11 - Genetické modifikace a klonování organismů

ří u všech bakteriální buněk
využívá se antibiotického testu
test je založen na vnášení cizího genu do takového místa na plazmidu, ve kterém je lokalizován gen rezistence bakterie k antibiotiku
geneticky modifikované bakterie tudíž ztrácejí rezistenci k antibiotiku
bakteriální buňka, která nese rekombinovaný plazmid se dělí, každému rozdělení buňky předchází replikace DNA.
během tohoto procesu se replikuje vnesený cizí gen - klonování DNA v plazmidovém vektoru
Virus bakteriofág lambda
nebuněčný organismus
k reprodukci využití replikačního a proteosyntetického mechanismu bakterií
genetická informace je uložena podobě DNA
Kvasinka (Saccharomyces cerevisiae)
pro klonování DAN se využívá umělých kvasinkových chromozómů YAC (Yeasts Artifical Chromosomes)
Geneticky modifikované vyšší rostliny a živočichové
transgenóze – závislé na organismu, do kterého je gen vnášen
Společným znakem transgenózí je:
do organismu musí být vnášen celý gen včetně všech jeho regulačních oblastí
člověk nedokáže určit místo zabudování vneseného genu
výsledkem transgenózí může být až letální poškození původní zbalancované genové výbavy
během rozmnožování geneticky modifikovaného organismu může docházet ke ztrátě transgenu
Co je součástí transgenu ?
požadovaný gen:promotor
vlastní strukturní gen (struktura tripletů)
terminační oblast (kde transkripce končí)
libovolná kombinace těchto třech úseků (z živočichů nebo rostlin)
signální neboli reportérový gen
produkt tohoto genu umožní jednoznačné identifikovat buňky s realizovanou transgenózí (např. GUS gen neboli gen pro β – glukuronidázu)
selekční gen
tento gen dokáže jednoznačně selektovat geneticky modifikované a nemodifikované buňky (např. gen pro resistenci vůči antibiotikům nebo vůči herbicidům)
Metody genetických modifikací:
nepřímá transgenóze pomocí vektorů
bakterie rodu Agrobacterium u rostlin
retroviry u živočichů
transpozóny u rostlin
lipozómy u živočichů
spermie u živočichů
přímé transgenózí
biolistika u rostlin i živočichů
mikroinjektáže u živočichů
injektáže do tkání živočichů
Bakterie rodu Agrobacterium u rostlin
druh Agrobacetrium tumefaciens, Agrobacterium rhizogenes
tyčinkovité bakterie parazitující na dvouděložných rostlinách
princip parazitismu, bakterie napadá rostlinu tímto způsobem:
v bakteriální buňce se nacházejí tumor indukující plazmidy Ti
Ti plazmidy opouštějí bakteriální buňku a pronikají do jádra hostitelské rostliny
zde se zabudují do chromozómu
v plazmidech jsou uloženy geny pro tvorbu opinů (geny pro tvorbu látek), tyto geny rostlina exprimuje
opiny slouží jako zdroj uhlíku a dusíku pro bakterie
Jak využívá člověk bakterie rodu Agrobacetrium?
do Ti plazmidu je vložen přenášený gen
tímto Ti plazmidem je transformována bakterie rodu Agrobacetrium
bakterie jsou přidány k buněčné kultuře akceptorové rostliny (jen dvouděložné rostliny)
Ti plazmid se integruje do chromozómu rostliny
spolu s Ti plazmidem se do rostliny zabuduje i námi vnášený gen
s využitím selekčního genu je provedena selekce modifikovaných buněk, které se mitoticky dělí a dávají vznik kalusu
rostlinná buňka je plně totipotentní
klus v in vito podmínkách se mění na geneticky modifikovanou rostlinu
výsledkem je plně geneticky modifikovaná rostlina
Biobalistika (biolistika)
je ve srovnání s vektorovým přenosem novější technikou tvorby transgenních organismů
dělo se stlačeným héliem, které bombarduje rostlinu
ostřelování pletiv mikroprojektily s navázanými molekulami DNA
mikroprojektily jsou částice vzácných kovů (obvykle W nebo Au o průměru 2 – 5 μm)
lze aplikovat na libovolné části rostlin, obvykle na vrcholy
lze získat transgenní jednoděložné rostliny, které nejsou hostitelem rodu Agrobacterium
Mikroinjektáže
základem tvorby geneticky modifikovaných živočichů je mikroinjektáž 2 – 5 pikolitrů roztoku DNA do prvojádra vajíčka pomocí mikromanipulátoru a mikroinjektoru
u pluripotentních buněčných linií, které se následně přenesou do dutiny blastocysty
typický chymerismus – jedinec je tvořen buňkami s různou genetickou výbavou
Geneticky modifikované odrůdy rostlin (GMO)
na světě je tisíce odrůd, které vznikly transgenózí
jsou u naprosté většiny zemědělských i zahradních plodin
nejvíce GMO – kukuřice, sója, řepka, brambor a cukrovka (plodiny pěstované v Americe)
EU pomocí svých legislativních opatření vyhlásila velice přísné embargo na pěstování a rozmnožování geneticky modifikovaných odrůd
těžiště pěstování GMO odrůd je v současné době USA, Kanada, některé země Afriky a Asie
1. GMO na světě:
1994 (USA) - odrůda rajčete Flavr-Savr – bylá získána vnesením genu, který zpomaloval měknutí sklizených plodů
výdrž bez měknutí několik týdnů po sklizni
nové vlastnosti odrůd GMO rostlin:
rezistence vůči herbicidům
odolnost vůči hmyzím škůdcům
lepší skladovatelnost produktů
odolnost proti virovým, bakteriálním a houbovým chorobám
odolnost vůči biotickým stresům
změna složení produkovaných bílkovin, tuků a sacharidů
navození pylové sterility
GMO odrůdy s rezistencí vůči hmyzím škůdcům
bakteriální gen pro δ-endotoxin – pocházející z Bacillus thuringiensis
GMO odrůdy produkující tento toxin jsou toxické pro hmyzí škůdce
vznikají BT odrůd