Views
6 months ago

BIO 9 UC 9.pregled

4. Biotehnologija

4. Biotehnologija Biotehnologija Izraz biotehnologija je prvi uporabil madžarski inženir agronomije Karl Ereky (1878–1952) leta 1919. Že pred več kot 10.000 leti, v kameni dobi, so ljudje udomačili prve rastline in živali ter začeli izbirati osebke, ki so imeli bolj zaželene lastnosti, in jih med seboj načrtno križati; tako so dobili potomce, ki so združevali za človeka želene dobre lastnosti obeh starševskih osebkov. Pred 9.500 leti so pridobili prvo alkoholno pijačo – pivo, pred okoli 8.000 leti so iz grozdja pričeli pridobivati vino, iz mleka jogurt in sir, iz moke vzhajan kruh. Vse do 19. stoletja ljudje niso vedeli, da so mikroorganizmi tisti, ki s svojim delovanjem omogočajo pridobivanje alkoholnih pijač, vzhajanje kruha ter pridelavo jogurtov in sirov. 19. stoletje pa je prineslo spoznanje o vlogi mikroorganizmov pri pripravi teh živil in pričela se je industrijska uporaba mikroorganizmov z namenom pridelave hrane – razvila se je biotehnologija. Kasneje so pričeli uporabljati mikroorganizme tudi za sintezo antibiotikov, vitaminov in encimov. Že desetletja se v kmetijstvu zavedamo vloge bakterij v prsti, ki prispevajo h kakovosti in količini pridelka, v čistilnih napravah pa se nekatere mikroorganizme uporablja za biološko čiščenje odpadne vode. Biotehnologija je povezava bioloških in inženirskih znanosti z namenom uporabe organizmov, celic ali njihovih delov v proizvodnji in storitvah. Kot taka je zelo uporabna in posega na številna področja. Spoznanja biotehnologije lahko vodijo v nove poti odkrivanja in zdravljenja bolezni v medicini, posegajo na vsa področja kmetijstva in priprave živil, posegajo v varstvo okolja s pridobivanjem biogoriv, z možnostmi očiščevanja okolja… Gensko inženirstvo O genskem inženirstvu govorimo takrat, ko vsaj dva po izvoru različna dela DNA med seboj povežemo v novo funkcionalno molekulo DNA. Gensko inženirstvo pomeni temelje za pripravo gensko spremenjenih organizmov (GSO). Herbert W. Boyer (1936) Stanley N. Cohen (1935) Gensko inženirstvo se je pričelo leta 1972, ko sta se na kongresu na Havajih srečala dva znanstvenika, Herbert W. Boyer, ameriški biokemik, ki se je ukvarjal z zunajkromosomskimi krožnimi molekulami DNA, t. i. plazmidi, in ameriški genetik Stanley N. Cohen; slednji je preučeval encime, ki lahko na točno določenih zaporedjih nukleotidov režejo DNA, tako dobljene dele DNA pa je potem med seboj spet združeval s posebnim encimom, ki lahko povezuje končne nukleotide dveh delov DNA (t. i. ligaza). Znanstvenika sta ob klepetu na skupnem kosilu ugotovila, da bi bilo zanimivo rezati različne plazmide in tako dobljene dele plazmidov potem v novih kombinacijah ponovno združevati. Že naslednje leto sta o tem objavila članek. 44

Priprava gensko spremenjenega organizma – bakterije Escherichia coli s človeškim genom za hormon inzulin Predstavljena je shema priprave gensko spremenjenega organizma – bakterije Escherichia coli s človeškim genom za hormon inzulin. Osamiti moramo tudi človeški gen za inzulin, ki leži na 11. kromosomu, in sicer med 2.181.009. in 2.182.439. nukleotidom. Escherichia coli Človeška celica plazmid jedro s kromosomi kromosom osamitev plazmida rezanje plazmida osamitev gena za inzulin vstavitev gena za inzulin v plazmid vnos plazmida z genom za inzulin v gostiteljsko celico - bakterijo Escherichia coli gensko spremenjena Escherichia coli Priprava gensko spremenjene bakterije Escherichia coli s človeškim genom za hormon inzulin vključuje kar nekaj korakov. Najprej moramo osamiti plazmid, zunajkromosomsko krožno molekulo DNA; služila nam bo kot osnova, v katero bomo vključili človeški gen za inzulin. V naslednjem koraku plazmid režemo. Osamiti moramo tudi človeški gen za inzulin. Nato plazmid in človeški gen za inzulin med seboj združimo (zlepimo) in tako dobljeno molekulo DNA vnesemo v gostiteljsko celico – dobili smo gensko spremenjeno bakterijo Escherichia coli, ki vsebuje človeški gen za inzulin. Gojimo jo na gojiščih, kjer se lahko pomnoži do ogromnega števila bakterij, ki vse vsebujejo gen za inzulin. Na podoben način, kot je prikazano, lahko pripravimo tudi druge gensko spremenjene evkariontske organizme. Skupna lastnost vseh teh gensko spremenjenih organizmov je, da ob sebi lastnih genih vsebujejo tudi tuje gene – gene iz drugih organizmov ali umetno spremenjene lastne gene. Gensko inženirstvo se je od prvega poskusa leta 1972 hitro razvijalo in tako imamo danes kopico različnih gensko spremenjenih organizmov. 45