات والحيوانات والكائنات الحية الدقيقة، وإنتاج كائنات معدلة وراثيا ذات خصائص وخصائص وراثية وكيميائية حيوية وفسيولوجية فريدة جديدة، تجعل هذا الاتجاه الاستراتيجي. الفأر المعدل وراثيا

6 شريحة

تم إنشاء الإنجازات العملية للهندسة الوراثية الحديثة Clonotheques، وهي عبارة عن مجموعات من الحيوانات المستنسخة البكتيرية. تحتوي كل من هذه الحيوانات المستنسخة على أجزاء من الحمض النووي من كائن حي معين (ذبابة الفاكهة، الإنسان، وغيرها). استنادا إلى سلالات محولة من الفيروسات والبكتيريا والخميرة، الإنتاج الصناعيالأنسولين، الإنترفيرون، الأدوية الهرمونية. إن إنتاج البروتينات التي تساعد في الحفاظ على تخثر الدم في الهيموفيليا والأدوية الأخرى هو في مرحلة الاختبار. المعدلة وراثيا كائنات أعلى، في الخلايا التي تعمل فيها الجينات من كائنات مختلفة تمامًا بنجاح. ومن المعروف على نطاق واسع أن النباتات المعدلة وراثيا المحمية وراثيا والتي تقاوم الجرعات العالية من بعض مبيدات الأعشاب والآفات معينة. من بين النباتات المعدلة وراثيا، تحتل المناصب الرائدة: فول الصويا والذرة والقطن وبذور اللفت. دوللي الغنم

7 شريحة

المخاطر البيئية والوراثية لتقنيات التعديل الوراثي الهندسة الوراثيةيتعلق بالتكنولوجيا مستوى عال. تتميز التقنيات الحيوية العالية بالكثافة العلمية العالية. تُستخدم التقنيات المعدلة وراثيًا في الإنتاج الزراعي التقليدي وفي مجالات أخرى من النشاط البشري: في الرعاية الصحية والصناعة ومختلف مجالات العلوم وفي تخطيط وتنفيذ تدابير حماية البيئة. يمكن لأي تقنيات عالية المستوى أن تشكل خطرا على البشر وبيئتهم، لأن عواقب استخدامها لا يمكن التنبؤ بها. لتقليل احتمالية العواقب البيئية والوراثية الضارة للاستخدام تقنيات الهندسة الوراثيةويجري باستمرار تطوير أساليب جديدة. على سبيل المثال، قد يتم في المستقبل القريب استبدال عملية نقل الجينات (إدخال جينات أجنبية في جينوم كائن معدل وراثيًا) بنظام cisgenesis (إدخال جينات من نفس الأنواع أو الأنواع ذات الصلة الوثيقة بها إلى جينوم كائن معدل وراثيًا).

الهندسة الوراثية
تم الانتهاء من العمل من قبل طالب الصف العاشر - رومان كيريلوف.

الهندسة الوراثية
الهندسة الوراثية (الهندسة الوراثية) هي مجموعة من التقنيات والأساليب والتقنيات للحصول على الحمض النووي الريبي (RNA) والحمض النووي (DNA) المؤتلف، وعزل الجينات من كائن حي (خلايا)، ومعالجة الجينات وإدخالها في كائنات حية أخرى.

الهندسة الوراثية ليست علمًا بالمعنى الواسع، ولكنها أداة من أدوات التكنولوجيا الحيوية، وذلك باستخدام أساليب العلوم البيولوجية مثل البيولوجيا الجزيئية والخلوية، وعلم الخلايا، وعلم الوراثة، وعلم الأحياء الدقيقة، وعلم الفيروسات.
الكينيون يختبرون كيفية نمو صنف جديد من المحاصيل المعدلة وراثيا والمقاومة للآفات الحشرية.

تاريخ التطور والمستوى التكنولوجي المحقق
في النصف الثاني من القرن العشرين، عدة اكتشافات مهمةوالاختراعات التي تقوم عليها الهندسة الوراثية. لقد تم بنجاح سنوات عديدة من المحاولات "لقراءة" المعلومات البيولوجية "المكتوبة" في الجينات. بدأ هذا العمل العالم الإنجليزي ف. سانجر والعالم الأمريكي دبليو جيلبرت ( جائزة نوبلفي الكيمياء 1980). كما هو معروف، تحتوي الجينات على تعليمات معلوماتية لتركيب جزيئات الحمض النووي الريبي (RNA) والبروتينات، بما في ذلك الإنزيمات، في الجسم. لإجبار الخلية على تصنيع مواد جديدة غير عادية بالنسبة لها، من الضروري أن يتم تصنيع مجموعات الإنزيمات المقابلة فيها. ولهذا من الضروري إما تغيير الجينات الموجودة فيه بشكل مقصود، أو إدخال جينات جديدة كانت غائبة سابقًا فيه. التغيرات في الجينات في الخلايا الحية هي طفرات. تحدث تحت تأثير، على سبيل المثال، المطفرات - السموم الكيميائية أو الإشعاع.
فريدريك سانجر
والتر جيلبرت

الهندسة الوراثية البشرية
عند تطبيقها على البشر، يمكن استخدام الهندسة الوراثية لعلاج الأمراض الوراثية. ومع ذلك، من الناحية الفنية، هناك فرق كبير بين علاج المريض نفسه وتغيير الجينوم* لنسله.
* الجينوم هو مجموع جينات الكائن الحي؛ مجموعة الكروموسومات الكاملة الخاصة به.
الفئران بالضربة القاضية

الضربة القاضية الجينية. لدراسة وظيفة جين معين، يمكن استخدام خروج الجينات. هذا هو اسم تقنية إزالة جين واحد أو أكثر، مما يسمح بدراسة عواقب مثل هذه الطفرة. بالنسبة للضربة القاضية، يتم تصنيع نفس الجين أو جزء منه، وتعديله بحيث يفقد منتج الجين وظيفته.

التطبيق في البحث العلمي
التعبير الاصطناعي. الإضافة المنطقية للضربة القاضية هي التعبير الاصطناعي، أي إضافة جين إلى الجسم لم يكن لديه من قبل. يمكن أيضًا استخدام تقنية الهندسة الوراثية هذه لدراسة وظيفة الجينات. في جوهرها، فإن عملية إدخال جينات إضافية هي نفسها كما هو الحال مع الضربة القاضية، ولكن الجينات الموجودةلا يتم استبدالها أو تلفها.

التطبيق في البحث العلمي
تصور المنتجات الجينية. يُستخدم عندما تكون المهمة هي دراسة توطين منتج الجينات. ومن طرق الوسم استبدال الجين الطبيعي بآخر مندمج مع عنصر مراسل، على سبيل المثال، بجين البروتين الفلوري الأخضر
مخطط هيكل البروتين الفلوري الأخضر.

ديفا نيلي - الصف الحادي عشر، مدرسة ماو إيلينسكايا الثانوية. دوموديدوفو

تم إعداد العرض في إطار موضوع الدراسة "إنجازات جديدة في مجال التكنولوجيا الحيوية"

تحميل:

معاينة:

لاستخدام معاينات العرض التقديمي، قم بإنشاء حساب لنفسك ( حساب) جوجل وتسجيل الدخول: https://accounts.google.com

التسميات التوضيحية للشرائح:

طريقة الهندسة الوراثية والخلوية تؤديها طالبة الصف الحادي عشر ديفا نيللي المعلمة ناديجدا بوريسوفنا لوبوفا

هندسة الخلايا هي مجال من مجالات التكنولوجيا الحيوية يعتمد على زراعة الخلايا والأنسجة في الوسائط المغذية. هندسة الخلايا

في المنتصف القرن التاسع عشرصاغها تيودور شوان نظرية الخلية(1838). ولخص المعرفة الموجودة حول الخلية وأظهر أن الخلية تمثل الوحدة الهيكلية الأساسية لجميع الكائنات الحية، وأن خلايا الحيوانات والنباتات متشابهة في البنية. قدم T. شوان في العلم الفهم الصحيح للخلية كوحدة مستقلة للحياة، أصغر وحدة للحياة: لا توجد حياة خارج الخلية.

تشكل الخلايا والأنسجة النباتية المزروعة على وسائط مغذية صناعية أساس التقنيات المختلفة في الزراعة. يهدف بعضها إلى الحصول على نباتات مطابقة للشكل الأصلي. ويهدف البعض الآخر إلى إنشاء نباتات مختلفة وراثيا عن النباتات الأصلية، إما عن طريق تسهيل وتسريع عملية التربية التقليدية أو عن طريق خلق التنوع الجيني والبحث عن واختيار الأنماط الجينية ذات السمات القيمة. تحسين النباتات والحيوانات على أساس تقنيات الخلايا

يرتبط التحسين الوراثي للحيوانات بتطور تكنولوجيا زرع الأجنة وطرق المعالجة الدقيقة بها (الحصول على توائم متماثلة، ونقل الأجنة بين الأنواع والحصول على حيوانات خيالية، واستنساخ الحيوانات عن طريق زرع نواة الخلايا الجنينية في خلايا منزوعة النواة، أي، مع إزالة النواة والبيض). وفي عام 1996، نجح علماء اسكتلنديون من إدنبره لأول مرة في إنتاج خروف من بيضة منزوعة النواة تم زرع النواة فيها. خلية جسدية(ضرع) حيوان بالغ.

تعتمد الهندسة الوراثية على إنتاج جزيئات الحمض النووي الهجين وإدخال هذه الجزيئات إلى خلايا الكائنات الحية الأخرى، وكذلك على الطرق البيولوجية الجزيئية والكيميائية المناعية والكيميائية الحيوية. الهندسة الوراثية

بدأت الهندسة الوراثية في التطور في عام 1973، عندما قام الباحثان الأمريكيان ستانلي كوهين وأنلي تشانغ بإدخال بلازميد بكتيري في الحمض النووي للضفدع. ثم أعيد هذا البلازميد المتحول إلى الخلية البكتيرية، التي بدأت في تصنيع بروتينات الضفدع وكذلك نقل الحمض النووي للضفدع إلى نسله. وهكذا تم العثور على طريقة تتيح دمج الجينات الأجنبية في جينوم كائن حي معين.

تجد الهندسة الوراثية تطبيقًا عمليًا واسعًا في الصناعات اقتصاد وطني، مثل الصناعة الميكروبيولوجية وصناعة الأدوية وصناعة الأغذية والزراعة.

تحسين النباتات والحيوانات بالاعتماد على التقنيات الخلوية: تم تطوير أصناف غير مسبوقة من البطاطس والذرة وفول الصويا والأرز وبذور اللفت والخيار. ويبلغ عدد الأنواع النباتية التي تم تطبيق أساليب الهندسة الوراثية عليها بنجاح أكثر من 50 نوعا. أما الفواكه المعدلة وراثيا فهي أكثر من ذلك طويل الأمدالنضج مقارنة بالمحاصيل التقليدية. هذا العامل له تأثير كبير أثناء النقل، عندما لا تكون هناك حاجة للخوف من أن المنتج سوف يكون مفرط النضج. يمكن للهندسة الوراثية تهجين الطماطم مع البطاطس والخيار مع البصل والعنب مع البطيخ - فالاحتمالات هنا مذهلة بكل بساطة. الحجم والمظهر الطازج اللذيذ للمنتج الناتج يمكن أن يفاجئ أي شخص بسرور.

تعتبر تربية الماشية أيضًا مجالًا مهمًا للهندسة الوراثية. تعتبر الأبحاث المتعلقة بتخليق الأغنام والخنازير والأبقار والأرانب والبط والإوز والدجاج المعدلة وراثيا من الأولويات هذه الأيام. هنا اهتمام كبيريُعطى خصيصًا للحيوانات التي يمكنها التوليف الأدوية: الأنسولين، الهرمونات، الإنترفيرون، الأحماض الأمينية. وهكذا يمكن للأبقار والماعز المعدلة وراثيا أن تنتج حليبا يحتوي على المكونات اللازمة لعلاج هذه المشكلة مرض رهيبمثل الهيموفيليا. لا ينبغي لأحد أن يستبعد الصراع مع فيروسات خطيرة. الحيوانات المقاومة وراثيًا لمختلف الأمراض المعدية موجودة بالفعل وتشعر براحة شديدة فيها بيئة. ولكن ربما يكون الشيء الأكثر واعدة في الهندسة الوراثية هو استنساخ الحيوانات. يشير هذا المصطلح (بالمعنى الضيق للكلمة) إلى نسخ الخلايا والجينات والأجسام المضادة و الكائنات متعددة الخلايافي ظروف المختبر. هذه العينات متطابقة وراثيا. التقلب الوراثي ممكن فقط إذا الطفرات العشوائيةأو إذا تم إنشاؤها بشكل مصطنع.

أمثلة على الهندسة الوراثية

على سبيل المثال، قامت شركة Lifestyle Pets بإنشاء قطة مضادة للحساسية تسمى Asher GD باستخدام الهندسة الوراثية. تم إدخال جين معين إلى جسم الحيوان، مما سمح له بـ "تجنب الأمراض". عشيرة

سلالة القطط الهجينة. تمت تربيته في الولايات المتحدة الأمريكية عام 2006، بناءً على جينات القط الأفريقي والقط النمر الآسيوي والقط الشائع. قطة منزلية. أكبر القطط المنزلية، حيث يمكن أن يصل وزنه إلى 14 كجم وطوله إلى متر واحد. واحدة من أكثر سلالات باهظة الثمنالقطط (سعر القطة الصغيرة 22.000 - 28.000 دولار). شخصية مرضية وتفاني مثل الكلب

في عام 2007، قام عالم كوري جنوبي بتعديل الحمض النووي لقطط لجعلها تتوهج في الظلام، ثم أخذ هذا الحمض النووي واستنسخ قططًا أخرى منه، مما أدى إلى إنشاء مجموعة كاملة من القطط ذات الفراء الفلورسنت. وإليكم كيف فعل ذلك: أخذ الباحث خلايا جلدية من ذكور الأنجورا التركية، وباستخدام فيروس، أدخل تعليمات وراثية لإنتاج بروتين الفلورسنت الأحمر. ثم وضع النوى المعدلة وراثيا في البويضات من أجل الاستنساخ، وتم زرع الأجنة مرة أخرى في القطط المانحة، مما جعلها أمهات بديلة لاستنساخها. توهج في القطط المظلمة

ينمو سمك السلمون المعدل وراثيًا في AquaBounty أسرع مرتين من سمك السلمون العادي. تظهر الصورة اثنين من سمك السلمون من نفس العمر. وتقول الشركة إن السمكة لها نفس الطعم والملمس واللون والرائحة مثل سمك السلمون العادي. ومع ذلك، لا يزال هناك جدل حول صلاحيته للأكل. يحتوي سمك السلمون الأطلسي المعدل وراثيًا على هرمون نمو إضافي من سمك السلمون شينوك، والذي يسمح للأسماك بإنتاج هرمون النمو على مدار العام. وتمكن العلماء من الحفاظ على نشاط الهرمون باستخدام جين مأخوذ من سمكة تشبه ثعبان البحر تسمى eelpout الأمريكية، والتي تعمل كمفتاح للهرمون. سمك السلمون سريع النمو

يعمل العلماء في جامعة واشنطن على تطوير أشجار الحور التي يمكنها تنظيف المناطق الملوثة عن طريق امتصاص الملوثات الموجودة في المياه الجوفية من خلال أنظمتها الجذرية. وتقوم النباتات بعد ذلك بتحليل الملوثات إلى منتجات ثانوية غير ضارة، والتي تمتصها الجذور والجذع والأوراق أو يتم إطلاقها في الهواء. محطات مكافحة التلوث

نص العرض التقديمي "الهندسة الوراثية".

معرفتنا بعلم الوراثة والبيولوجيا الجزيئية تنمو كل يوم. ويرجع ذلك في المقام الأول إلى العمل على الكائنات الحية الدقيقة. يمكن أن يُعزى مصطلح "الهندسة الوراثية" بالكامل إلى الاختيار، ولكن هذا المصطلح نشأ فقط فيما يتعلق بظهور إمكانية التلاعب المباشر بالجينات الفردية.

وبالتالي فإن الهندسة الوراثية هي مجموعة من الأساليب التي تجعل من الممكن نقل الجين من خلال عمليات خارج الجسم. المعلومات من كائن حي إلى آخر.

في خلايا بعض البكتيريا، بالإضافة إلى جزيء الحمض النووي الرئيسي الكبير، يوجد أيضًا جزيء بلازميد DNA دائري صغير. في الهندسة الوراثية، يُطلق على البراسميدات المستخدمة لإدخال المعلومات الضرورية إلى الخلية المضيفة اسم النواقل - حاملات الجينات الجديدة. بالإضافة إلى البلازميدات، يمكن للفيروسات والعاثيات أن تلعب دور النواقل.

يظهر الإجراء القياسي بشكل تخطيطي في الشكل.

يمكننا تسليط الضوء على المراحل الرئيسية لإنشاء الكائنات المعدلة وراثيا:

1. الحصول على الجين الذي يشفر السمة محل الاهتمام.

2. عزل البلازميد من الخلية البكتيرية. يتم فتح (قطع) البلازميد بواسطة إنزيم يترك "أطرافًا لزجة" - وهي تسلسلات أساسية تكميلية.

3. كلا الجينين مع البلازميد المتجه.

4. إدخال البلازميد المعاد تجميعه في الخلية المضيفة.

5. اختيار الخلايا التي حصلت على جين إضافي. الإشارة واستخدامها العملي. ستقوم هذه البكتيريا الجديدة بتصنيع بروتين جديد، ويمكن زراعتها باستخدام الإنزيمات والحصول على الكتلة الحيوية على نطاقات صناعية.

أحد إنجازات الهندسة الوراثية هو نقل الجينات التي تشفر تخليق الأنسولين لدى البشر إلى خلية بكتيرية. منذ أن أصبح واضحا أن السبب السكرىهو نقص هرمون الأنسولين، فيبدأ مرضى السكري بتلقي الأنسولين الذي يتم الحصول عليه من البنكرياس بعد ذبح الحيوانات. الأنسولين عبارة عن بروتين، ولذلك كان هناك الكثير من الجدل حول ما إذا كان من الممكن إدخال جينات هذا البروتين في الخلايا البكتيرية ومن ثم زراعتها على نطاق صناعي لاستخدامها كمصدر أرخص وأكثر ملاءمة للهرمون. في الوقت الحالي، أصبح من الممكن نقل جينات الأنسولين البشري، وقد بدأ بالفعل الإنتاج الصناعيهذا الهرمون.

بروتين مهم آخر للبشر هو الإنترفيرون، والذي يتشكل عادة استجابة لعدوى فيروسية. كما تم نقل جين الإنترفيرون إلى الخلية البكتيرية.

وبالنظر إلى المستقبل، سيتم استخدام البكتيريا على نطاق واسع كمصانع لإنتاج مجموعة من منتجات الخلايا حقيقية النواة مثل الهرمونات والمضادات الحيوية والإنزيمات والمواد اللازمة في الزراعة.

من الممكن دمج الجينات بدائية النواة المفيدة في الخلايا حقيقية النواة. على سبيل المثال، إدخال الجين الخاص بالبكتيريا المثبتة للنيتروجين إلى خلايا النباتات الزراعية المفيدة. وهذا من شأنه أن يكون في غاية الأهمية أهمية عظيمةبالنسبة لإنتاج الغذاء، سيكون من الممكن الحد بشكل حاد أو حتى الاستغناء تمامًا عن إدخال أسمدة النترات في التربة، والتي يتم إنفاق مبالغ ضخمة عليها والتي تلوث الأنهار والبحيرات القريبة.

الخامس العالم الحديثتُستخدم الهندسة الوراثية أيضًا لإنشاء كائنات معدلة لأغراض جمالية (تم حذف هذه الشريحة، ولكن إذا أردت، يمكنك إدراج صور بها ورود زرقاء وأسماك مضيئة).

الشريحة 2

الهندسة الوراثية هي مجموعة من الأساليب التي تسمح، من خلال العمليات المخبرية (في المختبر، خارج الجسم)، بنقل المعلومات الوراثية من كائن حي إلى آخر.

الشريحة 3

الهدف من الهندسة الوراثية هو الحصول على خلايا (بكتيرية في المقام الأول) قادرة على إنتاج بروتينات "بشرية" معينة على نطاق صناعي؛ في القدرة على التغلب على الحواجز بين الأنواع ونقل الخصائص الوراثية الفردية لكائن حي إلى آخر (استخدام في اختيار النباتات والحيوانات)

الشريحة 4

يعتبر التاريخ الرسمي لميلاد الهندسة الوراثية هو عام 1972. وكان مؤسسها عالم الكيمياء الحيوية الأمريكي بول بيرج.

الشريحة 5

أعلن فريق من الباحثين بقيادة بول بيرج، الذي عمل في جامعة ستانفورد، بالقرب من سان فرانسيسكو في كاليفورنيا، عن إنشاء أول حمض نووي مؤتلف (هجين) خارج الجسم. يتكون أول جزيء الحمض النووي المؤتلف من شظايا القولونية(Eschherihia coli)، وهي مجموعة من الجينات من هذه البكتيريا نفسها والحمض النووي الكامل لفيروس SV40، الذي يسبب تطور الأورام لدى القرود. ومن الناحية النظرية، يمكن لمثل هذا الهيكل المؤتلف أن يكون له نشاط وظيفي في كل من خلايا الإشريكية القولونية وخلايا القرود. يمكنها "المشي" مثل المكوك بين البكتيريا والحيوان. لهذا العمل، حصل بول بيرج على جائزة نوبل في عام 1980.

الشريحة 6

فيروس SV40