"Mga pamamaraan ng cell at genetic engineering" (pagtatanghal). Pagtatanghal sa paksa: Genetic engineering Kaninong mga produkto ay naglalaman ng mga transgenic na bahagi

1 slide

2 slide

Makasaysayang background Noong 1953, si J. Watson at F. Crick ay lumikha ng isang double-stranded na modelo ng DNA sa pagliko ng 50s at 60s ng ika-20 siglo, ang mga katangian ng genetic code ay nilinaw. Noong 1970, si G. Smith ang unang nag-isolate ng ilang enzymes - restriction enzymes, na angkop para sa genetic engineering purposes. Ang kumbinasyon ng mga DNA restriction enzymes (para sa pagputol ng mga molekula ng DNA sa mga partikular na fragment) at mga enzyme, DNA ligases, na nakahiwalay noong 1967 (para sa "pag-uugnay" ng mga fragment sa isang arbitrary na pagkakasunud-sunod) ay maaaring marapat na ituring na sentral na link sa teknolohiya ng genetic engineering. Noong 1972, nilikha ni P. Berg, S. Cohen, H. Boyer ang unang recombinant na DNA. Mula noong unang bahagi ng 1980s. ang mga tagumpay ng genetic engineering ay nagsisimula nang gamitin sa pagsasanay. Mula noong 1996, ang mga genetically modified ay ginamit sa agrikultura. Watson at Crick

3 slide

Mga layunin ng genetic engineering: Pagbibigay ng paglaban sa mga pestisidyo Pagbibigay ng paglaban sa mga peste at sakit Pagtaas ng produktibidad Pagbibigay ng mga espesyal na katangian

4 slide

Teknolohiya 1. Pagkuha ng nakahiwalay na gene. 2. Pagpapakilala ng gene sa isang vector para sa pagsasama sa katawan. 3. Paglipat ng vector na may construct sa binagong recipient organism. 4. Molecular cloning. 5. Pagpili ng GMO

5 slide

Ang kakanyahan ng teknolohiya ay ang nakadirekta, ayon sa isang naibigay na programa, ang pagbuo ng mga molecular genetic system sa labas ng katawan na may kasunod na pagpapakilala ng mga nilikhang istruktura sa isang buhay na organismo. Bilang isang resulta, ang kanilang pagsasama at aktibidad sa isang naibigay na organismo at ang mga supling nito ay nakakamit. Ang mga posibilidad ng genetic engineering - genetic transformation, ang paglipat ng mga dayuhang gene at iba pang materyal na tagapagdala ng pagmamana sa mga selula ng mga halaman, hayop at microorganism, ang paggawa ng genetically engineered modified organism na may bagong natatanging genetic, biochemical at physiological na mga katangian at katangian, madiskarteng direksyon na ito. Transgenic na mouse

6 slide

Ang mga praktikal na tagumpay ng modernong genetic engineering na Clonotheque ay nilikha, na mga koleksyon ng mga bacterial clone. Ang bawat isa sa mga clone na ito ay naglalaman ng mga fragment ng DNA mula sa isang partikular na organismo (Drosophila, tao, at iba pa). Batay sa mga nabagong strain ng mga virus, bacteria at yeast, industriyal na produksyon insulin, interferon, mga hormonal na gamot. Ang paggawa ng mga protina na tumutulong sa pagpapanatili ng pamumuo ng dugo sa hemophilia at iba pang mga gamot ay nasa yugto ng pagsubok. Transgenic mas mataas na organismo, sa mga selula kung saan matagumpay na gumana ang mga gene mula sa ganap na magkakaibang mga organismo. Ang genetically protected na genetically modified na mga halaman na lumalaban sa mataas na dosis ng ilang mga herbicide at peste ay malawak na kilala. Sa mga transgenic na halaman, ang mga nangungunang posisyon ay inookupahan ng: soybean, corn, cotton, at rapeseed. Dolly ang Tupa

7 slide

Mga panganib sa ekolohiya at genetic ng mga teknolohiyang GM Genetic engineering nauugnay sa teknolohiya mataas na antas. Ang mataas na biotechnologies ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na intensity ng agham. Ginagamit ang mga teknolohiyang GM kapwa sa loob ng kumbensyonal na produksyon ng agrikultura at sa iba pang larangan ng aktibidad ng tao: sa pangangalagang pangkalusugan, industriya, iba't ibang larangan ng agham, at sa pagpaplano at pagsasagawa ng mga hakbang sa pangangalaga sa kapaligiran. Ang anumang mataas na antas ng teknolohiya ay maaaring mapanganib para sa mga tao at sa kanilang kapaligiran, dahil ang mga kahihinatnan ng kanilang paggamit ay hindi mahuhulaan. Upang bawasan ang posibilidad ng masamang epekto sa kapaligiran at genetic ng paggamit teknolohiya ng genetic engineering Ang mga bagong diskarte ay patuloy na binuo. Halimbawa, ang transgenesis (ang pagpapakilala ng mga dayuhang gene sa genome ng isang genetically modified organism) ay maaaring mapalitan sa malapit na hinaharap ng cisgenesis (ang pagpapakilala ng mga gene mula sa pareho o malapit na nauugnay na species sa genome ng isang genetically modified organism).

Genetic Engineering
Ang gawain ay natapos ng isang mag-aaral sa ika-10 baitang, si Roman Kirillov.

Genetic engineering
Ang genetic engineering (genetic engineering) ay isang hanay ng mga diskarte, pamamaraan at teknolohiya para sa pagkuha ng recombinant na RNA at DNA, paghihiwalay ng mga gene mula sa isang organismo (mga cell), pagmamanipula ng mga gene at pagpasok sa kanila sa ibang mga organismo.

Ang genetic engineering ay hindi isang agham sa malawak na kahulugan, ngunit isang tool ng biotechnology, gamit ang mga pamamaraan ng biological sciences tulad ng molecular at cellular biology, cytology, genetics, microbiology, virology.
Sinusubukan ng mga Kenyans kung paano lumalaki ang isang bagong transgenic na uri ng pananim na lumalaban sa mga peste ng insekto.

Kasaysayan ng pag-unlad at nakamit na antas ng teknolohiya
Sa ikalawang kalahati ng ika-20 siglo, marami mahahalagang tuklas at mga imbensyon na pinagbabatayan ng genetic engineering. Maraming taon ng mga pagtatangka na "basahin" ang biological na impormasyon na "nakasulat" sa mga gene ay matagumpay na nakumpleto. Ang gawaing ito ay sinimulan ng English scientist na si F. Sanger at ng American scientist na si W. Gilbert ( Nobel Prize sa Chemistry 1980). Tulad ng nalalaman, ang mga gene ay naglalaman ng impormasyon-mga tagubilin para sa synthesis ng mga molekula at protina ng RNA, kabilang ang mga enzyme, sa katawan. Upang pilitin ang isang cell na mag-synthesize ng mga bagong sangkap na hindi karaniwan para dito, kinakailangan na ang mga kaukulang hanay ng mga enzyme ay ma-synthesize dito. At para dito kinakailangan na sinasadyang baguhin ang mga gene na matatagpuan dito, o ipakilala ang mga bago, dati nang wala sa mga gene dito. Ang mga pagbabago sa mga gene sa mga buhay na selula ay mga mutasyon. Nangyayari ang mga ito sa ilalim ng impluwensya, halimbawa, ng mga mutagens - mga kemikal na lason o radiation.
Frederick Sanger
Walter Gilbert

Human genetic engineering
Kapag inilapat sa mga tao, maaaring gamitin ang genetic engineering upang gamutin ang mga minanang sakit. Gayunpaman, sa teknikal, may malaking pagkakaiba sa pagitan ng paggamot sa pasyente mismo at pagbabago ng genome* ng kanyang mga inapo.
*Ang genome ay ang kabuuan ng lahat ng mga gene ng isang organismo; kumpletong set ng chromosome nito.
Knockout na mga daga

Gene knockout. Upang pag-aralan ang function ng isang partikular na gene, maaaring gamitin ang gene knockout. Ito ang pangalan para sa pamamaraan ng pag-alis ng isa o higit pang mga gene, na nagpapahintulot sa isa na pag-aralan ang mga kahihinatnan ng naturang mutation. Para sa knockout, ang parehong gene o ang fragment nito ay synthesize, binago upang ang produkto ng gene ay mawalan ng paggana nito.

Aplikasyon sa siyentipikong pananaliksik
Artipisyal na pagpapahayag. Ang isang lohikal na karagdagan sa knockout ay artipisyal na pagpapahayag, iyon ay, ang pagdaragdag ng isang gene sa katawan na wala nito dati. Ang genetic engineering technique na ito ay maaari ding gamitin para pag-aralan ang gene function. Sa esensya, ang proseso ng pagpapakilala ng mga karagdagang gene ay kapareho ng sa knockout, ngunit umiiral na mga gene ay hindi pinapalitan o nasira.

Aplikasyon sa siyentipikong pananaliksik
Visualization ng mga produkto ng gene. Ginagamit kapag ang layunin ay pag-aralan ang lokalisasyon ng isang produkto ng gene. Ang isa sa mga paraan ng pag-tag ay ang palitan ang normal na gene ng isang pinagsama sa elemento ng reporter, halimbawa, sa green fluorescent protein gene.
Scheme ng istraktura ng berdeng fluorescent na protina.

Deeva Nelli - ika-11 baitang, MAOU Ilyinskaya sekondaryang paaralan. Domodedovo

Ang pagtatanghal ay inihanda sa loob ng balangkas ng isyu sa pag-aaral na "Mga bagong tagumpay sa biotechnology"

I-download:

Preview:

Upang gumamit ng mga preview ng presentasyon, lumikha ng isang account para sa iyong sarili ( account) Google at mag-log in: https://accounts.google.com

Mga slide caption:

Paraan ng genetic at cellular engineering Ginawa ng 11th grade student Deeva Nelly Teacher Nadezhda Borisovna Lobova

Ang cell engineering ay isang larangan ng biotechnology batay sa paglilinang ng mga cell at tissue sa nutrient media. Cell engineering

Sa gitna XIX na siglo Theodor Schwann formulated teorya ng cell(1838). Binuod niya ang umiiral na kaalaman tungkol sa cell at ipinakita na ang cell ay kumakatawan sa pangunahing yunit ng istraktura ng lahat ng nabubuhay na organismo, na ang mga selula ng mga hayop at halaman ay magkatulad sa istraktura. Ipinakilala ni T. Schwann sa agham ang tamang pag-unawa sa selula bilang isang independiyenteng yunit ng buhay, ang pinakamaliit na yunit ng buhay: sa labas ng selula ay walang buhay.

Ang mga cell at tissue ng halaman na lumaki sa artipisyal na nutrient media ay bumubuo ng batayan ng iba't ibang teknolohiya sa agrikultura. Ang ilan sa mga ito ay naglalayong makakuha ng mga halaman na kapareho ng orihinal na anyo. Ang iba ay gagawa ng mga halaman na genetically different mula sa mga orihinal, alinman sa pamamagitan ng pagpapadali at pagpapabilis sa tradisyunal na proseso ng pag-aanak o sa pamamagitan ng paglikha ng genetic diversity at paghahanap at pagpili ng mga genotype na may mahahalagang katangian. Pagpapabuti ng mga halaman at hayop batay sa mga teknolohiya ng cell

Ang genetic na pagpapabuti ng mga hayop ay nauugnay sa pag-unlad ng teknolohiya para sa paglipat ng embryo at mga pamamaraan ng micro-manipulation sa kanila (pagkuha ng magkaparehong kambal, paglilipat ng mga interspecies na embryo at pagkuha ng mga chimeric na hayop, pag-clone ng mga hayop sa pamamagitan ng paglipat ng nuclei ng mga embryonic cell sa enucleated, ibig sabihin,, na inalis ang nucleus, mga itlog). Noong 1996, ang mga Scottish na siyentipiko mula sa Edinburgh sa unang pagkakataon ay nagtagumpay sa paggawa ng isang tupa mula sa isang enucleated na itlog kung saan ang nucleus ay inilipat. somatic cell(udder) ng isang may sapat na gulang na hayop.

Ang genetic engineering ay batay sa paggawa ng mga hybrid na molekula ng DNA at ang pagpapakilala ng mga molekulang ito sa mga selula ng iba pang mga organismo, gayundin sa mga molecular biological, immunochemical at biochemical na pamamaraan. Genetic engineering

Ang genetic engineering ay nagsimulang umunlad noong 1973, nang ang mga Amerikanong mananaliksik na sina Stanley Cohen at Anley Chang ay nagpasok ng isang bacterial plasmid sa DNA ng isang palaka. Pagkatapos ang nabagong plasmid na ito ay ibinalik sa bacterial cell, na nagsimulang mag-synthesize ng mga protina ng palaka at ilipat din ang DNA ng palaka sa mga inapo nito. Kaya, natagpuan ang isang paraan na ginagawang posible na isama ang mga dayuhang gene sa genome ng isang partikular na organismo.

Ang genetic engineering ay nakakahanap ng malawak na praktikal na aplikasyon sa mga industriya pambansang ekonomiya, tulad ng microbiological industry, pharmaceutical industry, food industry at agriculture.

Pagpapabuti ng mga halaman at hayop batay sa mga teknolohiyang cellular Ang hindi pa nagagawang uri ng patatas, mais, soybeans, palay, rapeseed, at mga pipino ay nabuo. Ang bilang ng mga species ng halaman kung saan matagumpay na nailapat ang mga pamamaraan ng genetic engineering ay lumampas sa 50. Ang mga transgenic na prutas ay may higit pa pangmatagalan pagkahinog kaysa sa mga karaniwang pananim. Ang kadahilanan na ito ay may isang mahusay na epekto sa panahon ng transportasyon, kapag hindi na kailangang matakot na ang produkto ay overripe. Ang genetic engineering ay maaaring tumawid sa mga kamatis na may patatas, mga pipino na may mga sibuyas, mga ubas na may mga pakwan - ang mga posibilidad dito ay kamangha-manghang lamang. Ang laki at pampagana na sariwang hitsura ng nagresultang produkto ay maaaring kawili-wiling sorpresa ang sinuman.

Ang pagsasaka ng mga hayop ay isa ring lugar ng interes para sa genetic engineering. Ang pananaliksik sa paglikha ng mga transgenic na tupa, baboy, baka, kuneho, itik, gansa, at manok ay itinuturing na isang priyoridad sa mga araw na ito. Dito malaking atensyon ay partikular na ibinibigay sa mga hayop na maaaring mag-synthesize mga gamot: insulin, hormones, interferon, amino acids. Kaya, ang mga baka at kambing na binago ng genetically ay maaaring gumawa ng gatas na naglalaman ng mga kinakailangang sangkap upang gamutin ang mga ito kakila-kilabot na sakit parang hemophilia. Hindi dapat balewalain ng isa ang pakikibaka mapanganib na mga virus. Ang mga hayop na genetically resistant sa iba't ibang mga nakakahawang sakit ay umiiral na at napakakomportable kapaligiran. Ngunit marahil ang pinaka-promising na bagay sa genetic engineering ay ang pag-clone ng hayop. Ang terminong ito ay tumutukoy (sa makitid na kahulugan ng salita) sa pagkopya ng mga selula, gene, antibodies at mga multicellular na organismo sa mga kondisyon ng laboratoryo. Ang ganitong mga specimen ay genetically identical. Ang namamana na pagkakaiba-iba ay posible lamang kung random mutations o, kung nilikhang artipisyal.

Mga halimbawa ng genetic engineering

Halimbawa, gumawa ang kumpanya ng Lifestyle Pets, gamit ang genetic engineering, ng hypoallergenic na pusa na pinangalanang Asher GD. Ang isang partikular na gene ay ipinasok sa katawan ng hayop, na nagpapahintulot dito na "maiwasan ang mga sakit." Asherah

Hybrid na lahi ng pusa. Pinalaki sa USA noong 2006, batay sa mga gene ng African serval, Asian leopard cat at common alagang pusa. Ang pinakamalaki sa mga domestic cats, maaari itong umabot sa bigat na 14 kg at haba ng 1 metro. Isa sa pinaka mga mamahaling lahi pusa (presyo ng kuting $22,000 - 28,000). Mapagreklamong karakter at mala-aso na debosyon

Noong 2007, binago ng isang South Korean scientist ang DNA ng isang pusa para maging glow ito sa dilim, pagkatapos ay kinuha ang DNA na iyon at na-clone ang iba pang mga pusa mula rito, na lumikha ng isang buong grupo ng mga mabalahibo, fluorescent na pusa. Narito kung paano niya ito ginawa: Ang mananaliksik ay kumuha ng mga selula ng balat mula sa lalaking Turkish Angoras at, gamit ang isang virus, nagpakilala ng mga genetic na tagubilin upang makagawa ng pulang fluorescent na protina. Pagkatapos ay inilagay niya ang genetically altered nuclei sa mga itlog para sa pag-clone, at ang mga embryo ay itinanim pabalik sa mga donor cats, na ginagawa silang mga surrogate na ina para sa kanilang sariling mga clone. Glow in the dark cats

Ang genetically modified salmon ng AquaBounty ay lumalaki nang dalawang beses nang mas mabilis kaysa sa regular na isda ng species na ito. Ang larawan ay nagpapakita ng dalawang salmon ng parehong edad. Sinabi ng kumpanya na ang isda ay may parehong lasa, texture, kulay at amoy tulad ng regular na salmon; gayunpaman, may debate pa rin tungkol sa edibility nito. Ang genetically engineered na Atlantic salmon ay may karagdagang growth hormone mula sa Chinook salmon, na nagpapahintulot sa isda na makagawa ng growth hormone sa buong taon. Nagawa ng mga siyentipiko na mapanatili ang aktibidad ng hormone gamit ang isang gene na kinuha mula sa isang tulad ng eel na isda na tinatawag na American eelpout, na nagsisilbing switch para sa hormone. Mabilis na lumalagong salmon

Ang mga siyentipiko sa Unibersidad ng Washington ay nagtatrabaho upang bumuo ng mga poplar tree na maaaring linisin ang mga kontaminadong lugar sa pamamagitan ng pagsipsip ng mga kontaminant na matatagpuan sa tubig sa lupa sa pamamagitan ng kanilang mga root system. Ang mga halaman ay pagkatapos ay sinisira ang mga pollutant sa mga hindi nakakapinsalang byproduct, na nasisipsip ng mga ugat, puno ng kahoy at dahon o inilabas sa hangin. Mga halamang panlaban sa polusyon

Teksto para sa pagtatanghal na "Genetic engineering".

Ang aming kaalaman sa genetika at molecular biology ay lumalaki araw-araw. Pangunahin ito dahil sa trabaho sa mga microorganism Ang terminong "genetic engineering" ay maaaring ganap na maiugnay sa pagpili, ngunit ang terminong ito ay lumitaw lamang na may kaugnayan sa pagdating ng posibilidad ng direktang pagmamanipula ng mga indibidwal na gene.

Kaya, ang genetic engineering ay isang hanay ng mga pamamaraan na ginagawang posible na ilipat ang isang gene sa pamamagitan ng mga operasyon sa labas ng katawan. impormasyon mula sa isang organismo patungo sa isa pa.

Sa mga selula ng ilang bakterya, bilang karagdagan sa pangunahing malaking molekula ng DNA, mayroon ding isang maliit na pabilog na molekula ng DNA plasmid. Sa genetic engineering, ang mga prasmid na ginamit upang ipasok ang kinakailangang impormasyon sa host cell ay tinatawag na mga vectors - mga carrier ng mga bagong gene. Bilang karagdagan sa mga plasmid, ang mga virus at bacteriophage ay maaaring maglaro ng papel ng mga vector.

Ang karaniwang pamamaraan ay ipinapakita sa eskematiko sa Fig.

Maaari naming i-highlight ang mga pangunahing yugto ng paglikha ng mga genetically modified na organismo:

1. Pagkuha ng gene na naka-encode ng katangian ng interes.

2. Paghihiwalay ng isang plasmid mula sa isang bacterial cell. Ang plasmid ay binubuksan (pinutol) ng isang enzyme na nag-iiwan ng "mga malagkit na dulo" - ito ay mga pantulong na base sequence.

3. Parehong mga gene na may vector plasmid.

4.Introduction ng recombined plasmid sa host cell.

5. Pagpili ng mga cell na nakatanggap ng karagdagang gene. sign at praktikal na paggamit nito. Ang ganitong bagong bacterium ay mag-synthesize ng isang bagong protina;

Ang isa sa mga nagawa ng genetic engineering ay ang paglipat ng mga gene na nag-encode ng synthesis ng insulin sa mga tao sa isang bacterial cell. Mula nang maging malinaw na ang dahilan diabetes mellitus ay isang kakulangan ng hormone insulin, ang mga pasyente ng diabetes ay nagsimulang makatanggap ng insulin, na nakuha mula sa pancreas pagkatapos ng pagpatay ng mga hayop. Ang insulin ay isang protina, at kaya nagkaroon ng maraming debate tungkol sa kung ang mga gene para sa protina na ito ay maaaring ipasok sa bacterial cell at pagkatapos ay lumaki sa pang-industriya na kaliskis upang magamit bilang isang mas mura at mas maginhawang mapagkukunan ng hormone. Sa kasalukuyan, posible na ilipat ang mga gene ng insulin ng tao, at nagsimula na industriyal na produksyon hormon na ito.

Ang isa pang mahalagang protina para sa mga tao ay interferon, na kadalasang nabuo bilang tugon sa isang impeksyon sa viral. Ang interferon gene ay inilipat din sa bacterial cell.

Sa pagtingin sa hinaharap, ang bakterya ay malawakang gagamitin bilang mga pabrika para sa produksyon ng isang hanay ng mga produkto ng eukaryotic cell tulad ng mga hormone, antibiotic, enzyme at mga sangkap na kailangan sa agrikultura.

Posible na ang mga kapaki-pakinabang na prokaryotic genes ay maaaring isama sa mga eukaryotic cells. Halimbawa, ipasok ang gene para sa nitrogen-fixing bacteria sa mga selula ng mga kapaki-pakinabang na halamang pang-agrikultura. Ito ay magiging lubhang mahalaga malaking halaga para sa produksyon ng pagkain, posible na bawasan o ganap na bawasan ang pagpasok ng mga pataba ng nitrate sa lupa, kung saan ginugol ang malaking halaga ng pera at kung saan dumudumi ang mga kalapit na ilog at lawa.

V modernong mundo Ginagamit din ang genetic engineering upang lumikha ng mga binagong organismo para sa aesthetic na layunin (ang slide na ito ay tinanggal, ngunit kung gusto mo, maaari kang magpasok ng mga larawan na may mga asul na rosas at luminescent na isda).

Slide 2

Ang genetic engineering ay isang hanay ng mga pamamaraan na nagpapahintulot, sa pamamagitan ng in vitro operations (in vitro, sa labas ng katawan), na ilipat ang genetic na impormasyon mula sa isang organismo patungo sa isa pa.

Slide 3

Ang layunin ng genetic engineering ay upang makakuha ng mga cell (pangunahing bacterial) na may kakayahang gumawa ng ilang mga "tao" na protina sa isang pang-industriya na sukat; sa kakayahang malampasan ang mga hadlang sa interspecies at ilipat ang mga indibidwal na namamana na katangian ng isang organismo sa isa pa (gamitin sa pagpili ng mga halaman at hayop)

Slide 4

Ang pormal na petsa ng kapanganakan ng genetic engineering ay itinuturing na 1972. Ang nagtatag nito ay ang American biochemist na si Paul Berg.

Slide 5

Ang isang pangkat ng mga mananaliksik na pinamumunuan ni Paul Berg, na nagtrabaho sa Stanford University, malapit sa San Francisco sa California, ay nag-ulat ng paglikha ng unang recombinant (hybrid) na DNA sa labas ng katawan. Ang unang recombinant na molekula ng DNA ay binubuo ng mga fragment coli(Eschherihia coli), isang pangkat ng mga gene mula sa bacterium na ito mismo at ang kumpletong DNA ng SV40 virus, na nagiging sanhi ng pag-unlad ng mga tumor sa mga unggoy. Ang nasabing recombinant na istraktura ay maaaring theoretically magkaroon ng functional na aktibidad sa parehong E. coli at monkey cells. Maaari siyang "maglakad" tulad ng isang shuttle sa pagitan ng isang bacterium at isang hayop. Para sa gawaing ito, si Paul Berg ay ginawaran ng Nobel Prize noong 1980.

Slide 6

SV40 virus