"Metode rekayasa sel dan genetika" (presentasi). Presentasi dengan topik: Rekayasa genetika yang produknya mengandung komponen transgenik

1 slide

2 geser

Referensi sejarah Pada tahun 1953, J. Watson dan F. Crick menciptakan model DNA beruntai ganda; pada pergantian tahun 50-an dan 60-an abad ke-20, sifat-sifat kode genetik menjadi jelas. Pada tahun 1970, G. Smith adalah orang pertama yang mengisolasi sejumlah enzim – enzim restriksi, yang cocok untuk tujuan rekayasa genetika. Kombinasi enzim restriksi DNA (untuk memotong molekul DNA menjadi fragmen tertentu) dan enzim, ligase DNA, yang diisolasi pada tahun 1967 (untuk “menghubungkan” fragmen dalam urutan yang berubah-ubah) dapat dianggap sebagai penghubung utama dalam teknologi rekayasa genetika. Pada tahun 1972, P. Berg, S. Cohen, H. Boyer menciptakan DNA rekombinan pertama. Sejak awal tahun 1980an. pencapaian rekayasa genetika mulai digunakan dalam praktik. Sejak tahun 1996, tanaman hasil rekayasa genetika telah digunakan di bidang pertanian. Watson dan Crick

3 geser

Tujuan rekayasa genetika : Memberikan ketahanan terhadap pestisida Memberikan ketahanan terhadap hama dan penyakit Meningkatkan produktivitas Memberikan kualitas yang istimewa

4 geser

Teknologi 1. Memperoleh gen yang diisolasi. 2. Pengenalan gen ke dalam vektor untuk diintegrasikan ke dalam tubuh. 3. Pemindahan vektor dengan konstruknya ke organisme penerima yang dimodifikasi. 4. Kloning molekuler. 5. Seleksi transgenik

5 geser

Inti dari teknologi ini adalah pembangunan sistem genetik molekuler yang terarah, menurut program tertentu, di luar tubuh, diikuti dengan pengenalan struktur yang diciptakan ke dalam organisme hidup. Hasilnya, inklusi dan aktivitas mereka dalam organisme tertentu dan keturunannya tercapai. Kemungkinan rekayasa genetika - transformasi genetik, transfer gen asing dan pembawa materi hereditas lainnya ke dalam sel tumbuhan, hewan dan mikroorganisme, produksi organisme hasil rekayasa genetika dengan sifat dan karakteristik genetik, biokimia dan fisiologis baru yang unik, menjadikan arah ini strategis. Tikus transgenik

6 geser

Prestasi praktis rekayasa genetika modern Clonotheques telah diciptakan, yaitu kumpulan klon bakteri. Masing-masing klon tersebut mengandung fragmen DNA dari organisme tertentu (Drosophila, manusia, dan lain-lain). Berdasarkan transformasi strain virus, bakteri dan ragi, produksi industri insulin, interferon, obat hormonal. Produksi protein yang membantu menjaga pembekuan darah pada hemofilia dan obat lain sedang dalam tahap pengujian. Transgenik organisme yang lebih tinggi, di dalam sel tempat gen-gen dari organisme yang sama sekali berbeda berhasil berfungsi. Tanaman hasil rekayasa genetika yang dilindungi secara genetik dan tahan terhadap herbisida dan hama tertentu dalam dosis tinggi sudah dikenal luas. Di antara tanaman transgenik, posisi terdepan ditempati oleh: kedelai, jagung, kapas, dan lobak. Dolly si Domba

7 geser

Risiko ekologi dan genetik dari teknologi GM Rekayasa genetika berkaitan dengan teknologi level tinggi. Bioteknologi yang tinggi ditandai dengan intensitas ilmu pengetahuan yang tinggi. Teknologi GM digunakan baik dalam produksi pertanian konvensional maupun di bidang aktivitas manusia lainnya: dalam perawatan kesehatan, industri, berbagai bidang ilmu pengetahuan, dan dalam perencanaan dan pelaksanaan tindakan perlindungan lingkungan. Teknologi tingkat tinggi apa pun bisa berbahaya bagi manusia dan lingkungannya, karena konsekuensi penggunaannya tidak dapat diprediksi. Untuk mengurangi kemungkinan dampak buruk terhadap lingkungan dan genetik dari penggunaan teknologi rekayasa genetika Pendekatan-pendekatan baru terus dikembangkan. Misalnya, transgenesis (memasukkan gen asing ke dalam genom organisme hasil rekayasa genetika) dalam waktu dekat mungkin akan digantikan oleh cisgenesis (memasukkan gen dari spesies yang sama atau berkerabat dekat ke dalam genom organisme hasil rekayasa genetika).

Rekayasa genetika
Pekerjaan itu diselesaikan oleh siswa kelas 10 - Roman Kirillov.

Rekayasa genetika
Rekayasa genetika (genetika engineering) adalah seperangkat teknik, metode dan teknologi untuk memperoleh RNA dan DNA rekombinan, mengisolasi gen dari suatu organisme (sel), memanipulasi gen dan memasukkannya ke dalam organisme lain.

Rekayasa genetika bukanlah ilmu dalam arti luas, tetapi merupakan alat bioteknologi, dengan menggunakan metode ilmu biologi seperti biologi molekuler dan seluler, sitologi, genetika, mikrobiologi, virologi.
Warga Kenya menguji bagaimana varietas tanaman transgenik baru yang tahan terhadap hama serangga tumbuh.

Sejarah perkembangan dan pencapaian tingkat teknologi
Pada paruh kedua abad ke-20, beberapa penemuan penting dan penemuan yang mendasari rekayasa genetika. Upaya bertahun-tahun untuk “membaca” informasi biologis yang “tertulis” dalam gen telah berhasil diselesaikan. Pekerjaan ini dimulai oleh ilmuwan Inggris F. Sanger dan ilmuwan Amerika W. Gilbert ( Penghargaan Nobel dalam Kimia 1980). Seperti diketahui, gen mengandung informasi-instruksi untuk sintesis molekul RNA dan protein, termasuk enzim, di dalam tubuh. Untuk memaksa sel mensintesis zat baru yang tidak biasa, rangkaian enzim yang sesuai perlu disintesis di dalamnya. Dan untuk ini perlu dengan sengaja mengubah gen yang ada di dalamnya, atau memasukkan gen baru yang sebelumnya tidak ada ke dalamnya. Perubahan gen pada sel hidup merupakan mutasi. Mereka terjadi di bawah pengaruh, misalnya mutagen - racun kimia atau radiasi.
Frederick Sanger
Walter Gilbert

Rekayasa genetika manusia
Jika diterapkan pada manusia, rekayasa genetika dapat digunakan untuk mengobati penyakit keturunan. Namun, secara teknis, terdapat perbedaan yang signifikan antara merawat pasien sendiri dan mengubah genom* keturunannya.
*Genom adalah totalitas semua gen suatu organisme; set kromosom lengkapnya.
Tikus knockout

KO gen. Untuk mempelajari fungsi suatu gen tertentu, dapat digunakan gen knockout. Ini adalah nama untuk teknik menghilangkan satu atau lebih gen, yang memungkinkan seseorang mempelajari konsekuensi dari mutasi tersebut. Untuk knockout, gen yang sama atau fragmennya disintesis, dimodifikasi sehingga produk gen kehilangan fungsinya.

Penerapan dalam penelitian ilmiah
Ekspresi buatan. Penambahan logis pada KO adalah ekspresi buatan, yaitu penambahan gen pada tubuh yang sebelumnya tidak dimilikinya. Teknik rekayasa genetika ini juga dapat digunakan untuk mempelajari fungsi gen. Intinya, proses pengenalan gen tambahan sama dengan proses knockout, tapi gen yang ada tidak diganti atau rusak.

Penerapan dalam penelitian ilmiah
Visualisasi produk gen. Digunakan bila tujuannya adalah mempelajari lokalisasi produk gen. Salah satu metode penandaan adalah dengan mengganti gen normal dengan gen yang menyatu dengan unsur reporter, misalnya dengan gen protein fluoresen hijau.
Skema struktur protein fluoresen hijau.

Deeva Nelli - kelas 11, sekolah menengah MAOU Ilyinskaya. Domodedovo

Presentasi disiapkan dalam rangka kajian isu “Prestasi baru di bidang bioteknologi”

Unduh:

Pratinjau:

Untuk menggunakan pratinjau presentasi, buatlah akun sendiri ( akun) Google dan masuk: https://accounts.google.com

Keterangan slide:

Metode rekayasa genetika dan seluler Dilakukan oleh siswa kelas 11 Deeva Nelly Guru Nadezhda Borisovna Lobova

Rekayasa sel adalah bidang bioteknologi yang didasarkan pada budidaya sel dan jaringan dalam media nutrisi. Rekayasa sel

Di tengah-tengah abad XIX Theodor Schwann merumuskannya teori sel(1838). Ia merangkum pengetahuan yang ada tentang sel dan menunjukkan bahwa sel mewakili unit struktural dasar semua organisme hidup, bahwa sel hewan dan tumbuhan memiliki struktur yang serupa. T. Schwann memperkenalkan ke dalam ilmu pengetahuan pemahaman yang benar tentang sel sebagai unit kehidupan yang independen, unit kehidupan terkecil: di luar sel tidak ada kehidupan.

Sel dan jaringan tumbuhan yang ditanam pada media nutrisi buatan menjadi dasar berbagai teknologi di bidang pertanian. Beberapa di antaranya bertujuan untuk mendapatkan tanaman yang identik dengan bentuk aslinya. Cara lainnya adalah dengan menciptakan tanaman yang secara genetik berbeda dari tanaman aslinya, baik dengan memfasilitasi dan mempercepat proses pemuliaan tradisional atau dengan menciptakan keragaman genetik dan mencari serta memilih genotipe dengan sifat-sifat yang berharga. Perbaikan tumbuhan dan hewan berdasarkan teknologi sel

Perbaikan genetik hewan dikaitkan dengan pengembangan teknologi transplantasi embrio dan metode manipulasi mikro dengan mereka (memperoleh kembar identik, transfer embrio antarspesies dan memperoleh hewan chimeric, mengkloning hewan dengan mentransplantasikan inti sel embrio ke dalam enukleasi, yaitu, dengan inti dihilangkan, telur). Pada tahun 1996, ilmuwan Skotlandia dari Edinburgh untuk pertama kalinya berhasil menghasilkan seekor domba dari telur yang telah dienukleasi dan kemudian inti selnya ditransplantasikan. sel somatik(ambing) hewan dewasa.

Rekayasa genetika didasarkan pada produksi molekul DNA hibrida dan pengenalan molekul-molekul ini ke dalam sel organisme lain, serta metode biologi molekuler, imunokimia, dan biokimia. Rekayasa genetika

Rekayasa genetika mulai berkembang pada tahun 1973, ketika peneliti Amerika Stanley Cohen dan Anley Chang memasukkan plasmid bakteri ke dalam DNA katak. Plasmid yang telah diubah ini kemudian dikembalikan ke sel bakteri, yang mulai mensintesis protein katak dan juga mewariskan DNA katak kepada keturunannya. Dengan demikian, ditemukan suatu metode yang memungkinkan untuk mengintegrasikan gen asing ke dalam genom organisme tertentu.

Rekayasa genetika banyak diterapkan secara praktis di industri ekonomi Nasional, seperti industri mikrobiologi, industri farmasi, industri makanan dan pertanian.

Peningkatan tanaman dan hewan berdasarkan teknologi seluler Varietas kentang, jagung, kedelai, beras, lobak, dan mentimun yang belum pernah ada sebelumnya telah dikembangkan. Jumlah spesies tanaman yang berhasil diterapkan metode rekayasa genetika melebihi 50. Buah-buahan transgenik memiliki lebih banyak lagi jangka panjang pematangan dibandingkan tanaman konvensional. Faktor ini berpengaruh besar pada saat pengangkutan, ketika tidak perlu takut produk akan terlalu matang. Rekayasa genetika dapat menyilangkan tomat dengan kentang, mentimun dengan bawang bombay, anggur dengan semangka - kemungkinannya sungguh menakjubkan. Ukuran dan tampilan segar yang menggugah selera dari produk yang dihasilkan dapat mengejutkan siapa pun.

Peternakan juga merupakan bidang yang diminati untuk rekayasa genetika. Penelitian tentang penciptaan domba, babi, sapi, kelinci, bebek, angsa, dan ayam transgenik dianggap sebagai prioritas saat ini. Di Sini perhatian besar diberikan secara khusus kepada hewan yang dapat mensintesis obat-obatan: insulin, hormon, interferon, asam amino. Dengan demikian, sapi dan kambing yang dimodifikasi secara genetik dapat menghasilkan susu yang mengandung komponen-komponen yang diperlukan untuk pengobatan tersebut penyakit yang mengerikan seperti hemofilia. Pertarungan melawannya tidak boleh diabaikan virus berbahaya. Hewan yang secara genetik kebal terhadap berbagai penyakit menular sudah ada dan merasa sangat nyaman di dalamnya lingkungan. Namun mungkin hal yang paling menjanjikan dalam rekayasa genetika adalah kloning hewan. Istilah ini mengacu (dalam arti sempit) pada penyalinan sel, gen, antibodi dan organisme multiseluler dalam kondisi laboratorium. Spesimen seperti itu identik secara genetis. Variabilitas herediter hanya mungkin terjadi jika mutasi acak atau, jika dibuat secara artifisial.

Contoh rekayasa genetika

Misalnya, perusahaan Lifestyle Pets menciptakan kucing hipoalergenik bernama Asher GD menggunakan rekayasa genetika. Gen tertentu dimasukkan ke dalam tubuh hewan tersebut, yang memungkinkannya “terhindar dari penyakit”. Asyera

Ras kucing hibrida. Dibesarkan di Amerika pada tahun 2006, berdasarkan gen serval Afrika, kucing macan tutul Asia dan umum kucing domestik. Kucing domestik terbesar, beratnya bisa mencapai 14 kg dan panjang 1 meter. Salah satu yang paling banyak ras yang mahal kucing (harga anak kucing $22,000 - 28,000). Karakter yang suka mengeluh dan pengabdian seperti anjing

Pada tahun 2007, seorang ilmuwan Korea Selatan mengubah DNA kucing agar bersinar dalam gelap, lalu mengambil DNA tersebut dan mengkloning kucing lain dari DNA tersebut, sehingga menciptakan sekelompok kucing berbulu dan berpendar. Begini cara dia melakukannya: Peneliti mengambil sel kulit dari Angora Turki jantan dan, dengan menggunakan virus, memasukkan instruksi genetik untuk menghasilkan protein fluoresen merah. Dia kemudian menempatkan inti yang diubah secara genetik ke dalam telur untuk dikloning, dan embrio ditanamkan kembali ke kucing donor, menjadikan mereka ibu pengganti untuk klon mereka sendiri. Bersinar dalam gelap kucing

Salmon AquaBounty yang dimodifikasi secara genetik tumbuh dua kali lebih cepat dari salmon biasa. Foto tersebut menunjukkan dua ekor ikan salmon dengan umur yang sama. Perusahaan mengatakan ikan tersebut memiliki rasa, tekstur, warna dan bau yang sama dengan salmon biasa; Namun, masih ada perdebatan mengenai kelayakannya untuk dimakan. Salmon Atlantik yang direkayasa secara genetis memiliki hormon pertumbuhan tambahan dari salmon Chinook, yang memungkinkan ikan tersebut memproduksi hormon pertumbuhan sepanjang tahun. Para ilmuwan mampu mempertahankan aktivitas hormon tersebut dengan menggunakan gen yang diambil dari ikan mirip belut yang disebut American eelpout, yang bertindak sebagai pengganti hormon tersebut. Salmon yang tumbuh cepat

Para ilmuwan di Universitas Washington sedang berupaya mengembangkan pohon poplar yang dapat membersihkan area yang terkontaminasi dengan menyerap kontaminan yang ditemukan di air tanah melalui sistem akarnya. Tanaman kemudian memecah polutan menjadi produk sampingan yang tidak berbahaya, yang diserap oleh akar, batang dan daun atau dilepaskan ke udara. Tanaman yang melawan polusi

Teks untuk presentasi "Rekayasa genetika".

Pengetahuan kita tentang genetika dan biologi molekuler semakin berkembang setiap harinya. Hal ini terutama disebabkan oleh penelitian terhadap mikroorganisme. Istilah “rekayasa genetika” dapat sepenuhnya dikaitkan dengan seleksi, namun istilah ini muncul hanya sehubungan dengan munculnya kemungkinan manipulasi langsung terhadap gen individu.

Jadi, rekayasa genetika adalah serangkaian metode yang memungkinkan transfer gen melalui operasi di luar tubuh. informasi dari satu organisme ke organisme lain.

Di dalam sel beberapa bakteri, selain molekul DNA utama yang besar, juga terdapat molekul plasmid DNA sirkular kecil. Dalam rekayasa genetika, prasmid yang digunakan untuk memasukkan informasi yang diperlukan ke dalam sel inang disebut vektor - pembawa gen baru. Selain plasmid, virus dan bakteriofag dapat berperan sebagai vektor.

Prosedur standar ditunjukkan secara skematis pada Gambar.

Kita dapat menyoroti tahapan utama penciptaan organisme hasil rekayasa genetika:

1. Memperoleh gen yang mengkode sifat yang diinginkan.

2. Isolasi plasmid dari sel bakteri. Plasmid dibuka (dipotong) oleh enzim yang meninggalkan “ujung lengket” - ini adalah rangkaian basa komplementer.

3. Kedua gen dengan vektor plasmid.

4. Masuknya plasmid yang digabungkan kembali ke dalam sel inang.

5. Seleksi sel yang mendapat gen tambahan. tanda dan kegunaan praktisnya. Bakteri baru tersebut akan mensintesis protein baru; dapat ditumbuhkan dengan menggunakan enzim dan memperoleh biomassa dalam skala industri.

Salah satu prestasi rekayasa genetika adalah transfer gen penyandi sintesis insulin pada manusia ke dalam sel bakteri. Sejak itu menjadi jelas alasannya diabetes mellitus adalah kekurangan hormon insulin, pasien diabetes mulai menerima insulin, yang diperoleh dari pankreas setelah penyembelihan hewan. Insulin adalah suatu protein, sehingga terdapat banyak perdebatan mengenai apakah gen untuk protein ini dapat dimasukkan ke dalam sel bakteri dan kemudian ditanam dalam skala industri untuk digunakan sebagai sumber hormon yang lebih murah dan nyaman. Saat ini, transfer gen insulin manusia telah dimungkinkan dan telah dimulai produksi industri hormon ini.

Protein penting lainnya bagi manusia adalah interferon, yang biasanya terbentuk sebagai respons terhadap infeksi virus. Gen interferon juga ditransfer ke sel bakteri.

Di masa depan, bakteri akan banyak digunakan sebagai pabrik produksi berbagai produk sel eukariotik seperti hormon, antibiotik, enzim, dan zat yang dibutuhkan dalam pertanian.

Ada kemungkinan bahwa gen prokariotik yang berguna dapat dimasukkan ke dalam sel eukariotik. Misalnya, memperkenalkan gen bakteri pengikat nitrogen ke dalam sel tanaman pertanian yang bermanfaat. Ini akan sangat luar biasa sangat penting untuk produksi pangan, penggunaan pupuk nitrat ke dalam tanah dapat dikurangi secara tajam atau bahkan dihilangkan sama sekali, yang menghabiskan banyak uang dan mencemari sungai dan danau di sekitarnya.

V dunia modern rekayasa genetika juga digunakan untuk membuat organisme yang dimodifikasi untuk tujuan estetika (slide ini telah dihapus, tetapi jika mau, Anda dapat menyisipkan gambar dengan mawar biru dan ikan bercahaya).

Geser 2

Rekayasa genetika adalah serangkaian metode yang memungkinkan, melalui operasi in vitro (in vitro, di luar tubuh), untuk mentransfer informasi genetik dari satu organisme ke organisme lain.

Geser 3

Tujuan rekayasa genetika adalah untuk mendapatkan sel (terutama bakteri) yang mampu menghasilkan protein “manusia” tertentu dalam skala industri; dalam kemampuan untuk mengatasi hambatan antarspesies dan mentransfer karakteristik herediter individu dari satu organisme ke organisme lain (digunakan dalam seleksi tumbuhan dan hewan)

Geser 4

Tanggal resmi lahirnya rekayasa genetika adalah tahun 1972. Pendirinya adalah ahli biokimia Amerika Paul Berg.

Geser 5

Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Paul Berg, yang bekerja di Universitas Stanford, dekat San Francisco di California, melaporkan terciptanya DNA rekombinan (hibrida) pertama di luar tubuh. Molekul DNA rekombinan pertama terdiri dari fragmen E.coli(Eschherihia coli), sekelompok gen dari bakteri itu sendiri dan DNA lengkap dari virus SV40, yang menyebabkan berkembangnya tumor pada monyet. Struktur rekombinan seperti itu secara teoritis dapat memiliki aktivitas fungsional baik pada sel E. coli maupun sel monyet. Dia bisa “berjalan” seperti pesawat ulang-alik antara bakteri dan binatang. Untuk karyanya ini, Paul Berg dianugerahi Hadiah Nobel pada tahun 1980.

Geser 6

virus SV40