Arv, bioteknologi og genteknologi

Arv, Sammendrag av kap. 7 og 8 i Naturfag 5.

Gener og DNA

I cellekjernen ligger arvematerialet som 46 lange DNA-molekyler. Et kromosom er et DNA-molekyl som er nøstet opp på noen spesielle proteiner. DNA-molekylet er bygd opp av sukkermolekyler, fosformolekyler og de fire nitrogenbasene adenin, tymin, cytosin og guanin. Nitrogenbasene danner par; A og T, og C og G. Et gen er en bestemt, avgrenset rekkefølge av nitrogenbaser i et DNA-molekyl. De fleste gener er oppskrifter på proteiner. Vi har fått 23 kromosomer fra far og 23 fra mor. Derfor forekommer kromosomene i par. Kromosomene i et par inneholder gener for de samme egenskapene. To slike gener kalles genpar. Kromosomkopier er to identiske DNA-molekyler som henger sammen i et punkt, og som sammen utgjør et kromosom.

 DNA-molekylet kopierer seg selv. Dette kaller vi DNA-syntesten. Først bryter et enzym ned de svake bindingene mellom nitrogenbasene i baseparene og åpner DNA-molekylet på langs. Ved hjelp av et annet enzym blir hver DNA-halvdel bygd opp igjen til et helt DNA-molekyl. Byggesteinene til denne prosessen er et sukkermolekyl som har festet et fosformolekyl og en nitrogenbase til seg.

I proteinsyntesen lages det først en kopi av et gen. Deretter sendes m-RNA kopien ut i cytoplasma, hvor den fester seg til et ribosom. Aminosyrene fester seg til t-RNA, og fraktes til riktig plass på m-RNA.

Variasjon i arvematerialet

Ved vanlig celledeling (mitosen) blir det kopiert opp celler – altså laget flere av samme slaget. Mitose må til for at en kropp skal vokse, eller for å erstatte celler som er blitt ødelagt. Vanlig celledeling foregår derfor i alle cellene i kroppen, unntatt kjønnscellene.

Kjønnscelledeling, meiose, er celledeling som lager kjønnsceller. En vanlig celle deler seg gir fire kjønnsceller, som er sædceller i mannen eller eggceller i kvinnen. Kjønnsceller må til for at mann og kvinne skal kunne lage barn.

Mutasjoner er endringer av rekkefølgen av nitrogenbasene i et gen. Hver gang DNA-kopieres, kan det oppstå feil. Mange av feilene blir rettet opp av reparasjonsenzymer, men en gang i blant rettes ikke slike kopieringsfeil opp. Da har det oppstått en slik endring i nitrogenbasene. Det kan også skje at en nitrogenbase blir byttet ut med en annen. Det kan føre til at det proteinet som genet er oppskrift på, blir litt annerledes, og derfor ikke kan utføre oppgaven sin. Mutasjoner oppstår svært sjelden, men hyppigheten kan øke hvis individet utsettes for ioniserende stråling eller bestemte kjemiske stoffer (f.eks. tjære, nitritt og PCB). Kurasen Belgisk blå er resultat av avl på en naturlig mutant.
Genetisk variasjon oppstår ved mutasjoner eller ved at kromosomer kombineres på nye måter ved kjønnet formering.

Arv

Dominant arv er nedarving av genutgaver som er dominante eller recessive. En dominant genutgave dominerer over den egenskapen som den recessive genutgaven gir. For at den recessive genutgaven skal vises, må individet ha fått denne genutgaven fra både mor og far.

Et individ er homozygot for en egenskap dersom de to genene i et genpar er helt like. Er genene i et genpar forskjellige, er individet heterozygot for egenskapen. De genene et individ har, kaller vi individets genotype. Det utseendet eller den egenskapen genet gir, kaller vi individets fenotype.

Sykdommer kan arves dominant og recessivt. Et eksempel på en dominant arvelige sykdom er Huntingtons sykdom. Recessivt arvelige sykdommer er for eksempel psoriasis (hudsykdom) og cystisk fibrose (lungesykdom). For at barnet skal arve denne sykdommen fra foreldrene, må begge foreldrene være syke eller være bærere av sykdommen.

Kjønnsbundet arv er nedarving av gener som finnes på kjønnskromosomene. Eksempel på kjønnsbundet arv er rødgrønnblindhet (fargeblindhet). Genet for rødgrønnblindhet ligger på x-kromosomet.

Egenskapene dine er resultater av både gener og miljø. Vi tilegner oss mange egenskaper ved å herme etter omgivelsene. Eksempler er kunnskaper om verden rundt oss, svømming, matlaging, bilkjøring og sosial omgang med andre mennesker. Genene våre setter grenser for hvordan egenskapene våre kommer til uttrykk, mens miljøet bestemmer den nøyaktige utformingen av egenskapene. Et eksempel er kroppshøyden din. Genene dine bestemmer hvor høy du kan bli, men oppvekstvilkårene avgjør hvor lang du faktisk blir.

Bioteknologi og genteknologi

Bioteknologi er all teknologi som bruker levende organismer (planteceller, dyreceller og mikroorganismer) til å lage produkter. Genteknologi er teknikker der man isolerer arvematerialet, karakteriserer det, klipper ut og flytter deler av arvestoffet DNA (gener) fra en organisme til en annen og får dem til å virke der. En genmodifisert organisme er en organisme som har fått endret på genene sine, eller fått satt inn nye gener.

De første organismene som ble genmodifisert, var bakterier. De formerer seg raskt, og er relativt enkle å arbeide med. Plasmider er små, selvstendige DNA-molekyler som finnes i bakteriecellene i tillegg til bakteriens eget kromosom. Plasmidene har ofte bare noen få gener. Gener settes inn i plasmider i bakterier. Forskerne kan ta plasmidene ut av bakterier, og deretter ”spleise” fremmede gener inn i dem. Bakteriene tar opp i seg de genspleisede plasmidene, og når de deler seg blir de nye genene kopiert sammen med cellenes DNA. Bakteriene dyrkes opp i store mengder, og det nye genet kan fungere som oppskrift på et produkt som bakteriene laget, for eksempel insulin eller indigo (fargestoff). Genspleising i plante- og dyreceller skjer ved mikroinjeksjon, bruk av virus og bruk av genpistol.

Embryoteknologi

Embryoteknologi omfatter kunstig befruktning og behandling av og forskning på befruktede egg. Assistert befruktning er en fellesbetegnelse for ulike metoder som blir brukt for å hjelpe par som ikke kan få barn uten medisinsk hjelp. Ved prøverørsmetoden hentes eggceller ut fra eggstokken, og legges i et glass. Her blir de befruktet med sædceller. Etter at det befruktede egget har delt seg noen ganger, blir den lille celleklumpen (embryoet) ført inn i livmoren til den samme kvinnen som egget ble hentet fra.

Kloning

Kloning vil si å lage kopier av et gen, en celle eller et individ. Reproduktiv kloning er en form for kloning, der hensikten er å lage et nytt individ. En spesialisert kroppscelle tas fra en kjernedonor. Denne smeltes sammen med en kjerneløs eggcelle fra en eggdonor. Da får vi en eggcelle med kjernedonorens DNA. Eggcellen vokser i et dyrkningsmedium i laboratoriet og begynner å dele seg. Det utvikles et embryo som settes inn i en fostermor. Dyret som fødes er genetisk likt kjernedonoren. Det første dyret som ble klonet slik, var sauen Dolly.

Målet med terapeutisk kloning er å lageceller som kan brukes til å danne nytt cellevev eller nye organer til et menneske som er sykt. Ved denne typen kloning lages det stamceller med pasientens eget arvestoff. Stamceller er celler som kan utvikle seg til mange forskjellige celletyper.