Genetik och Genteknik

1. Genetik och Genteknik - Små saker, stor inverkan

2. Betygskriterier G: • Eleven känner till hur arvet överför mellan och uttrycks i individer • Eleven känner till något om hur gentekniska metoder genomförs i praktiken och kan diskutera det ur etisk synvinkel

3. Betygskriterier VG: • Eleven uppfyller kraven för godkänt • Eleven arbetar aktivt i undervisningen och under experiment. • Eleven känner till olika möjligheter och risker med genteknik, och kunna föra en kritisk diskussion kring gentekniken i samhället • Eleven kan diskutera konsekvenser av olika ställningstagande i frågor som rör exempelvis genetik och genteknik på ett relevant sätt.

4. Betygskriterier MVG: • Eleven uppfyller kraven för väl godkänt • Eleven kan redovisa olika förklaringar samt med god vetenskaplig argumentation väga olika förklaringar mot varandra.

5. DNA- molekylen

6. Kromosomer är uppbyggda av DNA DNA molekylen liknar en spiraltrappa. Trappstegen bildas av så kallade DNA-kvävebaser. Det finns fyra olika kvävebaser: • A: Adenin • T: Tymin • G: Guanin • C: cytosin • Varje trappsteg består av två kvävebaser, det är alltid samma par. C-G är ett par och A-T är ett annat par.

7. Den genetiska koden • Kromosomerna är uppbyggda av DNA som innehåller information som styr våra biologiska egenskaper t.ex. hårfärg. • Informationen i kromosomerna är uppdelade i en mängd små budskap. • Varje budskap kallas för ett arvsanlag eller en gen.

8. Gen • Människan har troligen 35 000-45 000 olika gener. • Varje gen är ett recept på ett speciellt protein. • Proteinerna är på så sätt grunden till våra biologiska egenskaper. • Kvävebasernas (A,T,G,C) ordning längs DNAt i genen beskriver hur cellen ska tillverka olika proteiner. • DNAt samspelar med omgivningen och påverkar om genen är aktiv eller avstängd. T.ex. en gen i hudcellerna blir aktiv och börjar tillverka pigment när vi är ute i solen och vi blir bruna.

9. Celldelning Mitos Vanlig celldelning, sker ständigt i kroppen. Cirka 300 miljoner celler förnyas varje minut.

10. Reduktionsdelning • Bildas vid en reduktionsdelning, meios • Innehåller 23 kromosomer istället för 46 = hälften av vad våra vanliga kroppsceller innehåller. • Men varför? • Svar: vid befruktningen mellan ett ägg och en spermie blir kromosomantalet åter 46 (23+23 = 46 st) • Ett befruktat ägg kallas för zygot.

11. Meios

12. Mendels ärtor /Arv En individ ärver alltså hälften av sina arvsanlag från mamman och hälften ifrån pappan. • Om man får olika arvsanlag för tex hårfärg från sina föräldrar kan det bli så att bara det ena anlaget syns. Detta anlag är då dominant. • Det anlag som inte syns kallas för recessivt (vikande) anlag. T ex så dominerar brun (dominant) hårfärg över blond (recessivt) och bruna ögon över blå.

13. Homozygot vs Heterozygot • Om man får samma anlag från båda föräldrarna t ex två anlag för blå ögon är man en homozygot. Homo = lika. • Får man olika anlag t ex ett brunt och ett blått ögonanlag är man en heterozygot. Hetero = olika. • Aa /heterozygot): ett anlag för gul ärtfärg (A) och ett anlag för grönfärg (a). Kommer att bli en gul ärta eftersom att gult anlag dominerar över grönt. • Korsningsschema.

14. Arv och/ eller miljö - den eviga frågan • Det är inte bara anlagen som bestämmer hur en individ kommer att se ut. Miljön som t.ex. uppväxtförhållanden spelar också stor roll. • Kan ni ge exempel på när uppväxtmiljön påverkar en individs utseende? • Ett exempel: bor i ett soligt land t ex. Afrika.

15. Pojke eller flicka? • Flickor har könskromosomerna XX • Pojkar har könskromosomerna XY • Vad är det då som avgör vilket kön det blir på barnet? • Svar: alla ägg innehåller könskromosomen X, vilket betyder att det är pappan spermier som bestämmer om vilket kön det blir. Innehåller spermierna könskromosom X blir det en flicka (XX) och innehåller den ett Y blir det en pojke (XY).

16. Kromosomer och kön

17. Mutationer Är förändringar eller skador i cellernas DNA. Kan uppstå då DNAt: • Kopieras fel när cellen ska dela sig • Skadas vid strålning eller radioaktiva ämnen. • Skadas av solen. Ofast märker vi inte av skadan pga. Att celler oftast reparerar dem. Men i vissa fall kan en mutation leda till att celler börjar dela sig okontrollerat, en tumör bildas. Om vi t.ex. solar för mycket kan våra hudceller skadas och då ökar risken för hudcancer.

18. Malignt melanom

19. Olika typer av mutationer Genmutation: • Förändring i våra gener, kan leda till att ett protein tillverkas felaktigt eller inte alls. Orsakar troligtvis 70% av alla hudcancerfall samt Alzheimers. Kromosommutation: • Fel på kromosomerna eller så kan man få en kromosom för mycket i cellerna. Får man 47st kromosomer i stället för 46 får man Downs syndrom.

20. Skador i könskromosomerna Vissa ärftliga sjukdomar orskakas av skador i könskromosomerna t.ex. blödarsjukan. Människor med blödarsjukan saknar ett protein som får blodet att levra sig efter en skada. Orsaken är att den gen som tillverkar proteinet är skadad. Den gen som är skadad sitter på X kromosomen men saknas på Y kromosomen. Eftersom flickor har två X kromosomer får de inte sjukdomen om de har en frisk X kromosom. Men de kan föra sjukdomen vidare till sina barn. Pojkar som bara har en X kromosom drabbas alltså oftare av blödarsjukan än vad flickor gör.

21. Färgblindhet • Sitter även den på X kromosomen. • Detta gör att fler pojkar än flickor blir färgblinda (svårt att se rött och grönt). • Kan ni se vad som står i ringarna?

22. Kartläggning av människans gener Möjlighet och risker Möjligheter: • Kan få reda på orsaken till vissa sjukdomar t.ex. Alzheimers, diabetes, cancer m.m. • Då skulle man kunna få nya möjligheter att utveckla mediciner och behandlingsmetoder. Risker: • Många befarar att genetiska tester kommer att bli obligatorisk vid anställning eller när man ska teckna försäkringar.

23. Djurförsök Experimenten går ut på att man slår ut olika gener, och ser om det leder till några konstigheter i mössen. Blir exempelvis en mus blind, av att man slår ut en gen, då vet man att det protein genen beskriver är inblandat i seende. Andra djur som ofta genmodifierats av forskare är bananfluga, råtta, hamster, apor, sjösniglar och en liten rundmask, som kallas C. elegans.

24. Genteknik/ bioteknik: På 1970-talet lärde sig forskarna att det går att ”klippa och klistra” i arvsmassan och flytta gener från en cell till en annan. Detta kallas idag för ”Hybrid-DNA-teknik”. Ex. så kan man tillverka läkemedel som tidigare var dyra eller omöjliga att framställa.

25. Genteknik: Man kan tillverka tillväxthormon och insulin (behandling av diabetes) med hjälp av hybrid-DNA-teknik. Om vi ska tillverka t ex tillväxthormon klipper vi ut genen från en mänsklig cell och placeras i en bakterie. Bakterierna kommer då att börja producera tillväxthormon. Bakterierna odlas i en speciell behållare och sedan separeras och renas tillväxthormonet som bakterierna tillverkat. Se s. 136 i boken och bilden.

27. Tidigare Tidigare framställdes insulin från bukspottkörteln på grisar men det insulinet är inte helt likt människans vilket kunde leda till allergier. Eller så framställds tillväxthormon ur hypofysen från döda människor. Detta var svårt och det var även svårt att få fram tillräckligt av medicinen och det kunde dessutom sprida sjukdomar.

28. Genmodifierade växter: GMO Man ändrar i växternas DNA/gener. Man har m.h.a. genteknik fått fram växter med speciella egenskaper ex. att de tål ogräsbekämpningsmedel. Grödor kan också ändras så att de tål vissa insekter och svampar. Man kan också göra växter med bättre näringsvärde. I Sverige odlas GMO grödor enbart på försöksodlingar som har tillstånd från jordbruksverket.

29. Möjligheter Tåligare grödor Mer näringsrika grödor Se även s. 138 om genpotatis Risker Svårt att bedöma hur GMO växterna kommer att påverka miljön. Kan ev. ge upphov till nya allergier. Möjligheter och risker med GMO växter:

30. Transgena djur Djur som fått nya gener insatta i sig. T.ex. satt in en gen i möss som get dem cancer. Genom att sedan studera mössen har forskare fått mer kunskap om sjukdomen. Ett annat syfte är att få djur som producerar mjölk (kor och får) att producera mjölk med vissa ämnen i. Man bedriver också försök med att framställa grisar som har hjärtan som liknar människans hjärta.

31. Genterapi Går ut på att föra in nya gener i människans kroppsceller, för att bota t.ex. Sickel-cell anemi och Cystisk fibros (recessiva sjukdomar). Forskare vill med hjälp av genterapi behandla ärftliga sjukdomar t.ex. blödarsjukan. De vill då föra in den genen som tillverkar det protein som saknas hos de personer som har blödarsjukan. En stor nackdel är dock att det är svårt att genomföra genterapi p.g.a att man inte kan påverka exakt vart genen ska sättas in i det mänskliga DNA’t.

32. Växtförädling Målet är att öka skörden och kvalitén. Måste då skapa en växt som är: • Motståndskraftig mot sjukdomar och skadeinsekter och som har ett högt näringsvärde.

33. De olika förädlingssätten • Korsningsförädling • Mutationsförädling • Genmodifiering (GMO= genmodifierade organismer)

34. Korsningsförädling Man korsar växter med olika egenskaper som man vill ha i en och samma växt. T.ex. har korsat en havresort som är mycket tålig mot torka men som ger låg avkastning med en som inte tål torka men ger hög avkastning. Resultat: en havresort som tål torka och ger hög avkastning!

35. Mutationsförädling Man stör reduktionsdelningen så att kromosomantalet aldrig halveras. Resultat: man får en växt med dubbelt så många kromosomer. Gör att de blir större och mer snabbväxande växter.

36. Genmodifierade växter GMO Flyttar gener från en växt till en annan. Vanligt att man gör dem tåliga mot ogräsbekämpningsmedel. Odlas bara på försök i Sverige. Resultat: får en växt med t.ex. en gen som tål ogräsbekämpningsmedel.

37. Djurförädling Är svårare än växtförädling p.g.a: • Man inte kan korsa arter hur som helst med varandra. • Kan inte fördubbla kromosomuppsättningen • Djur växer långsammare, allt tar längre tid

38. Korsningsförädling Korsar t.ex. kor med olika egenskaper som man vill att avkomman sak ha. T.ex. korsade en ko som: • Producerar lite kött • Tål värme • Tål insektsangrepp Men en som: • Producerar mycket kött • Inte tål värme • Inte tål insektsangrepp Resultat, fick en avkomma som: • Producerar mycket kött • Tål värme • Tål insektsangrepp

39. Risker med växt- och djurförädling • Man vet inte de långsiktiga konsekvenserna. • Jordbruket och skogsbruket är idag ofta inriktade på att odla några få sorter för att öka lönsamheten. • Människan håller på att minska mångfalden av olika gener. • Risk att egenskaper försvinner, kan få brister på genetiska variationer. • Detta kan leda till problem t.ex. så kan en sjukdom slå ut en hel skörd istället för bara en del av den. • Det kan också bli svårt att hitta sorter där motståndskraften mot sjukdomar finns kvar. • En annan farhåga är att genmanipulerade livsmedel kan ge upphov till flera hittills okända allergier.

40. Kloning Idag har man lyckats klona flera djur. Det första var fåret Dolly 1997. Hon dog 2003 i cancer som orsakats av ett virus. Dessutom hade hon reumatism. En av frågorna forskare har idag: dör klonade djur i förtid?

41. Ett sätt att klona en individ på är att ta ett embryo när det har kommit till 8 cells stadiet. Varje cell kan då utvecklas till en egen individ. Fåret Dolly skapades av en cell från juvret hos modern. Så frågan är; om modern var 6 år då cellen togs, var Dolly 6 år då hon föddes? Idag vet vi inte exakt hur åldrandet fungerar men man vet att telomernerna (änden på DNAt) håller koll på hur många gånger cellen delat sig och utifrån det kan ålder beräknas. Men nollställs det vid kloning?