28. Aplikace genetiky

GENOVÉ MANIPULACE

Genetické inženýrství

• pracuje hlavně s bakteriemi a kvasinkami

• pro produkci chemických látek – u mutagenních kmenů mikroorganismů se poruší zpětná vazba (UV, RTG,)

• výroba antibiotik, kyseliny octové, citronové, vitaminu C, B12, enzymů do pracích prášků (z termofilních bakterií), esenciálních aminokyselin pro zvířata ve velkochovech

• vložení genu do bakterie pomocí:

1. transformace – schopnost přijímat geny z okolí (u bakterií náhrada pohlavního rozmnožování), trochu se jim v tom pomáhá elektrošokem (ztenčí buněčnou membránu), vyrábí se tak insulin (lidský gen pro jeho výrobu se začlenil do bakterií, musely se dál kultivovat jen ty, u kterých to fungovalo)

2. transdukce – přenos genu pomocí bakteriofágů

3. konjugace – výměna plazmidu (úseku DNA) pomocí sex-fimbrie mezi dvěma bakteriemi

• konkrétní využití: lidský inzulín produkovaný v E. coli, produkce STH hormonu a povrchového proteinu hepatitidy B (očkovací látka)

• výzkum: restrikční endonukleázy – původní bakteriální enzymy, které měly chránit bakterii před virovou informací, vyhledávají palindromatické sekvence (tzn. takové, které jsou stejné, čtou-li se od začátku i od konce; takovým textovým řetězcem je třeba věta „Kobyla má malý bok.“)

• když se najde identický palindrom v lidském i bakteriálním DNA, použije se příhodný enzym, oba palindromy se vystřihnou – zbytek se spojí samovolně

• PCR (polymerázová reakce) – v cyklu se DNA kopíruje, přidáním primerů a DNA polymerázy se dá z jedné buňky vyrobit neomezené množství kopií její DNA

Šlechtění

• selektivní hybridizace

• od jednoho druhu (např. brukev zelná) se získávají jednotlivé odrůdy (čili variety, např. kedlubna), z nich se vydělují kultivary (sorty, např. Matouškova pražská raná kedlubna)

• zvyšování produkce kultivarů:

1. tetraploidizace (jetel, melouny, réva)

2. triploidizace (řepa cukrovka)

3. chromozomové aberace (ječmen, pšenice)

4. haploidizace – rozdělí se genom, ale nerozdělí se buňky (rostliny se pěstují pouze z buněk prašníku, např. řepka olejka)

5. heteróza – po křížení dvou homozygotů ze dvou čistých linií, heterozygoti mají vyšší výnos (větší rajčata a kukuřice, označení F1)

6. mezidruhová hybridizace – mezi pšenicí (Triticum) a žitem (Secale), vzniká žitovec (Triticale), je z něj kvalitní mouka jako z pšenice a je odolný jako žito a není sterilní

7. genetické modifikace – vpravení genu, či jeho vyblokování

• přidává se gen bakterie Bacillus thuringiensis (syntetizuje toxiny proti hmyzu), takto upravené organismy jsou vůči škůdcům odolné (BT kukuřice, BT tabák)

• zlatá rýže – karoten v rýži, v asijské potravě je ho nedostatek, takhle si ho budou jíst spolu s rýží

• vypojení genu pro pektinázu u rajčat, aby se v jejich v jejich slupce nerozkládal pektin a ta zůstala pevná

• u zvířátek se používá pro odrůdu termín plemeno

• v rámci každého plemene je homozygotní linie

• i tady funguje heteróza, např. brojleři – kuřata na pečení (anglicky broil = péct)

• vkládání genů

• u kozy se místo v DNA kódující mléčné bílkoviny nahradilo pavoučím genem – mléko obsahuje proteiny, které jsou normálně v pavučinách – výroba neprůstřelných vest (značka Biosteel)

• fluorescenční proteiny v dániích a myších – svítí

• u ryb se zvyšuje produkce STH hormonu – jsou větší a masitější

• průtokový cytometr – měření chromozomů pomocí laseru, dá se určit, jestli spermie (odebrané pro inseminaci – umělé oplodnění hospodářských zvířat) nesou chromozom X nebo Y