Слайд 2
Генетическая инженерия в биотехнологии
Лекция № 7
Слайд 3
В 1983 году были опубликованы первые работы по
получению трансгенных растений табака, которые содержали селективные маркеры устойчивости
к вирусу табачной мозаики.
В 1994 году в США были получены первые официальные разрешения на коммерческую реализацию трансгенных сортов растений.
Слайд 4
Растительные клетки не содержат плазмид. Для переноса генов
в растения используют рекомбинантные векторы на основе Тi –плазмиды
почвенной бактерии Agrobacterium tumefacience
Слайд 5
Agrobacterium tumefacience – фитопатоген, который в процессе своего
жизненного цикла трансформирует клетки растений. Это приводит к образованию
опухоли, нарушающей нормальный рост растений. Причина – проникновение и интеграция в геном растений агробактериальной Тi –плазмиды.
Слайд 7
Тi – плазмида содержит разнообразные уникальные гены. Часть
этих генов экспрессируется только в бактериальных клетках, а часть
– только в растительных.
Слайд 8
После прикрепления агробактерии к растительной клетке и активации
механизма переноса с помощью пока ещё не известного механизма,
который, возможно, аналогичен процессу бактериальной конъюгации, Т-ДНК переносится в растительную клетку и интегрируется в геном растения.
Слайд 9
Существует два типа векторов на основе Тi –плазмид:
- бинарный (челночный вектор)
- коинтегративный ( только в клетках
E.Coli)
Слайд 11
Агробактериальная трансформация применима не для всех видов растений.
В природных условиях агробактериальной трансформации подвержены только двудольные растения
(виноград, фруктовые деревья, розы и т.д.)
Слайд 12
Однодольные растения, в число которых входят основные зерновые
культуры (рис, пшеница, кукуруза) , практически не трансформируются агробактериями.
Для таких видов растений применяют метод прямого переноса ДНК в клетки.
Слайд 13
Для прямого переноса генов в растительные клетки используются
растительные протопласты. Обработка растительной клетки целлюлазами и пектиназами приводит
к гидролизу жёсткой клеточной стенки и в результате остаётся протопласт, окружённый только плазматической мембраной, проницаемой для ДНК.
Слайд 14
После трансформации протопласты восстанавливают клеточную стенку и затем
из них также возможно регенерировать целые растения.
При проведении электропорации
(создании пор в бислойной мембране под действием электрического поля) растительные протопласты помещают в раствор рекомбинантной ДНК высокой концентрации и действуют высоковольтным импульсом.
Слайд 15
Для трансформации протопластов также применяется метод микроинъекции ДНК
в ядро и метод упаковки ДНК в липосомы.
Биолистика –
(бомбардировка микрочастицами) второй по популярности метод трансформации растений и основной в случае однодольных растений.
Слайд 17
Векторы для растений можно конструировать с помощью фитовирусов.
Вирусные векторы чаще используют для получения в клетках растений
ценных рекомбинантных белков нерастительного происхождения.
Слайд 18
Эксперименты по генетической модификации животных требует значительных затрат
времени.
Трансгеноз – мощный инструмент для исследования молекулярных основ
экспрессии генов млекопитающих и создания модельных систем, позволяющих изучать болезни человека.
Слайд 19
Методы введения чужеродной ДНК в животные клетки:
1. Физические
методы (микроинъекция, электропорация, слияние липосом).
2. При помощи векторов.
Слайд 20
Для изучения экспрессии перенесённых генов в лабораторных условиях
используют животные клетки, выращенные в культуре перевиваемых клеточных линий.
Слайд 21
Стратегия получения трансгенных животных:
1. Клонированный ген в составе
вектора вводят в ядро оплодотворённой яйцеклетки.
2. Далее яйцеклетку имплантируют
в реципиентную женскую особь.
3. Отбирают потомков, которые содержат клонированный ген во всех клетках.
4. Скрещивают животных, которые несут клонированный ген в клетках зародышевой линии, и получают новую генетическую линию.
Слайд 22
Основные схемы получения трансгенных животных:
1. Вектором на основе
ретровируса животных инфицируют восьмиклеточный эмбрион, который потом имплантируется в
самку. Этот способ считается наиболее эффективным.
Слайд 23
2. Трансгенную конструкцию вводят путём инъекции в мужской
пронуклеус оплодотворённой яйцеклетки, которая затем переносится в «суррогатную мать».
Слайд 24
3. Стволовые клетки модифицируются в культуре, после чего
их вводят в эмбрион на стадии бластоцисты.
4. Перенос клеток
осуществляется при помощи дрожжевых хромосом. Это позволяет переносить несколько генов вместе с их собственными регуляторными последовательностями.
Слайд 25
Вопросы, решаемые с помощью генетической инженерии:
1. Возможность точной
диагностики и лечения многих заболеваний.
2. Повышение урожайности с/х культур.
3.
Создание микроорганизмов, продуцирующих различные химические соединения и лекарственные препараты.
4. Создание пород животных с улучшенными признаками.
5. Переработка отходов.