Biotehnoloģijas

SAUSIŅA 4.D.: 6-53.lpp.POROZOVA 3.D.: 116-125. lpp.

BRĀZMA 1.D.: 52-57.lpp.

Par biotehnoloģiju sauc

jebkuru tehnoloģiju, kas izmanto dzīvās sistēmas

(organismus, audus, šūnas), lai ražotu noteiktu produktu vai

sasniegtu citu cilvēkam vajadzīgu mērķi.

Biotehnoloģiju vēsture:

– alus, vīna un siera ražošana,

alus ražošana (filma angļu val.):http://www.youtube.com/watch?v=FttkHVBu2IAsiera ražošana (filma angļu val.):http://www.youtube.com/watch?v=FHmXAb3G0ek

Biotehnoloģiju vēsture:

– augu un dzīvnieku selekcija (http://www.dzm.lu.lv/bio/IT/B_12/default.aspx@tabid=9&id=120.html),

– gēnu inženierija, klonēšana,– kombinēšanās ar citām zinātnēm

(molekulārbioloģija, ģenētika, gēnu inženierija, bioķīmija),

– Cilvēka Genoma projekts.

Biotehnoloģiju izmantošana (9. lpp.):

– pārtikas rūpniecība – baktēriju un raugu izmantošana

• skābēšana, • alus, vīna ražošana, • piena produktu – siera, kefīra, jogurta – ražošana, • citronskābes, aminoskābju un citu pārtikas piedevu

ražošana),

Biotehnoloģiju izmantošana (9. lpp.):

• medicīna • insulīna un citu preparātu iegūšana, • transplantējamo audu iegūšana, • cilmes šūnu izmantošana, • iedzimtu slimību ārstēšana,

• ķīmiskā rūpniecība – etilēna, – acetona u.c. vielu ražošana,

Biotehnoloģiju izmantošana (9. lpp.):

• Lauksaimniecība – jaunu šķirņu iegūšana, – lauksaimniecības produktu sastāva uzlabošana, – pret konkrētām ietekmēm izturīgu

lauksaimniecības kultūru iegūšana, – produktivitātes paaugstināšana,

Biotehnoloģiju izmantošana (9. lpp.):

• vides aizsardzība – ūdens attīrīšanas iekārtās, – bioloģiskajos filtros, – naftas noplūdes seku likvidēšanai,

• enerģētikā – mikroorganismu izmantošana dabasgāzes,

metanola un citu kurināmo vielu iegūšanai

Gēnu inženierija

mērķtiecīga organisma iedzimtības materiāla izmainīšana, lai radītu jaunas vēlamas pazīmes vai atbrīvotu no nevēlamām pazīmēm (13. lpp.):

Gēnu inženierija

– enzīms restriktāze sašķeļ maināmā organisma DNS un baktērijas plazmīdas DNS, iegūstot vienādus (komplementārus) lipīgos galus,

– baktērijas plazmīdā ar enzīmu ligāzi iešuj vajadzīgo gēnu,

– rekombinēto plazmīdu ar vektora (parasti vīrusa) palīdzību ievieto maināmā organisma šūnā.

Gēnu inženierijas izmantošana:

– medicīnisko preparātu ražošana (insulīnu ražo baktērijas, nevis dzīvnieki),

– lauksaimniecības dzīvnieku ražības palielināšana,– vidi piesārņojošo produktu šķelšana,– minerālu pārveidošana ar baktēriju palīdzību

kalnrūpniecībā.

Ģenētiskā modificēšana (shēma 15.lpp.):

– piešķir izturību pret noteiktiem faktoriem,– izmaina produktu ķīmisko sastāvu

Gēnu terapija

tehnoloģija, ar kuru ārstnieciskos nolūkos izmaina dzīvas šūnas ģenētisko materiālu (attēls 23. lpp.):

1. Terapeitiskais gēns2. Inaktivēts vīruss3. Vīruss, kurš satur

pacientam nepieciešamo gēnu

4. Injekcija, kura satur daudz ģenētiski modificētu vīrusu

5. Pacienta organismā vīrusi atrod mērķšūnas un ienes tajās terapeitiskos gēnus

Gēnu terapija

– no pacienta paņem šūnas, kas satur iedzimtās slimības gēnus,

– šūnas pavairo audu kultūrā,– šūnas inficē ar vīrusu, kas tajās ienes slimības

novēršanai nepieciešamo gēnu,– ģenētiski izmainītās šūnas ievada atpakaļ

organismā,– šūnas organismā vairojas un nodrošina normālas

organisma funkcijas.

http://www.youtube.com/watch?v=EcY9cr4doaw - "Mūsdienu pētniecības metodes" Latvijas Biomedicīnas pētījumu un studiju centrs; SIA "GenEra"; Rīgas austrumu slimnīcas Radioloģijas centrs

Gēnu dopings sportistiem (gēni, kas palielina muskuļu masu utml.)

DNS analīzes:

– ar fermentiem restriktāzēm sagriež DNS gabaliņos,– gabaliņus sakārto pēc garuma un salīdzina (gēla

elektroforēze) – shēma 32.lpp., 33.lpp.– izmantošana: kriminālistika, medicīna, evolūcija

(sugu radniecības pētīšana), vēsture (apglabāto personu identitātes, radniecības noteikšana).

Animācija: DNS pirkstu nospiedumi (Elektoforēze gēlā) http://www.dzm.lu.lv/bio/IT/VM_B_12/saturs/2_temats/B_12_SP_02_VM3.html

DNS “PIRKSTU NOSPIEDUMI”

1. DNS molekulas sastāv no tūkstošiem monomēru, kurus sauc par nukleotīdiem.

2. DNS molekulu “sagriešanu” veic īpaši enzīmi, kurus sauc par restriktāzēm.

3. Šie enzīmi “sašķeļ” DNS molekulu vietās, kur atrodama noteikta nukleotīdu secība.

4. DNS paraugi tiek uzpilināti uz agarozes gēla plates.

5. Lai panāktu DNS fragmentu pārvietošanos, gēla platei tiek pieslēgta elektriskā strāva.

6. Elektriskajā laukā DNS fragmenti pārvietojas uz pozitīvā pola pusi.

7. Tātad DNS fragmenti ir lādēti negatīvi.

8. Savukārt DNS fragmentu pārvietošanās ātrums ir atkarīgs no to garuma.

9. Īsākie DNS fragmenti pārvietojas vistālāk no paraugu uzpilināšanas vietas.

10. DNS fragmentus var nofotografēt, jo gēla plate tiek apstrādāta ar fluorescentu krāsvielu.

prove A B C

DNS pirkstu nospiedumu analīzes rezultāti

Trešā parauga(C) īpašnieks

Uzdevums. Kurš ir vidējā parauga (B) īpašnieka radinieks?

Klonēšana –

• ģenētiski identisku molekulu, šūnu, audu, organismu iegūšana ar biotehnoloģiskām metodēm:– dzīvnieku reproduktīvā klonēšana – jauna

dzīvnieka iegūšanaVirtuāla klonēšana:

http://learn.genetics.utah.edu/content/tech/cloning/clickandclone/

Klonēšana

– dzīvnieku, cilvēka terapeitiskā klonēšana – transplantēšanai nepieciešamo audu un orgānu iegūšana (37.lpp.),

– augu mikropavairošanas – audu kultūras, meristēmu pavairošana.

Animācija: terapeitiskā klonēšana http://www.dzm.lu.lv/bio/IT/VM_B_12/saturs/2_temats/B_12_02_VM2.html

Selekcija:

– mākslīgā izlase – masveida, individuālā,– mākslīgu šķirņu radīšana – īpatņu kopums ar

noteiktām iedzimstošām pazīmēm,– inbrīdings – tuvi radniecisku īpatņu krustošana,– autbrīdings – krusto organismus, kam 4 – 6

paaudzēs nav kopīgu senču,

Selekcija:

– attālā hibridizācija – dažādu sugu krustošana (piemēram, tritikāle = kvieši + rudzi, mūlis = zirga

+ ēzeļa ),♀ ♂

– poliploīdu augu iegūšana (graudaugi, kartupeļi, ābeles...),

– inducētā mutaģenēze,– mikroorganismu selekcija.

Latvijas selekcionāru sasniegumi

http://www.dzm.lu.lv/bio/IT/B_12/default.aspx@tabid=9&id=120.html#navtop

Papildus mācībām

• SAUSIŅA 4.D.: 6-53.lpp.• POROZOVA 3.D.: 116-125. lpp.• BRĀZMA 1.D.: 52-57.lpp.• http://www.dzm.lu.lv/bio/IT/B_12/

default.aspx@tabid=9&id=120.html• Virtuāla klonēšana:

http://learn.genetics.utah.edu/content/tech/cloning/clickandclone/