geneticky modifikované organizmy - med.muni.cz · definice gmo biologická pojem gmo zahrnuje...
Post on 02-May-2019
219 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Genové inženýrstvía
Geneticky modifikovanéorganizmy
Definice GMO biologická
Pojem GMO zahrnuje takové organizmy, jejichžgenetický základ byl úmysln pozm n vnesením i
vyjmutím n jakého genu (gen ).
Definice GMO legislativní
GMO je organizmus, krom lov ka, jehoždi ný materiál byl zm n genetickou
modifikací.
Genetická modifikace = každá zm na DNA
irozená um lá
Genetické modifikace vyvolané:
- zá ením- šlecht ním- k ížením
vedou ke vzniku odr d, plemen,kultivar apod.
- p ímou a zám rnou manipulací s DNA
vedou ke vzniku GMO
Genové inženýrství (GI)Genové inženýrství (GI)
= techniky vedoucí k um lé tvorb geneticky pozm nýchbun k nebo celých organizm zásahem do jejich DNA
výsledkem
vznik nových modifikovaných genom , transgenníchorganizm , které by se za normálních okolností
v p írod nemohly vyskytnout
CílemCílem jsou v podstat dva procesy:
- vložení cizího DNA segmentu (genu, konstruktu) doDNA p íjemce
- vy azení nežádoucího genu z funkce, tzv. genovýknock-out
Techniky GITechniky GI
- identifikace a izolace gen ,získání genového konstruktu
- volba p íjemce pro p enosgenového konstruktu
- volba metody pro p enosgenového konstruktu
KonstrukceKonstrukce transgenutransgenu
- modifikace izolovaného genu
podmínka pro úsp šnou integraci a expresi genu
Sekvence promotoru - idána k transgenu z d vodu správnéexprese genu (tzn. p eklad do proteinového
produktu)
Termina ní sekvence - signalizuje bu ce zakon ení sekvence genu
Marker gen - p idán z d vodu identifikace úsp šného v len nítransgenu
TvorbaTvorba rekombinantnírekombinantní DNA (DNA (rDNArDNA))
rDNA je um levytvo ená DNA.DNA z n kolika
zdroj je v len nado jedné
rekombinantnímolekuly DNA.
Namnožení molekuly DNANamnožení molekuly DNA
získání identických kopií cílového transgenu nebo rDNA
Molekulární klonování
Molekulární klonování in vitro- procesem polymerázové et zové reakce (PCR)
Molekulární klonování in vivo- pomocí prokaryot (bakterie, nap . E. coli),- pomocí eukaryot (kvasinky),- pomocí bun k savc rostoucích v tká ových kulturách.
PolymerázováPolymerázová et zová reakce (PCR)et zová reakce (PCR)
= enzymatické namnožení (amplifikace) DNAsyntézou mnoha kopiií vybrané sekvence DNA
- cyklická reakce o t ech teplotních fázích:
Denaturace: dvouvláknová DNA denaturována na dvjednovláknové templátové molekuly DNA
Annealing: nasedání oligonukleotidových sond (primer )na obou stranách cílové DNA
Elongace: syntéza nových vláken pomocí termostabilníDNA polymerázy od 5´konce ke 3´konciza ínající od primer
Molekulární klonování in vitroMolekulární klonování in vitro
Schéma PCRSchéma PCR
v každém cyklu se množstvíDNA zdvojnásobí
exponenciální amplifikace
z každé molekuly p vodníhotemplátu bude vytvo eno 2n
kopií, kde n je po et cykl
30 cykl = 1010 násobnénamnožení DNA
Molekulární klonování inMolekulární klonování in vivovivo
vektor = molekula, která obsahuje všechny sekvencepot ebné ke vstupu, p ežití a množení v ur itéhostitelské bu ce
klonovací vektor = slouží nejen k p enesení do bu ky,ale i k zajišt ní jejího klonování v bu ce
(plazmidy, fasmidy, kosmidy, bakteriofágy…)
= namnožení ur itých fragment DNA pomocí vektor
Klonování DNA pomocí bakteriálníhoKlonování DNA pomocí bakteriálního plazmiduplazmidu
íprava GM rostliníprava GM rostlin
íprava GM živo ichíprava GM živo ich
íprava GMO
=
logické pokra ování klasických zp sob šlecht ní
zrychlení a zjednodušení tradi ních postup
Schéma tvorby GM rostlinSchéma tvorby GM rostlin
- výb r genu( ) pro dosažení požadované vlastnosti- izolace vhodného genu( ) a klonování genu v baktérii- úpravy genu( )- transformace genu( ) do genomu rostliny- selekce transformovaných rostlin- sledování projevu transgenu- testy v uzav ených prostorách laborato í a skleník- vyhodnocení biologické bezpe nosti- polní zkoušky transgenních rostlin- hodnocení biologické bezpe nosti- registra ní zkoušky GM odr dy
íprava GM rostliníprava GM rostlin
Existuje ada metod, kterými je docílena transformacetransgenní DNA do rostlinných bun k.
Nej ast ji využívanými:
Metody transformaceMetody transformace transgenutransgenu
- transformaces využitím bakterií
- p ímá transformace
PP ííprava GM rostlinprava GM rostlin s vyus využžititíím bakterim bakteriíí
PP ííprava GM rostlin pprava GM rostlin p íímoumoutransformactransformacíí
TransgenníTransgenní rýžerýže
„Zlatá“ rýže. Tato transgenní rýže obsahuje beta-karoten, který je zdrojemvitamínu A. Tato rýže pomáhá odstranit nedostatek vitamínu A u polovinysv tové populace – která je závislá na rýži jako hlavní potravin . Vsou asnosti trpí 70% d tí stá í do p ti let v jihovýchodní Asii nedostatkemvitamínu A. Jako vektor byl užit Ti plasmid.
„Normální“ rýže
íprava GM zví atíprava GM zví at
Cílem p enosu genového konstruktu:
asné stadium vývinu embrya na úrovni 1 bu ky(zygoty) p ed splynutím prvojader
linie pluripotentních bun k
íprava GM zví at metodouíprava GM zví at metodou mikroinjekcemikroinjekce
superovulace a oplození
izolace bun k (zygot)
mikroinjekce transgenu
transfer vají ekdo náhradnic
Transformace embryonálních kmenovýchTransformace embryonálních kmenovýchbun kbun k
Výsledný jedinec jechimérou.
Testace potomstva naítomnost vloženého genu.
Pá ení heterozygotníchjedinc s cílem získat
homozygotní transgenní linii.
KlonovKlonováánníí organizmorganizm
- technika používaná k vytvo ení identických organizm
Reproduk ní klonování- vytvo ení duplikátu( ) existujícího jedince
Terapeutické klonování- strategie bun né terapie
Reproduk ní klonováníReproduk ní klonování
- dv techniky:
enos jádra zárode né bu ky
enos jádra somatické bu ky
CíleCíle živo išného reproduk ního klonování:
- produkce hospodá ských zví at (zlepšení kvality zví ati jejich produkt )
- produkce GM laboratorních zví at (studium lidských chorob,testace nových lék )
- produkce GM hospodá ských zví at (produkce vysoceterapeutických protein )
- pokus záchrany ohrožených i vyhynulých druh
- zlepšení klonovaných domácích zví at
- produkce živo ich vhodných pro xenotransplantace
SchémaSchémaenosu jádraenosu jádra
zárode nézárode nébu kybu ky
OvceOvce DollyDolly
- í 5. ervence 1996- Ü 14. února 2003 utracena z d vodu plicní infekce
jádro oocytu nahrazeno jádrem somatické bu kys dosp lé ovce
vytvo ena genetická kopie p vodní dosp lé dárkyn
- vyvinuta kolektivem vedeným Ianem Wilmutem(Roslin Institute, Skotsko) reproduk ním klonováním
⇓
Vytvo ení ovceVytvo ení ovce DollyDolly
TransgenníTransgenní myšmyš
V roce 1982 Ralph Brinster a RichardPalmiter vytvo ili „transgenní“ myši –do myších embryí byl vložen krysígen pro r stový hormon.
Myš, nesoucí tento cizí gen (na obr.vlevo) produkovala velké množství
stového hormonu a vyrostla dodvojnásobné velikosti ve srovnání sesvými sourozenci (vpravo)
Brinster, School of Veterinary Medicine, University ofPennsylvania
Terapeutické klonováníTerapeutické klonování
- strategie bun né terapie
vodní genetický materiál kmenových bun knahrazen genetickým materiálem pacienta
- využívá schopnosti embryonálních kmenových bun kregenerovat orgány i tkán
spušt na jejich diferenciace ve specifické t lní bu ky
transplantace do místa poškozené tkánbez spušt ní imunitní reakce
- postup:
SchémaSchématerapeutickéhoterapeutického
klonováníklonování
Diagnostika GMO v potravinách
kvalitativní kvantitativní(pr kaz p ítomnosti GMO) (pr kaz množství GMO)
> 1% GMO v potravin⇒ povinnost jejího ozna ení
vyplývající ze zákona
PCRítomnost transgenníDNA v potravin
Imunochemické metodyELISA
ítomnost transgenníhoproteinu v potravin
Real-Time PCRna p ístroji Lightcycler
⇓
Význam GMO• farmacie a medicína:
- výroba lé iv (inzulín, lidský r stový hormon, srážlivý faktor atd.)- studium chorob a vývoj lék
• zem lství zem lsko-potraviná ská odv tví:
- zlepšení technologických vlastností (odolnost herbicid m, houbovým avirovým chorobám, šk dc m, zvýšení nutri ní hodnoty)
- produkce farmaceuticky využitelných látek (obsah a kvalita lipida škrobu)
- pr myslové aplikace a zpracování surovin (produkce enzym propotraviná ský a papírenský pr mysl, produkce biodegradovatelnýchpolymer )
• pr mysl:- kvasný, textilní- výroba aminokyselin, bílkovin, škrobu
• životní prost edí:- likvidace ropných havárií a další ....
íklady GMO - efekt• plodiny s rezistencí v i herbicid m (sója, epka, kuku ice, bavlník)• plodiny produkující bakteriální insekticidní toxiny (brambory,kuku ice)• plodiny s upraveným metabolismem cukru (brambory)• plodiny s prodlouženou trvanlivostí (raj ata)
• plodiny produkující biodegradabilní polyestery, bioocel• plodiny s upraveným pom rem látek (raj ata, epka)• bavlník s p írodn zabarveným vláknem• raj ata, cukrovka s vysokým obsahem fruktanu• eviny se sníženým obsahem ligninu pro výrobu papíru
• plodiny se zvýšenou odolností v i stresu chladem i suchem• plodiny se schopností asimilace vzdušného dusíku• rýže produkující betakaroten• peckoviny s odolností k viru šarky
• škodlivý hmyz enášející gen zp sobující neplodnost potomstva• živo ichové s rychlým r stem (losos)
Možnosti rizik GMO· zdraví lidí a zví at (toxicita a kvalita/bezpe nost potravin, alergie, rezistence
k lé iv m)
· životní prost edí (tvorba genu, transgenu nebo transgenních produkt ,náchylnost necílových organizm , rostoucí množství použitíchemikálií v zem lství, nep edpokládaná exprese genua nestabilita transgenu)
· zem lství (rezistence/tolerance cílových organizm , superplevele, zm nanutri ní hodnoty, snížení po tu odr d a ztráta biodiverzity)
· horizontální p enos gen (genetické zne išt ní pomocí pylu neborozptylováním semen, rozptylování transgennebo promotor , p enos cizorodých gen domikroorganizm nebo vznik nových virrekombinací)
· všeobecné rizika (ztráta p íslušnosti v systému, vyšší náklady v zem lství,neplánování polních pokus p i odhadu rizika)
top related