Poznanie budowy i właściwości DNA zapoczątkowało intensywny rozwój biotechnologii molekularnej. Jedną ze stosowanych w tej dziedzinie metod jest modyfikacja genów. Umożliwia ona tworzenie organizmów o cechach korzystnych dla człowieka albo środowiska. Jej osiągnięcia służą medycynie, sądownictwu, przemysłowi, rolnictwu i ochronie środowiska. Produkty biotechnologii niewątpliwie przynoszą pożytek, jednak budzą również obawy związane z ich możliwym negatywnym wpływem na środowisko i zdrowie człowieka oraz kontrowersje związane z ich etycznym wykorzystaniem.

Hodowla transgenicznych mikroorganizmów

1. Organizmy zmodyfikowane genetycznie

GMO to organizm, w którym materiał genetyczny został zmieniony za pomocą technik inżynierii genetycznej. W wyniku modyfikacji genetycznych powstają mikroorganizmy, rośliny i zwierzęta o takich cechach, których otrzymanie poprzez dobór sztuczny trwałoby bardzo długo lub byłoby niemożliwe.

2. Wykorzystanie DNA w nauce, medycynie i sądownictwie

W DNA zawarte są informacje o cechach organizmów. Każdy organizm (z wyjątkiem klonów) ma swój unikatowy i charakterystyczny tylko dla niego zestaw nukleotydów. Analiza sekwencji DNA pozwala określać ewolucyjne pokrewieństwo między organizmami, identyfikować przyczyny chorób, ustalać tożsamość ludzi, np. wskazywać przestępców na podstawie pozostawionych w miejscu zdarzenia śladów biologicznych. Badania nad DNA rozwijają się dzięki poznaniu genomu wielu organizmów, w tym człowieka, oraz wynalezieniu techniki PCR – łańcuchowej reakcji polimerazy, która pozwala na uzyskanie ze śladowych próbek DNA (mikrośladów) takich jego ilości, które nadają się do badań lub eksperymentów.

Zadania otwarte

Pamiętam i rozumiem

Polecenie 1

Porównaj biotechnologię tradycyjną z biotechnologią nowoczesną. Powiedz, czym zajmują się te dziedziny wiedzy.

Polecenie 2

Wyjaśnij, czym zajmuje się inżynieria genetyczna, i podaj przykłady jej zastosowania.

Polecenie 3

Wyjaśnij, jaki organizm nazywamy zmodyfikowanym genetycznie; wymień rodzaje modyfikacji genetycznych.

Polecenie 4

Informacja genetyczna jest zapisana w cząsteczkach DNA każdego organizmu. Do jakich celów wykorzystuje się analizę sekwencji nukleotydów w DNA? Wymień 4 przykłady.

Polecenie 5

Podaj przykłady praktycznego zastosowania biotechnologii w ochronie środowiska.

Czytam i interpretuję

Polecenie 6

Na podstawie tekstu wykonaj polecenia.

Aby dokonać transformacji rośliny, trzeba najpierw wybrać i powielić gen, którym chcemy wzbogacić jej materiał genetyczny. Gen jest namnażany poza organizmem, z którego pochodzi i wprowadzany do odpowiedniego wektora, np. bakterii Agrobacterium tumefaciens. Jej przygotowanie polega na usunięciu genów wywołujących chorobę rośliny i zastąpienie ich wybranym celowo fragmentem DNA (transgenem). Tak zmodyfikowane bakterie są namnażane. W kolejnym etapie przygotowuje się tkankę roślinną. Mogą to być liście, wierzchołki wzrostu, zarodki, które zostają zranione, by ułatwić wnikanie bakterii. Gdy bakteria zainfekuje komórki roślinne, transgen powinien zostać wbudowany w ich genomy. By potwierdzić, czy do tego doszło, wykonuje się następujące czynności:

  • hoduje się poddane transformacji tkanki na pożywce, która ogranicza wzrost niezmienionych genetycznie komórek;

  • z wyselekcjonowanych tkanek odtwarza się rośliny in vitro;

  • prowadzi się badania potwierdzające, że otrzymane w ten sposób rośliny zawierają wprowadzone sztucznie geny, i produkują zakodowane przez nie białka, a także że w hodowli nie występuje A. tumefaciens;

  • prowadzi się polową uprawę sadzonek i obserwuje m.in., czy gen został wbudowany na stałe, czy produkcja białka zachodzi w oczekiwany sposób oraz czy wprowadzony gen nie wywołuje niepożądanych zmian (na podstawie: , Wiedza i Życie, nr 09/2010).

  1. Nazwij metodę modyfikacji organizmów, którą opisuje tekst.

  2. Przedstaw za pomocą schematu blokowego kolejne czynności, jakie wykonuje badacz w celu uzyskania zmodyfikowanej rośliny.

  3. Opisz wektor genetyczny zastosowany w opisanej transformacji.

  4. Wymień trudności, jakie mogą się pojawić podczas wytwarzania transgenicznych roślin.

Polecenie 7

Przeanalizuj ilustrację, a następnie opisz wygląd i podaj płeć sklonowanego królika.

Polecenie 8

Na podstawie profili genetycznych przedstawionych osób ustal, czy chłopiec i dziewczynka są biologicznymi dziećmi tej pary rodziców.

Polecenie 9

Oceń poprawność informacji, wskaż, omów i popraw dostrzeżony błąd.

W dobrze zachowanych szczątkach tura odnaleziono materiał genetyczny tego wymarłego zwierzęcia. Naukowcy krok po kroku odtwarzają jego kod genetyczny.

Polecenie 10

Nadaj tytuł poniższej ilustracji.

Rozwiązuję problemy

Polecenie 11

Jednym z pierwszych leków dopuszczonych do powszechnego stosowania uzyskanych dzięki inżynierii genetycznej była ludzka insulina produkowana przez modyfikowane genetycznie bakterie. Sformułuj hipotezy stanowiące próbę wyjaśnienia, dlaczego w pierwszej kolejności zajęto się leczeniem cukrzycy.

Polecenie 12

Niektórzy twierdzą, że badania wykrywające nieuleczalne choroby genetyczne są bezcelowe. Czy zgadzasz się z tą opinią? Czy diagnostyka chorób genetycznych powinna być prowadzona powszechnie, a wyniki badań jawne, jak np. fakt posiadania określonej grupy krwi? Wyraź swoją opinię i uzasadnij ją.

Polecenie 13

Projekt poznania ludzkiego genomu (HGP) zakończył się niewątpliwym sukcesem. Informacje uzyskane w wyniku jego realizacji mogą być wykorzystane w opracowaniu skuteczniejszych metod diagnozy chorób genetycznych oraz w wykrywaniu ryzyka ich wystąpienia.
Odpowiedz na pytania:

  1. Jak, twoim zdaniem, wiedza na temat sekwencji DNA w genomie człowieka może być wykorzystywana dla dobra ludzkości?

  2. Do kogo powinny należeć dane opracowane podczas projektu i kto powinien mieć do nich dostęp?

  3. Czy chciałbyś/chciałabyś znać szczegóły swojego genomu?

  4. Czy, twoim zdaniem, powinno się stworzyć bazę profili genetycznych wszystkich obywateli?

Polecenie 14

Co pewien czas w mediach pojawia się pogląd, że wizja klonowania dinozaurów przedstawiona w powieści i filmie pt.: Park Jurajski jest bardzo bliska urzeczywistnienia.

  1. Wymień konsekwencje, jakie mogłoby przynieść ludziom i środowisku naturalnemu przywrócenie dinozaurów do życia.

  2. Wykorzystując wiedzę na temat klonowania zwierząt, zaprojektuj etapy sklonowania dinozaura. Weź po uwagę dostępność i kompletność materiału genetycznego, dawcę komórki jajowej i miejsce rozwoju zarodka.

Polecenie 15

Zwierzęta transgeniczne wykorzystywane są jako modele ludzkich chorób. Dają one możliwość badania mechanizmów chorób, testowania nowych leków i terapii. Oceń korzyści i zagrożenia, wynikające ze stosowania zwierzęcych modeli ludzkich chorób, w projektowaniu potencjalnych terapii i leków.

Polecenie 16

Opinie nt. organizmów i produktów GMO są podzielone. Metodą drzewka decyzyjnego rozważ następujący problem: Zastosowanie roślin genetycznie modyfikowanych pozwala lepiej zaspokoić potrzeby stale rosnącej populacji ludzkiej.

Zadania zamknięte

Otwórz i wydrukuj załącznik.

Projekt badawczy

Otwórz i wydrukuj załącznik.