8. Geenitekniikan avulla muokataan ja tutkitaan perimää.

- Geenitekniikalla tarkoitetaan biologian menetelmiä, joilla eliöiden perintöainesta eristetään, analysoidaan, muokataan ja siirrettään muihin eliöihin.
- Perustuvat molekyylibioloiaan ja mikrobigenetiikkaan



- Geenien tutkimus aloitetaan dna:n eristämiselllä
- DNA on eristettävä soluista, puhdistettava ja paloiteltava.
- Bakteerien ja arkkien DNA: saadaan irti soluista rikomala solut emäksisillä kemikaaleilla ja kuumennuksella.
- Tumallisten eliöiden geenit sijaitsevat pääasiassa tuman kromosomeissa mutta myös mitokondriossa ja viherhiukkasissa.
- Hajoitetut lipidi ja proteiinit on pestävä pois jotta DNA:n rimaa voidaan katkoa pätkiksi.

- Entsyymit ovat geenitekniikan työkaluja
- DNA:n käsittelyssä tarvitaan monenlaisia entsyymejä etenkin katkaisu- ja liittäjäentsyymit, proteiineja jotka pilkkovat proteaasit sekä DNA että RNA-ketjua rakentavat polymeraasientsyymit.

Geenitekniikassa esiintyviä entsyymejä

Entsyymi                                                                                                      Merkitys
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DNA-polymeraasi                                          Rakentaa nukleotideistä DNA-ketjua (emäspariperiaate)


RNA-polymeraasi                                         Rakentaa nukleotideistä RNA-molekyylin (DNA-                                                                                     juosteen mallin mukaisesti)


Katkaisu eli restriktioentsyymit                          katkaisevat DNAn rihman luonnollisesta kohdasta



liittäjä eli ligaasientsyymit                               Liittävät irrallaan olevat DNA-juosteiden päät yhteen



käänteiskopioija entsyymi                             kopio RNA:n emäsjärjestyksen DNA:n                                                                                                    emäsjärjestykseksi (vastin-DNA:ksi)


proteaasit                                                         yhteisnimi erilaisille proteiineja pilkkoville entsyymeille






- Geenejä voidaan tallentaa ja koodata geenikirjastoissa
- Esim. ihmisen koko perimä voi olla yhdessä koeputkessa bakteereihin liitetyisä satunnaisissa DNA-palasissa.
- Bakteeriviljelmään siirrettyä jonkin eliön perimää tai sen osaa sanotaan geenikirjastoksi.
- Vieraan DNA:n siirtämiseksi bakteereihin tarvtaan geenin kuljettimia plasmideja, eli vektoreita.
- Niitä on helppo eristää bakteereista ja siirtää niihin takaisin.
- Myös bakteriofageja voidaan muunneltuina käytttää vektoreina geenien siirrossa.
- Muita mahdollisia vektoreita on plasmidin ja viruksen yhdistelmät.

- DNA monistetaan entsyymien avulla polymeraasiketjureaktiossa
- Bakteereisa tehtävää DNA:n monistamista nopeampi ja tehokkaampi tapa on polymeraasiketjureaktio eli PCR-menetelmä (pcr = polymerase chain reaction)
- Sillä saadaan monistettua koeputkessa DNA:ta pienestäkin kudos tai solukkonäytteestä.
- PCR:n merkitys nykyaikaiselle geenitutkimukselle on ollut valtava.








- DNA-palojen erottelu tehdään elektroforeesin avulla
- Kun DNA on pilkottu katkaisuentsyymen avulla erikokoisksi paloiksi tai sen osaa on monistettu PCR:n avulla syntyneet palat erotellaan toisistaan.
- Halutaan yleensä vain pieni osa.
-  Erottelu tapahtuu sähkövirran avulla ja menetelmää kutsutaan elektroforeesiksi.
- DNA-palat ovat varaukseltaan negatiivisia ja siksi sähkövirta saa ne liikkumaan geelimäisessä väliaineessa.
- Lopputuloksessa näytteen sisältämät erikokoiset DNA-pätkät ovat liikkuneet toisistaan erilleen ja erottuvat väliaineessa värjäyksen ansiosta erillisinä raitoina.


laite jolla DNA:ta erotellaan

- DNA-sirujen avulla selvitetään samanaikaisesti tuhansen geenien ilmentymistä.

- Sekventoinnissa DNA:n emäsjärjestys selvitetään.