UNIVERZITET U TRAVNIKU
FARMACEUTSKO ZDRAVSTVENI FAKULTET
Smjer : Farmaceutski
Kloniranje i genetički inženjering u medicini
-Seminarski rad-
Predmet : Klinička biohemija II
Mentor : prof.dr. Radmila Maksimović
Studenti: Rıdvan Koç
602/13
Travnik, 2016
UVOD
Genetika
(Starogrčki
γενετικός
, “genitivno” i
γένεσις
, “podrijetlo”) je
znanost
koja se
bavi proučavanjem nasljeđivanja u živih bića, te pojava i uzroka međusobne sličnosti, ali
i različitosti.
Genetika se bavi
molekularnom
strukturom i funkcijom gena, ponašanjem gena u
kontekstu
stanice
ili organizma (npr. dominantnost i
epigenetika
), nasljeđivanjem
roditeljskih gena od strane potomaka, kao i rasprostranjenosti gena, varijacijama i
promjenama u populaciji. Ako je dato da su geni univerzalni za sve žive organizme,
genetika se može smatrati znanošću o svim živim bićima, od
virusa
i
bakterija
, preko
biljaka
(posebno uzgojnih kultura) do
ljudi
(npr.
medicinska genetika
).
Činjenica da živa bića nasljeđuju osobine od svojih roditelja već se od
pretpovijesti
koristila za poboljšavanje uzgojnih kultura i
životinja
selektivnim razmnožavanjem
.
Međutim, razvoj današnje genetike, koja pokušava shvatiti proces nasljeđivanja, počeo je
djelovanjem
Gregora Mendela
sredinom 19. stoljeća. Iako on nije poznavao fizičku bazu
za nasljeđivanje, Mendel je primijetio da organizmi nasljeđuju osobine preko diskretnih
jedinica za nasljeđivanje, koje se danas zovu geni.
Geni odgovaraju područjima u
DNK
, molekuli koja se sastoji od različitih tipova
nukleotida - sekvenca ovih nukleotida je genetička informacija koju organizmi naslijede.
DNK se prirodno pojavljuje u obliku dviju spirala, a nukleotidi se nalaze na svakoj spirali
i dopunjavaju jedni druge. Svaka spirala može poslužiti za stvaranje još jedne spirale - to
je fizička metoda stvaranja kopija nasljednih gena.
Sekvencu
nukleotida
u genu prevode stanice kako bi stvorile lanac
aminokiselina
,
stvarajući
proteine
— raspored aminokiselina u proteinu odgovara redu nukleotida u tom
genu. Ova veza između sekvence nukleotida i sekvence aminokiselina naziva se
genetski
kod
. Aminokiseline u proteinu određuju kako će se on preklapati u trodimenzionalnom
obliku; ta struktura je, pak, odgovorna za funkciju proteina. Proteini izvršavaju gotovo
sve funkcije koje su stanicama potrebne za život. Promjena DNK u genu može
promijeniti aminokiseline proteina, mijenjajući njegov oblik i funkciju: to može dovesti
do dramatičnih efekata u stanici i cijelom organizmu.
Iako genetika igra važnu ulogu u izgledu i ponašanju organizama, ipak kombinacija
genetike i onoga što je organizam iskusio daje krajnji rezultat. Na primjer, premda geni
igraju važnu ulogu u određivanju
visine
organizma, njega i ostala stanja kroz koja on
prođe nakon početka
života
također imaju velik utjecaj.
stanicu (ili samo njenu jezgru) znanstvenici tada unesu u jajnu stanicu iz koje su
odstranili jezgru i kroz nju puste struju.
Tim se postupkom postiže sjedinjenje stanice i
citoplazme
jajne stanice. Nakon što dobije
novu jezgru, jajna stanica počinje se dijeliti kao da je oplođena, čime počinje razvoj klona
životinje iz koje je uzeta tjelesna stanica.
Embrij
se tada
može
implantirati u
maternicu
surogat majke,
gdje će se, u
rijetkim
slučajevima
kada se sve
odvija po planu,
nastaviti razvijati dok ne dođe vrijeme da mlado dođe na svijet. Postoji i druga
mogućnost, a to je da se embrij zadrži u
maternici
samo dotle dok se iz embrioblasta ne
uspiju izdvojiti embrionalne matične stanice koje se dalje mogu držati u kulturi.
Znanstvenici vjeruju da bi ovaj temeljni princip kloniranja trebao biti djelotvoran i u
slučaju ljudi. Ustvari, pokušaj kloniranja čovjeka koji sam prije spomenula izvršen je s
namjerom da se dobiju embrionalne matične stanice. Kloniranje u tu svrhu naziva se
terapijsko kloniranje.
Klon (grčki klon, grana, ogranak, cijepika, kalem, podmladak)
označava skupinu jedinki ili pojedinih organizama, nastalih aseksualnim
razmnožavanjem, iz jedne seksualnim načinom dobivene jedinke. Ovaj način
umnožavanja molekula ili jedinki ne znači nužno i rekombinantnu DNA, posebno kada se
razmatra kloniranje u sisavaca .
KLONIRANJE:
Danas rutinska procedura
Važno za istraživanje razvojnih procesa u organizmu
Važno za stvaranje transgeničnih organizama
Važno za istraživanje ekspresije gena
Važno za istraživanje procesa starenja
Važno za istraživanja interakcije genoma i citoplazme
KLONIRANJE BILJAKA U LABORATORIJSKIM UVJETIMA
Tehnikama kulture biljnih stanica i tkiva
u uvjetima
in vitro
(uzgoj u staklenim
posudama) mnoge biljne vrste mogu se klonirati u laboratoriju. U sterilnim i strogo
kontroliranim uvjetima moguće je iz malih dijelova biljke ili čak iz pojedinih biljnih
stanica uzgojiti čitavu biljku. Za prvi pokušaj regeneracije mrkve iz diferenciranog tkiva
korijena (Slika 20.4.). zaslužan je F.C. Steward 1952. Takve se regenerirane biljčice
mogu iz epruvete prenijeti u zemlju.
Na taj se način neka majčinska biljka može klonirati u veliki broj genetički identičnih
potomaka.
Stewardov pokušaj regeneracije mrkve iz jedne diferencirane stanice je
dokaz
totipotentnosti biljne stanice
. Totipotentnost je zadržavanje embriogenog potencijala
diferencirane stanice.
Slika 1a. Regeneracija biljaka mrkve iz diferenciranog tkiva korijena u uvjetima
in vitro
KLONIRANJE ŽIVOTINJA U LABORATORIJSKIM UVJETIMA
Totipotentnost je puno teže pokazati u životinja. Pokusi na vodozemcima (
Xenopus levis
)
(Slika 20.5.) pokazali su da sposobnost razvoja novog organizma prvenstveno ovisi o fazi
razvoja stanica koje se koriste kao donori diploidne jezgre. Ako je donor jezgre
nediferencirana stanica embrija iz većine će se jajnih stanica s transplantiranom jezgrom
razviti punoglavci. Ukoliko se koriste diferencirane stanice punoglavca (npr. stanice
crijeva) u manje od 2% slučajeva će doći do razvoja punoglavca. Jezgre stanica rane
embrionalne faze razvitka još uvijek su totipotentne, dok je to rijetkost u već
Slika 20.7. Postupak kloniranja ovce Dolly
