1 / 48

RAKENDUSBIOLOOGIA

RAKENDUSBIOLOOGIA. Koostas Kersti Veskimets. Funktsionaalne toit. … toidule on lisatud midagi, et see parandaks inimese tervist. Biokeefir, biojogurt – lisatud probiootilisi baktereid, mis parandavad seedimist, immuunsüsteemi.

nelson
Download Presentation

RAKENDUSBIOLOOGIA

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. RAKENDUSBIOLOOGIA Koostas Kersti Veskimets

  2. Funktsionaalne toit … toidule on lisatud midagi, et see parandaks inimese tervist. Biokeefir, biojogurt – lisatud probiootilisi baktereid, mis parandavad seedimist, immuunsüsteemi. “Hellus” sisaldab Eestis patenteeritud Lactobacillus fermentum ME-3, mis hävitab düsenteeria, salmonelloosi ja ateroskleroosi…

  3. Ka meditsiin kasutab biotehnoloogiat juba terve sajandi • Antibiootikumid seentest ja bakteritest (penitsilliin ja etratsükliin) A. Fleming avastas penitsilliini 1929.a • Alkaloidid, mida kasutatakse Parkinsoni tõve ja migreeni raviks.

  4. Põllumajanduses • Silo valmistamisel • Mügarbakterid küntakse mulda. • Biotõrje (taimekaitsevahendid) – - seentest saadud ensüümid peletavad putukaid ja seenhaigusi. - feromoonidega meelitatakse kahjurid lõksu - bakteritoksiin (Bt-toksiin on parim) tapab putukaid selektiivselt ja inimesele mõju ei avalda.

  5. Tööstuses Bioplast – laguneb looduses kiiremini. Biogaas – prügimägede lagundamine bakterite abil Bakterid lagundavad prügimäed alkoholiks. B. toodavad ämblikuniiti – ülitugev materjal Bakterid toodavad puuvilla. Bakterid puhastavad maaki. Bakterid puhastavad reovett (aktiivmuda).

  6. Pesuvahendites Ensüümid saadakse bakteritest ja seentest. Intelligentsed pesupulbrid lagundavad lipiide, valke, polüsahhariide jne.

  7. RAKU- JA EMBRÜOTEHNOLOOGIA Kloonimine on geneetiliselt identsete järglaste saamine, Ka vegetatiivne paljunemine on kloonimine. Meristeempaljundus on uuem meetod: Meristeemrakud on diferentseerumata ja paljunemisvõimelised. Nad on totipotentsed – “kõikvõimelised”.

  8. Hübridoomitehnoloogia ja monoklonaalsed antikehad • Teatud antigeen viiakse hiiresse. • Hiires tekivad vastavaid antikehi tootvad B-lümfotsüüdid. • B-lümfotsüüdid viiakse kokku kasvajarak-kudega – need on hübridoomid. • Selektiivsöötmel jäävad ellu ja paljunevad ainult hübridoomid. • Nüüd on puhaskultuur ühte tüüpi antikehi tootvatest, hästi paljunevatest rakkudest.

  9. Monoklonaalsete antikehade tootmine Antigeen Rakud ühen- datakse Kasvajarakud paljunevad hästi Antikehasid tootvad B-lümfotsüüdid http://www3.niaid.nih.gov/ topics/immuneSystem/frontiers Images.htm Monoklonaalsed antikehad

  10. Monoklonaalseid antikehi kasutatakse: • Antigeenide määramiseks • Teatud valkude puhtaks eraldamiseks • Haiguste avastamiseks • Rasedustestis. Testjoon värvub ainult siis, kui proov sisaldab kooriongonadotropiini. http://thejenniferblog.files.wordpress.com/2008/01/pregnancy_test.jpg

  11. Embrüosiirdamine ja viljastamine in vitro Superovulatsioonil küpseb lehmal palju munarakke. Pärast seemendamist pestakse embrüod välja. Nende hulgast valitakse parimad ja viiakse surrogaatemasse. Katseklaasi (in vitro) viljastamise meetod 1970a Miks tehakse? Heade omadustega loomalt saab palju järglasi. Embrüod säilivad sügavkülmutatult, saab transportida.

  12. Embrüosiirdamine inimesel Esimene laps sündis Inglismaal 1978.a., Eestis 1993.a. Nüüd on neid üle 2 miljoni. Lastetuid abielupaare on Eestis 10 – 20%. Asendusema ei ole Eestis lubatud. In vitro viibib embrüo ainult 2-5 päeva. Munarakud võetakse otse munasarjast nõelpipetiga.

  13. Imetajate kloonimine Embrüonaalkloonimine: Varase embrüo rakud on totipotentsed, need eraldatakse ja viiakse mitmetesse emasloomadesse. Igast rakust saab areneda tervikorganism. Kõik nad on geneetiliselt omavahel samad. Tuumkloonimine

  14. Tuumkloonimine s.t. keharaku tuuma viimisel munarakku on saadud uus organism. 1997.a. saadi esimene tuumkloonitud lammas Dolly. Katse näitas, et imetajate tuumas on kogu organismi arenguks vajalik aktiivne geneetiline info olemas. Kas Dollyl on ainult tuumadoonori geenid?

  15. Udararakust võeti tuum Rakud liideti elektri- impulsiga Munaraku tuum eemaldati Rakk jagunes nagu embrüo Embrüo siirdati kolmandale lambale Sündis kloon – Dolly http://www.millerandlevine.com/cloning/dolly-fig-13-13.jpg

  16. Kloonitud on hiiri, küülikuid, kasse, lambaid, kitsi, sigu, muulasid, veiseid, hobuseid jne. Pole suudetud kloonida ahve, konni. Tegelikult enamus katsetustest ei õnnestu: nt. hobune saadi 328 katsetuse tulemusel. Kloonide eluiga on normaalsest lühem. Miks? Tegelikult ei ole kloonid väljanägemiselt ja omadustelt identsed. Ka ühemunakaksikute sõrmejäljed on erinevad.

  17. Miks kloonida? • Transgeensete organismide saamiseks • Mudelhiired luuakse, et leida ravimeid inimese haigustele. 3. Hävimisohus olevate liikide säilitamiseks: võetakse hävimisohus looma tüvirakust tuum ja viiakse see lähedase liigi munarakku. Munarakk siirdatakse tagasi looma emakasse. Sünnib hävimisohus liigi esindaja.

  18. Inimese kloonimine? Miks ebaeetiline? Põhjenda, kas Georg Otsa, Lennart Meri, Arvo Pärdi kloonid oleksid samade omadustega? Reproduktiivsel kloonimisel saadakse tervikorganism. Terapeutilisel kloonimisel tehakse embrüo in vitro ja kasutatakse selle rakke raviotstarbel. Selline kloonimine legaliseeriti Suurbritannias 2001.a.

  19. Tüvirakud ja rakuteraapia Selgroogsete tüvirakud on diferentseerumata või vähediferentseerunud rakud. Rakuteraapia – tüvirakke kasutatakse kahjustunud kudede taastamisel. Parimad on sügoodi esimestel jagunemistel tekkinud rakud – totipotentsed. Embrüoplasti rakud võivad ainete toimel areneda igaks koeks. Nabaväädi tüvirakud saavad ka erinevateks kudedeks. (säilitatakse sügavkülmas)

  20. Täiskasvanu tüvirakud: Ammu on tuntud vereloometüvirakud. Viimased uurimused näitavad, et kõikides kudedes on omad tüvirakud, ka närvikoes. Mida aktiivsem inimene, seda enam neuronid paljunevad! Pealegi saab juba ükskõik millise keharaku suunata teatud ainetega arenema ükskõik mis suunas. Sea rakkudega saab ka inimesi ravida!

  21. GEENITEHNOLOOGIA …on biotehnoloogia haru, kus eesmärgi saavutamiseks viiakse geene (geeni osi) ühest organismist teise või muudetakse muul viisil geene saadakse GMO. Organisme, kellele on viidud võõraid geene, nim. transgeenseteks. Esimene transgeenne bakter tehti 1973.a. Nokautorganism – organism, kellel teatud geen on maha surutud.

  22. Geenide ülekandmine on võimalik restriktaaside abil. Restriktaasid on ensüümid, mida toodavad bakterid enesekaitseks – need lõikavad DNA lõikudeks, aga nii, et tekivad üheahelalised otsad – “kleepuvad otsad”. Selliste otstega DNA juppe on komplemen-taarsuse tõttu võimalik mugavalt liita. Erinevate DNA-de liitmisel saame rekombinantse DNA.

  23. Vektor Restriktaas Lõigatud DNA Restrikataas (sama) Lõigatud vektor Kleepuvad otsad ühinevad Rekombinantne plasmiid

  24. Kuidas geenid kohale viia? • Bakteri plasmiidiga • Viirustega Kui neile on soovitud geen lisatud, nime-tame teda geenivektoriks. 3.Kullapüstoliga 4. Taimedesse Agrobakteriga

  25. Kuidas kergesti aru saada, et soovitud geen on üle kandunud? Üle viidavale geenile on markergeen ka külge pandud (näiteks helenduv-GFP) Nüüd kasutataksegi GFP geeni markerina: Kui uuritava geeni lõppu, enne stopp-koodoneid, on sisestatud GFP geen, siis vastava valgu süntees ei peatu enne, kui ka GFP-valk on valmis. Nii saab iga valgu translatsiooni toimumist organismis uurida.

  26. Miks bakterirakus ei hakka inimese geen kohe tööle? Meie ja teiste loomade, seente ja taimede geenis on intronid ja eksonid. Pärast transkriptsiooni lõigatakse intronid välja ja ainult kokkuliidetud eksonid moodustavad mRNA , mille alusel sünteesitakse valk. Kui tahame bakterisse geeni viia, siis peame selle mRNA alusel tegema DNA - õnneks on avastatud pöördtranskriptaas, mis selle töö ära teeb. Nüüd teeb bakter sama valku, mis see geen inimese rakuski teeb.

  27. Bakterid toodavad inimese valke alates 1978.a. Esimene oli insuliin. Inimese kasvuhormoon Erütropoietiin aneemia raviks Interferoon, mis reguleerib immuunsüsteemi Vere hüübimisfaktorid Difteeria ja teetanuse vaktsiin Pärmseened teevad Bhepatiidi vaktsiini Putukarakud toodavad papilloomi vaktsiini

  28. Transgeensed loomad Esimene transgeenne hiir saadi 1981.a. roti kasvuhormooniga kasvas 2 X suuremaks. Miks hiiri kasutatakse kõige rohkem? Transgeensete suurimetajate saamine on keerukas: munarakk kahjustub, embrüosiirdamine ei ole sageli edukas jne. Tarus plaanitakse luua lehm, kes toodab insuliini (Sulev Kõks ja Ülle Jaakmaa).

  29. Näited ravimeid tootvatest loomadest • GM-kitse piimas antikehad kasvajate vastu • GM-lehma piimas laktoalbumiin enneaegsetele lastele • GM-sead toodavad inimese hemoglobiin

  30. Geenitehnoloogialoomade tõuaretuses • Sigade ja lammaste kaal kasvas 30% • Kalkunite munevus suurenes • Lihaloomad, kelle tailiha ja rasva osakaal on täpselt määratud • Forell jt kalad kasvasid 2 korda suuremaks

  31. Transgeensed taimed Et saavutada: - putukaresistentsus Bt-toksiini määrav geen on viidud taimesse ja mürke polegi vaja (tomat, mais, puuvill, kartul), - viirusresistentsus, (papaia) - herbitsiidiresistentsus (peet, mais, puuvill, lina, raps, soja, riis) - suurem saagikus, - lamandumis- ja külmakindlus, - viljade pikem säilivusaeg

  32. GM-taimede kasvatamise levik USA-s 2005.a. seisuga: • Soja 89% • Mais 61% (maisi saagikus on tõusnud 30%) • Puuvill 83% • Riis • Raps • Suurimad kasvatajad: USA, Argentiina, Kanada, Hiina.

  33. Sordiaretuse ajaloost? • 10 000.a. tagasi põllumajanduse algus – valiti juhuslikult. • 19. saj. selektiivne ristamine • 20. saj. algus mutagenees ja selektsioon • 1987.a. esimesed GM-taimed • 1990-nendad GM-taimede levik USA-s, Aasias jm. • 1998.a. EL keelustas kõik GMO-d. • Nüüd on Euroopas lubatud, kui taodelda luba (ülikeeruline, meeletu paberi, aja ja raharaiskamine)

  34. GMO-aretuse poolt: • Kiiremad tulemused • Geenid teistelt liikidelt • Geenide avaldumist saab reguleerida • Teatakse täpselt, millist geeni üle kantakse, mis muutub uues sordis. • Põldudel kasutatakse vähem keskkonnamürke. See on täppissordiaretus.

  35. GMO-aretuse vastu: • Kahjurid võivad muutuda immuunseks. • Geenid võivad üle kanduda umbrohule. • Erinevate organismide geenide koostoime võib olla ettearvamatu. • GM-taimede maitseomadused on tavaliselt halvemad.

  36. Geeninokaut Geen lülitatakse välja. On loodud sadade geenide suhtes “nokauti löödud” hiiri. Tehnika on keeruline: • Geenivektor (vigane geen+marker) viiakse hiire embrüonaalsetesse tüvirakkudesse. • Vektor satub ristsiirdega genoomi. • Selektiivsöötmel jäävad ellu mutantsed rakud, need on nokautrakud.

  37. 4. Nokautrakud siiratakse uude embrüoblasti 5. Tekib kimäärne embrüo 6. See embrüo viiakse hiire emakasse 7. Sünnivad kimäärsed hiired (neid hoitakse) 8. Järgneva ristamise tulemusena sünnib ka homosügootseid nokauthiiri.

  38. . • Mudelhiired – haiguste uurimiseks. • Organite kasvatamiseks GM-loomade baasil.

  39. Geeniteraapia Inimesel on teada üle 3000 päriliku puude. Kaks võimalust: • Asendada haige geen tervega • Vaigistada haige geen. Neid tegevusi ei tehta munarakuga, need ei pärandu järglastele. On kohati häid tulemusi, kuid enamasti mitte.

  40. Immuunpuudulikkuse ravi oli 1990.a. suhteliselt edukas Parkinsonitõve ravi ajutiselt. Geenivaigistamiseks kasutatakse mikro-RNA molekule. Kui mi-RNA-d ühinevad mRNAga, siis viimane lagundadakse. Nii saaks ravida Huntingtoni haigust. Geenivaigistamine on täiesti uus suund!

  41. Muid geenitehnoloogia rakendusi • Molekulaargeneetiline diagnostika Enamasti põhineb mutantsete geenide äratundmisel. DNA-kiibid - võrdlus DNA-lõigud, millega patsiendi geene kõrvutada – saab tuvastada haiguse ja siis vastavalt määrata ravi. Paljude haiguste puhul on see juba võimalik: rinnavähk, tsüstiline fibroos, sirprakuline aneemia, kurtus, Huntingtoni tõbi jne.

  42. Albiino jänes hüppab ringi nagu iga tavaline jänku, kuid pimedas toas UV-valgusel hakkab helenduma. Helenduv kärss

  43. Embrüodiagnostika

  44. 2. DNA-sõrmejälgede metoodika Võrreldakse 10 või enama lookuse pikkust: Lookusi saab DNA-st välja lõigata ja paljundada väga kiiresti polümerasse ahelreaktsiooni (PCR) meetodit kasutades. Lõigatud fragmendid on erineva pikkusega, kuid lahuses segamini. See proov pannakse geeli, geel pannakse elektrolüüsi vanni. DNA-lõigud jooksevad + pooluse poole, seda kiiremini, mida lühemad nad on.

  45. PCR metoodika: Ependorfis segatakse kokku: nukleotiidid (kõiki nelja erinevat) DNA-polümeraas oma DNA lahus praimerid - lühikesed DNA lõigud, mis on komplementaarsed analüüsitava DNA- piirkonna mõlema “otsaga”. Ependorf pannakse 3 tunniks PCR-masinasse.

  46. PCR-masinas toimub DNA uuritavate lõikude paljundamine tänu pidevale temperatuuride vaheldumisele: 92oC - DNA denatureerub 58C - praimerid liituvad 72oC - DNA-polümeraas käivitab replikatsiooni. See tsükkel kordub masinas 34 korda.

  47. PCR Fragment, mida tahetakse paljundada Kuumutamisel 90-ni DNA denatureerub Praimerid ühinevad madalamal temp-l DNA-polümeraas saab replikatsiooni alustada ainult 3` otsast Kuumutatakse 90 –ni, DNA denatureerub

  48. Praimerid ühinevad DNA-polümeraas replikeerib, alustades 3`otsast Need 2 fragmenti on esimesed tulemused. Tsüklit korratakse 34X, saadakse 30 miljonit

More Related