На головну

Історія розвитку і досягнутий рівень технології

  1. A2 Історія
  2. G9 Навчання ПСО і методологія розвитку
  3. I рівень
  4. I рівень. теоретичні відомості
  5. I етап - вивчення теоретичних основ технології різнорівневого навчання.
  6. I. Історія Росії IX-XVIII ст.
  7. I. Класифікації порушень розвитку. Проблема термінології.

У другій половині XX століття було зроблено кілька важливих відкриттів і винаходів, що лежать в основі генної інженерії. Успішно завершилися багаторічні спроби «прочитати» ту біологічну інформацію, яка «записана» в генах. Ця робота була розпочата англійським ученим Ф. Сенгером і американським ученим У. Гілбертом (Нобелівська премія з хімії 1980 г.). Як відомо, в генах міститься інформація-інструкція для синтезу в організмі молекул РНК і білків, в тому числі ферментів. Щоб змусити клітину синтезувати нові, незвичні для неї речовини, треба щоб в ній синтезувалися відповідні набори ферментів. А для цього необхідно або цілеспрямовано змінити знаходяться в ній гени, або ввести в неї нові, які раніше були відсутні гени. Зміни генів в живих клітинах - це мутації. Вони відбуваються під дією, наприклад, мутагенів - хімічних отрут або випромінювань. Але такі зміни не можна контролювати або направляти. Тому вчені зосередили зусилля на спробах розробити методи введення в клітину нових, абсолютно певних генів, потрібних людині.

Основні етапи рішення геноінженерний завдання наступні:

1. Отримання ізольованого гена.

2. Введення гена в вектор для перенесення в організм.

3. Перенесення вектора з геном в модифікується організм.

4. Перетворення клітин організму.

5. Відбір генетично модифікованих організмів (ГМО) І усунення тих, що не були успішно модифіковані.

Процес синтезу генів в даний час розроблений дуже добре і навіть в значній мірі автоматизований. Існують спеціальні апарати, забезпечені ЕОМ, в пам'яті яких закладають програми синтезу різних нуклеотиднихпослідовностей. Такий апарат синтезує відрізки ДНК довжиною до 100-120 азотистих основ (олігонуклеотиди). Набула поширення техніка, що дозволяє використовувати для синтезу ДНК, в тому числі мутантною, полімеразної ланцюгової реакції. Термостабільний фермент, ДНК-полімераза, використовується в ній для матричного синтезу ДНК, в якості затравки якого застосовують штучно синтезовані шматочки нуклеїнової кислоти - олігонуклеотиди. Фермент зворотній транскриптаза дозволяє з використанням таких запалів (праймерів) синтезувати ДНК на матриці виділеної з клітин РНК. Синтезована таким способом ДНК називається комплементарної (РНК) або кДНК. Ізольований, «хімічно чистий» ген може бути також отриманий з фагової бібліотеки. Так називається препарат бактеріофага, в геном якого вбудовані випадкові фрагменти з генома або кДНК, що відтворюються фагом разом з усією своєю ДНК.

Щоб вбудувати ген у вектор, використовують ферменти - рестріктази і лігази, також є корисним інструментом генної інженерії. За допомогою рестриктаз ген і вектор можна розрізати на шматочки. За допомогою лігази такі шматочки можна «склеювати», з'єднувати в іншій комбінації, конструюючи новий ген або укладаючи його в вектор. За відкриття рестриктаз Вернер Арбер, Даніел Натанс і Гамілтон Сміт також були удостоєні Нобелівської премії (1978 р).

Техніка введення генів у бактерії була розроблена після того, як Фредерік Гріффіт відкрив явище бактеріальної трансформації. В основі цього явища лежить примітивний статевий процес, який у бактерій супроводжується обміном невеликими фрагментами нехромосомной ДНК, плазмідами. Плазмідні технології лягли в основу введення штучних генів в бактеріальні клітини.

Значні труднощі були пов'язані з введенням готового гена в спадковий апарат клітин рослин і тварин. Однак в природі спостерігаються випадки, коли чужорідна ДНК (вірусу або бактеріофага) включається в генетичний апарат клітини і за допомогою її обмінних механізмів починає синтезувати «свій» білок. Вчені досліджували особливості впровадження чужорідної ДНК і використовували як принцип введення генетичного матеріалу в клітину. Такий процес отримав назву трансфекція.

Якщо модифікації піддаються одноклітинні організми або культури клітин багатоклітинних, то на цьому етапі починається клонування, тобто відбір тих організмів і їх нащадків (клонів), які зазнали модифікації. Коли ж поставлена ??задача отримати багатоклітинні організми, то клітини зі зміненим генотипом використовують для вегетативного розмноження рослин чи вводять в бластоцисти сурогатної матері, коли мова йде про тварин. В результаті народжуються дитинчата з зміненим або незмінним генотипом, серед яких відбирають і схрещують між собою тільки ті, які виявляють очікувані зміни.



економічне значення | Застосування в наукових дослідженнях
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати