מצגת ביולוגיה בנושא "שיטת הנדסה גנטית ותאים" להורדה בחינם. מצגת, דוח הנדסה גנטית שמוצריו מכילים רכיבים מהונדסים

מבנה ה-DNA למולקולת ה-DNA יש מבנה מורכב. הוא מורכב משתי שרשראות מסולסלות, המחוברות זו לזו לכל אורכן בקשרי מימן. מבנה כזה, המאפיין רק מולקולות DNA, נקרא סליל כפול. הנוקלאוטידים המרכיבים את ה-DNA מכילים דאוקסיריבוז, שארית חומצה זרחתית, ואחד מארבעת הבסיסים החנקניים: אדנין, גואנין, ציטוזין ותימין. הם קובעים את שמות הנוקלאוטידים המתאימים: אדניל (A), גואניל (G), ציטידיל (C) ותימידיל (T).

הופעתה של ביוטכנולוגיה ביוטכנולוגיה היא שימוש תעשייתי בחומרים ביולוגיים או במערכות שלהם כדי להשיג מוצרים בעלי ערך ולבצע טרנספורמציות ממוקדות. סוכנים ביולוגיים במקרה זה הם מיקרואורגניזמים, תאים צמחיים או בעלי חיים, רכיבים תאיים (ממברנות תאים, ריבוזומים, מיטוכונדריה, כלורופלסטים), כמו גם מקרומולקולות ביולוגיות (DNA, RNA, חלבונים - לרוב אנזימים). ביוטכנולוגיה משתמשת גם ב-DNA ויראלי או ב-RNA כדי להעביר גנים זרים לתאים.

מאפיינים של ביוטכנולוגיה ביוטכנולוגיה היא טכנולוגיה עתירת מדע ביותר. לדוגמה, Genetech, החברה הראשונה בארה"ב, מוציאה 76% מהכנסותיה על מחקר ופיתוח במקום 12% הרגילים לחברות אחרות. מבין המספר הכולל של עובדי NBF, כ-35% הם דוקטורים למדע. לפיכך, הביוטכנולוגיה החדשה היא יותר כיוון חדשני מדעי וטכני מאשר ייצור, אם כי עם סיכויי ייצור גדולים למדי.

השיטות העיקריות של רבייה וביוטכנולוגיה רבייה היא המדע של רבייה חדשים ושיפור זני צמחים קיימים, גזעי בעלי חיים וזנים של מיקרואורגניזמים בעלי תכונות הנחוצות לבני אדם. שיטות הבחירה כוללות באופן מסורתי בחירה, הכלאה ומוטגנזה. במחצית השנייה של המאה החלו להשתמש בשיטות חדשות ביסודו של ביולוגיה ניסויית - הנדסה תאים והנדסה גנטית. כיוון זה היווה את הבסיס לתחום חדש בביולוגיה - ביוטכנולוגיה.

הנדסת תאים הנדסת תאים מבוססת על טיפוח של תאים בודדים או רקמות על חומרי הזנה מלאכותיים. תרביות תאים כאלה משמשות לסינתזה של חומרים יקרי ערך, לייצור חומרי שתילה לא מזוהמים וייצור הכלאיים של תאים. שיטת הכלאת התאים הופכת חשובה יותר בגידול. התברר שאם לוקחים תאים של איברים ורקמות שונות או תאים של אורגניזמים שונים, משלבים אותם לאחד באמצעות טכניקות מיוחדות שפותחו על ידי מדענים, אז נוצר תא היברידי חדש. תכונותיו של תא היברידי זה שונות באופן משמעותי מתכונות תאי האב, כך ניתן לקבל תאים המפרישים את התרופות הנחוצות לאדם.

סיכויי התפתחות הביוטכנולוגיה פיתוח נוסף של הביוטכנולוגיה כענף של ייצור חקלאי יפתור בעיות רבות וחשובות של האנושות. הבעיה החריפה ביותר איתה מתמודדת האנושות במספר מדינות לא מפותחות היא המחסור במזון. בהקשר זה, מאמציהם של ביוטכנולוגים מכוונים להגברת היעילות של ייצור יבולים ובעלי חיים.

הנדסה גנטית היא העברה מכוונת של הגנים הדרושים מסוג אחד של אורגניזם חי לאחר, לעתים רחוקות מאוד במקור. זה, על פי מדענים, הוא כיוון מבטיח, אשר בעתיד הקרוב יאפשר לאדם לשפר באופן מכוון את התכונות התורשתיות של אורגניזמים, לקבל חומרים פעילים ביולוגית יקרי ערך בכמויות בלתי מוגבלות. יחד עם זאת, מדענים רבים מביעים חששות שעבודה בלתי מבוקרת בתחום ההנדסה הגנטית עלולה להוביל ליצירת אורגניזמים מסוכנים לאדם.

צעדים ראשונים המוצר הראשון שעבר שינוי מלאכותי היה העגבנייה. בעניינים אחרים, הבחירה הייתה יכולה ליפול על כל צמח אחר, אבל העגבנייה היא שהפכה לזה. המאפיין החדש שלו היה היכולת לשכב בוסר במשך חודשים בטמפרטורה של 12 מעלות. אבל ברגע שעגבנייה כזו מונחת בחום, היא מבשילה תוך כמה שעות.

הכבשה הידועה דולי נחשבת רשמית ליונק המשובט הראשון, הניסוי על שיבוטו הוקם על ידי איאן ווילמוט וקית' קמפבל במכון רוסלין, בסקוטלנד, ליד אדינבורו בשנת 1996. שיבוט של דולי, עכבר המשקה שובט בפושצ'ינו ליד מוסקבה על ידי החוקרים הסובייטים Chailakhyan L.M., Veprentseva B.N., Sviridova T.A., Nikitina V.A.

שימוש באורגניזמים מהונדסים גנטית ברפואה אורגניזמים מהונדסים גנטית נמצאים בשימוש ברפואה יישומית מאז 1982, כאשר אינסולין אנושי המיוצר על ידי חיידקים מהונדסים גנטית נרשם כתרופה. מתבצעת עבודה ליצירת צמחים מהונדסים גנטית המייצרים רכיבים של חיסונים ותרופות נגד זיהומים מסוכנים.

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, ששובטה 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 שקרו לפני כן. 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 (ארגון הקניין הרוחני העולמי) העניק לאוניברסיטת רוסלין זכויות פטנט בלעדיות לשבט כל בעלי החיים, כולל בני אדם, עד 2017. הצלחתה של דולי העניקה השראה למדענים ברחבי העולם להתעסק בבריאה ולשחק באלוהים למרות ההשפעות השליליות על בעלי החיים והסביבה. 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 הפרעות אנתרופוגניות מודרניות והרס בתי גידול לא ייפסקו, 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:

Deeva Nelli - כיתה י"א, בית ספר תיכון איליינסקאיה, ג.ו. דומודדובו

המצגת הוכנה במסגרת שאלת הלימוד "התקדמות חדשה בביוטכנולוגיה"

הורד:

תצוגה מקדימה:

כדי להשתמש בתצוגה המקדימה של מצגות, צור חשבון Google (חשבון) והיכנס: https://accounts.google.com

כתוביות של שקופיות:

השיטה של ​​הנדסה גנטית ותאית הושלמה על ידי תלמידת כיתה י"א Deeva Nelly Uchitel Nadezhda Borisovna Lobova

הנדסת תאים היא תחום ביוטכנולוגיה המבוסס על טיפוח של תאים ורקמות על חומרי הזנה. הנדסת תאים

באמצע המאה ה-19 ניסח תיאודור שוואן את 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.

תאי צמחים ורקמות הגדלים על חומרי הזנה מלאכותיים מהווים בסיס לטכנולוגיות שונות בחקלאות. 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

שיפור גנטי של בעלי חיים קשור לפיתוח טכנולוגיה להשתלת עוברים ושיטות של מיקרו-מניפולציה איתם (השגת תאומים זהים, השתלת עוברים בין-מינים והשגת בעלי חיים כימריים, שיבוט בעלי חיים במהלך השתלת גרעינים של תאים עובריים לגרעיניים, כלומר. , עם גרעין הוסר, ביצים). בשנת 1996, מדענים סקוטים מאדינבורו הצליחו לראשונה להשיג כבשה מביצה עם גרעין, שלתוכה הושתל גרעין של תא סומטי (עטין) של חיה בוגרת.

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

הנדסה גנטית החלה להתפתח 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, וגם להעביר DNA של צפרדעים לצאצאיהם. כך נמצאה שיטה המאפשרת להחדיר גנים זרים לגנום של אורגניזם מסוים.

הנדסה גנטית מוצאת יישום מעשי רחב במגזרי הכלכלה הלאומית, כגון התעשייה המיקרוביולוגית, התעשייה הפרמקולוגית, תעשיית המזון והחקלאות.

שיפור של צמחים ובעלי חיים על בסיס טכנולוגיות סלולריות גידלו זנים בלתי נראים של תפוחי אדמה, תירס, סויה, אורז, לפתית, מלפפונים. מספר מיני הצמחים עליהם יושמו בהצלחה שיטות הנדסה גנטית עולה על 50. לפירות מהונדסים יש 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. הגודל והמראה הטרי ומעורר התיאבון של המוצר המתקבל יכולים להפתיע לטובה כל אחד.

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 מוקדשת תשומת לב רבה 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. אל תזלזל במאבק נגד וירוסים מסוכנים. בעלי חיים עמידים גנטית למחלות זיהומיות שונות כבר קיימות ומרגישות מאוד בנוח בסביבה. אבל אולי המבטיח ביותר בהנדסה גנטית הוא שיבוט בעלי חיים. מונח זה מתייחס (במובן הצר של המילה) להעתקה של תאים, גנים, נוגדנים ואורגניזמים רב-תאיים במעבדה. דגימות כאלה זהות מבחינה גנטית. שונות תורשתית אפשרית רק במקרה של מוטציות אקראיות או אם נוצרות באופן מלאכותי.

דוגמאות להנדסה גנטית

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

גזע חתולים היברידי. הוא גדל בארה"ב בשנת 2006, בהתבסס על הגנים של הסרוואל האפריקאי, החתול הנמר האסייתי וחתול הבית המצוי. הגדול מבין חתולי הבית, יכול להגיע למשקל של 14 ק"ג ואורך של 1 מטר. אחד הגזעים היקרים ביותר של חתולים (מחיר חתלתול הוא $22,000 - 28,000). אופי תואם ומסירות כלב

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 שהשתנו גנטית בביצים לצורך שיבוט, והעוברים הושתלו בחזרה לתוך החתולים התורמים, מה שהפך אותם לאמהות פונדקאיות עבור השיבוטים שלהם. חתולים זוהרים בחושך

הסלמון המהנדס 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. לסלמון אטלנטי מהונדס גנטית יש הורמון גדילה נוסף 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, הפועל כ"מתג" להורמון. סלמון שגדל במהירות

מדענים מאוניברסיטת וושינגטון פועלים לפיתוח עצי צפצפה שיכולים לנקות אזורים מזוהמים על ידי ספיגת מזהמים ממי התהום דרך שורשיהם. לאחר מכן הצמחים מפרקים את המזהמים לתוצרי לוואי בלתי מזיקים הנספגים בשורשים, בגזע ובעלים או משתחררים לאוויר. מפעלים למלחמה בזיהום

שקופית 2

הנדסה גנטית היא מכלול שיטות המאפשרות, באמצעות פעולות חוץ גופיות (במבחנה, מחוץ לגוף), להעביר מידע גנטי מאורגניזם אחד לאחר.

שקופית 3

מטרת ההנדסה הגנטית היא להשיג תאים (בעיקר חיידקיים) המסוגלים לייצר כמה חלבונים "אנושיים" בקנה מידה תעשייתי; ביכולת להתגבר על מחסומים בין-ספציפיים ולהעביר תכונות תורשתיות בודדות של אורגניזמים מסוימים לאחרים (שימוש בגידול צמחים ובעלי חיים)

שקופית 4

תאריך הלידה הרשמי של הנדסה גנטית הוא 1972. אביו הקדמון היה הביוכימאי האמריקאי פול ברג.

שקופית 5

קבוצת חוקרים בראשותו של פול ברג, שעבד באוניברסיטת סטנפורד, ליד סן פרנסיסקו בקליפורניה, הכריזה על יצירת ה-DNA הרקומביננטי (היברידי) הראשון מחוץ לגוף. מולקולת ה-DNA הרקומביננטי הראשונה הייתה מורכבת מקטעים של Escherichia coli (Eschherihia coli), קבוצת גנים מהחיידק עצמו, וכל ה-DNA של נגיף SV40 הגורם להתפתחות גידולים בקופים. מבנה רקומביננטי כזה יכול באופן תיאורטי להיות בעל פעילות תפקודית הן בתאי E. coli והן בתאי קוף. היא יכלה, כמו מעבורת, "ללכת" בין חיידק לחיה. על עבודה זו הוענק לפול ברג פרס נובל בשנת 1980.

שקופית 6

וירוס SV40

שקופית 7

שיטות בסיסיות של הנדסה גנטית.

השיטות העיקריות של הנדסה גנטית פותחו בתחילת שנות ה-70. המהות שלהם טמונה בהחדרת גן חדש לגוף. לשם כך נוצרים מבנים גנטיים מיוחדים - וקטורים, כלומר. מכשיר להעברת גן חדש לתא. פלסמידים משמשים כווקטור.

שקופית 8

פלסמיד הוא מולקולת DNA דו-גדילית מעגלית שנמצאת בתא חיידקי.

שקופית 9

תפוחי אדמה GM

יצירה נסיונית של אורגניזמים מהונדסים גנטית החלה בשנות ה-70. טבק עמיד לחומרי הדברה גדל בסין. בארצות הברית הופיע: עגבניות GM

שקופית 10

כיום בארה"ב יש יותר מ-100 סוגים של מוצרים מהונדסים גנטית - "טרנסגנים" - אלו הם פולי סויה, תירס, אפונה, חמניות, אורז, תפוחי אדמה, עגבניות ואחרים. אפונת חמניות סויה

שקופית 11

בעלי חיים מהונדסים גנטית:

זוהר בחושך סלמון ארנב

שקופית 12

GMIs נמצאים במוצרי מזון רבים:

תירס GM מתווסף לקונדיטוריה ומוצרי מאפה, משקאות קלים.

שקופית 13

סויה GM נמצאת בשמנים מזוקקים, מרגרינה, שומני אפייה, רטבים לסלט, מיונז, פסטה, אפילו מזון לתינוקות ומוצרים אחרים.

שקופית 14

תפוחי אדמה מהונדסים גנטית משמשים להכנת צ'יפס

שקופית 15

המוצרים של מי מכילים רכיבים מהונדסים:

קוקה קולה מקדונלד'ס של נסטלה הרשי

1 שקף

2 שקופיות

רקע היסטורי בשנת 1953, ג'יי ווטסון ופ. קריק יצרו מודל דו-גדילי של DNA, ובתחילת 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 DNA restrictases (לחיתוך מולקולות DNA למקטעים מסוימים) ואנזימים שבודדו עוד ב-1967 - ליגזות DNA (ל"צלוב" מקטעים ברצף שרירותי) יכולים להיחשב בצדק כקשר המרכזי בטכנולוגיית ההנדסה הגנטית. בשנת 1972, פ. ברג, ס. כהן, ה. בוייר יצרו את ה-DNA הרקומביננטי הראשון. מאז תחילת שנות השמונים ההתקדמות בהנדסה גנטית מתחילה לשמש בפועל. מאז 1996 נעשה שימוש בחקלאות במהונדסים גנטית. ווטסון וקריק

3 שקופית

משימות של 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 מושגת הכללתם ופעילותם באורגניזם זה ובצאצאיו. האפשרויות של הנדסה גנטית - טרנספורמציה גנטית, העברת גנים זרים ונושאים חומריים אחרים של תורשה לתאי צמחים, בעלי חיים ומיקרואורגניזמים, ייצור של אורגניזמים מהונדסים גנטית עם תכונות ומאפיינים גנטיים, ביוכימיים ופיזיולוגיים ייחודיים, הופכים את זה כיוון אסטרטגי. 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). על בסיס זנים שעברו טרנספורמציה של וירוסים, חיידקים ושמרים, מתבצע ייצור תעשייתי של אינסולין, אינטרפרון ותכשירים הורמונליים. ייצור חלבונים המסייעים בשמירה על קרישת הדם בהמופיליה ובתרופות אחרות נמצא בשלב הבדיקה. נוצרו אורגניזמים גבוהים מהונדסים, שבתאים פועלים בהצלחה גנים של אורגניזמים שונים לחלוטין. צמחים מהונדסים גנטית מוגנים גנטית עמידים למינונים גבוהים של קוטלי עשבים ומזיקים מסוימים ידועים ברבים. 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 ברמה גבוהה. ביוטכנולוגיות גבוהות מתאפיינות בעוצמה מדעית גבוהה. טכנולוגיות GM משמשות הן במסגרת הייצור החקלאי הקונבנציונלי והן בתחומי פעילות אנושית נוספים: בבריאות, בתעשייה, בתחומי מדע שונים, בתכנון וביצוע צעדים 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) .