8. Geenitekniikan avulla muokataan ja tutkitaan perimää

Geenien tutkiminen aloitetaan DNA:n eristämisellä.

Geenitekniikka:

• DNA:n eristäminen soluista ja puhdistaminen
• DNA-molekyylin paloittelu ja palojen yhteenliittäminen
• DNA:n monistaminen
• DNA-palojen erottelu
• Geenin siirto toiseen eliöön
• DNA:n tallentaminen bakteereihin ja hiivasoluihin (=geenikirjastot)
• Geenin emäsjärjestyksen selvittäminen
• Tietyn DNA-jakson etsiminen
• Eliön perimän emäsjärjestyksen selvittäminen

Tutkimusmenetelmiä:

• DNA:n eristäminen ja puhdistaminen:

1. Solut jäädytetään nestemäisellä typellä, minkä jälkeen ne on helppo murskata. Sitten niiden fosfolipideistä koostuvat solukalvot hajotetaan rakenteen rikkovalla aineella (detergentillä) ja kromosomien proteiinit niitä pilkkovilla entsyymeillä (proteaaseilla)
2. Liuokseesa mukana olevat proteiinit ja rasvat poistetaan uuttamalla liuottimeen
3. Vesi ja liotin erotetaan eri kerroksiksi sentrifugin avulla. Sentrifugi on laite, jolla voidaan erottaa liuoksessa olevia aineita pyörimisliikkeen avulla. Kevyt DNA jää vesikerrokseen, ja painavammat rasvat sekä proteiinit liuotin kerrokseen
4. DNA saostetaan yleensä kylmällä isopropanolilla ja pestään etanolilla. Saostettu DNA liuotetaan pieneen määrään vettä jatkokäsittelyä varten

• DNA.n tallentaminen geenikirjastoksi

1. Ihmisen DNA:ta eristetään esimerkiksi veren valkosoluista ja pilkotaan jollakin katkaisu entsyymillä sopivan mittaisiksi pätkiksi
2. Samalla entsyymillä katkaistaan myös bakteerin plasmidien DNA:ta
3. pilkonnan tuloksena syntyneiden DNA-pätkien annetaan sitten liittyä plasmideihin tai faageihin, joiden avulla ne siirtyvät bakteerin sisään
• Polymeraasiketjureaktio



Yliopiston kesäkurssilla tehdyn työ tulos (elektroforeesi)

• Perustuu eri vaiheiden vuorotteluun,, jolloin lämpötilaa muuttamalla saadaan DNA-ketju vuoroin avautumaan ja vuoroin rakentumaan uudelleen.
• DNA-pätkiä lajitellaan koon mukaan elektroforeesiissa
• Voidaan erotella erikokoisia DNA-, RNA- ja proteiinimolekyylejä.
• Käytetään avuksi sähkövirtaa ja hyytelömäistä geeliä
• Isot molekyylit liikkuvat väliaineessa hitaammin.
• DNA-sirut
• DNA-siru on pieni lasi- tai muovilevy, johon on kiinnitetty tasaisin välein yksisäikeisiä DNA-molekyyylien palasia esimerkiksi ihmisen geeneistä.
• DNA:n emäsjärjestyksen selvittäminen eli sekvensointi
1. Tutkittava DNA-jakso hajotetaan yksijuosteiseksi kuumentamalla. Samassa koeputkessa on alukkeita, lämpöä sietävää DNA-polymeraasia, kaikkia neljää DNA-nukleotidityyppiä sekä merkittyjä, lopettavi nukliotideja
2. PCR-vaiheessa DNA-polymeraasi alkaa muodostaa vapaista nukleotideista uutta juostetta, kunnes paikalle osuu lopetava nukleotidi ja sen vuoksi synteesi loppuu.
3. Elektroforeesivaiheessa pätkien annetaan kulkea lasiputkessa olevan geelin  läpi, jolloin erimittaiset pätkät kulkevat eri etäisyyksille
4. Tunnistinlaite havaitsee eri merkkiaineilla merkityt lopettavat nukleotidit
5. Tulostin piirtää kuvion, josta näkyy vastinjuosteen emäsjärjestys tutkittavasta DNA-jaksosta: Merkkiaineen perusteella kukin lopettava nukleotidi tulostuu eri värinä.

Eri lajien genomeissa on paljo samankailtaisuuksia.

Geenitekniikassa käytettäviä entsyymejä

• DNA-polymeraasi 
• Rakentaa nukleotideista DNA-ketjua emäsperiaatteen mukaisesti
• RNA-polymeraasi
• Rakentaa nukleotideista RNA-molekyylin DNA-juosteen mallin muokaisesti
• Katkaisu- eli restriktioentsyymit
• Katkaisevat DNA-rihman kullekin luonteenomaisesta kohdasta
• Liittäjä- el ligaasientsyymit
• Liittävät irrallaan olevat DNA-juosteen pätkät toisiinsa
• Käänteiskopioijaentsyymi
• Kopioi RNA:n emäsjärjestyksen sen DNA:n emäsjärjestykseksi (vastin-DNA:ksi)
• Proteaasit
• Yhteisnimi erilaisille proteiineja pilkkoville entsyymeille.