background image

 

PODSTAWY BIOTECHNOLOGII 

Piotr Solarczyk 

 

EFEKT KOŃCOWY 
Po zakończeniu seminarium powinieneś umieć: 
  wyjaśnić pojęcia plazmid, fag, wektor, wektor ekspresyjny i czółenkowy, klonowanie, 

transfekcja, transformacja, insert, episom, 

  wymienić i scharakteryzować poznane wektory, 
  scharakteryzować enzymy restrykcyjne, 
  omówić budowę sztucznych chromosomów bakteryjnych i drożdżowych, 
  scharakteryzować metody bezpośredniego wprowadzania DNA do komórek. 
 

 

Biotechnologia  jest  interdyscyplinarną  dziedziną  nauki,  która  obejmuje  wiele  kierunków 

technicznego  wykorzystania  materiałów  i  procesów  biologicznych.  Europejska  Federacja 
Biotechnologii (EFB) opisuje tę dziedzinę jako „integrację nauk przyrodniczych i inżynieryj-
nych w celu osiągnięcia zastosowań organizmów, komórek lub ich części oraz molekularnych 
analogów dla pozyskania produktów lub usług”. Współczesna biotechnologia ma zastosowa-
nie  głównie  w  przemyśle  spożywczym,  chemicznym,  farmaceutycznym,  medycynie,  rolnic-
twie  i  w  ochronie  środowiska.  Przedstawienie  podstaw  biotechnologii  jest  niezwykle  trudne 
ze względu na złożoność zagadnień i szybki rozwój technik biologii molekularnej. Poniższy 
przegląd dotyczy jedynie wybranych aspektów laboratoryjnej pracy z DNA. 

 
Pierwszym  etapem  pracy  z  materiałem  genetycznym  jest  izolacja  DNA,  która  polega  na 

oddzieleniu DNA od innych struktur komórkowych oraz od cząsteczek RNA i białek (histo-
nów). DNA można uzyskać z prawie każdego materiału biologicznego (np. z krwi, nasienia, 
plwociny, kału, bakterii). Do niedawna w celu izolacji DNA wykorzystywano metodę z uży-
ciem fenolu i chloroformu, a obecnie coraz częściej korzysta się z komercyjnych zestawów. 
Każda procedura izolacji DNA powinna zakończyć się oceną jego ilości i jakości. Wyizolo-
wany  DNA  można  przechowywać  w  temperaturze  +4°C  lub  -  20°C.  Wyizolowany,  totalny 
kwas nukleinowy powinien być albo hydrolizowany odpowiednimi enzymami restrykcyjnymi 
albo  powinien  być  bezpośrednio  namnożony  za  pomocą  PCR.  Dalszym  procesem,  w  zależ-
ności od założeń, jest klonowanie w wektorach i transformacja komórek gospodarza. Badanie 
powinno zakończyć się analizą i/lub ekspresją odpowiednich genów/fragmentów DNA w ko-
mórkach docelowych. 

   

Enzymy restrykcyjne 

Enzymy  restrykcyjne  (endonukleazy  restrykcyjne,  restryktazy)  to  są  enzymy  bakteryjne 

rozpoznające  i  hydrolizujące  DNA  w  określonych  miejscach.  Restryktazy  są  zaangażowane  
w obronę komórki bakteryjnej przed wirusami. Znanych jest kilka klas restryktaz. Największe 
znaczenie mają enzymy II klasy. Dotychczas wyizolowono kilkaset enzymów restrykcyjnych, 
których nazwy pochodzą od gatunku bakterii, np. Eco RI wyizolowano z Escherichia coli ze 
szczepu RY 13, a Sau3A z Staphylococcus aureus. Oprócz restryktaz, istnieje szereg innych 
enzymów wykorzystywanych w inżynierii genetycznej. Należą do nich:  
-

  ligazy pozwalające na łączenie fragmentów DNA,  

-

  egzonukleazy  umożliwiające  odpowiednią  "obróbkę"  końców  w  modyfikowanych  frag-

mentach DNA, 

-

  polimerazy, które są odpowiedzialne za powielanie (amplifikację) odpowiednich odcinków 

DNA (PCR - reakcja łańcuchowej polimerazy). 

 

background image

 

Sekwencje restrykcyjne to krótkie, palindromowe fragmenty

1

 DNA rozpoznawane przez 

enzymy  restrykcyjne.

 

Endonukleazy  rozpoznają  z  reguły  sekwencje  o  długości  4  do  8  pz,  

a produkty ich trawienia mają zakończenia w postaci jednoniciowego ogona na końcu 3` lub 
5`  („lepkie”  końce).  „Lepkie”  końce  umożliwiają  łączenie  fragmentów  DNA  pochodzących  
z różnych źródeł. Zatem jest to stosunkowo prosty sposób na wbudowanie fragmentów DNA 
do plazmidów lub DNA innych wektorów. 
 
Ogólna charakterystyka plazmidów i bakteriofagów 

Plazmid to pozachromosomowa, z reguły kolista cząsteczka DNA zdolna do samodzielnej 

replikacji, która występuje u prokariota i niektórych organizmów eukariotycznych. Plazmidy 
pełnią w komórkach funkcje pomocniczych chromosomów i są przenoszone w trakcie proce-
su  koniugacji  między  komórkami  bakteryjnymi.  Jednym  z  najlepiej  poznanych  plazmidów 
jest plazmid F z E. coli. Jest to plazmid typu koniugacyjnego, ponieważ jest transferowany 
z komórki donora do akceptora. Szczepy bakterii zawierają różną liczbę plazmidów. Plaz-
midy  ulegają  replikacji  niezależnie  od  macierzystego  genomu  bakterii,  także  w  komór-
kach  gospodarzy należących  do  innych  gatunków.  Chociaż  plazmidy  nie  są  one  konieczne 
do  
życia  bakterii,  to  jednak  mogą:  (1)  powodować  oporność  na  antybiotyki  i  jony  metali 
ciężkich, (2) umożliwiać katabolizm toksycznych związków (toluen), (3) wpływać na choro-
botwórczość  bakterii  oraz  na  zdolność  do  syntezy  związków  oddziaływujących  na  rozwój 
innych  bakterii,  (4)  umożliwiać  interakcje  z  roślinami  (wiązanie  azotu)  oraz  koniugację 
bakterii. Plazmidy można wyizolować niezależnie od chromosomu bakteryjnego

W pracach molekularnych, w których wykorzystuje się E. coli, stosuje się także wiele bak-

teriofagów (wirusy infekujące bakterie). Bakteriofagi pasożytują w organizmach prokario-
tycznych
, dlatego wykazują znaczne podobieństwo do swoich gospodarzy. Bakteriofagi mają 
różne  kształty  -  ikosaedralne

2

,  pałeczkowate,  helikalne  lub  są  w  postaci  główki  z  ogonem.  

W ich budowie wyróżnia się jedno- lub dwuniciowy DNA lub RNA, otoczony białkiem kap-
sydu

2

. Namnażanie fagów jest szybkie, wskutek czego na jedną komórkę bakteryjną przypa-

dają setki cząsteczek faga. W przyrodzie występuje wiele różnych typów fagów, które infeku-
ją tylko określone gatunki bakterii. Ekspresja genomu faga wymaga zawsze enzymów komór-
kowych  bakterii,  ponieważ  wirus  nie  jest  zdolny  do  samodzielnego  powielenia  się.  Jednym  
z najlepiej poznanych fagów jest fag λ, którego można używać jako wektora do klonowania. 
Fag λ, o wielkości 48 kpz, naturalnie infekuje bakterie E. coli wstrzykując dwuniciowy, linio-
wy DNA do komórki, w której przekształca się w formę kolistą. To przekształcenie umożli-
wiają  sekwencje  cos  znajdujące  się  na  końcach liniowego  DNA  faga.  DNA  faga  albo  ulega 
replikacji i tworzy potomne cząsteczki wirusa uwalniane na drodze lizy komórki bakteryj-
nej  (droga  lityczna)  
albo  ulega  integracji  z  genomem  gospodarza  i  pozostaje  w  nim  przez 
długi czas (droga lizogeniczna). W cyklu litycznym ekspresji ulegają wszystkie geny wirusa, 
podczas gdy ekspresja i replikacja genów gospodarza jest zahamowana. Z zarażonej komórki 
uwalnia  się  ok.  100  potomnych  cząstek  wirusowych  (wirionów).  Natomiast  zintegrowana 
forma  wirusa  (zwana  profagiem),  pozostaje  w  komórce  gospodarza  przez  wiele  pokoleń. 
Przerwanie szlaku lizogenicznego może nastąpić dopiero wtedy, gdy zainfekowana komórka 
zostanie narażona na bodźce chemiczne lub fizyczne (np. promieniowanie); ekspresja genów 
faga zachodzi w różnym czasie po infekcji; najpierw następuje ekspresja genów, tzw. natych-
miastowych,  a  następnie  opóźnionych.  W  końcu  powstają  białka  strukturalne  niezbędne  do 
złożenia nowych cząstek wirusa i lizy komórki.  

                                                 

1

 Sekwencja palindromowa - sekwencja zasad w jednej nici DNA jest identyczna jak odczytywana wspak 

sekwencja nici komplementarnej. 

2

 Wirusy o symetrii ikosaedralnej – kapsyd tych wirusów ma bardzo uporządkowaną strukturę, składa się  

z dwudziestu trójkątnych ścian i dwunastu rogów, czyli wierzchołków. 

2

 kapsyd – zbudowana z wielu podjednostek (kapsomerów) otoczka białkowa chroniąca DNA wirusa. 

background image

 

 

Wektory 

Wektor to cząsteczka DNA (wirus, plazmid, kosmid, lub sztuczny chromosom), która służy 

do wprowadzenia obcego materiału genetycznego do innego  gospodarza. Wektor, w którym 
umieszcza  się  stosunkowo  krótki  fragment  DNA,  zawierający  badany  gen  lub  sekwencję, 
nazywany  jest  rekombinowanym  DNA.  Wektory  stosuje  się  do  klonowania  i  amplifikacji  
sekwencji  DNA,  badania  mechanizmów  ekspresji  DNA,  wprowadzania  genów  do  komórek 
zwierzęcych (transfekcja) i bakteryjnych (transformacja). Każdy wektor nie powinien zakłó-
cać funkcji życiowych komórek gospodarza. Natomiast powinien posiadać zdolność do nieza-
leżnej  replikacji  razem  z  wbudowanym  fragmentem  DNA.  Wektor  powinien  być  też  łatwo 
wykrywalny w komórce za pomocą genów markerowych. 

Jednym z ważniejszych problemów w biotechnologii jest pojemność wektora, która decy-

duje o wielkości wprowadzanego DNA (wielkości klonowanego insertu). Plazmidy, które są 
najczęściej stosowane jako wektory, mają najmniejszą pojemność; w przypadku klonowania 
dłuższych  insertów  stosowane  są  bakteriofagi,  kosmidy,  sztuczne  chromosomy  bakteryjne 
(BAC)  E.  coli  lub  sztuczne  chromosomy  drożdżowe  (YAC)  Saccharomyces  cerevisiae 
(Tabela 1). 

 

Tabela 1. Pojemność wybranych wektorów. 

Wektor 

Wielkość insertu 

wektor ekspresyjny 

ok. 8 kpz 

plazmid (E. coli

ok. 15  kpz 

fag λ 

ok. 25 kpz 

kosmid 

ok. 45 kpz 

BAC 

ok. 500 kpz 

YAC 

ok. 1000 kpz 

 

W  biotechnologii  stosowane  są  także  wektory  plazmidowe  dla  drożdży,  tzw. episomalne 

wektory  drożdżowe  (YEps),  które  służą  do  klonowania  i  ekspresji  genów  w  komórkach 
drożdży  S.  cerevisiae.  YEps  są  zbudowane  na  bazie  plazmidu  2µ  naturalnie  występującego 
u drożdży. Wektory episomalne, mimo że replikują jak plazmidy, mogą albo włączać się do 
chromosomu drożdży albo pozostać pozachromosomowo.  

Odmienne nośniki przystosowano do włączenia obcego DNA do  genomu roślinnego, po-

nieważ praca z materiałem roślinnym wymaga zastosowania nieco innej strategii. Najczęściej 
wykorzystywany  jest  bakteryjny  plazmid  Ti  z  bakterii  Agrobacterium  tumefaciens,  która 
naturalnie  infekuje  rośliny  dwuliścienne  (pomidor,  tytoń,  groch)  oraz  rośliny  jednoliścienne 
(ryż). Podczas naturalnej infekcji, część plazmidu Ti zwana T-DNA, włączana jest do chro-
mosomowego  DNA  roślinnego,  co  powoduje  niekontrolowany  wzrost  komórek  roślinnych 
(guzowatość szyjki korzenia, czyli zrakowacenie). 

Wektory do wprowadzania DNA do innych komórek eukariotycznych, np. utrzymywanych 

w hodowlach tkankowych, są konstruowane w oparciu o wirusy, które naturalnie infekują 
dany gatunek gospodarza.
 DNA wektora utrzymywany jest w komórce pozachromosomowo 
albo  też  w  formie zintegrowanej  z  genomem  gospodarza (SV40,  bakulowirusy,  retrowirusy, 
adenowirusy).  

 

Wektory plazmidowe  

Wektory  oparte  na  plazmidach  są  stosowane  jako  narzędzia  do  poznawania  genomów 

komórek  roślin  i  zwierząt.  Wektor  plazmidowy  musi  zawierać  region  początku  replikacji 
(ori),  który  pozwala  na niezależne  namnażanie  się w  komórkach. Należy jednak  podkreślić, 
że proces niezależnego namnażania wektora zachodzi z udziałem polimerazy i innych skład-
ników cytofizjologii komórki gospodarza. Drugim ważnym miejscem w wektorze plazmido-
wym jest wielokrotne miejsce klonowania (wiele miejsc rozpoznawanych przez różne enzy-

background image

 

my  restrykcyjne, MCS).  Jest to  miejsce,  do  którego  wprowadza  się  badany  fragment  DNA, 
czyli insert. Wektor plazmidowy musi posiadać promotor.  

Niektóre  wektory  plazmidowe  wymagają  sekwencji  wiążącej  rybosom  (RBS)  i  kodonu 

inicjacji  translacji,  a  inne  -  sekwencji  umożliwiającej  łatwiejsze  oczyszczenie  na  drodze 
chromatografii (metka HisTag). Wektory, które służą do ekspresji klonowanych fragmentów 
DNA w komórkach, nazywamy plazmidowymi wektorami ekspresyjnymi
 
Wektory bakteriofagowe (fagi) 

Wektory  bakteriofagowe  pozwalają  na  wklonowanie  większego  insertu  niż  wektory 

plazmidowe;  np.  do  cząsteczki  faga  λ  można  wprowadzać  insert  o  wielkości  25  kpz.  Na 
podstawie  faga  λ  opracowano  szereg  innych  wektorów,  zwanych  wektorami  wymiennymi 
(np. EMBL3 lub λDASH).  

Jako wektory w pracach z E. coli używa się także fagi pałeczkowate, np. M13. Cząsteczki 

tego wirusa zawierają kolisty, jednoniciowy DNA. Po wniknięciu faga M13 do komórki bak-
teryjnej syntetyzowana jest komplementarna nić i fagowy DNA powiela się już jako dwuni-
ciowy kolisty DNA; ta forma replikacyjna (RF) występuje w około 100 kopiach na komór-
kę. W przeciwieństwie do faga λ, fag M13 nie powoduje lizy komórek bakteryjnych, a tyl-
ko  spowalnia  ich  wzrost.  Ponadto,  oprócz  formy  RF,  jednocześnie  powstają  opakowywane 
kapsydem  cząsteczki jednoniciowego  DNA,  które  są  uwalniane  z  komórek  w  kolejnych  po-
działach  bakterii.  Użyteczną  cechą  wektora  M13  jest  to,  że  formę  RF  można  oczyszczać  
i  stosować  tak  jak  plazmid,  a  jednocześnie  można  izolować  DNA  wektora  z  pożywki  w 
formie jednoniciowej.  

Wiele  wektorów  plazmidowych  opracowano  jako  hybrydowe  połączenia  z  fagiem  M13, 

np.  wektor  pBluescript,  który  zawiera  zarówno  fagowe  i  plazmidowe  miejsce  początku 
replikacji,  lecz  nie  posiada  genów  potrzebnych  do  pełnego  cyklu  życiowego  faga.  Wektory 
hybrydowe łączą zalety łatwej obróbki i szybkiego wzrostu. 
 
Kosmidy 

Kosmidy  są  sztucznie  stworzonymi  wektorami,  powstałymi  z  połączenia  plazmidu  i  se-

kwencji  cos  faga  λ  (sekwencja  odpowiedzialna  za  cyrkulizację  DNA).  Kosmidy  z  wprowa-
dzonym insertem są pakowane w kapsydy i są wykorzystywane do zakażenia komórek bakte-
ryjnych.  W  przeciwieństwie  do  faga  λ,  kosmidy  nie  niszczą  zainfekowanych  komórek. Naj-
prostszym wektorem kosmidowym jest typowy plazmid z miejscem ori i markerem selekcyj-
nym, zawierającym dodatkowo sekwencję cos i odpowiednie miejsce restrykcyjne do klono-
wania.  Po  trawieniu  (cięciu)  wektora  odpowiednim  enzymem  restrykcyjnym  i  zligowaniu

3

  

z  docelowym  insertem,  kosmid  pakowany  jest  do  cząsteczek  fagowych.  Po  wprowadzeniu 
większego insertu do kosmidu wydłuża się czas jego replikacji oraz zmniejsza się liczba jego 
kopii. Kosmidy umożliwiają klonowanie długich fragmentów DNA (ok. 45 kpz). 
 
Sztuczne chromosomy drożdżowe (YAC)  

Wektor YAC jest wektorem bifunkcjonalnym, ponieważ jest zdolny do powielania w ko-

mórkach  bakterii  i  drożdży.  S.  cerevisiae  to  organizm  dobrze  scharakteryzowany  metodami 
fizjologicznymi i biochemicznymi, który jest hodowany w warunkach in vitro na dużą skalę, 
m.in. dla potrzeb przetwórstwa żywności, ponieważ nie wytwarza toksyn, a hodowle nie ule-
gają zakażeniom wirusowym. Sekwencje „drożdżowe” centromeru (CEN 4), telomeru (TEL
i miejsca początku replikacji (ARS) zostały wyizolowane i połączone z plazmidami skonstru-
owanymi  dla  E.  coli.  Sekwencja  TEL  stanowi  część  DNA,  która  w  komórkach  drożdży 
wydłużana jest przez enzym telomerazę. Sekwencja CEN 4 funkcjonuje prawidłowo podczas 
                                                 

3

 ligacja DNA – łączenie się odcinków DNA poprzez wytwarzanie wiązań fosfodiestrowych za pomocą enzymu 

ligazy DNA. 

background image

 

segregacji chromosomów S. cerevisiae w procesie mitozy. Sekwencja ARS pełni rolę miejsca 
początku replikacji, podobnie jak sekwencja ori u bakterii. Chociaż w wektorach YAC można 
klonować  bardzo  długie  odcinki  DNA,  często  okazuje  się,  że  klonowane  inserty  zawierają 
nieciągłe sekwencje, przez co są niestabilne. 
 
Sztuczne chromosomy bakteryjne (BAC) 

Wektory BAC skonstruowano, aby uniknąć problemów związanych ze stosowaniem wek-

torów  YAC.  Do  wektorów  BAC  można  wprowadzić  insert  o  długości  około  100-500  kpz.  
W porównaniu do wektorów YAC, wektory BAC są bardziej stabilne, łatwiej się nimi trans-
formuje komórki E. coli oraz łatwiej je namnażać i izolować z komórek bakteryjnych. Wekto-
ry BAC zbudowane są na bazie plazmida F; zawierają geny istotne dla replikacji i utrzymy-
wania się w komórce bakterii E. coli. Wektory BAC są obecnie używane w projektach mapo-
wania genów. 
 
Wektory eukariotyczne oparte na wirusach 

Transfekcja  jest  procesem,  który  polega  na  wprowadzeniu  obcego  DNA  do  komórek 

eukariotycznych.  Rekombinowanie  organizmów  wyższych  stwarza  więcej  problemów  niż 
transformacja bakterii. Komórki, do których może wniknąć obcy DNA w warunkach in vitro
nazwane  są  komórkami  kompetentnymi.  Wiele  wektorów  stosowanych  do  transfekcji  ko-
mórek eukariotycznych skonstruowano jako wektory czółenkowe, zwane również wektora-
mi wahadłowymi
, ponieważ zawierają sekwencje potrzebne do replikacji i selekcji w E. coli 
oraz w komórkach eukariotycznych. 

Dzięki technikom biologii molekularnej możliwe jest usuwanie z genomu wirusów genów 

związanych z ich cyklem rozwojowym i wstawianie w ich miejsce genu terapeutycznego. Tak 
zmodyfikowany  wirus  nie  ulega  namnażaniu  w  komórce  gospodarza,  ale  pozostawia  w  niej 
wprowadzony insert.  

Retrowirusy

4

  potrafią  zakażać  wiele  rodzajów  komórek,  lecz  ulegają  stabilnej  integracji  

z DNA gospodarza, co nie zawsze jest korzystne. Adenowirusy mogą wnikać do nie dzielą-
cych  się  komórek,  ale  wywołują  niepotrzebną  reakcję  odpornościową  gospodarza.  Chociaż 
niektóre wirusy AAV, często towarzyszące adenowirusom, nie wywołują odpowiedzi układu 
odpornościowego, to jednak w warunkach laboratoryjnych trudno uzyskać je w dużej liczbie.  

Wektory  skonstruowane  w  oparciu  o  genom  herpetowirusów  (wirus  opryszczki,  HSV) 

mogą  infekować  także  nie  dzielące  się  komórki  i  przenosić  duże  fragmenty  obcego  DNA. 
Wirus  HSV,  pomimo  chorobotwórczości,  jest  jednym  z  najważniejszych  kandydatów  do 
wykorzystania jako wektor.  

Bakulowirusy  infekują  komórki  owadów  i  powodują  nadekspresję  białka  -  poliedryny, 

która gromadzi się w zakażonych komórkach. Ta cecha bakulowirusów wykorzystywana jest 
do nadekspresji obcych genów, dzięki czemu można produkować duże ilości białka w hodow-
li  zainfekowanych  komórek  owadów.  Metoda  ta  jest  coraz  częściej  stosowana  do  produkcji 
białek pochodzenia zwierzęcego na dużą skalę.  

Do  wprowadzania  genów  do  komórek  ssaków  wykorzystywane  są  wirusy  ssaków.  Jed-

nym z pierwszych użytych do tego celu był wirus SV40 infekujący wiele gatunków ssaków. 
Natomiast, retrowirusy, których genomy zbudowane są z RNA, planuje się do użycia w tera-
pii genowej, ponieważ obcy DNA może być za ich pośrednictwem włączony do genomu gos-
podarza w stabilny sposób. Dodatkową zaletą retrowirusów jest niska immunogenność, nato-
miast  ich  wadą  jest  wywołanie  mutacji  w  DNA  gospodarza.  Najczęściej  wykorzystywanym 
wektorem retrowirusowym jest wirus białaczki mysiej Moloneya (MoMuLV). Istotnym ogra-
niczeniem jest fakt, że do retrowirusów nie można wbudować insertu większego niż 1 kpz.  
                                                 

4

 Retrowirusy – posiadają genom RNA oraz kodują odwrotną transkryptazę; niektóre mają budowę ikosaedralną 

(np. HIV). 

background image

 

 

Inne metody wprowadzania DNA do komórki 

Niektóre  obecnie  stosowane  wektory  nie  są  precyzyjne  w  swoim  działaniu,  inne  niezbyt 

wydajnie  przenoszą  DNA,  a  jeszcze  inne  pobudzają  niepożądaną  odpowiedź  układu  odpor-
nościowego  gospodarza.  Stąd  prowadzone  są  intensywne  badania  nad  syntetycznymi  nośni-
kami DNA. Liposomy to zamknięte pęcherzyki lipidowe, w których umieszcza się zrekombi-
nowany DNA; zapewnia to ochronę przed nukleazami (enzymy hydrolizujące kwasy nuklei-
nowe).  Liposomy  mogą  być  użyte  do  przenoszenia  DNA  przez  błonę  komórkową.  Niestety 
wydajność  tej  metody  jest  niska.  Natomiast  zaletą  tej  metody  jest  fakt  braku  odpowiedzi 
immunologicznej  w  komórkach  zwierzęcych.  Jednakże  jest  to  metoda  pracochłonna  i  duże 
fragmenty DNA nie zawsze udaje się właściwie zapakować do liposomów bez uszkodzeń.  

Obcy DNA może być także wprowadzany do komórek eukariotycznych bez użycia wekto-

ra, czyli na drodze bezpośredniego przenoszenia genów. Istnieje kilka metod bezpośrednie-
go transferu fragmentu obcego DNA do komórki docelowej.  

Elektroporacja  to  proces  zachodzący  w  błonie  komórkowej  pod  wpływem  wyładowań 

pól elektrycznych (milisekundy), który powoduje odwracalne zmiany w błonie komórkowej. 
W przypadku komórek drożdży i roślin, ściana komórkowa musi być wcześniej strawiona za 
pomocą enzymów; dopiero wtedy powstaje delikatny protoplast zdolny do przyjęcia obcego 
DNA. Protoplast jest wystawiony na działanie krótkich impulsów elektrycznych rzędu mikro- 
i milisekund o wysokim napięciu. Następnie protoplast przenoszony jest do pożywki w celu 
odtworzenia ściany komórkowej i namnożenia. 

Mikrowstrzeliwanie  polega  na  wprowadzeniu  DNA  opłaszczonego  na  mikroskopijnych 

kulkach złota lub wolframu za pomocą urządzenia zwanego „armatką genową”.  

Mikroiniekcja  stosowana  jest  do  wprowadzania  obcego  DNA  do  komórek  zwierząt;  

w tym celu trzeba wyizolować zygotę lub wczesny embrion i przy pomocy szklanej mikropi-
pety  wprowadzić  obcy  DNA  do  jądra  komórki.  W  celu  dalszego  rozwoju  ztransformowaną 
komórkę  umieszcza  się  w  zastępczej  matce.  Zaletą  tej  metody  jest  wysoka  wydajność,  lecz 
wadą - pracochłonność. 

Biotechnologia  jest  jedną  z  najszybciej  rozwijających  się  dziedzin  nauki.  Niesie  za  sobą 

korzyści i niebezpieczeństwa. Zatem należy pamiętać, aby zawsze stawiać pytanie jak daleko 
można się posunąć aby nie naruszyć delikatnej równowagi stworzonej przez naturę. 

 

 
 
Zalecane piśmiennictwo i strony internetowe: 

1.

  Turner P. C., McLennan A. G., Bates A. D., White M. R. H.,(przekład zbiorowy pod 

redakcją  Zofii  Szweykowskiej-Kulińskiej),  Biologia  molekularna,  Wydawnictwo 
Naukowe PWN, Warszawa, 2004. 

2.

  www.biotechnolog.pl