Biotehnologija je prouavanje i korienje ivih organizama u cilju stvaranja nekog proizvoda. Prema najiroj definiciji, biotehnologija je korienje ive materije (biljaka, ivotinja i mikroorganizima) u industriji, zatiti okoline, medicini i poljoprivredi. Biotehnologija igra kljunu ulogu u proizvodnji hrane . Ona se deli na tradicionalnu i savremenu.Primeri tradicionalne biotehnologije su: oplemenjivanje biljaka i domaih ivotinja konvencionalnim metodama, korienje mikroorganizama za fermentaciju u proizvodnji vina, piva ili sireva ili proizvodnja razliitih enzima putem mikroorganizama.Genetiko inenjerstvo i kloniranje gena spadaju u savremenu biotehnologiju.Poslednjih pedesetak godina donele su dinamian razvoj dostignuima u prirodnim naukama, posebno u oblasti genetike i manipulacije genima. Razvoj prirodnih nauka doveo je do toga da je je da je biotehnologija postala visoko multidisciplinarna nauka koja je povezala ukupnu naunu delatnost na polju biologije i hemije, zatim inenjere, kao i eksperte iz oblasti prava, finansija i poslovanja.Molekularna biologija (ili biohemijska genetika) objanjava osnovne procese ivota, njihovu prirodu i povezanost. U ivim sistemima, prirodu i specifinost svakog hemijskog procesa odreuju geni, pa je zadatak molekularne biologije da tumaenjem regulacije i ekspresije gena objasni procese metabolizma. Molekularna biologija treba da utvrdi poetne procese razvia osobina na molekularnom, biohemijskom nivou, tj. iz ega su geni sastavljeni, kako se reprodukuju i koji su primarni produkti funkcije gena. Biotehnologija se u svojim oblastima primene deli na nekoliko grana. Tu se ubrajaju: Crvena biotehnologija .Crvena biotehnologija (medicina)vai za glavno podruje primene biotehnologije. Biotehnoloki postupci igraju rastuu ulogu kod razvoja novih lekova. Isto tako kod dijagnostike (DNA-ipovi, biosenzori)su za biotehnologiju od velikog znaaja. Crvena biotehnologija ima u svetu najiru prihvaenost i vai kao kljuna tehnologija i motor razvoja za brojne druge privredne grane.Zelena biotehnologija obuhvata podruje primene savremene zatite bilja. Ovde se biotehnolokim metodama ciljano uvode otporna sredstva protiv insekata, gljiva, virusa i herbicida.Od posebnog znaaja za oblast zelene biotehnologije je genska tehnika. Ona ini osnovu metode prenoenja odreene vrste gena sa jedne vrste biljke na drugu kako bi se omoguilo da razviju otpornost.Siva biotehnologija bavi se oblau tehnike zatite ivotne sredine. Ovde biotehnoloki postupci pomau pri saniranju zemljita, tretmanu otpadnih voda, preiavanju izduvnih gasova, preiavanju vazduha, kao i kod odvajanja otpada i ostataka.Bela biotehnologija obuhvata podruje primene unutar hemijske industrije. Zadatak bele biotehnologije je da se, substance poput npr. alkohola, vitamina, aminokiselina, antibiotika ili enzima proizvode sa to manjim troenjem resursa i to manjim optereivanjem ivotne sredine.Plava biotehnologija stavlja teite na tehniku primenu procesa i organizama biologije mora. U ii interesovanja su bioloki organizmi svetskih mora.Biotehnologija svoju primenu nalazi u sledeim industrijama:hemijska i farmaceutska industrija ,industrija hrane i ukusa ,industrija tretmana otpadnih voda, otpada i izduvnih gasova ,istraivake organizacije za prirodne i medicinske nauke ,razvoj, prodaja i savetovanje biotehnolokih ureaja i postrojenja .Pod biotehnologijom, podrazumevamo , takoe i upotrebu biolokih i nadmolekularnih struktura u proizvodne svrhe.Ona tei ka primeni organizmenih produkata (enzima) u proizvodne svrhe, ali isto tako na usmereno prekrajanje ivih bia da bolje odgovore zahtevima industrijske proizvodnje. Prerada biolokih proizvoda naziva se bioinenjerstvo, a prepravljanje genetike strukture organizama genetiko inenjerstvo.Pod genetikim inenjerstvom podrazumijeva se manipulisanje genetikim materijalom da se on prenosi iz jednog ivog sistema u drugi, pa dobijemo organizam sa drugaijim kombinacijama gena. Pri tome postoji:Gensko ,Hromozomsko ,Genomsko inenjerstvo.Od biotehnologije i genetikog inenjeringa, oekuje se da bitno poveaju i pojeftine proizvodnju hrane. Genetiki inenjering utvruje i strukturu odreenih delova DNK, to omoguuje dijagnozu nekih bolesti pre nego to se manifestuju. Ono omoguava kombinovanje gena i eljenih osobina uz stvaranje novih genotipa, koji dosad nisu postojali u prirodi.Razvojem i masovnijom primenom novih tehnologija u oblasti medicine, genetika dobija sve znaajniju ulogu. Ona e, po mnogima, biti jedna od kljunih nauka novog doba. Danas znamo da su nosioci i realizatori razvia osobina nukleinske kiseline i proteini. Naslednu materiju ini dezoksiribonukleinska kiselina (DNK). Ovaj molekul se moe nazvati naslednom supstancom zato to ima 1 . sposobnost samoreprodukcije ,2. sposobnost da nosi genetiku informaciju ,3. sposobnost promenjivosti strukture i funkcije .Genetiko inenjerstvo se bazira na saznanju da su osnovni principi i mehanizmi ivih bia na Zemlji (struktura, replikacija, translacija i transkripcija DNK, sinteza i funkcija proteina) istovetni. Na tome se zasnivaju ideja i tehnika rekombinantne DNK , tj. plansko "isecanje gena" (trasgena) za neko svojstvo iz jednog ivog organizma i njegovo "presaivanje" (transformacija) u drugi. Na ovaj nain nastaju genetiki modifikovani organizmi (GMO), tj. transgene biljke, ivotinje ili mikroorganizmi, iji je genom "obogaen" transgenom, inei ih tako korisnijim za oveka. za agronomsku praksu su bitne gajene transgene biljke, koje su se za veoma kratko vreme masovno proirile u komercijalnoj proizvodnji .Najpoznatiji primeri prve generacije transgenih biljaka su one sa transgenom iz bakterije Bacillus thuringiensis, koji tzv. Bt transgenim biljkama (kukuruzu, pamuku, krompiru, itd.) daje sposobnost sinteze toksina efikasnog protiv tetnih insekata. ili transgeni iz raznih zemljinih bakterija, koji obezbeuju selektivnost transgene biljke prema raznim herbicidima . U drugu generaciju transgenih biljaka spadaju primeri poboljanog kvaliteta proizvoda (promenjen sastav masti, obogaivanje vitaminima, itd.) ili "molekularna poljoprivreda" tj.proizvodnja vakcina i drugih molekula putem tansgenih biljaka .NAJVANIJA NAUNA OTKRIA KOJA SU DOVELA DO RAZVOJA MOLEKULARNE GENETIKE-1865.Gregor Mendel objavio rezultate ukrtanja sa grakom. Pobijena teorija "meanja" ili "pretapanja" karakteristika, nego se naslednim svojstvima daju osobine koje se mogu sauvati takvi kakvi jesu niz generacija - geni.krajem 19 veka:hemijska analiza nukleinskih kiselina: adenin, guanin, citozin, timin i uracil + fosforna kiselina + pentoza.poetkom 20. veka: ponovo otkriveni; termini "genetika" "gen", "alel"; naslee bi moglo biti vezano uz hromozome.1953. James Watson i Francis Crick predloili strukturu DNA na osnovu svih navedenih istraivanja i posebno rezultata difrakcije X-zraka koje su opisali Rosalind Franklin i Maurice Wilkinson. 1961-66. Otkrivanje genetikog koda - grupe Marshalla Nirenberga i Gobinda Khorane. 70-ih. Tehnologija rekombinantne DNA - neslueni razvoj molekularne genetike. Klasino oplemenjivanje Dugotrajno,Zasnovano na fenotipu(vidljivim/merljivim osobinama),Genetike promene ne mogu se u potpunosti kontrolisati, Ograniena mogunost ukrtanja .2. . , . ' 1982 , , .bios zivot, tehnos vestina, umece. logos -znanje - () .M . : 1. .2. , ;3. i. , , . . , , . , . a, (Tripsacum) a k, . a e , a k a o o k j . Trpsacum 10 20 e k k a 1000 . , e Trpsacum . . , , , , . , . , , , . . , , . , ." . . , 50-60% . - . . za AIDS, eea oea eae. e oe k eooka ooea . o oe ee aao . . " ". , . . . 1941. . , , 40 . 2-3 . . . , . , , . -, , . . . - . . . . . . . . . Verticullum dahli- . Verticullum , , . , . 32 . . . . , . Pseudomnas syring pv. , . 20 . . " . . 60-70% . , , . , . : X Y , ( ), . . , . . Bacillus thuringiensis . Bt . , . . , , , .... Nematode su deo kompleksnog problema korena paradajza (u ovom primeru Meloidogyne spp.) i mnogih drugih biljnih vrsta. Procenjeno je da teta irom sveta iznosi preko 100 biliona USD u poljoprivrednim gubicima koji nastaju zbog ovih tetoina. Ima nekih izvora prirodne otpornosti na nematode i selekcioneri su esto bili u mogunosti da prenesu gene otpornosti iz divljih u gajene vrste. Ova otpornost je esto nekompletna ili je nije mogue preneti bez unoenja drugih neeljenih,vezanih karakteristika. Prisutni su pokuaji istraivaa da kloniranjem gena stvore otpornost paradajza prema nematodama. Bakterije su takoe izmenjene genetskim ininjeringom sa novom informacijom iz mikroorganizama koji ive u crevima crva. Kao takve mogu da pretvore sekundarne sirovine iz poljoprivrede, papirne industrije, novina, stabljike kukuruza i papirnu pulpu u jeftini etanol. . . . . . . . 40-60% . 100 , . , . , -. , . . , . , . a o ao o a . a a , , , . . , , . , . , . , , 21 . , .

3. NUKLEINSKE KISELINE I SINTEZA PROTEINA Danas znamo da su nosioci i realizatori razvia osobina nukleinske kiseline i proteini. Naslednu materiju ini dezoksiribonukleinska kiselina (DNK). Ovaj molekul se moe nazvati naslednom supstancom zato to ima:1.sposobnost samoreprodukcije ,2.sposobnost da nosi genetiku informaciju ,3.sposobnost promenjivosti strukture i funkcije . Najupadljivija, velika organela eukariotskih celija je jedro. Sam latinski naziv - nucleus [jezgro], govori o znacaju jedra za celiju. U njemu se nalazi DNK [geni] u kojoj je zapisano sve ono sto celija treba da uradi da bi se odrzala u zivotu i prilagodila na promene u okolini. Jedro regulise [upravlja] sve procese u celiji, u njemu se obavlja i sinteza DNK[replikacija] i svih vrsta RNK [transkripcija]. Telesne [somatske] celije imaju diploidan [grc. diploos = 2n dvostruk] broj hromozoma. Telesna celija coveka ima 46 hromozoma ili dve garniture po 23 hromozoma, pri cemu jedna garnitura potice od majke, a druga od oca pa se tako obrazuje 23 para homologih hromozoma.Polne celije ili gameti [kod coveka su to spermatozoidi i jajna celija] sadrze upola manji broj hromozoma u odnosu na telesne celije, nazvan haploidan [grc. haploos = n jednostruk]. Ako telesna celija ima dve, onda ce polna celija imati jednu garnituru hromozoma. Broj hromozoma u polnim celijama coveka je 23. Metafazni hromozom:(1) hromatida;(2) centromera;(3) kratki krak(4) dugi krak . Svaki metafazni hromozom se sastoji od:dve sestrinske hromatide koje sadre po jedan molekul DNK, i s obzirom da nastaju replikacijom, ti molekuli su potpuno jednaki po sadraju gena; zato se hromatide nazivaju sestrinske;centromere ili primarnog suenja koje spaja hromatide. . . . , ... Graa DNK --Dezoksiribonukleinska kiselina (DNK) je molekul koji nosi naslednu materiju. Na njemu se nalaze uputstva za sintezu proteina, a njegovi delovi (geni) sadre informacije za sintezu specifinih proteina, tj. njihovih polipeptidnih lanca. Molekul DNK se sastoji iz dva komplementarna lanca nukleotida, koji se spiralno uvijaju i povezani su vodoninim vezama. Svaki od ova dva spiralna lanca sastoji se iz niza u kome se smjenjuju ukupno 4 nukleotida :adenin ,timin , guanin , Citozin .Osnovna gradivna jedinica DNK je nukleotid. Svaki nukleotid se sastoji od tri komponente: 1. jednog molekula azotne baze, 2. jednog molekula eera pentoze (monosaharid sa 5 ugljenikovih atoma) i 3. jedne fosfatne grupe. Razlike meu pojedinim molekulima DNA zasnivaju se na razlikama u broju i redoslijedu nukleotida, kojih ima ukupno etiri tipa. Kvantitativna zastupljenost parova G+C u odnosu na A+T karakteristina je za svaku grupu organizama, tako da su A+T veze neto ee kod vieelijskih organizama. Struktura DNK razjanjena 1953.g. kada su Votson i Krik dali model sekundarne strukture DNK. Po tom modelu lanciDNK su postavljeni naspramno i povezani preko baza koje se sparuju (parovi su uvek A-T i G-C) i obrazuju dvostruku spiralu. Sutina ivota svedena je na kombinacije samo etiri slova (baza) A, G, C i T . Sva sloenost i raznovrsnost ivota na planeti Zemlji svedena je na to koliko e se i u kom redosledu javiti koja od baza. Prosto neverovatno da je priroda uspela da sa tako malo ''slova'' napie toliko raznovrsnih i neponovljivih ''rei i reenica'' a od njih da sloi velianstveno puno ''romana'' - svako ivo bie je jedinstveno. Desetak godina posle toga deifrovan je genetiki kod, odnosno, otkriveno je da ifru za jednu aminokiselinu ine tri baze u nizu i da je to univerzalno za sve organizme itav proces nasleivanja zasniva se na univerzalnosti uputstva za rad elija zapisanog u genima (genetiki kod, ifra) svih ivih bia na naoj planeti . Da bi elija mogla da obavlja sve funkcije neophodno je da proizvodi proteine (belanevine) izgraene od lanaca aminokiselina. Uputstvo za njihovu proizvodnju zapisano je u genima u vidu ifre. Geni su linearni delovi DNK . ifra za svaku aminokiselinu su po tri uzastupne baze (npr. AUG je ifra za aminokiselinu metionin) i ista je u svim biolokim vrstama. Pojedini segmenti molekula DNK, geni, imaju svoje odreeno mjesto u ovom molekulu. Veliina gena u proseku iznosi izmeu 400-1800 nukleotidnih parova, iji raspored uslovljava njegovu strukturu i specifinu funkciju.Genetika informacija, koju sadri svaki gen, sastoji se od jedinstvenog redoslijeda nukleotida, od prvog do posljednjeg u odgovarajuem dijelu molekula. Oni kontroliu stvaranje specifinog tipa proteina. Kod mnogih virusa, geni se sastoje iz segmenata drugog tipa nukleinske kiseline - ribonukleinska kiselina (RNK).RNK--Njen molekul je jednolanan, sadri eer ribozu u nukleotidima, a umjesto timina, sadri uracil. Molekuli RNK su primarni proizvodi gena, tj. DNK i predstavljaju takoe informacione molekule. Sve elije jednog organizma imaju istu DNK, dok se razlikuju tri vrste RNK: informaciona, transportna i ribozomska RNK (skraeno i-RNK, t-RNK i r-RNK). DNK ima dva, a RNK jedan polinukleotidni lanac. Replikacija (replika=kopija) predstavlja proces dupliranje molekula DNK pri kome od jednog nastaju dva potpuno identina molekula.Replikacija DNK odvija se pre svake elijske deobe i omoguava kasniju podelu svakog hromozoma na dve hromatide. Zapoinje odmotavanjem lanaca DNK i njihovim razdvajanjem. Za osloboene baze u svakom od lanaca veu se komplementarne baze koje meusobno povee DNK polimeraza. Iako je princip replikacije veoma jednostavan, u eliji je to sloen proces u kome uestvuje 20-ak enzima i drugih proteina, od kojih su najvaniji:Helikaze (raskidaju vodonine veze) ,Nukleaze ( zasecaju lanac) ,DNK-polimeraze (sinteza lanaca DNA) ,ligaze (povezivanje Okazakijevih fragmenata) ,Primaza (sinteza kratkog lanca RNA) .Endonukleaza zaseca samo jedan lanac DNK ime poinje njeno rasplitanje. Helikaze raskidaju vodonine veze izmeu lanaca ime se lanci razdvajaju i obrazuju se replikativne viljuke. Poto se replikacija odvija bidirekciono, na svakom mestu gde ona poinje obrazuju se dve replikativne viljuke koje se kreu u suprotnim smerovima. Svaka replikaciona viljuka je asimetrina jer su lanci antiparalelni, a istovremeno se naspram oba sintetiu novi lanci u 5_3 pravcu. Lanac DNK koji se sintetie u pravcu kretanja replikativne viljuke naziva se vodei lanac, a onaj koji se sintetie u suprotnom smeru je lanac koji zaostaje. Vodei lanac se sintetie kao celovit dok se ovaj drugi sintetie u vidu delova koji se nazivaju Okazakijevi fragmenti. Vodei lanac DNA se sintetizuje kontinualno u 5- 3 pravcu. Zaostajui lanac,kratki fragmenti (Okazaki fragmenti) se sintetizuju diskontinualno takoe u 5-3 pravcu. Sintezu oba lanca obavlja DNK polimeraza tek poto se vee za roditeljski lanac koji slui kao matrica. Ovaj enzim ne moe da se vee za ogoljeni lanac-matricu ve zahteva postojanje zaetnika (prajmera; engl. /primer) Zaetnik je kratki lanac RNK i njegovu sintezu katalizuje enzim primaza. kada se kratki lanac RNK komplementarno spari (hibridizuje) sa poetkom lanca matrice to omoguuje vezivanje DNK polimeraze i poinje sinteza novog lanca. Za sintezu lanca koji zaostaje potrebno je da se sintetie vei broj zaetnika. Okazakijeve fragmente, po zavretku sinteze, meusobno povezuje enzim ligaza. Jedno od velikih iznenaenja u ranim studijama replikacije DNA bilo je otkrie da RNA slui kao upalja prajmer u replikaciji DNA. Ovo otkrie podupire teoriju o poreklu ivota, po kojoj je RNA, pre nego DNA, bila originalni genetiki materijal....Sledee otkrie je bilo da pojedinani enzim, nazvan primaza, je odgovoran za kopiranje kratkog dela lanca DNA ablona i stvaranaje sekvence RNA prajmera. transkripcija --Transkripcija je sinteza RNK molekula kao kopije dela jednog lanca DNK (gena) koju katalizuje enzim RNK polimeraza, drugim reima transkripcija je nita vie do pretvaranja genetike informacije iz oblika DNK u RNK. Vri se u jedru eukariota, odnosno nukleoidu prokariota u 5' 3' pravcu. Da bi se izvrila transkripcija (prepisivanje) lanci DNK moraju da se iz spiralno uvijenih prebace u linearni oblik (u ovom koraku DNK molekul izgleda kao merdevine), i zatim se lanci razdvoje, gde jedan od njih slui kao kalup prema kome se reaju komplementarni nukleotidi RNK: naspram adenina DNK postavlja se uracil RNK, a naspram guanina DNK citozin RNK:U ovom procesu DNK lanac se razdvaja na dva dela, i jedna strana biva iskopirana u krau sekvencu veoma slicne kiseline, poznate kao ribonukleinska kiselina (RNK). Ovaj novostvoreni RNK lanac, za razliku od ogromnog lanca DNK, sadrzi samo jednu informaciju: kako napraviti jedan odredjeni protein. Takodje, u lancu RNK, baza timin (T) biva zamenjena jednom drugom slicnom bazom, uracilom (U). DNK molekul: 3' AAATTCCCG 5' RNK molekul: 5' UUUAAGGGC 3'TRANSLACIJA-- informacije sadrane u kodonima prevode se u aminokiseline u procesu translacije (sinteza proteina). Nakon sto je gen iskopiran u RNK, sledi proces translacije. RNK lanac odlazi do kompleksnog skupa molekula, ribozoma. Ribozom cita RNK lanac, i na osnovu RNK koda proizvodi novi protein. Posto RNK, isto kao i DNK, ima samo cetiri baze, potreban je odredjeni kod da bi se pomocu cetiri slova mogao izraziti proteinski niz koji, setimo se, moze imati bilo koju kombinaciju dvadeset amino-kiselina. Osnovni mehanizam --Informativna RNK (i-RNK) je molekul koji nosi poruku, odnosno genetiki kod, to jest genetiku ifru iz hromozoma do ribozoma .Genetika informacija koju i-RNK nosi se pomou vodoninih veza identifikuje i vezuje za tano odreene transportne RNK, odnosno t-RNK, koje prenose specifine amino kiseline na rastui polinukleotidni lanac na mesto ribozomalne sinteze proteina. Genetika informacija se prenosi u grupi od tri jedinice, odnosno tri nukleotida. Svaka od ovih tri nukleotidnih grupa predstavlja jednu amino kiselinu. Svaka od tri i-RNK nukleotida se zove kodon, i njihova tri komplementarna t-RNK nukleotida se nazivaju anti kodon. Aminoacil t-RNK sintetaza je enzim koji upravlja vezivanje tano odreenih amino kiselina na odgovarajuu t-RNK kako bi se formirala aminoacil-t-RNK. Zahvaljujui tome mi imamo mogunost skoro neogranienih kombinacija, ako smo dovoljno smeli, matoviti, radoznali, humani ili..! Moemo uputstvo za proizvodnju nekog proteina (gen) iz jednog organizma prebaciti u drugi i time ga naterati na proizvodnju tog proteina. Drugaije reeno, ubacivanjem stranog gena dobijamo bie koje priroda nije stvorila i koje moe da radi neto to mu je strano. Moemo se ''igrati'' do mile volje - gen iz biljke ubaciti u neku ivotinju i obrnuto ili gen biljke (ivotinje) u oveka i obrnuto ili gen ... Velianstveno? Zastraujue?! Nemogue!!! Zbunjujue?! Grandiozno!? Ili moda - sve zajedno!..

4. GENETIKI RENIK Molekularna biotehnologija predstavlja granu savremene biotehnologije koja je zasnovana na manipulacijama sa genetikim materijalom ivih organizama. Genetiki kod - tripleti nukleotida na DNA koji prenose informaciju za specifini redosled aminokiselina u sintezi proteina. Jezik za prenoenje genetike poruke od DNK(gena) do proteina naziva se genetika ifra(kod), a sadrana je u redosledu baza na lancu DNK. Njegova je jedinica niz od tri nukleotida (triplet) DNK i on se u celini komplementarno prenosi na i-RNK (koja umesto timina ima uracil). Svaki triplet na i-RNK je kodon za jednu aminokiselinu, a niz meusobno povezanih aminokiselina ini polipeptidni lanac (protein). Hromozomi su telaca karakteristinog oblika koja se u jedru mogu uoiti za vreme deobe. Najbolje se uoavaju za vreme metafaze mitoze pa se tada i izuavaju i nazivaju metafazni hromozomi. Broj hromozoma je stalan i karakteristian za svaku bioloku vrstu i naziva se kariotip. Telesne (somatske) elije imaju diploidan (gr. diploos = dvostruk) broj hromozoma (obeleava se kao 2n). Telesna elija oveka ima 46 hromozoma ili dve garniture po 23 hromozoma, pri emu jedna garnitura potie od majke, a druga od oca pa se tako obrazuje 23 para homologih hromozoma Polne elije ili gameti (kod oveka su to spermatozoidi i jajna elija) sadre upola manji broj hromozoma u odnosu na telesne elije, nazvan haploidan (gr. haploos = jednostruk) obeleen kao n. Ako telesna elija ima dve, onda e polna elija imati jednu garnituru hromozoma. Broj hromozoma u polnim elijama oveka je 23. Svaki metafazni hromozom se sastoji od dve sestrinske hromatide i centromere (primarnog suenja). Ove delove sadre svi hromozomi, dok se samo kod nekih javlja i sekundarno suenje. DNK ili dezoksiribonukleinska kiselina se sastoji od nukleotida povezanih fosfodiestarskim vezama u polinukleotidni lanac. DNK ima dva polinukleotidna lanca. Lanci DNK su postavljeni naspramno i paralelno jedan drugom; povezani su preko komplementarnih baza: adenin jednog sa timinom naspramnog lanca (i obratno), guanin jednog sa citozinom naspramnog lanca (i obrnuto). Oba lanca grade dvostruku zavojnicu ili spiralu (Votsaon - krikova spirala). Linearni delovi DNK (redosled nukleotida) su geni. Replikacija DNK odvija se pre svake elijske deobe i omoguava kasniju podelu svakog hromozoma na dve hromatide. Zapoinje odmotavanjem lanaca DNK i njihovim razdvajanjem. Za osloboene baze u svakom od lanaca veu se komplementarne baze koje meusobno povee DNK polimeraza. Tako na svakom lancu nastane jedan novi lanac i cela se DNK udvostrui. Ribozomi su elijske organele prisutne u svim elijskim organizmima (prokariotskim i eukariotskim). Vezani sa molekulom i-RNK obavljaju sintezu proteina. Dominantnost - sposobnost jednog gena (dominantni) da u svojoj ekspresiji nadvlada nad drugim genom (recesivnim). Time je ekspresija recesivnog gena suzbijena sto dovodi do razvoja svojstva determinisanog dominantnim genom

F1, F2 itd. - filijalne generacije, F1 je najcesce hibrid izmedju dva homozigotna roditelja, F2 nastaje ukrstanjem ili samooplodnjom (kod biljaka) individua F1 generacije, itd. Fenotip - spoljasnji izgled jedinke koji je rezultat interakcije genotipa i faktora spoljne sredine Gameta - muska ili zenska polna celija sposobna za oplodnju Gen je deo DNK koji nosi informciju za sintezu jednog ili vie proteinskih molekula. Prosena duina gena je od 400 do 1800 nukleotidnih parova. Genski lokus - mesto na hromozomu gde se nalazi genGeneticki inzenjering - manipulacija genima, prenosenje pozeljnih gena iz jednog organizma u drugi Genom - osnovni broj hromozoma organizama koji imaju isto filogenetsko poreklo (npr. kod coveka je ukupan broj hromozoma u normalnoj celiji 46 - ili 44A + XY za muskarca ili 44A + XX za zene; Sa slovom A se oznacavaju autosomi - telesni hromozomi, a sa X i Y - polni hromozomi) .Genotip - skup svih naslednih osobina individue; genetska konstitucija individue. Haploidi - organizmi za gametnim (n) brojem hromozoma .Heterogametan - organizam koji, u odnosu na pol, stvara dve vrste gameta, te odredjuje pol potomstva (kod ljudi i vecine sisara to je muska jedinka koja je nosilac X i Y polnih hromozoma, dok je zenka uvek XX tako da potomstvu moze dati samo zensku tj. X-vrstu gameta . Heterozigot - individua koja poseduje dva razlicita alela u lokusu homolognih hromozoma (npr. Aa, Bb, Dd) . Heterozis - pojava bujnosti u F1 generaciji pri cemu se ispoljava superiornost potomka u odnosu na boljeg roditelja . Homologni hromozomi - hromozomi kod kojih je sadrzaj genetickog materijala identican .Homogametan - organizam koji u odnosu na pol stvara samo jednu vrstu gameta (kod coveka i vecine sisara to je uvek zenska individua) .Homozigot - individua koja poseduje identicne alele u odredjenom lokusu homolognih hromozoma (AA, BB, DD)Hromozomi - organele sa linearno rasporedjenim naslednim osnovama (genima), koje imaju posebnu funkciju u procesima nasledjivanja. Nalaze se u jedru celije .Jedro - celijska organela eukariota u kojoj su smesteni svi hromozomi. Nosilac je genetske informacije i u njemu se vrsi samoreprodukcija DNK.Kariogram - hromozomi poredjani po velicini i morfologiji .Kariotip - skup svih hromozoma u jednoj celiji .Inbreeding - uzgoj u srodstvu .Inhibitorni geni - geni koji sprecavaju razvoj nekog svojstva . Inkompatibilnost - nepodudarnost, usled koje pojedine gamete ne mogu da obrazuju zigotu .Pedigre - geneoloski registar sa listom predaka neke individue. Zenske jedinke se oznacavaju krugom a muske kvadraticem ili uobicajenim astroloskim simbolima ( i ) .Polni hromozomi - hromozomi koji karakterisu pol (X i Y) .Populacija - skup veceg broja individua iste vrste koje zive na odredjenom prostoru i koje se reprodukuju slobodnom oplodnjom. Geneticku konstituciju populacije cine genotipovi (individue koje cine populaciju) i geni koji se prenose iz generacije u generaciju u odredjenim frekvencijama .Povratno ukrstanje - ukrstanje heterozigota sa jednim od roditelja .Rasa - populacija zivotinja koja se sastoji individua slicnog genotipa i uniformnog fenotipaMejoza - redukciona deoba, odvija se u polnim celijama .Mitoza - deoba somatskih (telesnih) celija Multipli aleli - pojedini aleli iz grupe koja ima vise od dve alternativne forme; aleli su alternativni oblici gena i zauzimaju jedno isto mesto ili lokus na hromozomu .Selekcija - promena u frekvenciji gena do koje dolazi usled razlicitog prezivljavanja i nejednake reprodukcione sposobnosti. Moze biti prirodna i vestacka .Srodstvo - potomstvo istih roditelja i moze biti: 1. puno srodstvo (full sib) - individue sa oba zajednicka roditelja, rodjeni brat i sestra, to je najuze srodstvo; 2. polusrodstvo (half sib) - individue koje imaju jednog zajednickog roditelja .Univalent - nespareni hromozom u I mejotickoj deobi .Vezani geni - geni koji se nalaze na istom hromozomu .Zigot - celija nastala oplodnjom muske i zenske gamete .5. ZNAAJ I METODE PRENOENJA GENA KOD BILJAKA Svi naini manipulacije genomom pripadaju oblastima genetskog ininjerstva i biotehnologije. Osnovna razlika izmeu genetikih promena koje se spontano javljaju u prirodi,tradicionalnih manipulacija genomom biljaka I ivotinja, kakve su selekcija i hibridizacija i savremenih metoda molekularne genetike, jeste u tome, to je primenom ovih poslednjih mogue kombinovati karakteristike razliitih evolutivno, meusobno veoma udaljenih vrsta Na ovaj nain metode molekularne biologije sve vie potiskuju konvencionalne genetske metode koje se koriste u poljoprivredi. Manipulacija genomom moe se obavljati na razliitim nivoima njegove organizacije i sloenosti. Mogue je manipulisati itavim genomomima koji potiu od razliitih vrsta, tj. kompletnim hromozomskim setovima , pojedinanim hromozomima ili pojedinim hromozomskim fragmentima Na najniem nivou mogunosti, a na najviem nivou sloenosti nalazi se manipulacija pojedinanim genima Prenoenje gena. tj. prenoenje segmenata (sekvenci) strane DNK do organizma primaoca je vana podoblast genetikog inenjeringa. Nije ogranie na na odreeni organizam, a osobine su prenosive izmeu biljaka, bakterija, gljiva i ivotinja. Definisani geni sa odreenim osobinama se samo unose u organizam bez izmene njegovih drugih osobina, ne proizvodei nove organizme.Uzgoj novih biljnih sorti i hibrida je veoma skup, a zahtevi selekcije sve su vei, te je prisutna potreba za novim metodama koji e ubrzati prenos gena za otpornost ili kvalitatativnih osobina. Da bi se u konvencionalnoj selekciji prenela eljena svojstva ceo genetski materijal dve biljke se kombinuje da bi se dobio hibrid. Potomstva se tada povratno ukrtaju sa jednim od roditelja, tokom perioda od nekoliko godina dok se ne dobije biljka eljenih osobina. Povratna ukrtanja su ograniena na vrste koje se mogu ukrtati da stvaraju plodno potomstvo, jer prepreke hibridizacije spreavaju neogranienu razmenu genetskog materijala. Prenos gena donosi odluujuu novu dimenziju u selekciji. Po prvi put definisani geni mogu se uneti u biljku primaoca na precizan nain bez izmene njenih postojeih kvalitetnih osobina. Teoretski, geni iz raznih izvora (bakterija, gljiva, itd.) mogu se konstruisati na takav nain, da sledeim njihovim prenosom, postaju aktivni u izabranom organu ili tkivu tokom rasta biljke. Ovo selekcioneru omoguava da bre postigne svoje ciljeve. PREDUSLOVI ZA PRENOS GENA Pre nego to se prenese eljeni gen prvo mora da bude izolovan iz odgovarajueg organizma. Lociranje odreenog gena i njegova izolacija iz ukupnog genetikog materijala (genoma) organizma izuzetno je sloen postupak.U sledeem koraku izolovanim genom se manipulie na takav nain da e ostati funkcionalan nakon to se unese u eliju primaoca .Kod biljaka se razlikuju dva osnovna metoda za prenos gena: 1.indirektan prenos gena primenom zemljine bakterije Agrobacterium tumefaciens i 2.direktnim prenosom gena primenom hemikalija, mehanikim ili elektrinim sredstvima.Buduci da DNA svih ivih organizama ima istu strukturu bilo da su u pitanju ljudi, biljke, ivotinje ili mikroorganizmi, pojedini njeni delovi (geni) mogu biti iseceni i prebaceni iz celija jednog organizma u celije drugog. Ovako nastala nova DNA naziva se rekombinantna DNA, a ovakve manipulacije predstavljaju osnovu biotehnolokih procesa.INDlREKTAN PRENOS GENA Virulentni sojevi gram negativne zemljitne bakterije Abrobacterium tumefacines ne sadre samo hromozomsku DNK nego i kruni niz DNK "Ti plazmid" - tumor-indukovani plazmid Agrobakterije predstavljaju genetike sisteme koji se primenjuju u biljnoj genetici za transfer gena. Najpoznatije su Agrobacterium tumefaciens I Agrobacterium rhizogenes. To su patogene bakterije iz zemljita, koje ulaze u biljni organizam kroz oteena mesta i prouzrokuju proliferaciju elija. Ova proliferacija obino rezultira formiranjem tumora (A. tumefaciens) ili prouzrokuje dlakavost korena (A. rhizogenes). sve te patoloke pojave prouzrokovane su Ti-plazmidom (Ti= tumor inducing), koji se nalazi u agrobakterijama, U kontaktu sa oteenom biljnom elijom, segment DNK iz plazmida agrobakterija prenosi se iz bakterijske elije na hromozom biljke. Ti-plazmid uzrokuje proliferaciju, tako to dovodi do poveanja nivoa biljnog hormona rasta, koji se naziva citokininRak voaka i vinove loze Prouzrokova: Agrobacterium tumefaciens Simptomi bolesti. Osnovni simptom je pojava tumora na korenu i stablu, a kod vinove loze na stablu i starijim lukovima. Ciklus razvoja. A. Tumefaciens se odrava na obolelim biljkama i biljnim ostacima u zemljitu. iri se obolelim sadnicama i kontaminiranim priborom za rezanje. Infekcija se ostvaruje iskljuivo preko rana. Mere zatite. Proizvodnja i sadnja zdravog sadnog materijala. Ako se tumori ustanove, obolele sadnice spaliti. Dezinfekcija zemljita i pribora za kalaemljenje (0,4% rastvorom formalina). Plodored 3-5 godina. Dezinfekcija korena pred sadnju 1% rastvorom bakar-oksihlorida. Primenom metoda molekularne biologije mogue je izmeniti Ti-plazmid, tako da vie ne prouzrokuje proliferaciju biljnih elija, ve da se upotrebi kao vektor za insertovanje gena u biljni genom. Razliite varijante ovog prirodnog genetikog sistema danas se primenjuju u postupku rutinske transformacije genoma biljaka ulaboratorijskim uslovima. Meutim, ovaj metod ima ogranienu primenu, poto nisu sve biljne vrste podlone infekciji agrobakterijama.Kod biljaka koje nisu podlone infekciji agrobakterijama, primenjuje se neki od direktnih metoda prenosa gena.Agrobacterium tumefaciens --Nakon prodiranja u biljno tkivo bakterija je sposobna da unese odreene segmente svog Ti plazmida DNK u nukleus biljne elije vrsto ga ugraujui u genetski materijal .Ti plazmid iz Agrobacteruim tumefaciens --Nosi T-DNK koja se unosi u biljnu eliju, odlazi u nukleus i stabilno se inkorporira u hromozome ,T-DNK utie na sintezu biljnih hormona .Pored vlastitog, bakterijskog hromozoma, ova bakterija sadrzi i Ti-plazmid (tumor-indukujui). Ti-plazmid se sastoji iz dela koji je oznaen kao T-DNK koji nakon infekcije ulazi u biljnu eliju i serije vir-gena koji kontroliu ovaj proces. Nije poznat mehanizam kretanja T-DNK kroz citoplazmu biljne elije kao ni mehanizam integracije u hromozom biljaka Kada se T-DNA ugradi u hromozom biljne elije, aktiviraju se njegovi geni koji kontroliu sintezu fitohormona (citokininina i auksina), ime je postignuto umnoavanje transformisanih elija. Takoe, dolazi i do ekspresije gena koji kontroliu sintezu proteina opina, koji slue za ishranu bakterije A. tumefaciens. Da bi se Ti-plazmid iskoristio kao vektor transgena, moraju se otkloniti geni odgovorni za indukciju tumora, a na njihovo mesto se ugradjuju geni od interesa za biljku.Tako konstruisan A.tumefaciens - Ti-plazmid se moe koristiti za transformisanje biljaka.DIREKTAN PRENOS GENADirektan prenos (transfer) gena ukljuuje metode kao to su:1. elektroporacija ,2. mikroinjekcija, 3. hemijski tretman sa PEG (polietilen glikol),4. mikroperforacije uz pomo laserskih zraka,5. bombardovanje odreenog biljnog tkiva ili protoplasta peletiranom DNK uz pomo mikroprojektilnog pitolja (biolistics). U ovim metodama nasuprot transferu putem agrobakterije strana DNK se uvodi direktno u elije primaoca. Zbog toga veina ovih metoda zahteva da elije primaoci budu protoplasti. Protoplasti su elije koje su izolovane iz tkiva biljke primaoca a ije su elijske membrane uklonjene enzimima. Ostavljaju se samo sa tankom elijskom membranom to omoguava lakse unosenje strane DNK.Izolovani protoplasti biljke primaoca se meaju sa DNK kao u hemijskom tretmanu i izlau se elektrinom pulsu visoke ili niske voltae u odreenom periodu.1.Elektroporacija je postupak tokom kojeg se elije animalnog ili biljnog porekla izlau uticaju elektrinih signala, pri emu dolazi do fragmentacije *raskidanja*citoplazmatske membrane. Mesta prekida kontinuiteta citoplazmatske membrane nazivaju se pore. Uslovi, pod kojima dolazi do fragmentacije, mogu da se podese tako da pore budu ponovo zatvorene, tj. da se ponovo uspostavi kontinuitet membrane. Meutim, ukoliko se u trenutku elektroporacije u medijumu u kojem se ona obavlja, nalazi i molekul DNK izolovan iz druge vrste,tada e ovaj molekul ui u unutranjost elije izloene elektroporaciji.Kada se ponovo uspostavi kontinuitet membrane, DNK iz citoplazme elije ulazi u nukleus.2.Mikroinjekcija-U ovoj metodi DNK koja treba da se prenese se ubrizgava u protoplaste pod mikroskopom uz pomo nih kapilarnih cevica i mikromanipulatora . Mikroinjekcioni postupak transfera gena predstavlja proceduru umetanja gena, koji potie iz genoma jedne vrste, u jedro oploene jajne elije druge vrste.3.Hemijski tretman sa PEG U ovoj metodi DNK se mea sa izolovanim protoplastima biljke primaoca u slanom rastvoru (MgCl) I tada se dodaje polietilen glikol u postepenim fazama. Ovaj hemijski tretman pomae da endocitozom elija prihvati DNK.4.U V laserski mikrosnop--Pod mikroskopom se putem sagorevanja naprave otvori u zidu ili plazmi membrane pojedinanih elija uz pomo kratkog pulsa UV lasera. Rupe se ponovo zatvore nakon samo nekoliko sekundi. U kratkom periodu dok su otvorene (