“Hujayra va genetik injeneriya usullari” (taqdimot). Mavzu bo'yicha taqdimot: Genetika muhandisligi Mahsulotlarida transgen komponentlar mavjud

1 slayd

2 slayd

Tarixiy ma'lumotnoma 1953 yilda J. Uotson va F. Krik ikki zanjirli DNK modelini yaratdilar, 20-asrning 50-60-yillari oxirida genetik kodning xususiyatlari aniqlandi. 1970-yilda G.Smit birinchi boʻlib gen injeneriyasi maqsadlari uchun mos boʻlgan bir qator fermentlarni – cheklovchi fermentlarni ajratib oldi. DNK cheklash fermentlari (DNK molekulalarini ma'lum bo'laklarga bo'lish uchun) va 1967 yilda ajratilgan fermentlar, DNK ligazalarining kombinatsiyasi (bo'laklarni o'zboshimchalik bilan "bog'lash" uchun) haqli ravishda genetik muhandislik texnologiyasining markaziy bo'g'ini deb hisoblanishi mumkin. 1972 yilda P. Berg, S. Koen, X. Boyer birinchi rekombinant DNKni yaratdilar. 1980-yillarning boshidan beri. gen injeneriyasi yutuqlaridan amaliyotda foydalanila boshlandi. 1996 yildan beri genetik modifikatsiyalanganlar qishloq xo'jaligida qo'llanila boshlandi. Uotson va Krik

3 slayd

Gen injeneriyasining vazifalari: pestitsidlarga chidamlilik zararkunandalar va kasalliklarga chidamlilik hosildorlikni oshirish Maxsus sifatlar berish

4 slayd

Texnologiya 1. Izolyatsiya qilingan genni olish. 2. Genni organizmga integratsiya qilish uchun vektorga kiritish. 3. Konstruksiya bilan vektorni o'zgartirilgan qabul qiluvchi organizmga o'tkazish. 4. Molekulyar klonlash. 5. GMO tanlash

5 slayd

Texnologiyaning mohiyati ma'lum bir dasturga muvofiq, yaratilgan tuzilmalarni tirik organizmga kiritish orqali tanadan tashqarida molekulyar genetik tizimlarni qurishga qaratilgan. Natijada, ularning ma'lum bir organizmga va uning avlodiga kiritilishi va faolligiga erishiladi. Gen muhandisligining imkoniyatlari - genetik transformatsiya, begona genlar va irsiyatning boshqa moddiy tashuvchilari o'simliklar, hayvonlar va mikroorganizmlar hujayralariga o'tkazish, yangi noyob genetik, biokimyoviy va fiziologik xususiyatlar va xususiyatlarga ega bo'lgan genetik jihatdan o'zgartirilgan organizmlarni ishlab chiqarish. bu yo'nalish strategik. Transgen sichqoncha

6 slayd

Zamonaviy gen injeneriyasining amaliy yutuqlari bakterial klonlar to'plami bo'lgan Klonotekalar yaratildi. Ushbu klonlarning har birida ma'lum bir organizmning (drozofila, odam va boshqalar) DNK qismlari mavjud. Viruslar, bakteriyalar va xamirturushlarning o'zgartirilgan shtammlari asosida, sanoat ishlab chiqarish insulin, interferon, gormonal dorilar. Gemofiliya va boshqa dorilarda qon ivishini saqlab qolishga yordam beradigan oqsillarni ishlab chiqarish sinov bosqichida. Transgenik yuqori organizmlar, ularning hujayralarida butunlay boshqa organizmlarning genlari muvaffaqiyatli ishlaydi. Muayyan gerbitsidlar va zararkunandalarning yuqori dozalariga chidamli genetik jihatdan himoyalangan genetik modifikatsiyalangan o'simliklar keng tarqalgan. Transgen o'simliklar orasida etakchi o'rinlarni soya, makkajo'xori, paxta va kolza egallaydi. Qo'y Dolli

7 slayd

GM texnologiyalarining ekologik va genetik xavflari Genetika muhandisligi texnologiya bilan bog'liq yuqori daraja. Yuqori biotexnologiyalar yuqori ilmiy intensivlik bilan ajralib turadi. GM texnologiyalari an'anaviy qishloq xo'jaligi ishlab chiqarishida ham, inson faoliyatining boshqa sohalarida ham qo'llaniladi: sog'liqni saqlash, sanoat, fanning turli sohalarida, atrof-muhitni muhofaza qilish tadbirlarini rejalashtirish va amalga oshirishda. Har qanday yuqori darajadagi texnologiyalar odamlar va ularning atrof-muhit uchun xavfli bo'lishi mumkin, chunki ulardan foydalanish oqibatlarini oldindan aytib bo'lmaydi. Foydalanishning salbiy ekologik va genetik oqibatlari ehtimolini kamaytirish genetik muhandislik texnologiyalari Yangi yondashuvlar doimiy ravishda ishlab chiqilmoqda. Masalan, transgenez (genetik modifikatsiyalangan organizm genomiga begona genlarning kiritilishi) yaqin kelajakda sisgenez bilan almashtirilishi mumkin (geni o‘zgartirilgan organizm genomiga bir xil yoki yaqin turlardan genlarning kiritilishi).

Genetika muhandisligi
Ishni 10-sinf o'quvchisi - Roman Kirillov yakunladi.

Genetika muhandisligi
Genetika muhandisligi (gen muhandisligi) - rekombinant RNK va DNK olish, genlarni organizmdan (hujayralardan) ajratish, genlarni manipulyatsiya qilish va ularni boshqa organizmlarga kiritish uchun texnikalar, usullar va texnologiyalar majmuidir.

Genetika injeneriyasi keng maʼnoda fan emas, balki biotexnologiyaning quroli boʻlib, molekulyar va hujayrali biologiya, sitologiya, genetika, mikrobiologiya, virusologiya kabi biologik fanlarning usullaridan foydalanadi.
Keniyaliklar hasharotlar zararkunandalariga chidamli yangi transgen ekin navi qanday o'sib borayotganini sinovdan o'tkazmoqda.

Rivojlanish tarixi va texnologiyaning erishilgan darajasi
20-asrning ikkinchi yarmida bir nechta muhim kashfiyotlar va genetik muhandislik asosidagi ixtirolar. Genlarda "yozilgan" biologik ma'lumotlarni "o'qish" uchun ko'p yillik urinishlar muvaffaqiyatli yakunlandi. Bu ishni ingliz olimi F. Sanger va amerikalik olim V. Gilbert boshlagan ( Nobel mukofoti Kimyoda 1980). Ma'lumki, genlar organizmda RNK molekulalari va oqsillarni, shu jumladan fermentlarni sintez qilish uchun ma'lumot-ko'rsatmalarni o'z ichiga oladi. Hujayrani o'ziga xos bo'lmagan yangi moddalarni sintez qilishga majbur qilish uchun unda tegishli fermentlar to'plami sintezlanishi kerak. Va buning uchun unda joylashgan genlarni maqsadli ravishda o'zgartirish yoki unga yangi, ilgari mavjud bo'lmagan genlarni kiritish kerak. Tirik hujayralardagi genlarning o'zgarishi mutatsiyalardir. Ular, masalan, mutagenlar - kimyoviy zaharlar yoki radiatsiya ta'siri ostida yuzaga keladi.
Frederik Sanger
Valter Gilbert

Inson genetik muhandisligi
Odamlarga qo'llanilganda, genetik muhandislik irsiy kasalliklarni davolash uchun ishlatilishi mumkin. Biroq, texnik jihatdan bemorning o'zini davolash va uning avlodlari genomini * o'zgartirish o'rtasida sezilarli farq bor.
*Genom - bu organizmning barcha genlarining yig'indisi; uning to'liq xromosoma to'plami.
Nokaut sichqonlari

Gen nokauti. Muayyan genning funktsiyasini o'rganish uchun gen nokautidan foydalanish mumkin. Bu bir yoki bir nechta genlarni olib tashlash texnikasining nomi bo'lib, bunday mutatsiyaning oqibatlarini o'rganishga imkon beradi. Nokaut uchun bir xil gen yoki uning bo'lagi sintezlanadi, gen mahsuloti o'z funktsiyasini yo'qotadigan tarzda o'zgartiriladi.

Ilmiy tadqiqotlarda qo'llanilishi
Sun'iy ifoda. Nokautga mantiqiy qo'shimcha - bu sun'iy ifoda, ya'ni tanaga ilgari bo'lmagan gen qo'shilishi. Ushbu genetik muhandislik texnikasi gen funktsiyasini o'rganish uchun ham ishlatilishi mumkin. Aslida, qo'shimcha genlarni kiritish jarayoni nokaut bilan bir xil, ammo mavjud genlar almashtirilmaydi yoki buzilmaydi.

Ilmiy tadqiqotlarda qo'llanilishi
Gen mahsulotlarini vizualizatsiya qilish. Maqsad gen mahsulotining lokalizatsiyasini o'rganish bo'lganda foydalaniladi. Belgilash usullaridan biri oddiy genni reportyor element bilan birlashtirilgan gen bilan, masalan, yashil floresan oqsil geni bilan almashtirishdir.
Yashil lyuminestsent oqsilning tuzilishi sxemasi.

Deeva Nelli - 11-sinf, MAOU Ilyinskaya o'rta maktabi. Domodedovo

Taqdimot “Biotexnologiyaning yangi yutuqlari” tadqiqot mavzusi doirasida tayyorlangan.

Yuklab oling:

Ko‘rib chiqish:

Taqdimotni oldindan ko'rishdan foydalanish uchun o'zingiz uchun hisob yarating ( hisob) Google va tizimga kiring: https://accounts.google.com

Slayd sarlavhalari:

Genetika va hujayra muhandisligi usuli 11-sinf o'quvchisi Deeva Nelly o'qituvchisi Nadejda Borisovna Lobova tomonidan bajarilgan.

Hujayra muhandisligi biotexnologiyaning hujayra va to'qimalarni ozuqa muhitida etishtirishga asoslangan sohasidir. Hujayra muhandisligi

O'rtasida XIX asr Teodor Shvann tomonidan tuzilgan hujayra nazariyasi(1838). U hujayra haqidagi mavjud bilimlarni umumlashtirib, hujayra barcha tirik organizmlarning asosiy tuzilish birligini ifodalashini, hayvonlar va o‘simliklar hujayralarining tuzilishi jihatidan o‘xshashligini ko‘rsatdi. T.Shvann fanga hujayrani hayotning mustaqil birligi, hayotning eng kichik birligi sifatida to'g'ri tushunishni kiritdi: hujayradan tashqarida hayot yo'q.

Sun'iy oziq muhitida o'stirilgan o'simlik hujayralari va to'qimalari qishloq xo'jaligida turli texnologiyalarning asosini tashkil qiladi. Ulardan ba'zilari asl shaklga o'xshash o'simliklarni olishga qaratilgan. Boshqalar esa an'anaviy naslchilik jarayonini osonlashtirish va tezlashtirish yoki genetik xilma-xillikni yaratish va qimmatli belgilarga ega genotiplarni qidirish va tanlash orqali asl o'simliklardan genetik jihatdan farq qiladigan o'simliklar yaratishdir. Hujayra texnologiyalari asosida o'simliklar va hayvonlarni takomillashtirish

Hayvonlarning genetik jihatdan takomillashtirilishi embrion transplantatsiyasi texnologiyasi va ular bilan mikromanipulyatsiya usullarini ishlab chiqish bilan bog'liq (bir xil egizaklarni olish, embrionlarni turlararo ko'chirish va ximer hayvonlarni olish, embrion hujayralarining yadrolarini enukleatsiyalangan hujayralarga ko'chirish orqali hayvonlarni klonlash, ya'ni). yadro olib tashlangan, tuxum bilan). 1996 yilda Edinburglik Shotlandiya olimlari birinchi marta yadrosi ko'chirilgan tuxumdan qo'y ishlab chiqarishga muvaffaq bo'lishdi. somatik hujayra katta yoshli hayvonning (elini).

Genetika muhandisligi gibrid DNK molekulalarini ishlab chiqarish va bu molekulalarni boshqa organizmlar hujayralariga kiritishga, shuningdek molekulyar biologik, immunokimyoviy va biokimyoviy usullarga asoslangan. Genetika muhandisligi

Genetika muhandisligi 1973 yilda amerikalik tadqiqotchilar Stenli Koen va Enli Chang qurbaqa DNKsiga bakterial plazmidni kiritgandan so'ng rivojlana boshladi. Keyinchalik bu o'zgartirilgan plazmid bakterial hujayraga qaytarildi, u qurbaqa oqsillarini sintez qila boshladi va shuningdek, qurbaqa DNKsini o'z avlodlariga o'tkaza boshladi. Shunday qilib, ma'lum bir organizmning genomiga begona genlarni integratsiya qilish imkonini beradigan usul topildi.

Genetika muhandisligi sanoatda keng amaliy qo'llanilishini topadi Milliy iqtisodiyot mikrobiologiya sanoati, farmatsevtika sanoati, oziq-ovqat sanoati va qishloq xo'jaligi kabi.

Uyali texnologiyalar asosida o‘simliklar va hayvonlarni takomillashtirish Kartoshka, makkajo‘xori, soya, sholi, kolza, bodringning misli ko‘rilmagan navlari yaratildi. Genetik muhandislik usullari muvaffaqiyatli qo'llanilgan o'simlik turlari soni 50 dan oshadi. Transgen mevalar ko'proq. Uzoq muddat an'anaviy ekinlarga qaraganda pishib etish. Bu omil mahsulotning haddan tashqari pishib ketishidan qo'rqishning hojati bo'lmaganda, tashish paytida katta ta'sir ko'rsatadi. Genetika muhandisligi pomidorni kartoshka bilan, bodringni piyoz bilan, uzumni tarvuz bilan kesib o'tishi mumkin - bu erda imkoniyatlar shunchaki hayratlanarli. Olingan mahsulotning kattaligi va ishtahani ochuvchi yangi ko'rinishi har kimni yoqimli ajablantirishi mumkin.

Chorvachilik ham genetik muhandislik uchun qiziqish sohasidir. Bugungi kunda transgen qo‘y, cho‘chqa, sigir, quyon, o‘rdak, g‘oz va tovuqlarni yaratish bo‘yicha tadqiqotlar ustuvor vazifa sifatida qaralmoqda. Bu yerga katta e'tibor sintez qila oladigan hayvonlarga maxsus beriladi dorilar: insulin, gormonlar, interferon, aminokislotalar. Shunday qilib, genetik jihatdan o'zgartirilgan sigirlar va echkilar ularni davolash uchun zarur komponentlarni o'z ichiga olgan sut ishlab chiqarishi mumkin edi dahshatli kasallik gemofiliya kabi. U bilan kurashni kamsitmaslik kerak xavfli viruslar. Turli yuqumli kasalliklarga genetik jihatdan chidamli hayvonlar allaqachon mavjud va ularda o'zlarini juda qulay his qilishadi muhit. Ammo, ehtimol, genetik muhandislikdagi eng istiqbolli narsa hayvonlarni klonlashdir. Bu atama (so'zning tor ma'nosida) hujayralar, genlar, antikorlar va ko'p hujayrali organizmlar laboratoriya sharoitida. Bunday namunalar genetik jihatdan bir xil. Irsiy o'zgaruvchanlik faqat agar mumkin bo'lsa tasodifiy mutatsiyalar yoki, agar sun'iy ravishda yaratilgan bo'lsa.

Genetik muhandislik misollari

Misol uchun, Lifestyle Pets kompaniyasi genetik muhandislikdan foydalangan holda Asher GD nomli hipoalerjenik mushukni yaratdi. Hayvonning tanasiga ma'lum bir gen kiritildi, bu unga "kasalliklarning oldini olishga" imkon berdi. Ashera

Gibrid mushuk zoti. 2006 yilda AQShda afrikalik serval, Osiyo leopard mushuki va oddiy mushuk genlari asosida yetishtirilgan. uy mushuki. Uy mushuklarining eng kattasi, vazni 14 kg va uzunligi 1 metrga etadi. Eng biri qimmat zotlar mushuklar (mushukcha narxi 22 000 - 28 000 dollar). Maqtovli xarakter va itga o'xshash sadoqat

2007-yilda janubiy koreyalik olim mushukning DNKsini qorong‘uda porlashi uchun o‘zgartirdi, so‘ng o‘sha DNKni olib, undan boshqa mushuklarni klonlashtirib, tukli, lyuminestsent mushuklarning butun guruhini yaratdi. U buni qanday qildi: tadqiqotchi erkak turk angorasidan teri hujayralarini oldi va virus yordamida qizil floresan oqsil ishlab chiqarish uchun genetik ko'rsatmalarni kiritdi. Keyin u genetik jihatdan o'zgartirilgan yadrolarni klonlash uchun tuxumlarga joylashtirdi va embrionlar donor mushuklarga qayta joylashtirildi va ularni o'z klonlari uchun surrogat onalar qildi. Qorong'i mushuklarda porlash

AquaBounty’ning genetik jihatdan o‘zgartirilgan qizil ikra oddiy qizil ikradan ikki baravar tez o‘sadi. Suratda bir xil yoshdagi ikkita qizil ikra tasvirlangan. Kompaniyaning ta'kidlashicha, baliq oddiy qizil ikra bilan bir xil ta'm, tuzilish, rang va hidga ega; ammo, uning yeb mumkinligi haqida hali ham munozaralar mavjud. Genetik jihatdan ishlab chiqilgan Atlantika lososlarida Chinook lososidan qo'shimcha o'sish gormoni mavjud bo'lib, bu baliqlarga yil davomida o'sish gormoni ishlab chiqarish imkonini beradi. Olimlar gormonning faolligini amerikalik ilon balig‘i deb ataladigan baliqdan olingan gen yordamida saqlab qolishga muvaffaq bo‘lishdi, u gormonni almashtirish vazifasini bajaradi. Tez o'sadigan qizil ikra

Vashington universiteti olimlari er osti suvlarida topilgan ifloslantiruvchi moddalarni ildiz tizimi orqali singdirib, ifloslangan hududlarni tozalashga qodir terak daraxtlarini yaratish ustida ishlamoqda. Keyin o'simliklar ifloslantiruvchi moddalarni zararsiz qo'shimcha mahsulotlarga aylantiradi, ular ildizlar, magistral va barglar tomonidan so'riladi yoki havoga chiqariladi. Ifloslanishga qarshi o'simliklar

"Gen muhandisligi" taqdimoti uchun matn.

Genetika va molekulyar biologiya haqidagi bilimlarimiz kundan-kunga oshib bormoqda. Bu birinchi navbatda mikroorganizmlar ustida olib borilgan ishlar bilan bog'liq.“Gen injeneriyasi” atamasini to'liq seleksiyaga kiritish mumkin, ammo bu atama faqat individual genlarni bevosita manipulyatsiya qilish imkoniyati paydo bo'lishi munosabati bilan paydo bo'lgan.

Shunday qilib, genetik muhandislik - bu genni tanadan tashqaridagi operatsiyalar orqali uzatish imkonini beradigan usullar to'plami. bir organizmdan ikkinchisiga ma'lumot.

Ayrim bakteriyalar hujayralarida asosiy yirik DNK molekulasidan tashqari kichik doira shaklidagi DNK plazmid molekulasi ham mavjud. Genetika muhandisligida mezbon hujayraga kerakli ma'lumotlarni kiritish uchun ishlatiladigan prazmidlar vektorlar - yangi genlarning tashuvchilari deb ataladi. Plazmidlardan tashqari viruslar va bakteriofaglar vektor rolini o'ynashi mumkin.

Standart protsedura sxematik tarzda rasmda ko'rsatilgan.

Biz genetik jihatdan o'zgartirilgan organizmlarni yaratishning asosiy bosqichlarini ajratib ko'rsatishimiz mumkin:

1. Qiziqish xususiyatini kodlovchi genni olish.

2. Bakteriya hujayrasidan plazmidni ajratib olish. Plazmid "yopishqoq uchlari" qoldiradigan ferment tomonidan ochiladi (kesiladi) - bular bir-birini to'ldiruvchi asosiy ketma-ketliklardir.

3. Vektor plazmidli ikkala gen.

4.Rekombinatsiyalangan plazmidni xost hujayra ichiga kiritish.

5. Qo'shimcha gen olgan hujayralarni tanlash. belgisi va undan amaliy foydalanish. Bunday yangi bakteriya yangi oqsilni sintez qiladi, uni fermentlar yordamida o'stirish va sanoat miqyosida biomassa olish mumkin.

Genetika injeneriyasining yutuqlaridan biri insonda insulin sintezini kodlovchi genlarni bakteriya hujayrasiga o'tkazishdir. Sababi aniq bo'lganidan beri qandli diabet insulin gormoni etishmasligi bo'lib, diabetga chalingan bemorlar hayvonlarni so'yishdan keyin oshqozon osti bezidan olingan insulinni qabul qila boshladilar. Insulin oqsildir, shuning uchun bu protein uchun genlar bakterial hujayralarga kiritilishi va keyinchalik gormonning arzonroq va qulayroq manbai sifatida foydalanish uchun sanoat miqyosida o'stirilishi mumkinligi haqida ko'p bahs-munozaralar mavjud. Hozirgi vaqtda inson insulinining genlarini uzatish mumkin bo'ldi va allaqachon boshlangan sanoat ishlab chiqarish bu gormon.

Odamlar uchun yana bir muhim protein interferon bo'lib, u odatda virusli infektsiyaga javoban hosil bo'ladi. Interferon geni ham bakteriya hujayrasiga o'tkazildi.

Kelajakga nazar tashlaydigan bo'lsak, bakteriyalar gormonlar, antibiotiklar, fermentlar va qishloq xo'jaligida zarur bo'lgan moddalar kabi bir qator eukaryotik hujayra mahsulotlarini ishlab chiqarish uchun zavod sifatida keng qo'llaniladi.

Ehtimol, foydali prokaryotik genlar eukaryotik hujayralarga kiritilishi mumkin. Masalan, foydali qishloq xo'jaligi o'simliklarining hujayralariga azot fiksatori bakteriyalarining genini kiriting. Bu juda muhim bo'lar edi katta ahamiyatga ega oziq-ovqat ishlab chiqarish uchun tuproqqa katta miqdordagi mablag' sarflanadigan va yaqin daryo va ko'llarni ifloslantiruvchi nitratli o'g'itlarni kiritishni keskin kamaytirish yoki hatto butunlay to'xtatish mumkin edi.

V zamonaviy dunyo genetik muhandislik estetik maqsadlarda o'zgartirilgan organizmlarni yaratish uchun ham qo'llaniladi (bu slayd o'chirilgan, ammo agar xohlasangiz, ko'k atirgullar va lyuminestsent baliqlar bilan rasmlarni kiritishingiz mumkin).

Slayd 2

Genetika muhandisligi - bu in vitro operatsiyalar (in vitro, tanadan tashqari) orqali genetik ma'lumotni bir organizmdan boshqasiga o'tkazish imkonini beruvchi usullar to'plami.

Slayd 3

Genetika muhandisligining maqsadi sanoat miqyosida ma'lum "inson" oqsillarini ishlab chiqarishga qodir bo'lgan hujayralarni (birinchi navbatda bakterial) olishdir; turlararo to'siqlarni engib o'tish va bir organizmning individual irsiy xususiyatlarini boshqasiga o'tkazish qobiliyatida (o'simliklar va hayvonlarni tanlashda foydalanish)

Slayd 4

Genetik muhandislikning rasmiy tug'ilgan sanasi 1972 yil deb hisoblanadi. Uning asoschisi amerikalik biokimyogar Pol Berg edi.

Slayd 5

Kaliforniyadagi San-Fransisko yaqinidagi Stenford universitetida ishlagan Pol Berg boshchiligidagi tadqiqotchilar guruhi tanadan tashqarida birinchi rekombinant (gibrid) DNK yaratilgani haqida xabar berishdi. Birinchi rekombinant DNK molekulasi fragmentlardan iborat edi coli(Eschherihia coli), bu bakteriyaning o'zidan genlar guruhi va maymunlarda o'smalarning rivojlanishiga sabab bo'lgan SV40 virusining to'liq DNKsi. Bunday rekombinant struktura nazariy jihatdan E. coli va maymun hujayralarida funktsional faollikka ega bo'lishi mumkin. U bakteriya va hayvon o'rtasida moki kabi "yurishi" mumkin edi. Ushbu ishi uchun Pol Berg 1980 yilda Nobel mukofoti bilan taqdirlangan.

Slayd 6

SV40 virusi