Biotehnoloģiju vēsture. Gēnu inženierija. Ģenētiskā modificēšana. Gēnu terapija

1. Biotehnoloģijas
SAUSIŅA 4.D.: 6-53.lpp.
POROZOVA 3.D.: 116-125. lpp.
BRĀZMA 1.D.: 52-57.lpp.

2. Par biotehnoloģiju sauc
jebkuru tehnoloģiju, kas
izmanto dzīvās sistēmas
(organismus, audus, šūnas), lai
ražotu noteiktu produktu vai
sasniegtu citu cilvēkam
vajadzīgu mērķi.

3. Biotehnoloģiju vēsture:
– alus, vīna un siera ražošana,
alus ražošana (filma angļu val.):
http://www.youtube.com/watch?v=FttkHVBu2IA
siera ražošana (filma angļu val.):
http://www.youtube.com/watch?v=FHmXAb3G0ek

4. Biotehnoloģiju vēsture:
– augu un dzīvnieku selekcija
(http://www.dzm.lu.lv/bio/IT/B_12/default.aspx
@tabid=9&id=120.html),
– gēnu inženierija, klonēšana,
– kombinēšanās ar citām zinātnēm
(molekulārbioloģija, ģenētika, gēnu inženierija,
bioķīmija),
– Cilvēka Genoma projekts.

5. Biotehnoloģiju izmantošana (9. lpp.):
– pārtikas rūpniecība – baktēriju un raugu
izmantošana
• skābēšana,
• alus, vīna ražošana,
• piena produktu – siera, kefīra, jogurta – ražošana,
• citronskābes, aminoskābju un citu pārtikas piedevu
ražošana),

6. Biotehnoloģiju izmantošana (9. lpp.):
• medicīna
• insulīna un citu preparātu iegūšana,
• transplantējamo audu iegūšana,
• cilmes šūnu izmantošana,
• iedzimtu slimību ārstēšana,
• ķīmiskā rūpniecība
– etilēna,
– acetona u.c. vielu ražošana,

7. Biotehnoloģiju izmantošana (9. lpp.):
• Lauksaimniecība
– jaunu šķirņu iegūšana,
– lauksaimniecības produktu sastāva uzlabošana,
– pret konkrētām ietekmēm izturīgu
lauksaimniecības kultūru iegūšana,
– produktivitātes paaugstināšana,

8. Biotehnoloģiju izmantošana (9. lpp.):
• vides aizsardzība
– ūdens attīrīšanas iekārtās,
– bioloģiskajos filtros,
– naftas noplūdes seku likvidēšanai,
• enerģētikā
– mikroorganismu izmantošana dabasgāzes,
metanola un citu kurināmo vielu iegūšanai

9. Gēnu inženierija
mērķtiecīga organisma iedzimtības materiāla
izmainīšana, lai radītu jaunas vēlamas
pazīmes vai atbrīvotu no nevēlamām
pazīmēm (13. lpp.):

10. Gēnu inženierija
– enzīms restriktāze sašķeļ maināmā organisma DNS
un baktērijas plazmīdas DNS, iegūstot vienādus
(komplementārus) lipīgos galus,
– baktērijas plazmīdā ar enzīmu ligāzi iešuj vajadzīgo
gēnu,
– rekombinēto plazmīdu ar vektora (parasti vīrusa)
palīdzību ievieto maināmā organisma šūnā.

11. Gēnu inženierijas izmantošana:
– medicīnisko preparātu ražošana (insulīnu ražo
baktērijas, nevis dzīvnieki),
– lauksaimniecības dzīvnieku ražības palielināšana,
– vidi piesārņojošo produktu šķelšana,
– minerālu pārveidošana ar baktēriju palīdzību
kalnrūpniecībā.

15. Ģenētiskā modificēšana (shēma 15.lpp.):
– piešķir izturību pret noteiktiem faktoriem,
– izmaina produktu ķīmisko sastāvu

17. Gēnu terapija
tehnoloģija, ar kuru ārstnieciskos nolūkos
izmaina dzīvas šūnas ģenētisko materiālu
(attēls 23. lpp.):

18. 1. Terapeitiskais gēns
2. Inaktivēts vīruss
3. Vīruss, kurš satur
pacientam nepieciešamo
gēnu
4. Injekcija, kura satur daudz
ģenētiski modificētu vīrusu
5. Pacienta organismā vīrusi
atrod mērķšūnas un ienes
tajās terapeitiskos gēnus

19. Gēnu terapija
– no pacienta paņem šūnas, kas satur iedzimtās
slimības gēnus,
– šūnas pavairo audu kultūrā,
– šūnas inficē ar vīrusu, kas tajās ienes slimības
novēršanai nepieciešamo gēnu,
– ģenētiski izmainītās šūnas ievada atpakaļ
organismā,
– šūnas organismā vairojas un nodrošina normālas
organisma funkcijas.
http://www.youtube.com/watch?v=EcY9cr4doaw - "Mūsdienu pētniecības metodes" Latvijas Biomedicīnas
pētījumu un studiju centrs; SIA "GenEra"; Rīgas austrumu slimnīcas Radioloģijas centrs

20. Gēnu dopings sportistiem
(gēni, kas palielina muskuļu masu utml.)

22. DNS analīzes:
– ar fermentiem restriktāzēm sagriež DNS gabaliņos,
– gabaliņus sakārto pēc garuma un salīdzina (gēla
elektroforēze) – shēma 32.lpp., 33.lpp.
– izmantošana: kriminālistika, medicīna, evolūcija
(sugu radniecības pētīšana), vēsture (apglabāto
personu identitātes, radniecības noteikšana).
Animācija: DNS pirkstu nospiedumi (Elektoforēze gēlā)
http://www.dzm.lu.lv/bio/IT/VM_B_12/saturs/2_temats/B_12_SP_02_VM
3.html

23. DNS “PIRKSTU NOSPIEDUMI”
1. DNS molekulas sastāv no tūkstošiem monomēru,
kurus sauc par nukleotīdiem.
2. DNS molekulu “sagriešanu” veic īpaši enzīmi,
kurus sauc par restriktāzēm.
3. Šie enzīmi “sašķeļ” DNS molekulu vietās, kur
atrodama noteikta nukleotīdu secība.
4. DNS paraugi tiek uzpilināti uz agarozes gēla
plates.
5. Lai panāktu DNS fragmentu pārvietošanos, gēla
platei tiek pieslēgta elektriskā strāva.

24. 6. Elektriskajā laukā DNS fragmenti pārvietojas uz
pozitīvā pola pusi.
7. Tātad DNS fragmenti ir lādēti negatīvi.
8. Savukārt DNS fragmentu pārvietošanās ātrums ir
atkarīgs no to garuma.
9. Īsākie DNS fragmenti pārvietojas vistālāk no
paraugu uzpilināšanas vietas.
10. DNS fragmentus var nofotografēt, jo gēla plate tiek
apstrādāta ar fluorescentu krāsvielu.

25. prove A B C
DNS pirkstu nospiedumu analīzes rezultāti
Trešā parauga
(C) īpašnieks
Uzdevums.
Kurš ir vidējā
parauga (B)
īpašnieka
radinieks?

29. Klonēšana –
• ģenētiski identisku molekulu, šūnu, audu,
organismu iegūšana ar biotehnoloģiskām
metodēm:
– dzīvnieku reproduktīvā klonēšana – jauna
dzīvnieka iegūšana
Virtuāla klonēšana:
http://learn.genetics.utah.edu/content/tech/cloni
ng/clickandclone/

32. Klonēšana
– dzīvnieku, cilvēka terapeitiskā klonēšana –
transplantēšanai nepieciešamo audu un orgānu
iegūšana (37.lpp.),
– augu mikropavairošanas – audu kultūras,
meristēmu pavairošana.

33. Animācija: terapeitiskā klonēšana
http://www.dzm.lu.lv/bio/IT/VM_B_12/satur
s/2_temats/B_12_02_VM2.html

35. Selekcija:
– mākslīgā izlase – masveida, individuālā,
– mākslīgu šķirņu radīšana – īpatņu kopums ar
noteiktām iedzimstošām pazīmēm,
– inbrīdings – tuvi radniecisku īpatņu krustošana,
– autbrīdings – krusto organismus, kam 4 – 6
paaudzēs nav kopīgu senču,

37. Selekcija:
– attālā hibridizācija – dažādu sugu krustošana
(piemēram, tritikāle = kvieši + rudzi, mūlis = zirga
+ ēzeļa ),♀ ♂
– poliploīdu augu iegūšana (graudaugi, kartupeļi,
ābeles...),
– inducētā mutaģenēze,
– mikroorganismu selekcija.

38. Latvijas selekcionāru sasniegumi
http://www.dzm.lu.lv/bio/IT/B_12/default.aspx@tabid=9&id
=120.html#navtop

46. Papildus mācībām
• SAUSIŅA 4.D.: 6-53.lpp.
• POROZOVA 3.D.: 116-125. lpp.
• BRĀZMA 1.D.: 52-57.lpp.
• http://www.dzm.lu.lv/bio/IT/B_12/default.as
px@tabid=9&id=120.html
• Virtuāla klonēšana:
http://learn.genetics.utah.edu/content/tech/c
loning/clickandclone/