Biotehnologija

Izvor: Bionet Škola
Idi na: navigaciju, pretragu
Ubacivanje stranog gena u plazmid bakterije

Biotehnologija je proučavanje i korišćenje živih organizama u cilju stvaranja nekog proizvoda. Ona se deli na tradicionalnu (oplemenjivanje biljaka i domaćih životinja, korišćenje mikoroorganizama za proizvodnju hrane i pića i dr.) i savremenu.U savremenu spadaju genetički inženjering i kloniranje. Osnovno pitanje vezano za savremenu biotehnologiju jeste kako racionalno iskoristiti prednosti koje ona pruža, a da se pri tome spreče potencijalne negativne posledice po čoveka i njegovu životnu sredinu.

Tehnika kloniranja

Kloniranje je postupak stvaranja genetički identičnih kopija nekog organizma. Sam proces kloniranja je sledeći: iz organizma davaoca uzima se somatska ćelija i spaja se sa neoplođenom jajnom ćelijom primaoca kojoj je uklonjeno jedro. Posle spajanja dve ćelije dolazi do razvića embriona koji se implantira[1]u matericu surogat- majke, gde se dalje normalno razvija. Potomak je genetički isti kao organizam davaoca. Prvi primer kloniranja sisara bila je ovca Doli, 1997.g.(U projektu kloniranja ovce Doli od 277 pokušaja kloniranja uspeo je samo jedan.) Saopšteni su i podaci o uspešnom kloniranju različitih vrsta životinja (npr. miša, mačke). Kloniranje je, navodno, uspešno primenjeno i kod čoveka. (Može se klonirati i gen postupcima koji su vrlo slični već opisanim postupcima za humani insulinski gen.) Reproduktivno kloniranje ima za cilj stvaranje nove jedinke, a terapeutskim kloniranjem se proizvode ćelije kojim bi se lečile bolesti(npr. paraliza, dijabetes i dr.)

Osim gore opisanog pravog kloniranja, može se spomenuti još i transgeneza. Transgeneza označava prenos jednog ili više gena iz DNK jednog organizma u DNK primaoca. Prenos gena može se izvesti i između različitih vrsta, a takva životinja (biljka) se naziva transgena. Najpoznatiji primeri prve generacije transgenih biljaka koje su otporne na štetne insekte ( sadrže transgen iz bakterije koji im daje sposobnost sinteze otrova efikasnog protiv insekata) ili herbicide. U drugu generaciju spadaju biljke kojima je poboljšan kvalitet – promenjen sastav masti, obogaćene su vitaminima i dr.

Genetički inženjering ( tehnologija rekombinovane DNK )

Genetički inženjering obuhvata metode veštačkog obrazovanja novih kombinacija naslednog materijala. Činjenica da je genetički kod univerzalan omogućuje da se genetički materijal jednog organizma prenosi u drugi. Time se dobija organizam sa drugačijom kombinacijom gena, čija se DNK naziva hibridna (rekombinovana) (u literaturi se može sresti i naziv himerna DNK) i u prirodi se normalno nikada ne nalazi. U zavisnosti od toga koji se deo genetičkog materijala prenosi razlikuje se genski, hromozomski i genomski inženjering (u prvom se manipuliše genima, u drugom hromozomima, a u trećem celim garniturama hromozoma).

Tehnika ove metode se može objasniti na primeru bakterijske sinteze humanog (ljudskog) insulina. (Prodaja humanog insulina koji su proizvele bakterije E. coli počela je 1982.g, a pre toga su dijabetičari koristili za lečenje insulin dobijen oz pankreasa krava i svinja. Taj insulin se razlikuje od humanog u nekoliko amino kiselina pa je kod bolesnika dolazilo do imunih reakcija zbog čega su morali da upotrebljavaju insulin izolovan iz ljudskih leševa.) Suština ove tehnike je da se humani gen za insulin ugradi u plazmid bakterijske ćelije. Plazmidi su mali prstenasti molekuli DNK koji nisu deo hromozoma bakterije i umnožavaju se nezavisno od njega; pošto se bakterije ubrzano dele za kratko vreme nastane ogroman broj kopija humanog gena za insulin. Bakterije će zatim po uputstvu tog gena proizvoditi humani insulin.

Postupak je sledeći:

1. isecanje željenog gena iz humane DNK uz pomoć enzima koji će preseći DNK na tačno određenim mestima; enzimi koji ovo omogućuju su restrikcione endonukleaze[3](makaze) (enzimi koji deluju na samo određeni niz nukleotida tzv. palindromski niz (to su dvostruko simetrični nizovi nukleotida koji su isti kada se u oba lanca čitaju u istom smeru na pr. 5’-3’);

2. presecanje plazmida (osim plazmida mogu se koristiti i virusne DNK; molekuli DNK koji se koriste u te svrhe nazivaju se vektori za kloniranje) istom restrikcionom endonukleazom kojom je isečena humana DNK

3. posle dejstva r. endonukleaza krajevi isečaka postaju lepljivi – pošto su jednolančani teže da hibridizuju sa sebi komplementarnim lancima

4. humani gen odnosno njegovi jednolančani lepljivi krajevi hibridizuju sa krajevima isečenog plazmida

5. ligaza (lepak) spaja hibridizovane molekule pri čemu postaje rekombinovana (hibridna) DNK

6. umnožavanjem bakterija i plazmid se u nijma replikuje , tako da se u svakoj bakteriji dobije nekoliko stotina plazmida

bakterija sada može da sintetiše humani insulin

Primena genetičkog inženjeringa

1. omogućava dijagnostikovanje naslednih bolesti ( procenjuje se da je oko 4000 oboljenja uslovljeno promenama u jednom genu)

2. proizvodnja proteinskih hormona za lečenje ljudi

  • insulin,
  • somatotropni hormon, hormon rasta
  • faktor neophodan za zgrušavanje krvi (daje se osobama koje boluju od emofilije

3. proizvodnja proteina za ishranu stoke (tzv. jednoćelijski proteini)

4. proizvodnja novih antibiotika, vakcina, lekova

5. izrada mape ljudskog genoma – tačno posle 50 godina od kada su Votson i Krik otkrili strukturu DNK, završena je mapa humanog genoma tj. 2003.g.

6. upoznavanje složene strukture gena

7. istraživanja tumorskih virusa koji inficiraju ćelije sisara

8. proizvodnja biljnih kultura koje daju veće prinose, otpornije su na biljne bolesti, nepovoljne klimatske uslove itd.

9. ugrađivanje stranog gena u neki embrion ili zamena nekog gena u embrionu

10. bakterije koje proizvode biorazgradivu plastiku

Literatura

  • Tucić, N, Matić, Gordana: O genima i ljudima, Centar za primenjenu psihologiju, Beograd, 2002.
  • Marinković, D, Tucić, N, Kekić, V: Genetika, Naučna knjiga, Beograd
  • Tatić, S, Kostić, G, Tatić, B: Humani genom, ZUNS, Beograd, 2002.
  • Matić, Gordana: Osnovi molekularne biologije, Zavet, Beograd, 1997.
  • Ridli, M: Genom - autobiografija vrste u 23 poglavlja, Plato, Beograd, 2001.
  • Prentis S: Biotehnologija, Školska knjiga, Zagreb, 1991.
  • Dumanović, J, marinković, D, Denić, M: Genetički rečnik, Beograd, 1985.
  • Kosanović, M, Diklić, V: Odabrana poglavlja iz humane genetike, Beograd, 1986.
  • Lazarević, M: Ogledi iz medicinske genetike, beograd, 1986.
  • Švob, T. i sradnici: Osnovi opće i humane genetike, Školska knjiga, Zagreb, 1990.