Biotechnológia - bevezető előadás - klarissa_ro@yahoo.com

DECEMBER 4 – TESZT II: Utolsó 5 kurzus (protoplasztfúziótól) Szeptember 25 – Bevezető előadás Október 2. – A növényi biotechnológia alapjai Október 9– Az ivaros szaporodás biotechnológiája Október 16 – Az ivartalan szaporodás biotechnológiája Október 23– Szomatikus sejtgenetika I. : Szomaklonális variabilitás, mutánsizolálás Október 30 – Szomatikus sejtgenetika II.: Protoplasztfúzió OKTÓBER 30: - TESZT I: első 5 kurzus (protoplasztfúzióig) November 6 – Transzgénikus növények előállításának stratégiái I. November 13 – Transzgénikus növények előállításának stratégiái II. November 20 – Első generációs transzgénikus növények növények I. November 27 – Másod és harmadgenerációs transzgénikus növények December 4 – Növényi biotechnológiák által nyerhető termékek az ipar és az egészségügy számára DECEMBER 4 – TESZT II: Utolsó 5 kurzus (protoplasztfúziótól) December 11 – Ismétlő óra, tesztek javítása December 18 - VIZSGA

Gyakorlat: összesen 30 pont Teszt I: max. 10 pont Teszt II: max. 10 pont egy angol nyelvű cikk alapján készített előadás: max. 10 pont Megjegyzés: A tesztek rákérdeznek majd a gyakorlat anyagára is!!!! Elméleti vizsga: Szóbeli

Mi is az? „A biokémiának, a mikrobiológiának és a műszaki tudományoknak az integrált felhasználása annak érdekében, hogy mikroorganizmusoknak, tenyésztett sejteknek vagy ezek egyes alkotórészeinek (pl. enzimeknek) valamely képességét ipari termelési célokra alkalmazzuk” – Európai Biotechnológiai Szövetség

! Klasszikus biotechnológia Modern biotechnológia Fermentáció Klasszikus nemesítés Géntechnológia Egy gént egy élőlényből kiemelünk és átültetjük egy másikba Nehézségek A gén nem épül be Nem várt módon nyilvánul meg Hatás más génekre !

Széleskörű felhasználás Ipar, mezőgazdaság Kórokozó rezisztencia Mikroszaporítás, klónozás Energiatermeltetés ... Egészségügy Kórokozók kimutatása Gyógyszerhatóanyagok termeltetése  Környezetvédelem Szennyezőanyagok kimutatása és lebontása Biodegradáció Igazságügy Szigorú ellenőrzési folyamatok és szabályok

Egy kis történelem...

Őstörténet - korai alkalmazások Első háziasított állatok – mesterséges szelekció Az asszíriai és babilóniai papok már mesterséges megporzást alkalmaztak – első keresztezések Első fermentálók sumér és babilóniai sörgyártás Egyiptom: kenyérgyártás élesztővel, joghurtgyártás bacival, sajtgyártás, bor-, sör- és ecetgyártás fermentációval

A tudományos megközelítés kezdetei

1673: Anton van Leeuwenhoek Mikroszkóp protozoák, baktériumok leírása - fermentáció spermiumok felfedezése - szexuális szaporodás

1850 - Semmelweis Ignác “az anyák megmentője”

1865 - Gregor Mendel A genetika atyja

1865 – 84 Luis Pasteur 1863 „pasztörizálás” 1880 legyengített kórokozókkal immunizálás 1884 veszettségvakcina kidolgozása

1873-95 Robert Koch baktériumtelepek növesztése agaron számos baktérium leírása

1902 Haberland elsőként próbálkozott növények vegetatív sejteinek tenyésztésével táptalajon

1928 - Alexander Flemming A penicilin felfedezője

1944 - Oswald T. Avery Genetikai transzformáció – a transzformáló anyag a DNS

1950 - 53 Rosalind Franklin – a DNS röntgendifrakciós képe Erwin Chargaff – DNS bázisainak bárosodási szabályai

James Watson – Francis Crick 1953 DNS szerkezet

MA 1996 USA: az első genetikailag módosított kukorica és szójatermés USA  Japán  EU Vezető cégek Monsanto www.monsanto.com Bayer www.bayer.com Novartis www.novartis.com Genentech www.gene.com

Problémák Leginkább rászoruló országok engedhetik meg maguknak a legkevésbé Vásárlók hozzáállása – igencsak változó „zöldek” ellenpropagandája – sokszor akadályozzák a kutatást Egyes technológiák esetében nagyon kevéssé ismertek a környezetre gyakorolt hatások

Állati biotechnológia

Szaporítás biotechnológia Termelés biotechnológia

Mesterséges megtermékenyítés Nemi úton terjedő betegségek kivédése Legjobb tenyészértékű állatok utóda A tenyésztési célokat hamarabb el lehet érni Kevesebb apaállat Egy apaállat után rövid időn belül sok utód nyerhető Földrajzi korlátok eltűnése Piac igényeihez való gyors alkalmazkodás Különböző állatfajoknál különböző technikák (legjobb eredmények a szarvasmarháknál) Hígítók: a spermiumok életképességének megtartása, mozgékonyságuk csökkentése okok

A szaporulat nemének meghatározása Megtermékenyítés előtt Szedimentációs eljárás: Elv: az X kromoszómát hordozó hímivarsejtek egyes állatfajoknál nehezebbek, mint a Y kromoszómásak A hígító folyadékban immobilizált hímivarsejteket ülepedni hagyják. Mivel az X kromoszómát hordozó spermiumok gyorsabban ülepednek, mint az Y-osak, bizonyos idő elteltével a folyadékoszlop alján inkább női egyedeket, a tetején hím egyedeket létrehozó hímivarsejtek találhatóak Jó eredmények szarvasmarháknál, juhoknál A spermiumok ivari dimorfizmusán alapuló gépi szétválogatás Nagyon hosszadalmas Drága Megtermékenyítés után: a nem kívánt nemű embriók megsemmisítése

Embrióátültetés Embriók átültetése egy donor anyaállatból a recipiens állatba Ok: magas tenyészértékű anyaállatokból évente több tíz nagy értékű embriót lehet nyerni A folyamat: Embriótermeltetés: Szuperovuláció kiváltása Mesterséges megtermékenyítés Embrió gyűjtés: a fejlődő néhány napos, még nem beágyazódott embriók eltávolítása általában műtéti úton Embrió beültetés: a recipiens állat akár a legkedvezőtlenebb tenyészértékű is lehet, a lényeg az, hogy egészséges legyen

Embrionális sejtcsoport manipulációja Makromanipuláció: „ha nem nyúlunk be a sejtekbe” Embriómélyhűtés: több évtizedig konzerválni lehet a korai stádiumú embriókat nagyon alacsony hőmérsékleten (-196°C) Embrió darabolás: identikus ikrek előállítása a korai stádiumú embrió darabolásával (max 4 embrió) Kiméra előállítási technika – különböző szülőktől (akár különböző fajú szülőktől...) származó embrió darabok összerakása Mikromanipuláció: ha a sejten belül változtatunk valamit Klónozás Génátültetés

Klónozás Az embriódarabolás is klónozás Kimérikus klónozás: idősebb embrió sejtcsoport beültetése fiatalabb embrióba Sejtmagátültetéses klónozás Még nem differenciálódott 8 – 16 sejtes embrió sejteket saját sejtmagjuktól megfosztott petesejtekkel összeolvasztani, a keletkezett embriókat a recipiens anyaállatba beültetni Dolly: felnőtt állat testi sejtének sejtmagjával

Környezettisztító és üzemanyagtermelő biotechnológiák Ipari melléktermékek lebontás Szenyvíztisztítás

Biotechnológiák az egészségügyben Oltás ISCOM vakcinák alegységvakcina Diagnosztika DNS hibridizáció (Southern blott) PCR (Polymerase Chain Reactin) Szekvenálás ELISA (Ensime Linked Immuno Sorbent Assay) - fehérje DNS

Növényi biotechnológia

A növényi szervezetek, sejtek és sejtorganellumok örökletes programjának megváltoztatása és az így kialakított új tulajdonságok gyakorlati felhasználása Növénynemesítés Növénytermesztés Szaporítóanyag előállítás Növényvédelem

Tárgya a növények örökítő anyaga és az ezt hordozó organellulok Szintézistudomány Tárgya a növények örökítő anyaga és az ezt hordozó organellulok kloroplasztisz sejtmag mitokondrium

Géntechnológia – molekuláris szintű génsebészeti technikák Szomatikus sejtgenetika – sejtszintű, citogenetikai eljárások Reprodukciós (szaporodási) biotechnológia – szövet és szervszintű szaporítási technikák

Hasznos linkek http://biotechnologia.lap.hu ! http://www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed/ http://www.agry.purdue.edu/links/! http://www.plantstress.com/ http://www.accessexcellence.org/ http://www.kumc.edu/gec/lessons.html! http://www.epa.gov/