Rakendusbioloogia

1.1 Bioloogia saavutuste kasutusvõimalusedFundamentaalteadus -  objektide ja nähtuste olemuse uurimine. See moodustab vastava teaduse- keemia, füüsika, bioloogia ja geoloogia. Rakendusteadus Loodusnähtuste praktilisel otstarbel kasutamine. Teadus, mis tegeleb loodusteadlike teadmiste praktilise rakendamise ja meetodite otsimise ja arendamisega põllumajanduse, meditsiini, tööstuse ja energeetika otstarbeks. Biotehnoloogia -  on elusorganismidele omaseid protsesse kasutatakse tehnilistes seadmetes.1.2 Raku - ja embrüotehnoloogiaMeristeempaljundus - taimede vegetatiivse paljundamise ehk kloonimise meetodeist. Kloonimine on geneetiliselt identse järglaskonna saamine. Inimene on paljusid taimi paljundanud iidsetest aegadest peale(paljundanud mugulate,sibulate,pistikute, poognate jne abil). Meristeempaljundus on meristeemrakkude kasutamine ühelt taimelt väga suure arvu vegetatiivsete järglaste saamiseks. Taimedel on võrsete tippudes algkude ehk meristeem. Ka vigastuste paranedes tulev haavakude ehk kallus sisaldab algkudet. Meristeemi rakud pole diferentseerunud (ehk pole veel eristunud kindlat funktsiooni täitma). Sobivates tingimustes, teatud taimehormoonide toimel võivad meristeemrakud alguse anda kogu taime arengule, nad on totipotentsed(kõikvõimelised). Meristeempaljunduseks eraldatakse varre kasvukuhikust (võrse tipud,pungad, lehed vms) väike koelõik, mis pannakse steriliseeritud suletud anumasse söötmele. Sööde sisaldab mineraalaineid, mis aitavad kultuuril kasvama minna. Kui ta on kasvama läinud, siis eraldatakse mikrovõrsed ja pannakse uuele söötmele, mis soodustab juurte tekkimist. Juurdunud võrsed istutatakse kasvuhoonesse. Meristeempaljundust hakati kasutama raskesti paljundatavate taimede tootmiseks (orhidee,viljapuud). Meristeemrakud on ka viirusevabad, seetõtttu saadakse viirusevabasid taimi. hübridoomitehnoloogia - meetod imetajate rakkude liitmiseks üheks rakuks ja ka monokloonsete antikehade tootmiseks. Loom immuniseeritakse antigeeniga. Põrn toodab lümfotsüüte, mis toodavad vastavaid antikehasid. Need rakud ei ela kaua väljaspool organismi. Kasvajarakkudel on piiramatu paljunemisvõime. Lümfotsüüdid ja kasvajarakud pannakse segusse, mis aitab kaasa nende ühinemisele. Tekivad hübridoomid. Rakud viiakse selektiivsöötmele, kus jäävad ellu vaid hübridoomid. Hübridoomid kloonitakse. Valitud kloone kasvatatakse antikehade tootmiseks elusorganismis või kunstlikes tingimustes. Antikehad eraldatakse kasvukeskkonnast. Antigeen- kehavõõras,teiselt organismilt pärit aine, mis põhjustab vastureaktsioonina antikehade tekke.Antikehad- valgud, mis kaitsvad organismi bakterite, viiruste ja toksiinide eest. Monokloone antikeha -  üht kindlat tüüpi antikehaAntiseerum- vereseerum, mis sisaldab organismi toodetud antikehade segu kas ühe või mitme antigeeni vastu. Sellisel teel saadud antikehad(hübridoomi teel) kasutatakse näiteks viiruse tuvastamiseks kartulilehes või düstrofiini(valk) tuvastamiseks inimese lihasrakus. Kasutatakse veel  selle aine väga puhtaks eraldamiseks segust ning meditsiinilises ja veterinaarses diagnostikas. Embrüosiirdamine ja viljastamine in vitro imetajatelEmbrüosiirdamine seisneb arengu algusjärgus oleva embrüo ülekandes rasestumisvalmis naise emakasse või indlevasse emaslooma. Suurem huvi tekkis imetajate embrüosiirdamise vastu, kui avastati hormoon(foliikuleid stimuliseeriv hormoon) mis kutsub imetajas esile superovulatsiooni, mille ajal küpseb üle 10 munaraku korraga. Seejärel viljastatakse loom kehasiseselt ära ning 6-8 päeva hiljem pestakse imetaja embrüod(blastotsüstid) välja. Eraldatud embrüod hoitakse spetsiaalses söötmes ning nendest valitakse välja kõige paremini arenenud embrüod, mis siirdatakse või säilitatakse vedelas lämmastikus. Embrüod siirdatakse teistesse retsipient loomade emakasse. teiselt loomalt pärit embrüod sünnitanud loom on surrogaat ehk asendusema. Embrüosiirdamine inimesel - toimub in vitro, katseklaasis. Naiselt võetakse küps munarak ning mehelt võetakse seemnerakud ning need pannakse katseklaasis kokku. Kui munarakud on viljastatud, siirdatakse need tagasi naisele, tavaliselt mitu korraga, sest kõik ei pruugi emakaseinale kinnituda ja arenema hakata. SElle viljastamise tõttu on tõusnud ka kaksikute arvukus.Imetajate kloonimine -  Varase embrüo lõigustusrakud(blastomeerid) on kõikvõimelised arenema tervikorganismiks- totipotentsed. Sel teel on võimalik saada ühest väärtuslikuna testitud embrüost mitu isendit. (embrüo ehk moorula jagatakse osadeks ning jaotatakse loomade vahel ära). Sellisel viisil on tekkinud isendid geneetiliselt identsed omavahel, kuid sama genotüübiga vanemisendit pole olemas(selleks oli sügoot) Teine kloonimise variant on somaatilise ehk diferentseerunud keharaku tuuma siirdamine munarakku ehk (tuumkloonimine).  Munarakudoonori munarakust eemaldatakse tuum ning liidetakse mõne keharakuga elektriimpulsiga. (eri kudede rakkude suurtest erinevustest hoolimata on neis kõigis olemas kogu organismi genotüüp). Saadud sügoot pannakse kultuuri arenema ning kui ta on varajaseks embrüoks arenenud, siirdatakse kolmandale isendile. Ning sünnib kloon, kes on geneetiliselt identne tuumadoonoriga. Inimeste kloonimiseks on kaks meetodi : reproduktiivne ja terapeudiline.Reproduktiivne kloonimine  on isiku vegetatiivne paljundamine. Munaraku doonori munarakust eemaldatakse tuum ja asendatakse tuumadoonoriga(isa või ema).Embrüot hoitakse söötmel ning alles blastotsüstina siirdatakse emakasse ja võib sündida kloonlaps. Terapeudiline kloonimine - tekitatakse kloon embrüo, mida hoitakse söötmel kuni blastotsüsti tekkimiseni, siis see lõhutakse - eraldatakse tüvirakud. Need kasutatakse tuumadoonorile geneetiliselt identsete kudede ja organite kasvatamiseks. 1.3 Tüvirakud ja rakuteraapiaSelgroogsete tüvirakud on diferentseerumata jagunemisvõimelised rakud, mis võivad diferentseeruda teisteks rakutüüpideks. Rakuteraapia on ravimeetod, mille puhul organismi hävinud rakke või organite kahjustunud funktsioone taastatakse tüvirakkude siirdamisega. ( lk 33. pilt 1.22)Nabaväädivere tüvirakke saab kasutada paljudeks rakutüüpideks. Neid tüvirakke saab kunagi hiljem kasutada sama indiviidi peal, kellelt nad pärit on. Täiskasvanud tüvirakud säilitavad oma jagunemisvõime ja võivad diferentseeruda elundis leiduvate kudede rakutüüpideks ning isegi muude organite rakkudeks. 1.4 GeenitehnoloogiaGeenitehnoloogia on DNA valitud lõikude eraldamine, töötlemine in vitro ja siirdamine sama või muu liigi isendi geneetilisse struktuuri - kromosoomi, plasmiidi või viirusesse. Rekombinatseks DNA'ks nimetatakse  DNA molekuli, milles on ühendatud eri liikidelt pärit DNA fragmendid. Selle eelduseks oli restriktaaside avastamine bakterites - ensüümid, mis lõikavad DNA molekuli kaksikahelat kindlate järjestuste kohalt. Kui sama restriktaasiga töödelda erinevaid DNAsid, siis on tekkinud lõikudel komplementaarsed üheahelalised otsad(kleepuvad otsad). Geneetiliselt muundatud organismid on transgeensed organismid, kelle genoomi on siirdatud mõne võõrliigi geen, mis neis organismides avalduvad ja ka järglastele päranduvad. Kuid on ka teist tüüpi GM-organisme.Neil rikutakse mingi kindla geeni struktuur suunatud mutatsiooni abil ära. Sellega kaotatakse tema funktsioon. See pärandub edasi ka järglastele, kuid ainult siis kui muundunud organism on paljunemis ja sigimisvõimeline. Seda kutsutakse geeninokaudiks. 

New Page