Генная инженерия

Генетическая  инженерия  

Выполнили :

Ахметова  Алуа

Айтмухамбетова Сымбат

Группа БТ-12-21

Генетическая  инжене́рия (генная инженерия) — совокупность приёмов, методов и технологий получения рекомбинантных РНК и ДНК, выделения генов из организма (клеток), осуществления манипуляций с генами и введения их в другие организмы.

• Генетическая инженерия не является наукой в широком смысле, но является инструментом биотехнологии, используя методы таких биологических наук, как молекулярная и клеточная биология, цитология, генетика, микробиология, вирусология.

• Генная инженерия служит для получения желаемых качеств изменяемого или генетически модифицированного организма.
• В отличие от традиционной селекции, в ходе которой генотип подвергается изменениям лишь косвенно, генная инженерия позволяет непосредственно вмешиваться в генетический аппарат, применяя технику молекулярногоклонирования.
• Примерами применения генной инженерии являются получение новых генетически модифицированных сортов зерновых культур, производство человеческого инсулина путём использования генномодифицированных бактерий, производство эритропоэтина в культуре клеток или новых пород экспериментальных мышей для научных исследований.

• Основой микробиологической, биосинтетической промышленности является бактериальная клетка. Необходимые для промышленного производства клетки подбираются по определённым признакам, самый главный из которых — способность производить, синтезировать, при этом в максимально возможных количествах, определённое соединение — аминокислоту или антибиотик, стероидный гормон или органическую кислоту.

• Задача получения таких промышленных штаммов очень важна, для их видоизменения и отбора разработаны многочисленные приёмы активного воздействия на клетку — от обработки сильнодействующими ядами, до радиоактивного облучения.
• Цель этих приёмов одна — добиться изменения наследственного, генетического аппарата клетки. Их результат — получение многочисленных микробов-мутантов, из сотен и тысяч которых учёные потом стараются отобрать наиболее подходящие для той или иной цели. Создание приёмов химического или радиационного мутагенеза было выдающимся достижением биологии и широко применяется в современной биотехнологии.

• Возможности ограничиваются природой самих микроорганизмов. Они не способны синтезировать ряд ценных веществ, которые накапливаются в растениях, прежде всего в лекарственных и эфирномасличных. Не могут синтезировать вещества, очень важные для жизнедеятельности животных и человека, ряд ферментов, пептидные гормоны, иммунные белки, интерфероны да и многие более просто устроенные соединения, которые синтезируются в организмах животных и человека

• Из всего изобилия микроорганизмов использована наукой, и особенно промышленностью, лишь ничтожная доля. Для целей селекции микроорганизмов большой интерес представляют, например, бактерии анаэробы, способные жить в отсутствие кислорода, фототрофы, использующие энергию света подобно растениям, хемоавтотрофы, термофильные бактерии, способные жить при температуре, как обнаружилось недавно, около 110 °C, и др.

• Во второй половине XX века было сделано несколько важных открытий и изобретений, лежащих в основе генной инженерии. Успешно завершились многолетние попытки «прочитать» ту биологическую информацию, которая «записана» в генах.
• Эта работа была начата английским учёным Ф. Сенгером и американским учёным У. Гилбертом(Нобелевская премия по химии 1980 г.).

• Как известно, в генах содержится информация-инструкция для синтеза в организме молекул РНК и белков, в том числе ферментов. Чтобы заставить клетку синтезировать новые, необычные для неё вещества, надо чтобы в ней синтезировались соответствующие наборы ферментов. А для этого необходимо или целенаправленно изменить находящиеся в ней гены, или ввести в неё новые, ранее отсутствовавшие гены.
• Изменения генов в живых клетках — это мутации. Они происходят под действием, например, мутагенов — химических ядов или излучений. Но такие изменения нельзя контролировать или направлять. Поэтому учёные сосредоточили усилия на попытках разработать методы введения в клетку новых, совершенно определённых генов, нужных человеку.

• Основные этапы решения генно-инженерной задачи следующие:
1. Получение изолированного гена.
2. Введение гена в вектор для переноса в организм.
3. Перенос вектора с геном в модифицируемый организм.
4. Преобразование клеток организма.
5. Отбор генетически модифицированных организмов (ГМО) и устранение тех, которые не были успешно модифицированы.

• Чтобы встроить ген в вектор, используют ферменты — рестриктазы и лигазы, также являющиеся полезным инструментом генной инженерии. С помощью рестриктаз ген и вектор можно разрезать на кусочки. С помощью лигаз такие кусочки можно «склеивать», соединять в иной комбинации, конструируя новый ген или заключая его в вектор.
• За открытие рестриктаз Вернер Арбер, Даниел Натанс и Хамилтон Смит также были удостоены Нобелевской премии (1978 г.).

• Благодаря генной инженерии началось выведение удивительных сортов картофеля, риса, кукурузы, огурцов, рапса. Её методы были успешно применены более чем к 50 разновидностям растений. Трансгенные плоды созревают дольше, чем обычные, что облегчает их транспортировку: нет необходимости опасаться, что они могут перезреть.
• С появлением генной инженерии нет необходимости в селекции. С её помощью обеспечивается возможность скрещивания самых разных видов овощей – получаются плоды с весьма крупными размерами и потрясающими вкусовыми качествами.
• Немалую эффективность показали работы, связанные с регулированием обмена веществ. В овцеводстве можно вырастить животных, у которых будет очень быстро расти шерсть. Можно выводить более крупные породы свиней, коров, кур, гусей и других животных.

 

• Важно отметить, что генная инженерия является новой и неизученной технологией. При её неумелом использовании начинается хаос в природных генетических барьерах. К сожалению, многие горе-учёные, проводя свои ужасные эксперименты, полностью игнорируют все разумные правила.
• Всемирно известной катастрофой генной инженерии стала белтсвильская свинья, выращенная в Америке. Для увеличения массы ей ввели ген роста человека. В результате выросла большая свинья, испытывающая невероятную боль. Её конечности поразил жестокий артрит, в результате чего свинья могла передвигаться только ползком. Она не могла стоять, а лишь лежала, переживая различные болезни. В эксперименте были задействованы другие свиньи с тем же плачевным итогом.
• Однако ученые не прекратили на этом свои эксперименты. Они создали мышь в два раза больше обычной. В её генную структуру было введено ДНК человека, что способствовало росту раковых клеток. В наши дни ученые активно занимаются теми же опытами над свиньями.

 

• Одним из ответвлений генной инженерии является клонирование. В 1996 г. мировая общественность была взбудоражена появлением клонированной овечки Долли. Работами по клонированию руководил Ян Уилмут. Клонирование происходит так: из зиготы удаляется ядро с ДНК. После этого ядро извлекается из клетки другой особи такого же вида и имплантируется в зиготу без ядра. Это яйцо помещается в матку женской особи данного вида, после чего оно растёт до наступления родов.
• Однако не все попытки клонирования – удачны. Вместе с Долли были сделаны попытки клонирования 273 яйцеклеток, и лишь однажды смогло вырасти животное. После Долли ученые смогли клонировать множество видов млекопитающих – корова, свинья, мышь и т.д.
• Много дискуссий ведётся о возможности клонирования человека. С одной стороны, оно сильно затрагивает нравственные вопросы. С другой стороны, эта технология даст возможность множеству супружеских пар получить детей, которые будут им полностью биологически родственны, а значит, в клонировании нет ничего предосудительного.
• Следовательно, генная инженерия обладает очень широкими перспективами. С её помощью можно обеспечить человечество энергией и продовольствием, а также побороть загрязнения среды. При этом во избежание непредсказуемых последствий нужно контролировать генетические исследования и постараться ограничить применение в пищу трансгенных организмов.