המצגת נטענת. אנא המתן

המצגת נטענת. אנא המתן

התא – מבנה ותפקוד הנדסה גנטית ויישומיה נושאי השיעור

מצגות קשורות


מצגת בנושא: "התא – מבנה ותפקוד הנדסה גנטית ויישומיה נושאי השיעור"— תמליל מצגת:

1 התא – מבנה ותפקוד הנדסה גנטית ויישומיה נושאי השיעור
הנדסה גנטית: שיטות בסיסיות דוגמאות ליישומי ההנדסה הגנטית: ברפואה: ייצור הורמונים, יישומי הנדסה גנטית בחקלאות: השבחת צמחים, הקניית עמידות לצמחים נגד מזיקים שיבוט (של תאים ושל אורגניזמים שלמים) הסכנות בהנדסה הגנטית. העברת גן המקודד לאנזים שפעילותו גורמת לפליטת אור מגחלילית לצמח טבק Keith Wood (of DeLuca lab) for Science Magazine at wikimedia Wofl at he.wikipedia (CC BY-SA 2.0) מצגת המשך: יישומי הידע על גנום האדם

2 Janice Haney Carr, Centers for Disease Control and Prevention
הנדסה גנטית הידע והשיטות המצויים כיום בתחום הגנטיקה מאפשרים לאדם להעביר לחיידקים ולאורגניזמים אחרים גנים של יצורים אחרים. תהליך זה נקרא הנדסה גנטית. הגנים הזרים מתבטאים באורגניזמים המהונדסים כאילו היו הגנים המקוריים שלהם. לדוגמה: חיידק שהוחדר אליו גן של בני אדם המקודד ליצירת אינסולין, ייצר אינסולין. האינסולין המופק בדרך זו זול פי 600(!) מאינסולין המופק מבקר. טכניקות ההנדסה הגנטית מנוצלות גם לשינוי תכונות של אורגניזמים אחרים. לדוגמה: יצירת צמח תירס עמיד לחרקים מזיקים עגבנייה עמידה לקרה אורז בעל תכולת חלבון גבוהה חיידק מהונדס המייצר אינסולין Janice Haney Carr, Centers for Disease Control and Prevention התמונות לקוחות מהספר חידת התורשה, מטח.

3 אחידות הקוד הגנטי בכל האורגניזמים מאפשרת את ההנדסה הגנטית
ההנדסה הגנטית מתאפשרת הודות לאחידות הקיימת בעולם היצורים החיים: א. המבנה הבסיסי של ה־DNA זהה בכל היצורים החיים. ב. הקוד הגנטי הוא אוניברסלי, כלומר, זהה כמעט לחלוטין בכל היצורים החיים: בחיידקים, בצמחים, בבעלי חיים ובאדם, כל קודון מתורגם בכל היצורים לאותה החומצה האמינית בדיוק! לכן אפשר להעביר גנים מיצור אחד ליצור אחר גם כאשר שני היצורים אינם מאותו המין. 3

4 א. בידוד מקטע DNA המכיל את הגן ליצירת אינסולין.
שלבי ההנדסה הגנטית שלבי ההנדסה הגנטית לדוגמה נתאר את שלבי העברת הגן ליצירת אינסולין מאדם לחיידק. א. בידוד מקטע DNA המכיל את הגן ליצירת אינסולין. ב. החדרת מקטע ה־DNA לנשא של חומר תורשתי [פלסמיד או נגיף (וירוס)]. ג. החדרת הנשא לתאי חיידק (או אורגניזם אחר). האורגניזם המהונדס נקרא אורגניזם טרנסגני. ד. הגן מתבטא בחיידק המהונדס, כלומר, עובר תעתוק ותרגום ומתקבל תוצר חלבוני (אינסולין). ה. הגן עובר גם לצאצאי החיידק. כך נוצרים עותקים רבים של הגן בתוך החיידקים צאצאי החיידק המהונדס. פעולה זו נקראת שיבוט. (מהמילה שבט(. הגן פלסמיד חיידק מהונדס אינסולין שבט של חיידקים מהונדסים אינסולין 4

5 הנדסה גנטית : דוגמאות ליישומים בתחום הרפואה: ייצור הורמונים וריפוי גני
ייצור הורמונים בעזרת העברת הגן לייצורם מתאי אדם לתאי חיידקים: אינסולין הורמון הגורם להגברת קצב הכניסה של גלוקוז לתאי השריר ולתאים אחרים. בעבר הופק ההורמון מבלוטות היפופיזה של פרות וחזירים. ההורמון המופק בהנדסה גנטית זול יותר ונקי יותר. הורמון הגדילה יוצר לראשונה ב זה החומר הראשון בעולם שיוצר בשיטות של הנדסה גנטית. ההורמון גורם לגדילת העצמות, ןניתן לילדים שגידולם מעוכב. מחסור קיצוני בהורמון בגוף עלול לגרום לגמדות. ריפוי גני החדרת גן תקין לתאיו של אדם הלוקה במחלה תורשתית. יישום זה הוא עדיין בראשית דרכו. עוד על ריפוי גני – ראו במצגת: יישומי הידע על גנום האדם. Photo:  PerPlex (Wikimedia commons) מזרק אינסולין המשמש אנשים חולי סוכרת אדם הסובל מגמדות מחסור בהורמון הגדילה הוא אחת הסיבות לגמדות Library of Congress, Prints & Photographs Division, LC-DIG-cwpbh-01950 5

6 שאלה 2: לקוח מבגרות תשס"ה+תשס"ז
שאלה 2: יצור אינסולין שאלה 2: לקוח מבגרות תשס"ה+תשס"ז כיום האינסולין שמזריקים לחולי סוכרת מופק מחיידקים שהונדסו גנטית במיוחד לשם הפקת אינסולין של אדם. א. איזו תכונה של הצופן (הקוד) הגנטי מאפשרת ייצור אינסולין בדרך זו?   ב. בעבר השתמשו באינסולין שהופק מבעלי חיים. ציינו שני יתרונות שיש בהפקת אינסולין מחיידקים מהונדסים על פני הפקתו מבעלי חיים. 6

7 שאלה 2: לקוח מבגרות תשס"ה + תשס"ז
תשובה שאלה 2: לקוח מבגרות תשס"ה + תשס"ז כיום האינסולין שמזריקים לחולי סוכרת מופק מחיידקים שהונדסו גנטית במיוחד לשם הפקת אינסולין של אדם. א. איזו תכונה של הצופן (הקוד) הגנטי מאפשרת ייצור אינסולין בדרך זו?   ב. בעבר השתמשו באינסולין שהופק מבעלי חיים. ציינו שני יתרונות שיש בהפקת אינסולין מחיידקים מהונדסים על פני הפקתו מבעלי חיים. תשובה: א. האוניברסליות של מבנה ה־DNA ושל הקוד הגנטי. ב. ב. היתרונות בהפקת אינסולין מחיידקים מהונדסים: אינסולין שהופק מחיידקים הוא אינסולין אנושי (הופק מגן של תאי אדם) ולכן לא תהיה תגובה חיסונית של דחייה בגוף המקבל. כמו כן הוא מותאם יותר לרצפטורים בקרומי התאים ולכן יעיל יותר. התהליך מהיר יותר בגלל קצב ההתרבות המהיר של החיידקים, ולכן אפשר להפיק כמויות גדולות יותר. עלות ההפקה נמוכה. קל יותר לקבל מוצר נקי. הסיכוי להעברת מחלות קטן יותר. 7

8 דוגמאות ליישומים ההנדסה הגנטית בתחום החקלאות: השבחת צמחים
השבחת צמחים חקלאיים (שיפור תכונות קיימות או החדרת תכונות חדשות). המטרות העיקריות: הגדלת כמות היבול ואיכותו. דוגמאות: הטבלה והתמונות לקוחות מן הספר חידת התורשה, מטח. 8

9 © Anlace at Wikimedia commons
יישומי ההנדסה הגנטית בחקלאות: העברת גנים לצמחים להקניית עמידות נגד מזיקים כיום, בכמה מן הגידולים החקלאיים כגון תירס משתמשים בצמחים מהונדסים שהוחדר אליהם גן המקנה להם עמידות בפני מזיקים (מזיקים הם חרקים או אורגניזמים אחרים שניזונים מן הצמח וגורמים לירידה בכמות היבול ובאיכותו). © Anlace at Wikimedia commons 1. מקור הגן: החיידק בצילוס תוריגנסיס (Bt) מייצר רעלן הגורם למותם של חרקים הניזונים ממזון המכיל את החיידק. (הרעל פוגע במעיים של החרקים). 2. העבירו את הגן המקודד ליצירת הרעלן מן החיידק לצמחי תירס. 3. התוצאה: הצמח המהונדס מייצר בעצמו את הרעלן וקוטל את המזיקים התוקפים אותו. הרעלן קטלני לחרקים המזיקים אך אינו פוגע בבני אדם, ולכן אין חשש לאכול את התירס. 4. היתרון: אין צורך להשתמש בחומרי הדברה הגורמים נזק לסביבה. חיידקי בצילוס תוריגנסיס Doug Wilson K /usda 9

10 שאלה 3: העלאת רעיונות להשבחת צמחי מאכל וחיות משק
חשבו והעלו רעיונות: מה אפשר לשנות ולשפר בצמחי מאכל ובחיות משק בעזרת הנדסה גנטית? תנו דוגמאות. 10

11 תשובה שאלה 3: חשבו והעלו רעיונות: מה אפשר לשנות ולשפר בצמחי מאכל ובחיות משק בעזרת הנדסה גנטית? תנו דוגמאות. תשובה: זירוז קצב הגידול של צמחים ובעלי חיים (כך יהיה אפשר לגדל מזון רב יותר באותו פרק זמן). שיפור הערך התזונתי של התוצרת החקלאית (פחות שומן בחלב, יותר חלבון בביצים, יותר ויטמינים בירקות). שיפור הטעם של התוצרת החקלאית (פֵּרות מתוקים יותר, ירקות עסיסיים יותר). הארכת חיי המדף של פֵּרות וירקות. הקניית עמידות בפני מזיקים לצמחים (כך אפשר להימנע מריסוס בחומרי הדברה רעילים). טיפוח צמחים שעמידים גם בתנאי סביבה קשים כגון יובש או טמפרטורות קיצוניות.

12 שאלה 4: ההנדסה הגנטית שוברת את מחסום המינים
משחר ההיסטוריה השביחו בני האדם צמחים ובעלי חיים חקלאיים בעזרת הכלאות, בחירת הצאצאים המובחרים, הכלאה ביניהם וחוזר חלילה. א. ההנדסה הגנטית מגדילה את אפשרויות ההשבחה משום שהיא שוברת את מחסום המינים. הסבירו מדוע. ב. ציינו שני יתרונות של ההנדסה הגנטית על פני השבחה בעזרת הכלאות. ההנדסה הגנטית מאפשרת את שבירת מחסום המינים 12

13 א. הכלאות מתאפשרות רק בין זכר לנקבה
שאלה שאלה 4: תשובה: א. הכלאות מתאפשרות רק בין זכר לנקבה בני אותו המין. לעומת זאת, ההנדסה הגנטית מאפשרת העברת גן מיצור אחד ליצור אחר השייך למין אחר (כפי שרואים בתרשים). ב. השבחה קלָסית (הכלאות) השבחה בהנדסה גנטית מאגר הגנים קטן יותר כי אפשר להכליא רק בין זכר ונקבה השייכים לאותו מין. מאגר הגנים גדול מאוד. ההנדסה הגנטית מאפשרת העברת גנים בין יצורים ממינים שונים. אפשרות זו מגדילה מאוד את מאגר הגנים האפשרי. לא תמיד מתקבלים צאצאים בעלי צירוף התכונות הרצוי, ולפעמים הצאצאים גם בעלי תכונות בלתי רצויות. אפשר לשלוט בדרך טובה יותר בצירוף התכונות של הצאצאים, כי הוא תלוי בגנים שהועברו. 13

14 שאלה 5: שימוש בחיידקים בהנדסה גנטית בחקלאות וברפואה
שאלה 5: בגרות תש"ע חיידקים מנוצלים על ידי האדם בשיטות של הנדסה גנטית. א. תארו בקצרה דוגמה לשימוש בחיידקים בהנדסה גנטית, שנועד להגן על צמחים מפני מזיקים. ב. תארו בקצרה דוגמה לשימוש בחיידקים בהנדסה גנטית בשירות הרפואה. 14

15 חיידקים מנוצלים על ידי האדם בשיטות של הנדסה גנטית.
תשובה שאלה 5: בגרות תש"ע חיידקים מנוצלים על ידי האדם בשיטות של הנדסה גנטית. א. . תארו בקצרה דוגמה לשימוש בחיידקים בהנדסה גנטית, שנועד להגן על צמחים מפני מזיקים. ב. תארו בקצרה דוגמה לשימוש בחיידקים בהנדסה גנטית בשירות הרפואה. תשובה: א. שימוש בהנדסה גנטית בתחום החקלאות: השתלת גן של החיידק Bt, שאחראי לייצור רעלן נגד חרקים מזיקים לצמחים, מאפשרת לצמחים שהושתל בהם הגן לייצר את הרעלן הקוטל את החרקים המזיקים התוקפים אותם. ב. שימוש בהנדסה גנטית בתחום הרפואה: החדרת גן אנושי לייצור הורמונים כמו הורמון גדילה או אינסולין לחיידקים מאפשרת קבלת הורמונים אלו בדרך מהירה, זולה ונקייה. החדרת גן של מעטפת וירוס לחיידקים מאפשרת קבלת תרכיבי חיסון פעיל בטוחים נגד מחלות וירָליות באדם. תרכיבי חיסון אלו בטוחים יותר מתרכיבים הכוללים את הווירוס (נגיף) השלם כשהוא מוחלש. 15

16 שאלה 6: המטרות העיקריות של הנדסה גנטית בחקלאות
שאלה 6: בחינת בגרות תשס"ד כיום משתמשים יותר ויותר בהנדסה גנטית בחקלאות. מהן המטרות העיקריות לשימוש בהנדסה גנטית בחקלאות? תנו דוגמאות. 16

17 כיום משתמשים יותר ויותר בהנדסה גנטית בחקלאות.
תשובה שאלה 6: בחינת בגרות תשס"ד כיום משתמשים יותר ויותר בהנדסה גנטית בחקלאות. מהן המטרות העיקריות לשימוש בהנדסה גנטית בחקלאות? תנו דוגמאות. תשובה: המטרות העיקריות לשימוש בהנדסה גנטית בחקלאות הן השבחת התוצרת החקלאית של הגידולים וחיות המשק דרך העלאת כמות התוצרת וכן שיפור האיכות דרך העלאת הערך התזונתי ושיפור הטעם. עוד מטרות של הנדסה הגנטית בצמחים הן הקניית עמידות בפני מזיקים או תנאי מחיה קיצוניים בבית הגידול וכן הארכת חיי המדף. לדוגמה, יצירת ירקות שנשמרים היטב במקרר במשך שבועות. 17

18 שאלה 7: יתרונות וחסרונות ביישום הנדסה גנטית בחקלאות
שאלה 7: בגרות תשס"ד  כיום משתמשים יותר ויותר בהנדסה גנטית בחקלאות. א. תארו את שיטת הטיפוח וההשבחה שהייתה מקובלת בחקלאות גם בטרם הוכנס השימוש בהנדסה גנטית. ב. ציינו יתרון אחד וחיסרון אחד של שימוש בהנדסה גנטית בחקלאות, לעומת השיטה שתיארתם בסעיף ב. 18

19 כיום משתמשים יותר ויותר בהנדסה גנטית בחקלאות.
תשובה שאלה 7: בגרות תשס"ד  כיום משתמשים יותר ויותר בהנדסה גנטית בחקלאות. א. תארו את שיטת הטיפוח וההשבחה שהייתה מקובלת בחקלאות גם בטרם הוכנס השימוש בהנדסה גנטית. ב. ציינו יתרון אחד וחיסרון אחד של שימוש בהנדסה גנטית בחקלאות, לעומת השיטה שתיארתם בסעיף ב. תשובה: א. היו מבצעים הכלאות חוזרות ונשנות בין פרטים שיש בהם יותר מן התכונה המבוקשת לעומת פרטים אחרים, עד לקבלת פרטים בעלי רמה גבוהה של התכונה המבוקשת. לדוגמה: תנובת חלב בפרות. ב. יתרונות: מהירות, דיוק, בידוד מלא של התכונה הנדרשת. חסרונות: להחדרת גן חדש עלולות להיות תוצאות לוואי בלתי רצויות. נעסוק בעוד חסרונות בסוף המצגת. 19

20 שיבוט של תאים ושל אורגניזמים
משמעות המונח שיבוט בגנטיקה היא יצירת עותקים רבים (שבט): של גנום שלם של אורגניזם בעזרת החדרת גרעין של תא דפלואידי לתוך תא ביצה בלתי מופרית, שגרעינה ההפלואידי המקורי הוצא ממנה. הביצה מתפתחת ליצור שכל תאיו מכילים את הגנום שהוחדר. דוגמה: הכבשה המפורסמת דולי, ששובטה בשנת 1996 ו"נכנסה להיסטוריה" בשל היותה היונק הראשון ששובט. של קטעי DNA (המכילים גן) בעזרת הכנסתו לפלסמיד או נגיף, המתרבים בתאים. עד כה דנו במצגת בדוגמאות רבות לשיבוט מסוג זה. עוד דוגמאות – שיבוט לצורכי מחקר: צמח טבק שהוחדר אליו גן המקודד לחלבון שפעילותו גורמת לפליטת אור. © Copyright Mike Pennington and licensed for reuse under (CC BY-SA 2.0) Keith Wood (of DeLuca lab) for Science Magazine at wikimedia פוחלץ של דולי, במוזאון הלאומי בסקוטלנד. 20

21 סיכום: יישום ההנדסה הגנטית לתועלת האדם
בתרשים הבא מתוארים יישומי ההנדסה גנטית בתחומי החקלאות והרפואה שדנו בהם במצגת זו, ועוד שימושים. תעשייה רפואה חקלאות סביבה ריפוי גני החדרת גן אנושי לחיידקים לשם ייצור הורמונים החדרת גן של חיידקים המייצר רעלן נגד מזיקים לצמחים החדרת גנים לצמחים ולבעלי חיים, הגורמים להשבחתם שימוש בחיידקים בהנדסה גנטית החדרת גנים למיקרואורגניזמים לשם ייצור חומרים שונים השתלת גנים לפירוק חומרים רעילים בסביבה באוכלוסייה טבעית של חיידקים בתחומים של 21

22 הנדסה גנטית במחקר המדעי: שימוש בגן מדווח (הרחבה)
הנדסה גנטית במחקר המדעי: שימוש בגן מדווח (הרחבה) כאשר מעבירים לאורגניזם גן כלשהו, קשה להבחין האם אכן הגן חדר ומתבטא באורגניזם המהונדס. לכן במקרים רבים מכניסים לאורגניזמים מקטע DNA הכולל שני גנים: הגן הרצוי וגן אחר שפעילותו מתבטאת בבירור. גן כזה נקרא גן מדווח. פעילות הגן המדווח, המועבר עם הגן הנחקר, מצביעה על כך שהעברת הגן הצליחה. לאורגניזמים/תאים המופיעים בתמונות המופיעות בשקף זה ובשקפים הבאים הוכנס גן מדווח המקודד לחלבון פלואורוסנטי, שמקורו באצות ים. גן זה נמצא בשימוש נרחב ביותר במחקרים מדעיים. שימוש זה מייעל את תהליך ההנדסה הגנטית. בשנת 2008 זכו מגלי הגן הזה בפרס נובל על תגליתם. בהיותם בשלב הביצה המופרית, הוחדרו לעכברי מעבדה גן המקודד לחלבון פלואורסנטי ירוק המתבטא בעיניים, בקצה הפה, באוזניים ובזנב, וגן המקודד לחלבון כחול המתבטא ברוב חלקי הגוף. :< Ingrid Moen, Charlotte Jevne, Jian Wang, Karl-Henning Kalland, Martha Chekenya, Lars A Akslen, Linda Sleire, Per Ø Enger, Rolf K Reed, Anne M Øyan and Linda EB Stuhr. In: BMC Cancer.2012, 12:21. doi: / PDF< 22

23 הנדסה גנטית: יישומים בתחום המחקר המדעי (הרחבה)
תאי שמרים שהוחדרו ואליהם שני גנים המקודדים לחלבונים הנמצאים בקרום התא: האחד מקודד לחלבון כחול, והאחר לחלבון ירוק. כאשר שני הגנים מתבטאים מתקבל אור צהוב. Masur at Wikimedia commons העברת גן מאורגניזם אחד לאורגניזם אחר במחקר המדעי, מאפשרת לדוגמה, להבין את תפקוד הגן, על פי השינויים שחלו באורגניזם המהונדס. 23

24 הנדסה גנטית: יישומים בתחום המחקר המדעי (הרחבה)
תא עצב שהוכנס אליו גן המקודד לחלבון פלואורוסנטי ירוק. בתאים שסביבו מתבטא גן המקודד לחלבון פלואורוסנטי אדום. Dynamic Remodeling of Dendritic Arbors in GABAergic Interneurons of Adult Visual Cortex Wei-Chung Allen Lee, Hayden Huang, Guoping Feng, Joshua R. Sanes, Emery N. Brown, Peter T. So, Elly Nedivi PLoS Biology Vol. 4, No. 2, e29 DOI: /journal.pbio < © באדיבות ד"ר אברהם ירון, מכון ויצמן למדע עובר של עכבר טרנסגני שהוחדר אליו גן המקודד לחלבון כחול. הגן מתבטא בתאי עצב של מערכת העצבים התחושתית. 24

25 הנדסה גנטית: יישומים בתחום המחקר המדעי (הרחבה)
צמח טבק שהוחדר אליו גן המקודד לאנזים שפעילותו גורמת לפליטת אור. מקור הגן הוא זבוב־אש או גחליליות. זבוב אש הגחלילית מייצרת הבזקי אור כדי למשוך בני זוג terry priest (art farmer at flickr) (CC BY-SA 2.0) Keith Wood (of DeLuca lab) for Science Magazine at wikimedia Wofl at he.wikipedia (CC BY-SA 2.0) 25

26 אפשר גם ל"צייר" בעזרת ההנדסה הגנטית
AndrewHires at the English language Wikipedia (CC BY-SA 3.0) "ציור" שהתקבל מזריעת מיני חיידקים שונים על צלחת פטרי. בכל מין חיידקים הוכנס גן המקודד לחלבון פלואורוסנטי בצבע אחר. 26

27 עד היום קולגן להשתלה הופק מבעלי חיים או מגופות של בני אדם.
דוגמה ליישום ההנדסה הגנטית בתעשייה הרפואית: ייצור קולגן אנושי בצמחי טבק (הרחבה) החלבון קולגן נמצא בגופם של בעלי חיים בחלקים שונים, בעיקר בגידים, בעור ובעצמות. יש סוגי פציעות שמחייבות השתלה של קולגן (קריעת גידים, פצעים גדולים בעור). עד היום קולגן להשתלה הופק מבעלי חיים או מגופות של בני אדם. חברת "קולפלאנט" בישראל הצליחה לייצר קולגן אנושי בצמחי טבק טרנסגניים דרך החדרה של חמישה גנים לגנום של הצמח. הקולגן שהחברה מייצרת יוכל לשמש במקרים שמתעוררת תגובה חיסונית נגד קולגן מבעלי חיים. צמחי הטבק הטרנסגניים, המייצרים קולגן אנושי 27

28 לפני כעשר שנים עלתה בדיקת רצף הבסיסים בגנום של אדם
פרויקט הגנום האנושי כיום רצף הבסיסים של גנום האדם ושל הגנום של אורגניזמים רבים אחרים ידוע. ידע זה הוא פרי של פרויקט הגנום האנושי. בפרויקט הגנום האנושי מדענים מרחבי העולם, בהם גם מדענים ישראלים, שיתפו פעולה על מנת לרצף את הגנום, כלומר לגלות את רצף הבסיסים ב־DNA של האדם. ואולם אף על פי שהרצף ידוע, לא כל הגנים הכלולים ברצף זה ידועים. המשימה הבאה העומדת בפני המדענים היא לזהות את כל הגנים ב־DNA ואת תוצריהם החלבוניים ותפקידיהם. לפני כעשר שנים עלתה בדיקת רצף הבסיסים בגנום של אדם מאה מיליון דולר לאדם. כיום, עם התקדמות הידע ושיטות הבדיקה, העלות עומדת על כאלף דולר לאדם. יש הסוברים שלא ירחק היום שבו יוחדר צ'יפ קטן לכל אחד מאתנו, שבו אגור המידע על הגנום שלו. איך אפשר לנצל את הידע הזה? על כך – בשקף הבא. Office of Biological and Environmental Research of the U.S. Department of Energy Office of Science. science.energy.gov/ber/< הלוגו של פרויקט הגנום האנושי 28

29 יישומי הידע על גנום האדם
הידע על גנום האדם מיושם (או צפוי שייושם בעתיד) בתחומים שונים כגון: הנדסה גנטית מקצת היישומים המופיעים בתרשים זה ויישומים בתחומים אחרים (התעשייה, החקלאות, המדע ואיכות הסביבה) מבוססים על טכניקות של הנדסה גנטית. נעסוק בהנדסה הגנטית במצגת: הנדסה גנטית ויישום הידע הגנטי". זיהוי גנטי (בדיקת "טביעת האצבעות" של ה־DNA) לצורך: אבחון מחלות תורשתיות וייעוץ גנטי, קביעת קרבה משפחתית (לדוגמה, אבהות), זיהוי פלילי, הבנת מוצא האדם והקשרים בין אוכלוסיות בני האדם. ריפוי גני פיתוח תרופות חדישות והתאמה אישית של תרופות על פי הפרופיל הגנטי של המטופל יישומים אלו עדיין בראשית דרכם. 29

30 סיכום: הנדסה גנטית הנדסה גנטית היא תהליך העברת גנים או גנום שלם שמקורם ביצור אחד ליצור אחר. ההנדסה הגנטית מתאפשרת בשל אחידות הקוד הגנטי בכל האורגניזמים. ההנדסה הגנטית מאפשרת את פריצת מחסום המינים, כלומר יצירת אורגניזמים שיש בהם צירוף גנים של אורגניזמים ממינים שונים. צירופים אלו לא היו מתאפשרים בדרך הטבעית של רבייה מינית. שלבי שיבוט גן בידוד מקטע DNA המכיל את הגן הרצוי. החדרת מקטע ה־DNA לנשא של חומר תורשתי [פלסמיד או נגיף (וירוס)]. החדרת הנשא לתאי אורגניזם (לדוגמה חיידק). האורגניזם המהונדס נקרא אורגניזם טרנסגני. הגן מתבטא באורגניזם הטרנסגני, כלומר, עובר תעתוק ותרגום ומתקבל תוצר חלבוני (לדוגמה אינסולין). הגן עובר גם לתאים הנוצרים מן התא המהונדס.

31 סיכום: הנדסה גנטית – יישומים
להנדסה הגנטית יישומים בתחומים רבים. דוגמאות: ברפואה ובתעשייה: ייצור תרופות (הורמונים, תרכיבי חיסון) וחומרים שונים. תהליך ייצור החומרים מהיר וזול יותר, ואפשר לבחור בדיוק את הגן לחומר הרצוי ולקבל מוצר נקי המקטין את הסיכון לזיהום בחומרים אחרים או בגורמי מחלות. בחקלאות: הגדלת כמות היבול ואיכותו. לדוגמה, דרך יצירת זני צמחים עמידים למזיקים (שהגן ליצירת רעלן הועבר אליהם מהחיידק Bt). במחקר המדעי: לדוגמה: העברת גנים מיצור ליצור מאפשרת להבין את תפקיד הגן. ריפוי גני ההנדסה הגנטית טומנת בחובה סיכויים גדולים לאנושות אך גם סיכונים ודילמות מוסריות, ובכך נדון בהמשך המצגת.

32 פגיעה במגוון המינים ובאיזון במערכת האקולוגית
הסיכונים בהנדסה גנטית פיתוח אורגניזמים מהונדסים טומן בחובו סכנות שטרם התממשו, הכוללות, בין היתר: נזקים אקולוגיים פגיעה במגוון המינים ובאיזון במערכת האקולוגית אורגניזמים מהונדסים עלולים להתחרות בפרטים בני אותו המין (שלא הונדסו גנטית), להתרבות ולדחוק את צמחי הבר ובעלי החיים בטבע, או לגרום להם מחלות, וכך לפגוע במערכת האקולוגית. הקטנת השונות הגנטית אורגניזמים מהונדסים עלולים לפגוע בשונות הגנטית וליצור אחידות גנטית רבה מדי. שינוי ניכר בתנאי הסביבה עלול לפגוע אנושות במין שפרטיו זהים זה לזה. יצירה לא־מכוונת של צמחים/בעלי חיים/חיידקים מזיקים בעלי תכונות בלתי רצויות לדוגמה: העברת גנים בלתי רצויים (לדוגמה, עמידות לחומרי הדברה נגד עשבים מזיקים) מצמחים חקלאיים מהונדסים אל צמחי הבר דרך הכלאות של צמחים מהונדסים עם צמחי הבר – כך יכולים להיווצר מינים של עשבים מזיקים העמידים לחומרי הדברה; או "זליגה" בלתי מכוונת ממעבדות המחקר, של אורגניזמים מסוכנים כגון חיידקים מהונדסים עמידים לאנטיביוטיקה, עקב רשלנות. שימוש לרעה סיכונים בריאותיים דילמה מוסרית בשקף הבא. 32

33 (או יצורים מהונדסים אחרים מזיקים).
הסיכונים בהנדסה גנטית פיתוח אורגניזמים מהונדסים טומן בחובו סכנות, שטרם התממשו, הכוללות, בין היתר: שימוש לרעה יצירת חיידקים אלימים עמידים לכל סוגי האנטיביוטיקה לשימוש בתור נשק ביולוגי (או יצורים מהונדסים אחרים מזיקים). סיכונים בריאותיים רעילות ואלרגניות למזון שנוצר בהנדסה גנטית. בעיה מוסרית באיזו זכות בני האדם משנים כרצונם תכונות של יצורים חיים? 33

34 שאלה 8: הסכנות בהנדסה גנטית בחקלאות
שאלה 8: בחינת בגרות תשס"ד המתנגדים לשימוש בהנדסה גנטית בחקלאות טוענים כי עלולות להיות סכנות ביצירת אורגניזם טרנסגני (יצור שהוחדרו לתוכו קטעי DNA שמקורם ביצור אחר). לדעתכם, מהן הסכנות האפשריות? 34

35 לדעתכם, מהן הסכנות האפשריות?
תשובה שאלה 8: בחינת בגרות תשס"ד המתנגדים לשימוש בהנדסה גנטית בחקלאות טוענים כי עלולות להיות סכנות ביצירת אורגניזם טרנסגני (יצור שהוחדרו לתוכו קטעי DNA שמקורם ביצור אחר). לדעתכם, מהן הסכנות האפשריות? תשובה: סכנות להפרת האיזון האקולוגי: סכנה שהגנים המהונדסים יעברו לצמחי בר דרך הכלאות, ועקב כך יהפכו צמחי הבר למזיקים. הקטנת המגוון הגנטי בצמחים החקלאיים ובחיות המשק ועקב כך הגברת הרגישות למחלות ולשינוי בתנאי הסביבה. לדוגמה: עקב השימוש בצמחים מהונדסים מאותו הסוג, ייווצר מצב שכל שהעצים בכל המטע יהיו אחידים מבחינה גנטית, ואם הם יותקפו במחלה שהם רגישים אליה, ייפגעו כל העצים. סכנה שהיבול של הגידולים/בעלי החיים המהונדסים גורם לאדם נזק שאיננו מודעים לו. 35

36 בובו הליצן מעוניין לחסוך בהוצאות האיפור ומחפש
שאלה 9: ביולוגיה בחיוך שאלה 9: בובו הליצן מעוניין לחסוך בהוצאות האיפור ומחפש דרך לצבוע את האף באדום בקביעות. א. כיצד אפשר לעזור לבובו בשיטות של הנדסה גנטית? ב. האם ילדיו של בובו ייולדו אף הם עם אף אדום ויהיו חייבים לרשת את אביהם במקצוע הליצנות? By Rick Dikeman, Wikimedia commons< (CC BY-SA 3.0< James Emery, Flickr<    36

37 בובו הליצן מעוניין לחסוך בהוצאות האיפור ומחפש
תשובה שאלה 9: בובו הליצן מעוניין לחסוך בהוצאות האיפור ומחפש דרך לצבוע את האף באדום בקביעות. א . כיצד אפשר לעזור לבובו בשיטות של הנדסה גנטית? ב. האם ילדיו של בובו ייולדו אף הם עם אף אדום ויהיו חייבים לרשת את אביהם במקצוע הליצנות? By Rick Dikeman, Wikimedia commons< (CC BY-SA 3.0< James Emery, Flickr<    תשובה: א. אפשר להחדיר לתאי העור באף של בובו גן המקודד לאנזים שהתוצר שלו הוא חומר אדום. לאחר ההחדרה התאים ייצרו בקביעות את החומר והאף של בובו ייצבע באדום. ב. כדי שתכונה טרנסגנית תועבר לדור הבא היא חייבת להתבטא בתאי המין (תאי הזרע). מכיוון שהגן יוחדר רק לתאי האף של בובו ולא לתאי המין, התכונה לא תעבור לצאצאיו והם יוכלו לבחור לעצמם מקצוע "רציני". 37


הורד את "ppt "התא – מבנה ותפקוד הנדסה גנטית ויישומיה נושאי השיעור

מצגות קשורות


מודעות Google