הנדסה גנטית

תולדות ההתפתחות במחצית השנייה של המאה ה-20, התגלו כמה גילויים והמצאות חשובות שעומדות בבסיס ההנדסה הגנטית. שנים רבות של ניסיונות "לקרוא" את המידע הביולוגי ש"מתועד" בגנים הושלמו בהצלחה. עבודה זו החלה על ידי המדען האנגלי פ. סנגר והמדען האמריקאי W. Gilbert ( פרס נובלבכימיה 1980). וולטר גילברט פרדריק סנגר

השלבים העיקריים לפתרון בעיית הנדסה גנטית: 1. השגת גן מבודד. 1. השגת גן מבודד. 2. הכנסת גן לוקטור לצורך העברה לאורגניזם. 2. הכנסת גן לוקטור לצורך העברה לאורגניזם. 3. העברה של וקטור עם גן לאורגניזם שונה. 3. העברה של וקטור עם גן לאורגניזם שונה. 4. טרנספורמציה של תאי הגוף. 4. טרנספורמציה של תאי הגוף. 5. סלקציה גנטית אורגניזמים שעברו שינוי(GMO) וביטול אלה שלא שונו בהצלחה. 5. בחירה של אורגניזמים מהונדסים גנטית (GMO) וחיסול אלו שלא עברו שינויים בהצלחה.

בעזרת ריפוי גנטי בעתיד, ניתן לשנות את הגנום האנושי. כַּיוֹם שיטות יעילותשינויים בגנום האנושי נמצאים בפיתוח ובבדיקה בפרימטים. בעזרת ריפוי גנטי בעתיד, ניתן לשנות את הגנום האנושי. נכון לעכשיו, שיטות יעילות לשינוי הגנום האנושי נמצאות בפיתוח ובבדיקה בפרימטים. אמנם בקנה מידה קטן, הנדסה גנטית כבר נמצאת בשימוש כדי לתת לנשים עם סוגים מסוימים של אי פוריות הזדמנות להיכנס להריון. כדי לעשות זאת, השתמש בביצים של אישה בריאה.

פרויקט הגנום האנושי בשנת 1990 הושק בארצות הברית פרויקט הגנום האנושי, שמטרתו הייתה לקבוע את כל השנה הגנטית של אדם. הפרויקט שבו תפקיד חשובגם גנטיקאים רוסים שיחקו, הושלם ב-2003. כתוצאה מהפרויקט, 99% מהגנום זוהה עם דיוק של 99.99%.

דוגמאות מדהימותהנדסה גנטית בשנת 2007, מדען דרום קוריאני שינה את ה-DNA של חתול כדי לגרום לו לזהור בחושך, ולאחר מכן לקח את ה-DNA הזה ושבט ממנו חתולים אחרים, ויצר קבוצה שלמה של חתולים רכים ופלורסנטים. , שעבר שינוי גנטי לטובה. עיכול ועיבוד של זרחן.

מדענים מאוניברסיטת וושינגטון עובדים על יצירת עצי צפצפה שיכולים לנקות אזורים מזוהמים על ידי ספיגת דרך מערכת שורשיםמזהמים הכלולים במי התהום. מדענים בודדו לאחרונה את גן הארס בזנב העקרב והחלו לחפש דרכים להחדיר אותו לכרוב. מדענים בודדו לאחרונה את גן הארס בזנב העקרב והחלו לחפש דרכים להחדיר אותו לכרוב.

עזים מסתובבות רשת חוקרים הכניסו את הגן לחוט השלד של הרשת לתוך ה-DNA של העז, כך שהחיה תייצר רק את חלבון הרשת בחלב שלה. הסלמון המהונדס גנטית של AquaBounty גדל פי שניים מהר יותר מדגים רגילים ממין זה. הסלמון המהונדס גנטית של AquaBounty גדל פי שניים מהר יותר מדגים רגילים ממין זה.

עגבנייה Flavr Savr הייתה המזון הראשון שגדל מסחרית והנדסה גנטית שקיבל רישיון למאכל אדם. עגבנייה Flavr Savr הייתה המזון הראשון שגדל מסחרית והנדסה גנטית שקיבל רישיון למאכל אדם. חיסוני בננה כשאנשים אוכלים חתיכת בננה מהונדסת גנטית מלאה בחלבונים ויראליים, הם מערכת החיסוןיוצר נוגדנים להילחם במחלה; אותו דבר קורה עם חיסונים קונבנציונליים.

עצים משתנים גנטית ליותר גידול מהיר, עץ טוב יותר, ואפילו כדי לזהות התקפות ביולוגיות. פרות מייצרות חלב זהה לזה שמייצרות נשים מניקות. פרות מייצרות חלב זהה לזה שמייצרות נשים מניקות.

סכנות של הנדסה גנטית: 1. כתוצאה מהוספה מלאכותית של גן זר, חומרים מסוכנים. 1. כתוצאה מהוספה מלאכותית של גן זר עלולים להיווצר באופן בלתי צפוי חומרים מסוכנים. 2. עלולים לצוץ וירוסים חדשים ומסוכנים. 3. הידע על ההשפעה על הסביבה של אורגניזמים שהשתנו בעזרת הנדסה גנטית, שהוצג שם, אינו מספיק לחלוטין. 4. אין שיטות אמינות לחלוטין לבדיקת חוסר מזיק. 5. נכון להיום, הנדסה גנטית אינה מושלמת מבחינה טכנית, שכן היא אינה מסוגלת לשלוט בתהליך החדרת גן חדש, ולכן אי אפשר לחזות את התוצאות.

מצגת שקופיות

טקסט שקופיות: שיטת הנדסה גנטית ותאים הושלמה על ידי תלמידת כיתה יא' נלי דיבה המורה נדיז'דה בוריסובנה לובובה

טקסט שקופיות: הנדסת תאים- תחום ביוטכנולוגיה המבוסס על טיפוח של תאים ורקמות על מדיה תזונתית. הנדסת תאים

טקסט שקופיות: באמצע המאה ה-19 ניסח תיאודור שוואן תורת התא(1838). הוא סיכם את הידע הקיים על התא והראה שהתא הוא היחידה המבנית הבסיסית של כל היצורים החיים, שתאי בעלי חיים וצמחים דומים במבנה. T. Schwann הכניס למדע הבנה נכונה של התא כיחידת חיים עצמאית, יחידת החיים הקטנה ביותר: אין חיים מחוץ לתא.

טקסט שקופיות: תאי צמחים ורקמות הגדלים על חומרי הזנה מלאכותיים מהווים בסיס לטכנולוגיות שונות ב חַקלָאוּת. חלקם מכוונים להשגת צמחים זהים לצורה המקורית. אחרים - ליצור צמחים שונים גנטית מהמקור, בין אם על ידי הקלה והאצה של תהליך הרבייה המסורתי או יצירת מגוון גנטי וחיפוש ובחירת גנוטיפים בעלי תכונות יקרות ערך. שיפור צמחים ובעלי חיים על בסיס טכנולוגיות סלולריות

טקסט שקופיות: שיפור גנטי של בעלי חיים קשור לפיתוח טכנולוגיה להשתלת עוברים ושיטות של מיקרו-מניפולציה איתם (השגת תאומים זהים, העברות עוברים בין-ספציפיות והשגת בעלי חיים כימריים, שיבוט בעלי חיים במהלך השתלה גרעינית תאים עוברייםלתוך ביצים מחוסנות, כלומר עם גרעין שהוסר). בשנת 1996, מדענים סקוטים מאדינבורו הצליחו לראשונה להשיג כבשה מביצה עם גרעין, שלתוכה הושתל גרעין של תא סומטי (עטין) של חיה בוגרת.

טקסט שקופיות: הנדסה גנטית מבוססת על ייצור מולקולות DNA היברידיות והחדרת מולקולות אלו לתאים של אורגניזמים אחרים, וכן על שיטות ביולוגיות, אימונוכימיות וביוכימיות מולקולריות. הנדסה גנטית

טקסט שקופיות: הנדסה גנטית מתפתחת מאז 1973, כאשר החוקרים האמריקאים סטנלי כהן ואנלי צ'אנג החדירו פלסמיד חיידקי ל-DNA של צפרדע. אז הפלסמיד שעבר טרנספורמציה זה הוחזר לתא החיידק, שהחל לסנתז חלבוני צפרדע, כמו גם להעביר DNA של צפרדעים לצאצאיו. כך נמצאה שיטה המאפשרת להחדיר גנים זרים לגנום של אורגניזם מסוים.

טקסט שקופיות: הנדסה גנטית מוצאת רחב שימוש מעשיבתעשיות כלכלה לאומיתכגון תעשייה מיקרוביולוגית, תעשיית התרופות, תעשיית המזוןוחקלאות.

טקסט שקופיות: שיפור של צמחים ובעלי חיים על בסיס טכנולוגיות סלולריות גידלו זנים בלתי נראים של תפוחי אדמה, תירס, פולי סויה, אורז, לפתית, מלפפונים. מספר מיני הצמחים עליהם יושמו בהצלחה שיטות הנדסה גנטית עולה על 50. לפירות מהונדסים תקופת הבשלה ארוכה יותר מאשר לגידולים רגילים. לגורם זה יש השפעה רבה במהלך ההובלה, כאשר אין צורך לפחד שהמוצר יבשיל יתר על המידה. הנדסה גנטית יכולה לחצות עגבניות עם תפוחי אדמה, מלפפונים עם בצל, ענבים עם אבטיחים – האפשרויות כאן פשוט מדהימות. גודל ומעורר תיאבון מראה רענןהמוצר המתקבל יכול להפתיע לטובה כל אחד.

שקופית מס' 10

טקסט שקופיות: גידול בעלי חיים הוא גם בתחום העניין של הנדסה גנטית. מחקר על יצירת כבשים מהונדסות, חזירים, פרות, ארנבות, ברווזים, אווזים, תרנגולות נחשבים בראש סדר העדיפויות בימים אלה. כאן תשומת לב מרובהניתן במיוחד לבעלי חיים שיכולים לסנתז תרופות: אינסולין, הורמונים, אינטרפרון, חומצות אמינו. אז פרות ועיזים מהונדסים גנטית יכלו לתת חלב, שיכיל את הרכיבים הדרושים לטיפול במחלה נוראית כמו המופיליה. אין צורך להוזיל ולהילחם עם וירוסים מסוכנים. בעלי חיים עמידות גנטית למחלות זיהומיות שונות כבר קיימות ומרגישות מאוד בנוח סביבה. אבל אולי המבטיח ביותר בהנדסה גנטית הוא שיבוט בעלי חיים. מונח זה מתייחס (במובן הצר של המילה) להעתקה של תאים, גנים, נוגדנים ו אורגניזמים רב תאייםב תנאי מעבדה. דגימות כאלה זהות מבחינה גנטית. שונות תורשתית אפשרית רק במקרה של מוטציות אקראיות או אם נוצרות באופן מלאכותי.

שקופית מס' 11

טקסט שקופיות: דוגמאות להנדסה גנטית

שקופית מס' 12

טקסט שקופיות: לדוגמה, Lifestyle Pets הנדסה גנטית חתול היפואלרגני בשם Ashera GD. גן מסוים הוכנס לגוף החיה, שאיפשר "לעקוף מחלות". אשרה

שקופית מס' 13

טקסט שקופיות: גזע חתול היברידי. גדל בארה"ב בשנת 2006, מבוסס על הגנים של הסרוואל האפריקאי, החתול הנמר האסייתי והנפוץ חתול בית. הגדול מבין חתולי הבית, יכול להגיע למשקל של 14 ק"ג ואורך של 1 מטר. אחד ה גזעים יקריםחתולים (מחיר חתלתול הוא 22,000 - 28,000 דולר). אופי תואם ומסירות כלב

שקופית מס' 14

טקסט שקופיות: בשנת 2007, מדען דרום קוריאני שינה את ה-DNA של חתול כדי לגרום לו לזהור בחושך, ואז לקח את ה-DNA הזה ושבט ממנו חתולים אחרים, ויצר קבוצה שלמה של חתולים רכים ופלורסנטים. וכך הוא עשה את זה: החוקר לקח את תאי העור של אנגורה טורקית זכר ובאמצעות וירוס הציג את ההוראות הגנטיות לייצור חלבון ניאון אדום. לאחר מכן הוא הניח את הגרעינים המהונדסים גנטית בביצים לצורך שיבוט, והעוברים הושתלו בחזרה לתוך החתולים התורמים, מה שהפך אותם לאמהות פונדקאיות עבור השיבוטים שלהם. חתולים זוהרים בחושך

שקופית מס' 15

טקסט שקופיות: הסלמון שעבר שינוי גנטית של AquaBounty גדל פי שניים מהר יותר מדגים רגילים ממין זה. בתמונה נראים שני סלמונים באותו גיל. בחברה אומרים כי לדג יש טעם, מבנה רקמה, צבע וריח כמו סלמון רגיל; עם זאת, עדיין יש ויכוח על אכילתו. מהונדס גנטית סלמון אטלנטייש לזה הורמון נוסףגידול מסלמון צ'ינוק, המאפשר לדגים לייצר הורמון גדילה כל השנה. מדענים הצליחו לשמור על ההורמון פעיל על ידי שימוש בגן ​​שנלקח מדג דמוי צלופח בשם צלופח האמריקאי, הפועל כ"מתג" להורמון. סלמון שגדל במהירות

שקופית מס' 16

טקסט שקופיות: מדענים מאוניברסיטת וושינגטון פועלים ליצירת צפצפה שיכולה לנקות אזורים מזוהמים על ידי ספיגת מזהמי מי תהום דרך שורשיהם. לאחר מכן הצמחים מפרקים את המזהמים לבלתי מזיקים תוצרי לוואי, הנספגים בשורשים, בגזע ובעלים או משתחררים לאוויר. מפעלים למלחמה בזיהום

שקופית 1

תיאור השקופית:

שקופית 2

תיאור השקופית:

שקופית 3

תיאור השקופית:

שקופית 4

תיאור השקופית:

שקופית 5

תיאור השקופית:

שקופית 6

תיאור השקופית:

שקופית 7

תיאור השקופית:

שקופית 8

תיאור השקופית:

שקופית 9

תיאור השקופית:

שקופית 10

תיאור השקופית:

שקופית 11

תיאור השקופית:

שקופית 12

תיאור השקופית:

שקופית 13

תיאור השקופית:

שקופית 14

תיאור השקופית:

שקופית 15

תיאור השקופית:

שקופית 16

תיאור השקופית:

שקופית 17

תיאור השקופית:

שקופית 18

תיאור השקופית:

שקופית 19

תיאור השקופית:

שקופית 20

תיאור השקופית:תיאור השקופית:

שיבוט בעלי חיים הכבשה דולי, שהושבט מתאי עטין של חיה אחרת ומתה, הציף את העיתונים ב-1997. חוקרים מאוניברסיטת רוסלין (ארה"ב) צלצלו על ההצלחות מבלי למקד את הציבור במאות הכישלונות שעברו קודם לכן. . דולי לא הייתה שיבוט החיות הראשון, אבל היא הייתה המפורסמת ביותר. למעשה, העולם משבט בעלי חיים בעשור האחרון. רוזלין שמרה על ההצלחה בסוד עד שהצליחו לרשום פטנט לא רק על דולי, אלא על כל תהליך יצירתה. WIPO (הארגון העולמי להגנה קניין רוחני) העניקה לאוניברסיטת רוסלין זכויות פטנט בלעדיות לשבט את כל בעלי החיים, כולל בני אדם, עד 2017. הצלחתה של דולי נתנה השראה למדענים ברחבי העולם להתעסק בבריאה ולשחק את אלוהים למרות השלכות שליליותלבעלי חיים ולסביבה. בתאילנד מנסים מדענים לשבט את הפיל הלבן המפורסם של המלך ראמה השלישי, שמת לפני 100 שנה. מתוך 50 אלף פילי הבר שחיו בשנות ה-60 נותרו בתאילנד רק 2000. התאילנדים רוצים להחיות את העדר. אבל יחד עם זאת, הם לא מבינים שאם לא ייפסקו הפרעות אנתרופוגניות מודרניות והרס בתי גידול, אותו גורל מחכה לשבטים. שיבוט, כמו כל הנדסה גנטית בכלל, הוא ניסיון פתטי לפתור בעיות על ידי התעלמות מסיבות השורש שלהן.

שקופית 22

תיאור השקופית:

שקופית 23

תיאור השקופית:

1 שקף

2 שקופיות

התייחסות להיסטוריהבשנת 1953, ג'יי ווטסון ופ. קריק יצרו מודל דו-גדילי של DNA; בתחילת שנות ה-50 וה-60 הובהרו תכונות הקוד הגנטי. בשנת 1970, ג'י סמית' היה הראשון שבידד מספר אנזימים - ריסטרטאזים המתאימים למטרות הנדסה גנטית. השילוב של דנ"א ריסטרטאזים (לחיתוך מולקולות DNA למקטעים מסוימים) ואנזימים שבודדו עוד בשנת 1967 - ליגזות DNA (ל"צלוב" מקטעים ברצף שרירותי) יכולים להיחשב בצדק כקשר המרכזי בטכנולוגיית ההנדסה הגנטית. בשנת 1972 יצרו פ. ברג, ס. כהן, ה. בויאר את הראשון DNA רקומביננטי. מאז תחילת שנות השמונים ההתקדמות בהנדסה גנטית מתחילה לשמש בפועל. מאז 1996 נעשה שימוש בחקלאות במהונדסים גנטית. ווטסון וקריק

3 שקופית

מטרות הנדסה גנטית שיפור עמידות לחומרי הדברה שיפור עמידות בפני מזיקים ומחלות הגברת התפוקה שיפור איכויות מיוחדות

4 שקופית

טכנולוגיה 1. השגת גן מבודד. 2. הכנסת גן לוקטור לצורך שילוב באורגניזם. 3. העברה של וקטור עם מבנה לאורגניזם מקבל שונה. 4. שיבוט מולקולרי. 5. בחירת GMO

5 שקופית

המהות של הטכנולוגיה טמונה בבנייה המכוונת, על פי תוכנית נתונה, של מערכות גנטיות מולקולריות מחוץ לגוף עם הכנסת המבנים שנוצרו לאחר מכן לאורגניזם חי. כתוצאה מכך, הכללתם ופעילותם ב אורגניזם נתוןובצאצאיו. אפשרויות הנדסה גנטית - טרנספורמציה גנטית, העברת גנים זרים ונושאי חומר אחר של תורשה לתוך תאים של צמחים, בעלי חיים ומיקרואורגניזמים, השגת אורגניזמים מהונדסים גנטית עם גנטיקה, ביוכימית וגנטית ייחודית חדשה. תכונות פיזיולוגיותותכונות הופכות את הכיוון הזה לאסטרטגי. עכבר מהונדס

6 שקופית

הישגים מעשיים של ספריות שיבוטים של הנדסה גנטית מודרנית, שהן אוספים של שיבוטים חיידקיים, נוצרו. כל אחד מהשיבוטים הללו מכיל שברי DNA של אורגניזם מסוים (תסיסנית, בני אדם ואחרים). מבוסס על זנים שעברו טרנספורמציה של וירוסים, חיידקים ושמרים, ייצור תעשייתיאינסולין, אינטרפרון, תרופות הורמונליות. בשלב הבדיקה נמצא ייצור חלבונים המסייעים בשמירה על קרישת דם בהמופיליה ואחרים תרופות. נוצר טרנסגני אורגניזמים גבוהים יותר, בתאים שבהם פועלים בהצלחה גנים של אורגניזמים שונים לחלוטין. צמחים מהונדסים גנטית ידועים ומוגנים גנטית עמידים בפני מינונים גבוהיםקוטלי עשבים מסוימים, למזיקים. בין הצמחים המהונדסים, את העמדות המובילות תופסים פולי סויה, תירס, כותנה ולפתית. דולי הכבשה

7 שקופית

סיכונים אקולוגיים וגנטיים של טכנולוגיות GM הנדסה גנטית היא טכנולוגיה רמה גבוהה. ביוטכנולוגיות גבוהות מתאפיינות בעוצמה מדעית גבוהה. טכנולוגיות GM משמשות הן בייצור חקלאי קונבנציונלי והן בתחומים אחרים פעילות אנושית: בתחום הבריאות, בתעשייה, ב תחומים שוניםמדע, בעת תכנון וביצוע אמצעים להגנת הסביבה. כל טכנולוגיות ברמה גבוהה עלולה להיות מסוכנת לבני אדם ולסביבתם, שכן ההשלכות של השימוש בהן אינן ניתנות לחיזוי. כדי להפחית את הסבירות להשלכות סביבתיות וגנטיות שליליות של השימוש בטכנולוגיות הנדסה גנטית, גישות חדשות מפותחות ללא הרף. לדוגמה, טרנסגנזה (החדרת גנים זרים לגנום של אורגניזם מהונדס) בעתיד הקרוב עשויה להיות מוחלפת על ידי ציזגנזה (החדרת גנים מאותו מין או ממין קרוב לגנום של אורגניזם מהונדס) .

הנדסה גנטית
העבודה נעשתה על ידי תלמיד כיתה י' - רומן קירילוב.

הנדסה גנטית
הנדסה גנטית (הנדסה גנטית) היא מכלול של טכניקות, שיטות וטכנולוגיות להשגת RNA ו-DNA רקומביננטי, בידוד גנים מאורגניזם (תאים), מניפולציה של גנים והחדרתם לאורגניזמים אחרים.

הנדסה גנטית אינה מדע במובן הרחב, אלא היא כלי של ביוטכנולוגיה, תוך שימוש בשיטות של מדעי ביולוגיה כגון מולקולרית ו ביולוגיה של התא, ציטולוגיה, גנטיקה, מיקרוביולוגיה, וירולוגיה.
קנייתים בודקים כיצד גדל יבול מהונדס חדש עמיד בפני מזיקים

היסטוריה של פיתוח ורמת טכנולוגיה שהושגה
במחצית השנייה של המאה ה-20 התגלו כמה גילויים והמצאות חשובות שעומדות בבסיס ההנדסה הגנטית. שנים רבות של ניסיונות "לקרוא" את המידע הביולוגי ש"מתועד" בגנים הושלמו בהצלחה. עבודה זו הוקמה על ידי המדען האנגלי פ. סנגר והמדען האמריקאי W. Gilbert (פרס נובל בכימיה 1980). כידוע, גנים מכילים מידע-הוראה לסינתזה של מולקולות RNA וחלבונים בגוף, כולל אנזימים. כדי לאלץ תא לסנתז עבורו חומרים חדשים ויוצאי דופן, יש צורך לסנתז בו את קבוצות האנזימים המקבילות. ולשם כך יש צורך או לשנות בכוונה את הגנים שבו, או להכניס לתוכו גנים חדשים שנעדרו בעבר. שינויים בגנים בתאים חיים הם מוטציות. הם מתרחשים תחת השפעת, למשל, מוטגנים - רעלים כימייםאו קרינה.
פרדריק סנגר
וולטר גילברט

הנדסה גנטית אנושית
כאשר מיושמת על בני אדם, הנדסה גנטית יכולה לשמש לטיפול במחלות תורשתיות. אולם מבחינה טכנית קיים הבדל משמעותי בין טיפול בחולה עצמו לבין שינוי הגנום* של צאצאיו.
*גנום - מכלול כל הגנים של אורגניזם; מערך הכרומוזומים המלא שלו.
עכברי נוקאאוט

נוקאאוט גנים. ניתן להשתמש בנוק-אאוט של גנים כדי לחקור את התפקוד של גן מסוים. זה השם של הטכניקה של הסרת אחד או יותרגנים, מה שמאפשר לנו לחקור את ההשלכות של מוטציה כזו. עבור נוקאאוט, אותו גן או קטע שלו מסונתז, משתנה כך שתוצר הגן מאבד את תפקידו.

יישום במחקר מדעי
ביטוי מלאכותי. תוספת הגיונית לנוקאאוט היא ביטוי מלאכותי, כלומר תוספת של גן לגוף שלא היה לו קודם לכן. שיטת הנדסה גנטית זו יכולה לשמש גם לחקר תפקוד הגנים. בעיקרו של דבר, תהליך החדרת גנים נוספים זהה לזה של נוקאאוט, אך הגנים הקיימים אינם מוחלפים או נפגעים.

יישום במחקר מדעי
הדמיה של תוצרי גנים. משמש כאשר המשימה היא לחקור את הלוקליזציה של תוצר גן. אחת הדרכים לתיוג היא להחליף את הגן הרגיל במיזוג עם אלמנט כתב, למשל, בגן החלבון הפלורסנטי הירוק.
תרשים של מבנה החלבון הפלורסנטי הירוק.