close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Презентация

код для вставкиСкачать
Население Земли превышает 6 млрд и продолжает
увечиваться
Мальтус был прав
800 млн человек, т.е. каждый 8-ой, не имеют достаточно пищи.
Ежедневно от недоедания умирает 40 000 человек
Чтобы обеспечить население продовольствием, через 7 лет
Надо будет увеличить производство продуктов в 1,5 раза
В норме 30% сельхозпродукции уничтожается вредителями,
некоторые опасны для здоровья ( токсины бактерий и
насекомых)
С 1996 года по 2002 год посевная площадь под трансгенные
сельскохозяйственные культуры увеличилась в 30 раз
В настоящее время трансгенная соя занимает
75 % от всей выращиваемой сои
Трансгенная кукуруза занимает 30 % из всей
выращиваемой кукурузы
Всего в мире выращивается 81 разновиность
генетически модифицированных продуктов
(ГМ)
В России зарегистрировано 12 видов ГМ растений
Новая отрасль науки нутригеномика –
применение генных технологий в производстве
продуктов питания
ТРАНСГЕНЕЗ- парасексуальная генетика
Обмен генетической информацией между ее носителями –
фундаментальный принцип существования всего живого
Вертикальный обмен между генами
1. Половое размножение - новое сочетание аллелей
2. Перетасовка хромосом и генов за счет механизма
случайного распределения гомологичных хромосом и
кроссинговера в мейозе
Горизонтальный обмен генами
1. Трансдукция бактериофагами
2. Обмен с помощью конъюгативных плазмид
3. Перенос генетической информации ретровирусами
4. Агробактериальная инфекция растений
Новые сочетания генов получающиеся в природных
условиях,случайны, проверяются естественным отбором
В искусственных генетических системах достигается
перенос нужного гена, его экспрессия в нужной ткани, в
нужное время
Ледерберг и Татум на E. Coli показали, что
если смешать бактерии синтезирующие
вещества А, В, и С с бактериями,
синтезирующими вещества Д и Е, то получали
культуру бактерий, синтезирующих АВСДЕ
это результат обмена ДНК между бактериями
разных штаммов
ЧТО ПЕРЕНОСЯТ
1. Гены
2. Хромосомы
3. Митохондрии (цитодукция
Куда переносят
1. В соматические клетки
2. В зародышевые клетки
3. В стволовые эмбриональные клетки
Методы переноса генов
•Биологические – вирусы, плазмиды, искусственные
хромосомы, рецепторы
•Химические – липосомы, ионы металлов, ДЭАЭ-декстран
•Физические – микроинъекции, баллистический, электропорация
• механизмы лечебного эффекта:
•Корректировака или замена дефектного гена (генетическая терап
•Экспрессия введенного гена ( генная терапия)
•Подавление функции больного гена – антисенс-терапия
Плазмиды – первые эффективные векторы для
клонирования фрагментов ДНК
Уникальные свойства плазмид –
1. Содержат гены, позволяющие бактериям выжить
в изменяющихся условиях окружающей среды
2. Токсичность для других бактерий (колицыны)
3. Прикрепление к субстрату
4. Освоение новых источников углерода
5. Способность к автономной репликации
Недостатки плазмид как векторов –
•Небольшая емкость, не более нескольких тысяч п.н.
•Нестабильность при включении больших фрагментов
Недостатки продукции эукариотических белков
в бактериальных системах
•Получаются нерастворимые белки в виде телец включения,
которые образуют комплексы с бактериальными белками.
Их трудно солюбилизировать
•Нет шаперонов
•Нет компартментализации
•Нет гликозилирования, фосфорилирования, протеолиза
•Поэтому используют эукариотические системы
•
Бакуловирусную систему, в которой вирусы,
заражающие насекомых несут трансген. Хорошо идет
посттрансляционная модификация белков
•
Система SP клеток (semipermeability) их обрабаты
вают дигитонином, повреждающим мембрану в мягких
Условиях и вводят трансген
Векторы на основе фага лямбда Емкость до 25 тысяч п.н.
Космиды – это плазмиды, в которые введены in vitro
cos-сайты фага лямбда для упаковки ДНК в фаговую частицу.
Емкость до 38-52 тысяч п.н.
Фазмиды – векторы, которые содержат генетические
элементы плазмид и фагов.Могут быть упакованы в фаги
и плазмиды
Искусственные хромосомы – сверхемкие вектора для
клонирования фрагментов ДНК длиной в несколько
сотен тысяч п.н.
YAC – yeast artificial chromosome – искусственные
минихромосомы дрожжей – емкость до 300 тысяч п.н.
BAC – bacterial artificial chromosome – на основе гигантской
плазмиды или F-фактора – емкость несколько млн п.н.
PAC- phage artificial chromosome MAC - mammalian artificial chromosome
HAC – human artificial chromosome
В бактериальных системах при клонировании ДНК могут
быть существенные недостатки –
•Образуются нерастворимые белки – тельца включения
•Нет шаперонов
•Нет правильной посттрансляционной модификации белков
Эукариотические вектора используют как для
клонирования, так и для экспрессии уже
клонированных генов . Для этого используют
тканеспецифические промоторы и энхансеры
Бакуловирусная система экспрессии – получаются
растворимые белки с правильной посттрансляционной
модификацией
Система SP-клеток – клетки с нарушенной
проницаемостью мембраны за счет мягкой обработки
дигитонином
Бесклеточные системы синтеза белка –по происхождению
делятся на про-и эукариотические.
Популярны ретикулоцитарная, система зародышей
пшеницы, культуры соматических клеток
Для визуализации встройки применяют ген
зеленого белка
Японец О.Шимомура открыл белок GFP(
green fluorescent protein) из генома медузы.
белок устроен остроумно – состоит из 11
бета-цепей, похож на боченок. Внутри бочки
спрятана альфа-спираль, в ней нах 3 АМК
Сер-тир-гли , окисляясь/, они переходят в
циклическую форму и превращаются в
хромофор, т. е. излучают зеленый свет. При
трансгенезе светитсяв флуоресцентном
микроскопе, значит метит введенные
структуры
МЕТОДЫ ВВЕДЕНИЯ ТРАНСГЕНОВ
1. Баллистический метод в трансгенезе растений и при
введении трансгенов внутрикожно (генное ружье, генный
пистолет)
2. ДНК в липосомах
3. С вирусным вектором
4. С плазмидным вектором
5. ДНК с ионами кальция
6. Микроинъекция( в яйцеклетку, фибробласты,
полипотентные стволовые клетки, эмбриональные
стволовые клетки)
7. Баллончики с генами роста бактерий
8. ДНК плюс белок, к которому есть рецептор на
клеткемишени
9. Метод электропорации
ТРАНСГЕННЫЕ МИКРООРГАНИЗМЫ
1. Получение точных копий природных
труднодоступных препаратов (инсулин,
интерлейкины,интерферон, фактор некроза
опухолей, факторы 8 и 9 свертывания крови,
гемоглобин, антиген вируса гепатита,
диагностикумы, пептидные антибиотики,
витамины , аминокислоты и др.)
2. Рекомбинантные вирусы как векторы для генной
терапии
3. Мультивалентные рекомбинантные вакцины
4. Почвенные и водные трансгенные бактерии,
участвующие в очистке сточных вод и почвы
(разложении гептила, фенолов, угольной смолы и
др. ксенобиотиков)
5. В хирургии для синтеза шовного материала из
белка генов паутины
6. Для наработки сверхпрочного белка гена паутины
для бронежилетов
7. В пищевой промышленности (микроорганизмы с
геном химозина в производстве сыра, другие для улучшения вкуса пищи, пивные дрожжи с
геном амилазы для производства пива с низким
содержанием углеводов)
8. Рекомбинантные бактерии как инструмент
научных исследований
9. Производство красителя индиго
Трансгенез начался с открытия в 1980 г Марка Ван
Монтегю и Джеффа Телла механизма переноса генов
от Agrobakterium tumifaciens в растения.
Теперь показано, что A. rizogenes обладают такой же
способностью
Бактерия( а также человек) заставляет растение
синтезировать нужные ей аминокислоты
(генетический паразитизм)
Агробактерии за счет конъюгации с клетками корней
растений переносят в них Ti-плазмиды, размер которых
200-250 тысяч п.н. С плазмидой в растение переносится
Т-ДНК.
Она случайным образом встраивается в геном
растений и ее гены экспрессируются.
В частности, экспрессия генов ауксина и цитокинина
Приводит пролиферации клеток и развитию опухолей на
корнях растения – галлов.
Бактерии получают выгоду от симбиоза, заставляя
растение синтезировать нужные ей вещества,
а растение просто терпит такую интервенцию.
В трансгенезе растений два подхода –
1. Использованеи чужеродных для растений
генов(B.turingiensis, шены внеклеточных
белков микробов, нейротоксинов скорпионов
и пауков)
2. Использование генов растений –
ингибиторов гидролаз, лектинов, протеаз
ТРАНСГЕННЫЕ РАСТЕНИЯ
1.1. Растения с генами устойчивости к вирусным
заболеваниям (табак с геном интерферона,
томаты,кукуруза с генами устойчивости)
2. Растения с генами устойчивости к гербицидам
«Баста» и «Облава»
3.Растения с генами устойчивости к
вредителям,в основном с генами токсина
B.turingiensis (картофель устойчивый к
колорадскому жуку и фитофторе, кукуруза,
хлопчатник)
4. Растения с генами нитрогеназы, фермента из
азотфиксирующих бактерий
5.Растения пищевые вакцины
(картофель и бананы как вакцины против
холеры), растения с генами антител
против холеры и др. заболеваний,
картофель с геном поверхностного белка
вируса гепатита В
6.Транспластомики растения, у которых
трансген введен в пластиды
(неординарная экспрессия гена до 10000
копий в клетке)
7.Растения с генами, обеспечивающими
распад предшественника этилена, для
предотвращения быстрой порчи
(негниющие томаты, бананы и др.)
8. Растения с генами лекарственных
препаратов
9. Растения с улучшенными пищевыми
качествами – золотой рис с витамином А,
картофель с повышенным содержанием белка
protato
10. Растения, синтезирующие человеческие
антитела
11. Синие розы
Замолкание трансгенов
Наблюдается с вероятностью 30%
Зависит от
1. повторяющихся копий трансгена
2. От присутствия гомологичных участков в
генах реципиента и трансгена
3. При повторной трансфекции наступает
координированная супрессия трансгена и
клеточных генов
4. Впервые установили у петуньи при
введении кукурузного гена
флавоноидредуктазы
5. Механизм замолкания - ми РНК, цель защита от вторжения чужеродной
генетической информации
Трансгенные
животные
1. Трансгенные и нокаутированные мыши для
научных исследований модели заболеваний
человека (нокаут прионового гена, гены
рецепторов к определенным вирусам для
моделирования вирусных заболеваний человека и
др.)
2. Бельгийский крупный рогатый скот с геном
миостатина с мутацией Шварценегер
3. Козы, секретирующие с молоком человеческие
белки (антитромбин и др.)
4. Коровы с геном человеческого лактоферина,
трансферина и др. белков
5. Лосось с геном холодоустойчивости
(растет и летом, и зимой)
6. Свиньи, секретирующие в кровь факторы
8 и 9 свертывания крови и антитела
7. Овцы с генами фактора роста шерсти, с
геном хитиназы для борьбы с насекомыми, с
геном сывороточного альбумина человека и
др.
8. Мыши с геном, продукт которого
преобразует омега-6 в омега-3 (витамин F)
Безопасность трансгенных продуктов - это как вера в Бога:
вы или верите в него или не верите.
На планете было около ста тысяч скотоводческих
ферм…около двухсот тысяч зерновых ферм… Все вместе они
составляли основу изобилия – гигантский, предельно
автоматизированный комбинат, производящий продукты
питания, - все, начиная от свинины и картофеля и кончая
устрицами и манго. Никакие стихийные бедствия, никакие
катастрофы не грозили теперь планете недородом и
голодом. Проблема питания перестала существовать.
А. и Б. Стругацкие Полдень.ХХII век.
Сегодня в России около 15 линий ГМ
растений (а в мире их более 160)
разрешены к использованию в
качестве пищевых продуктов и 7
линий — в качестве кормов.
Выращивать ГМ растения в
промышленных масштабах не
позволено вообще — только на
опытных делянках. Согласно закону
«О защите прав потребителей», в
России до недавнего времени
необходимо было маркировать всю
пищевую продукцию, содержащую
даже следовые количества ГМкомпонентов. В США такая
маркировка не требуется, в Японии
маркируется продукция с содержанием
ГМ организмов выше 5%, а в ЕС —
выше 0,9%.
Трансгенные синие розы
Документ
Категория
Презентации по биологии
Просмотров
130
Размер файла
456 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа