На головну

Генна інженерія та біотехнологія

  1. Антропогенне еволюція екосистем
  2. генна дактилоскопія
  3. ГЕННА ІНЖЕНЕРІЯ
  4. генна терапія
  5. Інженерія знань.
  6. Організація роботи з даними і знаннями. Інженерія знань.

Багато речей нам незрозумілі не тому, що наші поняття слабкі, але тому, що ці речі не входять в коло наших понять.

Козьма Прутков

Результати дослідження молекулярної генетики та молекулярної біології є ілюстрацією лідируючого стану біології в сучасному природознавстві. На їх базі виникли нові наукові напрямки, такі як генна інженерія і біотехнологія.

генетична інженерія- Ця система експериментальних прийомів, що дозволяють конструювати штучні генетичні структури у вигляді гібридних молекул ДНК. Суть генетичної інженерії зводиться до переносу в організм чужорідних генів, які можуть повідомляти їм корисні властивості. Геном є певна ділянка молекули ДНК, який зберігає і передає спадкову інформацію. Молекули ДНК являють собою довгі полімерні молекули - по-лінуклеотіди, що складаються з мономерних ланок. Елементарними частинками генетичного матеріалу є мономерні ланки полімерної молекули ДНК. Гени містять в собі таку інформацію, код або свого роду програму, за вказівкою якої відбувається синтез білків в клітинах даного організму. На лінійної молекулі ДНК окремі гени розділені регулятор-ними ділянками, і вони не можуть перекриватися. молекулу ДНК


можна розбити на безперервні ділянки (гени), на кожному з яких записана інформація про послідовність амінокислот одного білка. Якщо знайти методи, що дозволяють різати ДНК на точно необхідні шматки, відокремлювати різні шматки один від одного, потім їх зшивати на розсуд експериментатора і переносити їх в клітку іншого організму, то можна змусити цю клітку синтезувати не властивий йому (т. Е. Чужий) білок .

Отже, процедури генетичної інженерії зводяться до того, що з набору фрагментів ДНК, які містять потрібний ген, збирають гібридну структуру, яку потім вводять в клітину. Введена генетична інформація експресується, що призводить до синтезу нового продукту. Таким чином, вводячи в клітину нову генетичну інформацію у вигляді гібридних молекул ДНК, можна отримати змінений організм. Синтезування потрібних білків, гормонів, вакцин і інших необхідних для медицини і сільського господарства з'єднань методами молекулярної біології і є основне завдання генної інженерії. Складним завданням тут є пошук методів різання молекули ДНК з точністю до мільярдних часток метра, з тим щоб отримати всі однакові молекули в заданому зразку строго в одних і тих же місцях. Після довгих досліджень вчені встановили, що в ролі такого високоточного скальпеля можуть бути застосовані ферменти рестріктази. Вони дізнаються найрізноманітніші послідовності нуклеотидів і розрізають їх в потрібному місці. Отримані шматки потім зшивають за допомогою іншого ферменту, званого ДНК-лігази, здатного заліковувати розриви в ланцюзі ДНК. Таким шляхом, штучно можна отримати будь-які комбінації генів, які в природних умовах не можна реалізувати через існуючі бар'єрів на міжвидові схрещування.

Отримана шляхом перетасовки генів гібридна молекула ДНК повинна розмножуватися в складі живої клітини і міняти її генетичні властивості. У цьому особлива роль належить плазми-мідам. Виявляється, в клітинах бактерій, дріжджів і вищих організмів крім основних молекул ДНК, що не переходять з однієї клітини в іншу, присутні ще й маленькі молеку-


ли ДНК - плазміди, якими клітини легко обмінюються. Якщо з бактерій витягти плазміди і вбудувати в них фрагменти чужої молекули ДНК, а потім залікувати рани і змішати отримані гібридні плазміди з бактеріальними клітинами, то такі гібридні плазміди виявляться біологічно активними і будуть розмножуватися. Далі в результаті розмноження гібридних плазмід з бактерією-господинею вдається багаторазово помножити (тиражувати) вбудований чужорідний фрагмент молекули ДНК. Цей прийом генної інженерії отримав назву клонування.Метод клонування за допомогою плазмід дає молекулярної біології унікальну можливість перетасовки генів бактерій, вірусів, дріжджів і вищих організмів - людини і тварин.

Ще кілька років тому вчені ставили питання, чи можна створити сорти, збалансовані за складом амінокислот, стійкі до холоду, посухи, які не вражаються шкідниками. Сьогодні можна з упевненістю стверджувати, що такі трансгенні рослини вже вийшли в поле. Областей застосування трансгенних рослин досить багато. На рівні лабораторних експериментів ведуться роботи по отриманню рослин, стійких до холоду, важких металів, підвищеного вмісту солей і ін. Трансгенні рослини, стійкі до гербіцидів (хімічних сполук, які використовують для боротьби з бур'янами), до вірусів, рослини з підвищеним вмістом масел і незамінних амінокислот вже вирощують на мільйонах гектарів. Не менш цікавий і інший аспект робіт - отримані трансгенні рослини зі зміненими декоративними властивостями. Оскільки основні трансгенні форми кукурудзи, сої, бавовнику зі стійкістю до гербіцидів і комах добре себе зарекомендували, є всі підстави очікувати, що площа під генно-інженерними рослинами в майбутньому збільшиться.

Серед останніх досягнень інженерної, або конструктивною, біології слід згадати успішне клонування ссавців (вівці, свині, корови), створення перших штучних хромосом людини, створення трансгенних мишей.


Якщо в плазму вбудувати ген (фрагмент ДНК) людини, то така плазміда всередині бактерії або дріжджів починає виробляти білок, що відповідає людському гену. Розробка технології, яка змушує бактеріальні або дріжджові клітини синтезувати у великих кількостях необхідні людині для різних цілей білки, поклало початок нової біотехнологічної ері.

Послугами генної інженерії особливо успішно користуються фармацевти, для яких цей метод дає порівняно дешеві, але життєво необхідні гормони, такі як інсулін, інтерферон, гормони росту та інші, які мають білкову природу. На замовлення фармацевтів генними інженерами налагоджено виробництво людського гормону інсуліну (замість раніше вживаного тваринного інсуліну), що грає важливу роль в боротьбі з цукровим діабетом. Методом генної інженерії отримують також досить дешевий і чистий людський інтерферон - білок, що володіє універсальним антивірусну дію, антиген вірусу гепатиту В.

Іншими найважливішими областями, в яких успішно застосовуються досягнення генної інженерії, є медицина і сільське господарство. На наших очах сучасна біологія перетворилася в науку, яка дала початок технологіям, перетворивши виробництво. біотехнологіястала реальною продуктивною силою. Харчування та медичне обслуговування зростаючого швидкими темпами населення Землі є найбільш важливі проблеми, що стоять перед людством, і вирішувати їх швидше за все доведеться методами біотехнології.

Виробництво і застосування вакцин проти вірусних захворювань дозволили медиками ліквідувати повністю епідемії чуми та віспи, від яких раніше вмирали мільйони людей. Метод генної інженерії, на відміну від інших методів, дозволяє отримати абсолютно нешкідливу (що не містить інфекційного початку) вакцину. Ведуться також роботи з виробництва вакцин від грипу, гепатиту та інших вірусних захворювань людини.


В даний час для виробництва інтерферону і гормону росту в якості джерела плазмідов замість бактерій широко застосовуються також дріжджі, які на еволюційних сходах стоять десь між бактеріями і вищими організмами. Ще одним завданням, успішно вирішується в даний час біотехнологією, є виробництво білка, що містить незамінну амінокислоту лізин, і використовується як повноцінних кормових добавок для тварин.

У біотехнології застосовуються не тільки методи генної інженерії, а й методи клітинної інженерії. суть методу клітинної інженеріїзводиться до наступного: з організму штучно виділяють клітини, які потім розмножують в спеціально підібраних поживних середовищах. Отримані таким шляхом клітинні культури використовуються для виробництва цінних лікарських речовин і для гібридизації клітин, які неможливо відтворити звичайним статевим шляхом. Методом гібридизації соматичних клітин отримані нові форми культурних рослин (томати, картопля). Гібридизація же тварин клітин (наприклад, ракових клітин і клітин крові - лімфоцитів) застосовується для вироблення цінних медичних препаратів.



Попередня   53   54   55   56   57   58   59   60   61   62   63   64   65   66   67   68   Наступна

галактики | Детермінізм процесів природи | Термодинаміка і концепція незворотності | Великий вибух і розширюється Всесвіт | Початкова стадія Всесвіту | Космологічні моделі Всесвіту | Походження та еволюція галактик і зірок | Походження та еволюція Землі | Космос і Земля | Концепції походження життя але Землі |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати