5 Geenitekniikka perustuu tutkimustietoon geenien rakenteesta ja toiminnasta

Geenitekniikka

Perintöaineksen eristämistä, analysointia, muokkaamista ja siirtämistä muihin eliöihin tai soluihin.

-biologisen tutkimustiedon pohjalta kehitettyjä menetelmiä, joilla eliöiden DNA:ta tai RNA:ta eristetään, analysoidaan, muokataan ja siirretään soluihin

- kehittäminen on poikkitieteellistä (menetelmät perustuu muihin bilogian osa-alueisiin)

-auttaa ymmärtämään eliöiden kehityshistoriaa, erottamaan lajeja ja yksilöitä toisistaan sekä kartoittamaan lajikirjoa

genomi

Kuvaa yksilön koko perintöainesta. Sisältää kaikki kromosomeissa olevat geenit ja geenien ulkoupuolisen alueen.

geeni

DNA-molekyylin toiminnallisia jaksoja, jotka sisältävät informaation geenituotteiden valmistamiseen

- sisältää myös geenin ilmentymiseen tarvittavat säätelyalueet.

geenituote

Geenin koodaama lopputuote, joka on proteiineja koodaavilla geeneillä polypeptidi ja RNA-geeneillä ei-koodaava RNA-molekyyli

-ovat joko proteiineja tai RNA-molekyylejä, joilla on toiminnallisia vaikutuksia solussa

DNA-molekyyli

molekyyli, johon perinnöllinen informaatio on tallentuneena neljän erilaisen emäksen avulla

-kolmen emäksen jakso vastaa yhtä proteiinin rakenneosaa, aminohappoa

lähetti-RNA (mRNA)

RNA:n muoto, joka syntyy transkriptiossa (aitotumaisilla silmukoinnissa). Vie geenin sisältämän proteiinin valmistusohjeen tumasta solulimaan translaatiota varten

RNA-molekyyli

Nukleiinihappo, joka rakentuu riboosisokerista, fosfaattiosasta ja emäsosista. ______:ta on useita tyyppejä.

DNA-nukleotidi

DNA:n rakenneosa, joka koostuu sokeri, fosfaatti ja emäsosasta.

DNA-polymeraasi

DNA-kaksoisjuostetta syntetisoiva eli rakentava entsyymi.

- käyttää mallina vastakkaissuuntaista juostetta, ja se kykenee rakentamaan uutta juostetta vain yhteen suuntaan (3' g 5').

- Näitä on useita, ja niitä tarvitaan solunjakautumisessa ja vaurioituneen DNA:n korjauksessa.

RNA-aluke

RNA-polymeraasi, primaasi, valmistaakin ennen DNA:n kahdentumisen alkua lyhyen _______:een, jonka OH-päähän DNA-polymeraasi voi alkaa lisätä nukleotideja.

RNA-polymeraasi

rakentaa nukleotideista RNA-molekyylin DNA-juosteen mallin mukaisesti

-ja RNA-alukkeiden synteesi

helikaasi

DNA-molekyylin emäsparien välisten vetysidosten katkaiseminen

ligaasi, liittäjäentsyymi (DNA-ligaasi)

DNA-palojen liittäminen

korjaajaentsyymit

Kahdentumisvirheiden korjaaminen

Entsyymejä, jotka tarkistavat kopioituneen DNA:n emäsjärjestyksen ja liittävät tarvittaessa oikean nukleotidin oikealle paikalleen.

histoniproteiini, histoni

Pallomaisia proteiineja, joiden ympärille DNA-molekyyli kietoutuu

-Tumallisten eliöiden DNA on sitoutuneena kromosomeissa näihin

Proteaasientsyymi

Tumallisten eliöiden DNA on sitoutuneena kromosomeissa histoniproteiineihin, jotka hajotetaan ___________ avulla

(Näiden vaiheiden jälkeen soluissa olevat lipidit ja hajotettujen proteiinien jäänteet puhdistetaan pois. Sitten puhdas DNA saadaan erotettua liuoksesta, kun se sakkautetaan alkoholilla.)

PCR-tekniikka, polymeraasiketjureaktio

Sen avulla voidaan monistaa geenejä eksponentaalisesti

-monistaminen on erittäin tehokasta, ja se tehdään koeputkessa käyttämällä

-Tutkimusta, jonka tarkoituksena on tuottaa uutta tietoa tutkittavasta asiasta.

-perustuu kuumien lähteiden bakteereista eristetyn DNA-polymeraasientsyymin käyttöön. Tämä entsyymi kykenee rakentamaan uutta DNA-juostetta mallina olevan juosteen mukaan hyvin korkeissa lämpötiloissa ilman että lämpötila hajottaa entsyymin rakenteen

aluke

Lyhyt yksijuosteinen DNA-jakso, joka tarvitaan aloittamaan DNA-polymeraasin toiminta eli DNA:n kahdentuminen.

-tunnistaa emäspariperiaatteen perusteella monistettavasta DNA:sta tarkasti halutun kohdan

PCR-tekniikassa ________:eina käytetään DNA:ta, koska näin PCR:n tuloksena saadaan pelkästä DNA:sta koostuvia PCR-tuotteita. Lisäksi DNA-________:t ovat RNA:ta kestävämpiä.

PCR-tekniikka (vaiheet)

1) Lämpötilaa nostetaan niin, että DNA:n juosteet eroavat toisistaan.

2) Lämpötilaa lasketaan, jolloin alukkeet pariutuvat juosteiden kanssa.

3) Lämpötilaa nostetaan uudelleen (noin +72 °C:een), jolloin lämpöä sietävä DNA-polymeraasi rakentaa uudet juosteet. Tuloksena on kaksi DNA-molekyyliä.

4 ) Samat vaiheet toistetaan, jolloin tuloksena on neljä molekyyliä. Seuraavaksi samat vaiheet toistetaan jälleen: tuloksena saadaan kahdeksan molekyyliä, joista kaksi on täsmälleen samanlaisia kuin monistettava DNA-alue. Toisto toistolta monistettavana olevan DNA-jakson määrä kasvaa eksponentiaalisesti. Runsaat 20 toistoa tuottaa monistettavasta alueesta jo miljoonia kopioita.

säätelyalue

Geenin luennan aloittamiseen ja luennan säätelyyn osallistuva alue, joka sijaitsee ennen koodaavaa aluetta. Sisältää tehostajajaksoja ja promoottorin.

koodaava alue

Se osa geeniä joka luetaan esiaste-RNA:ksi

operoni

Kokonaisuus, jossa usean geenin koodaavat alueet sijaitsevat yhden säätelyalueen perässä. Tyypillistä bakteerisoluille. Sen avulla bakteeri pystyy tuottamaan tehokkaasti tarvittavan määrän yhteen aineenvaihduntareittiin tarvittavia entsyymejä.

silmukointi

Introneiden poistaminen esiaste-RNA:sta ja eksoneiden liittäminen yhteen lähetti-RNA:ksi.

proteiinien muodostuminen (tumallisessa solussa)

Proteiinien muodostuminen bakteerisolussa

entsyymi

proteiini, joka nopeuttaa soluissa tapahtuvia reaktioita

biokatalyytti

Solun kemiallisia reaktioita nopeuttava molekyyli. Entsyymit toimivat soluissa tällaisina.

-eivät itse muutu reaktioissa

katkaisuentsyymit, restriktioentsyymit

(käyttö genetiikassa)

Entsyymejä, jotka katkaisevat DNA:n kaksoisjuosteen. Geenitekniikassa käytettävät _______ katkaisevat DNA-molekyylin aina tietyn emäsjärjestyksen kohdalta.

-genetiikassa eristetään bakteereista

-Jokainen __________ on erikoistunut katkaisemaan DNA:ta vain tietyn emäsjärjestyksen kohdalta

ligaasi, liittäjäentsyymi

(käyttö genetiikassa)

Liittävät irrallaan olevat DNA-juosteiden päät toisiinsa

Cas-entsyymit

(käyttö genetiikassa)

leikkaavat DNA-molekyylin täsmälleen opas-RNA:n osoittamasta kohdasta

käänteiskopioijaentsyymi

(käyttö genetiikassa)

kopioivat RNA:n emäsjärjestyksen yksijuosteiseksi vastin-DNA:ksi eli cDNA:ksi

esimerkiksi silloin, kun tietystä kudoksesta on eristetty lähetti- RNA:ta ja halutaan muodostaa sitä vastaava DNA

proteaasi

(käyttö genetiikassa)

hajottavat solun proteiinit DNA:ta puhdistaessa

RNA-nukleaasi

(käyttö genetiikassa)

pilkkovat RNA:ta

Yhdistelmä-DNA-tekniikka

Geenitekniikan menetelmä, jossa kaksi DNA-juostetta liitetään yhteen, jolloin syntyy uudenlaisia yhdistelmä-DNA-molekyylejä.

- joukko menetelmiä, joissa DNA:ta käsitellään, muokataan, yhdistetään ja siirretään eliöstä toiseen

antibioottivalinta

menetelmä, jonka avulla etsitään tietylle antibiootille vastustuskykyisiä bakteereita.

- geeninsiirrossa voidaan käyttää apugeeninä antibioottiresistenssin geeniä.

----sen perusteella tehtävän antibioottivalinnan avulla löydetään bakteerit, joissa siirtogeeni on

klooni

Samasta yksilöstä suvuttoman lisääntymisen avulla syntyneiden, perinnöllisesti samanlaisten jälkeläisten joukko.

vastin-DNA, cDNA (complementary DNA)

RNA:n emäsjärjestyksen perusteella kopioitu DNA .

Lähetti-RNA:n perusteella tehty _____ sisältää vain eksonit.

-Yksijuosteinen _________, joka on valmistettu tumallisen eliön geenin siirtoa varten, muutetaan kaksijuosteiseksi DNA-polymeraasin avulla.

käytetään monissa emäsjärjestyksen tunnistusta vaativissa tekniikoissa

opas-RNA

20 nukleotidin mittainen RNA-molekyyli, jonka avulla cas-entsyymin toiminta kohdistetaan juuri haluttuun kohtaan muokattkatkaisuentsyymienavaa DNA-ketjua.

- DNA pystytään katkaisemaan täsmälleen halutusta kohdasta kyseisten katkaisuentsyymien (Cas entsyymi) ja _____ avulla

CRISPR-tekniikka

Geeninmuokkaustekniikka, jossa cas-entsyymin avulla leikataan DNA-kaksoisjuoste tarkasti juuri tietyn emäsjärjestyksen kohdalta.

-- Cas-entsyymi ohjataan haluttuun kohtaan opas-RNA:n avulla.

--Opas-RNA voidaan tehdä laboratoriossa juuri halutunlaiseksi.

Tekniikkaa käytetään poisto- ja siirtogeenisten eliöiden tuottamiseen.