Genetski inženiring kot znanost. Kaj je genski inženiring in kaj študira? Zgodovina in metode razvoja

Kaj je genski inženiring?

Genetski inženiring je nova, revolucionarna tehnologija, s katero znanstveniki lahko pridobijo gene iz enega organizma in jih izvajajo v katerem koli drugem. Geni Ta življenjski program je biološke strukture, od katerih je DNK sestavljena in ki določa posebne značilnosti, ki so del tega ali drugega živega organizma. Presaditveni geni spremenijo program telesa - prejemnik in njegove celice začnejo proizvajati različne snovi, ki v zameno ustvarijo nove značilnosti v tem organizmu.
S to metodo lahko raziskovalci spremenijo posebne lastnosti in značilnosti v smeri, ki jo potrebujejo, na primer: lahko izhajajo različne paradižnike z daljšim obdobjem shranjevanja ali različne soje, odporne na učinke herbicidov. Genski inženiring je metoda biotehnologije, ki se ukvarja z raziskavami o prestrukturiranju genotipov. Genotip ni le mehanska količina genov, vendar se je kompleksen sistem razvil v procesu razvoja organizmov. Genetski inženiring vam omogoča prenos genetskih informacij iz enega telesa v drugo po operacijah v preskusni cevi. Prenos genov omogoča premagovanje medsebojnih ovir in oddajanje ločenih dednih znakov nekaterih organizmov drugim. Nosilci materialnih baz genov služijo kromosomi, ki vključujejo DNK in beljakovine. Toda formacijski geni niso kemični, ampak funkcionalni.
S funkcionalnega vidika DNK je sestavljen iz različnih blokov, ki shranjujejo določeno količino informacij - gene. Osnova delovanja gena je njena sposobnost prek RNA, da se določi sinteza beljakovin. V molekuli DNK se evidentirajo informacije, ki določajo kemijsko strukturo beljakovinskih molekul. Gen je del molekule DNK, ki vsebuje informacije o primarni strukturi enega samega proteina (en gen je en beljakovin). Ker obstajajo deset tisoč beljakovin v organizmih, obstajajo deset tisoč genov.

Kombinacija vseh celičnih genov je njegov genom. Vse celice organizmov vsebujejo isti niz genov, vse pa jih izvajajo različni deli shranjenih informacij. Zato se na primer nervozni celice in strukturno funkcionalne in biološke značilnosti razlikujejo od jetrnih celic. Prestrukturiranje genotipov, pri opravljanju nalog genskega inženiringa, je visokokakovostna sprememba genov, ki niso povezane s kromosomsko strukturo, ki je vidna v mikroskopu. Genske spremembe so predvsem posledica preoblikovanja kemijske strukture DNK.
Informacije o strukturi beljakovin, posnetih v obliki zaporedja nukleotidov, se realizirajo kot zaporedje aminokislin v sintetizirani beljakovinski molekuli. Sprememba zaporedja nukleotidov v kromosomski DNK, izguba ene in vključitve drugih nukleotidov spreminja sestavo molekule RNA na DNK, in to pa povzroči novo zaporedje aminokislin med sintezo. Posledično se nova beljakovina začne sintetizirati v celici, kar vodi do videza novih lastnosti iz telesa. Bistvo genskega genetskega inženirstva je, da so posamezni geni ali skupine genov vključeni v genotip telesa. Kot posledica vdelave v genotip prej manjkajoče gene je možno prisiliti celico, da sintetizirate beljakovine, ki jih prej ni sintetizirala.

Težave genskega inženiringa

Možnosti enega najpomembnejšega porekla znanosti dvajsetega stoletja - genski inženiring - dolgo nazaj razburjenje domišljije človeštva, saj je prišlo do zelo pomembne osebe v človeški telesni lupini, do zakonov pomembne dejavnosti njegovega telesa. Toda, če so bili pred petnajstimi leti, so bili rezultati dela biotehnologov povezani predvsem z odstranitvijo novih sort korenja ali nove pasme mlečnih kravov, pred nekaj leti je bilo mogoče komunicirati z majhno jagnjetino, klonirano Z škotskimi biologi in lani je bilo napovedano o ustvarjanju prvega bolj ali manj generalnega genoma. Glede na dosežke na področju biologije gredo na ozadje zadetkov prejšnjih letnih časov - Nova informacijska tehnologija. Nekaj \u200b\u200bljudi je zdaj zainteresirano za vprašanje, ko bo oseba lahko svobodno hodila po Marsu, veliko pomembnih sporov o tem, kdaj se lahko oseba klonira in v skladu s tem, kako preprečiti takšno podaljšanje do morale in etike.

Genetski inženiring - sovražnik ali prijatelj? Zgodovinska perspektiva ...

Zgodovinska perspektiva.

Kot življenje izvira na zemlji, pred približno 4,6 milijardami leti, in, ne glede na oblike, ki jih ni sprejela, je bila enaka snov odgovorna za vitalne manifestacije vsakega telesa - deoksiribonukleinske kisline (to je DNA). DNA, določena v genih, in še vedno določa (in v prihodnosti, očitno, v skladu z občutljivim priročnikom osebe), metabolične aktivnosti celic, ki so jih morali preživeti, in to je življenje v najpreprostejši definiciji. Pravzaprav, izraz "geni" ni bil uporabljen pred začetkom prejšnjega stoletja, čeprav je študija o tem, kako se delovanja začela v XIX stoletju. Avstrijski Monk Gregor Mendel je za več let opazil noge graha rastlin, ki jih je zrasel v samostanu vrta. Pritrditev zunanjih funkcij - višina stebla, slikanje cvetnih listov, obliko graha, je lahko teoretično prevzemanje obstoja nekaterih "dejavnikov", ki je dediščina iz matičnih rastlin. Kot Columbus, Mendel je umrl, in brez spoznavanja, kaj mu je uspelo odpreti. Od samega začetka dvajsetega stoletja je izbruhnil razcvet, povezan s študijem strukture celic. Biologi so uspeli ugotoviti, ki deluje celično jedro, razkrije uganko narave s kromosomi. Bilo je najpomembnejše, da je bil prevod DNK molekul razumljiv: med Meozisom, ki je pred videzom jajc in spermatozoa, količina kromosomov, v katerih se DNK zmanjša za dvakrat, kar seka, ko streljanje spolnih celic, jim bo omogočilo Združiti svoja jedra v eni celoti - dajte začetek novega organizma s popolnoma edinstvenim nizom genov. Leta 1953, končno, je bilo mogoče izdati dvojno spiralno strukturo DNK, ki ga vsak šolanje ve zdaj v obrazu. Zdaj je DNK priznana kot univerzalni biološki jezik, ki bo združil vse organizme, ki živijo na zemlji: oseba in bakterije, gobe in rastline. Vendar pa je dvajseto stoletje stoletje ne le temeljna odkritja, ampak tudi starost inženiringa - praktična uporaba teh zelo odkritij. Zato skupaj s tekočimi raziskavami o tem, kako "vse to je splošno urejeno," različne industrije genskega inženiringa in različne biotehnologije, ki so jih razvili sedem svetovnih korakov. Od samega začetka, inženirske misli o tej vrsti se nanaša predvsem na to, kako bi lahko uporabili sami organizmi s posebnim genom, da bi izboljšali druge - gre za rastline ali živali. V sedemdesetih letih so znanstveniki naučili zmanjšati DNA odseke enega telesa in ga presaditi v drugo, kar je naredilo majhen udarec v proizvodnji različnih drog - insulina, hormonske rasti, itd. Ne eno leto, poskusi se izvajajo za izvajanje tako imenovanih človeških genov terapije - ljudje, ki nimajo določenih komponent v mennelnem nizu ali pa so v določeni meri, so okvarjeni, geni drugih ljudi se presadijo. To je precej obsežno znanje, pridobljeno z genetiko, ki se uporablja na področju razmnoževanja ljudi. Mnogi vedo, da je pod določenimi pogoji precej realističen, da rastejo otroke "iz testne cevi", v nekaterih primerih ženske neplodnosti - poiščite pomoč za nadomestne matere. Gensko spremenjene rastline (žita proti zmrzali, transgeni krompir, hitri paradižnik, itd), ki se že pojavljajo na tabelah večerja, čeprav ne povzročajo veliko razburjenja.

Genetski inženiring - sovražnik ali prijatelj? Priložnosti za genski inženiring ...

Priložnosti za genski inženiring, projekt "Man's Genome"

Seveda uspešne manipulacije z geni rastlin in živali ni mogla pomagati, ampak prinese dovolj spolzga vprašanja: kaj je oseba? Če je mogoče izboljšati živali, zakaj ne delati osebe. Vendar pa je za začetek, je potrebno, da se ukvarjajo z genski komplet človeka navsezadnje. Torej, leta 1990, se je pojavila pobuda za kartiranje človeških kromosomov, sestavljenih iz 26-30 tisoč genov. Projekt je prejel preprosto ime "Man's Genome" in približno morala predstaviti popolno genomsko kartico nekje do leta 2005. Projekt vključuje raziskovalne skupine iz različnih držav in od poznih 90. let. Ustvarjajo se posebna podjetja, katera glavna naloga je razbremeniti in pospešiti komunikacijo med takšnimi skupinami. Do začetka leta 2001 je bilo 2 kromosomov popolnoma preslikano: 21 in 22.

Vendar pa je glavna občutek lanskega leta, vseeno je bilo odkritje Kear skupine odvrnitve splošnega zemljevida človeškega genoma. Znanstveniki pravijo, da če to kartico primerjate z običajnim, bi bilo malo verjetno, da bi bilo mogoče priti v trgovino na naslednji ulici, vendar v vsakem primeru dejstvo njegovega obstoja govori o začetku obdobja patentiranja Geni, in to pa postavlja veliko vprašanj, ni več biološki smisel, ampak etični in pravni. Čeprav znanstveniki izjavijo, da je glavni cilj genoma kartiranja, je treba razumeti, kako človeško telo deluje bolj učinkovito z različnimi boleznimi, zato lahko znanje močno olajša ustvarjanje novih medicinskih zdravil, še vedno postane očitno potrebo po tem Pravna ureditev tega vprašanja: Kako in kaj je mogoče storiti s človeškim telesom in odgovoriti na vprašanje: Kje naj ustavim? Ali je oseba biti kot ustvarjalec in omogoča ustvarjanje novih bitij? Oblikovanje človekovega genome kartice se pogosto primerja s takšnimi revolucionarnimi dogodki kot človek, ki pristan na Luni, na primer. Vendar pa je zdaj ena pomembna razlika: če so vesoljski programi eden od ciljev države, potem imajo udeleženci projekta na splošno zasebno financiranje, zato bodo avtorske pravice imele nedržavne družbe. In kaj bodo z njimi?

Predstavljajte si, da bo kartica v bližnji prihodnosti pripravljena precej natančno, vsaka oseba pa je tako opisana. Obstaja vprašanje - kdo bo imel dostop do teh informacij? V kolikšni meri lahko oseba ohrani najbolj "intimne" informacije o sebi? Ali bodo delodajalci zavrnili zaposliti osebo, ki ima predispozicijo na katero koli vrsto raka v genih? Ali bo prišlo do zdravstvenega zavarovanja v situaciji, ko bo genom vsake posamezne osebe predstavila informacije o vseh možnih boleznih? Tony Blair je razglasil potrebo po zbiranju genetskih portretov kriminalcev. Zdi se, da so znanstveniki pripravljeni delati na odprtju posebnih genov, odgovornih za deviantno vedenje ljudi. Vendar pa se številni strokovnjaki že bojijo možnosti, da bo družba v bližnji prihodnosti rešitev rešila na različne težave - kriminal, revščina, rasizem itd. - na genetiko in genski inženiring: "Pravijo, da je vse v genih, če je nekaj narobe, potem to ni skrb družbe, ampak genetsko predispozicijo posameznih ljudi." Navsezadnje, na splošno, mnogi pozabijo, da le nekaj redkih bolezni, ki so posledica izključno z nizom genov, in tistimi bolezni, ki jih ponavadi imenujemo genetski - rak, kardiovaskularne motnje - le delno imajo genetsko naravo, na več načinov Verjetnost njihovega videza v prvi vrsti čakalne vrste je odvisna od teh korakov, ki jih ima oseba in družba, in zato ni nič slabše od družbe, si umijte roke v takem položaju. Najpogostejša metoda genskega inženiringa je način pridobivanja rekombinantnega, tj. ki vsebuje tujec gen, plazmid. Plazmidi so molekule DNA, ki so sestavljene iz več tisoč nukleotidnih parov.

Ta proces je sestavljen iz več faz:
1. Omejitev - rezanje DNA, kot je oseba na fragmentih.
2. Ligation - fragment z želenim genom, ki vključuje plazmide in jih šiv.
3. Transformacija je uvedba rekombinantnih plazmidov v bakterijskih celicah. Preoblikovane bakterije hkrati pridobijo določene lastnosti. Vsaka od transformiranih bakterij pameta in tvori kolonijo iz več tisoč potomcev - klon.
4. Pregled je izbran med kloni transformiranih bakterij tistih, ki plazmidi, ki nosijo želeni človeški gen.

Ta celoten proces se imenuje kloniranje. S pomočjo kloniranja lahko dobite več kot milijon kopij katere koli človeške DNK fragmenta ali drugega organizma. Če klonirani fragment kodira protein, se lahko mehanizem, ki uravnava prepis tega gena, pregledajo eksperimentalno, pa tudi za razvoj tega proteina v želeni količini. Poleg tega se lahko v celice drugega organizma vnese klonirana DNA fragment enega organizma. To je mogoče doseči, na primer, visoke in trajnostne donose zaradi uvedenega gena, ki zagotavlja stabilnost številnih bolezni. Če vstopite v genotip bakterij iz tal iz drugih bakterij, z zmožnostjo veženja atmosferskega dušika, potem bakterije tal lahko prevajajo ta dušik v pripadajočega zemeljskega dušika. Vstop v genotip bakterije črevesne palete gena iz človeškega genotipa, ki nadzoruje sintezo insulina, znanstveniki so dosegli proizvodnjo insulina s pomočjo tako črevesne palice. Z nadaljnjim razvojem znanosti bo mogoče uvesti v kalčko človeka manjkajočih genov, zato bo omogočilo, da se izognemo genetskim boleznim.

Eksperimenti kloniranja živali so v teku. Dovolj je, da jedro odstranimo iz jajca, implantat jedro druge celice, vzeti iz zarodnega tkiva, in ga raste - bodisi v preskusni cevi ali v maternici matere prejemanje matere. Klonirana jagnjetina delnice je bila ustanovljena nekonvencionalna. Jedro iz izločanja 6-letnega odraslega ovca ene pasme je presadilo v ne-surfaktantsko ovčje jajce druge pasme. Razvoj zarodka je bil postavljen v ovce mostu. Ker je rojena jagnje prejela vse gene od prve ovce - darovalca, je to njegova natančna genetska kopija. Ta eksperiment odpira veliko novih priložnosti za kloniranje elitnih pasem, v zameno za več let izbire. Znanstveniki Univerze v Teksasu so lahko razširili življenje več vrst človeških celic. Običajno celice umre, preživela približno 7-10 procesov divizije, in so dosegli sto divizije celic. Staranje, po mnenju znanstvenikov, se pojavi zaradi dejstva, da celice izgubljajo telemere, molekularne strukture, ki se nahajajo na koncih vseh kromosomov.

Znanstveniki so bili vsajeni v celice, odprte z njimi, odgovorni za proizvodnjo telemeraze in s tem so jih nesmrtni. Morda je to prihodnji način do nesmrtnosti. Od osemdesetih let prejšnjega stoletja so se pojavili programi za študij človeškega genoma. V procesu izvajanja teh programov je bilo prebranih približno 5 tisoč genov (celoten genom osebe vsebuje 50-100 tisoč). Najdenih je bilo več novih človeških genov. Genetski inženiring postaja vse pomembnejši v genski terapiji. Ker je veliko bolezni položeno na genetski ravni. Bilo je v genomu, da obstaja nagnjenost k številnim boleznim ali odpornostim nanje. Mnogi znanstveniki verjamejo, da bo genomska medicina in genski inženiring delovala v 21. stoletju. Noben znanstvenik, res trdno stoji na platformi znanstvene objektivnosti, ne bo nikoli rekel, da s pomočjo nečesa, kar lahko ozdravite absolutno vse ali da je nekaj "absolutno varno," še posebej, če gre za genski inženiring, ki manipulira posebej naravna raven naravnega Zakon, ki ne upošteva njene integritete. Kot smo že videli na primeru jedrskih raziskav, je energija sproščena zaradi takih manipulacij je lahko ogromna, vendar je možna tudi velika nevarnost. Ko je jedrska tehnologija na stopnji razvoja, nihče ne bi mogel domnevati, da bi v samo nekaj letih človeštvo ogroženo večkratno uničenje, ki je sposoben zagotoviti tako nasprotne sile enako. In ko se je jedrska energija začela uporabljati za proizvodnjo električne energije, nihče ni vedel, da bi zaradi tega dobili milijone ton radioaktivnih odpadkov, ki bodo ohranili svojo toksičnost več deset tisoč let. Nihče ni vedel ničesar o tem, vendar smo še vedno slepo preskok, s čimer smo ustvarili resne težave zase in za prihodnje generacije. Zato moramo biti zelo previdni z uporabo genskega inženiringa, ki dela na ravni ravni, ki vsebuje popolne informacije o zelo globoki strukturi življenja.

Vzel je milijone let, da bi zagotovil, da se življenje na Zemlji razvije do trenutnega stanja zelo uravnoteženega, dinamičnega ekosistema z vsemi neobjavljeno raznolikostjo življenjskih obrazcev, ki so nam danes znane. Zdaj živimo v takem času, ko bodo skozi generacijo in morda prej najpomembnejši zrnati pridelki opravijo radikalne spremembe zaradi posredovanja genskega inženiringa in te spremembe bodo resno poškodovale ekosistema kot celoto, in vsa človeštvo bo biti nevarna. Dokler se dokazuje varnost proizvodov, ki so jih prejeli kot posledica genskega inženiringa, bo to vprašanje vedno ostalo dvomljivo - in to je stališče, da je stranka naravnega prava zagovarjala. Potrebno je, da uporaba genskega inženiringa spremlja stroga znanstvena varnostna kontrola. Skoraj popolno gotovost lahko rečemo, da bo genski inženiring pripeljal do kemičnega onesnaževanja okolja. Odstranjevanje sort zrn s povečano odpornostjo na herbicide bo privedlo do dejstva, da bodo kmetje prisiljeni uporabiti za boj proti plevelom na tri več kemikalij zaščite kot prej, in to pa bo povečalo onesnaženje tal in podzemne vode v Ameriki . Na primer, kemijska družba "Monsanto" je že prinesla sorte koruze, soje in sladkorne pese, odporne na okrogle herbicid, ki ga proizvaja isto podjetje. Industrijski uradniki so večkrat navedli, da je "RoundAp" varen za žive organizme in se hitro nevtralizira v okolju. Vendar pa je predhodna študija, ki se izvajajo na Danskem, pokazala, da je "RoundAp" ostaja v tleh tri leta (in zato druga znanstvena dela, ki so pokazala, da se lahko uporaba na ta način lahko sprejmejo s poznejšimi kmetijskimi pridelki, ki so pokazale, da je to uporaba tega Herbicid povzroča toksične reakcije v kmete, kršijo funkcijo razmnoževanja potomcev pri sesalcih, škodujejo ribam, žarnim črvom in koristnim žuželkam.

Zagovorniki genskega inženirstva pogosto pravijo, da je ta tehnologija preprosto naprednejša vrsta prehoda, ki je bila uporabljena za uporabo tisočletja za izboljšanje pasem gojenih rastlin in domačih živali. Toda dejansko, intervencija genskega inženiringa prodre skozi naravne reproduktivne ovire med vrstami, zaradi česar se ohrani ravnovesje in celovitost življenja na Zemlji. Tradicionalni sistem odstranitve novih pasem in sort lahko prečka eno prašičje pasme z drugim ali konjam z oslom, ali dvema vrstama paradižnikov, vendar ne more prečkati paradižnika z ribami - narava ne dovoljuje takšnih mešalnih genov. S pomočjo genetskega inženiringa so znanstveniki že povezali gene rib in paradižnika - in ti paradižniki, niso označeni, mirno ležijo na naših policah. Poleg tega so v resnici vse žita in stročnice, zelenjava in sadje že doživele intervencijo genskega inženiringa, in živilska industrija namerava uvesti vse te izdelke v prodaji za 5-8 prihodnjih let. Pioneer Hybrid International je največje podjetje za proizvodnjo semen, z uporabo genskega inženiringa, prinesel novo sorto soje, ki je uvedla brazilski Shehand gen, da bi povečala vsebnost beljakovin v SEO. Toda komponenta vsadkov brazilske matice v sojo je povzročila alergijsko reakcijo večine potrošnikov, nato pa pionir obrnil projekt. In ko je japonska družba Shova Denko "z genetskim inženirstvom spremenila strukturo naravne bakterije za učinkovitejšo proizvodnjo aditiva za živila, imenovano" triptofan ", so te genetske manipulacije privedle do dejstva, da je ta bakterija, ki je v triptofan, začela proizvajati visoko Strupena snov, ki je bila odkrita šele po tem, ko je bil proizvod sproščen na trg leta 1989. Posledica tega je: 5.000 ljudi je bilo slabo, 1500 je postalo vseživljenjsko invalidno, in 37 umrl. Raziskovalci z zelo velikim navdušenjem so prevzeli uporabo genskega inženiringa, da bi izločili bolj dušene pšenične sorte, kar je ustvarilo več hranilne hrane, odpravljanje nekaterih bolezni, v upanju, da bo izboljšalo človeško življenje na Zemlji. Dejansko, kljub dejstvu, da se geni lahko ekstrahirajo in pravilno prečkajo v eksperimentalni bučki, v življenju zelo težko napovedati posledice vpliva genov v organizmu nekoga drugega.

Takšne operacije lahko povzročijo mutacije, zaradi česar so dejavnosti naravnih genov telesa potlačene. Izvedeni geni lahko povzročijo tudi nepričakovane neželene učinke: genetsko izdelana hrana lahko na primer vsebujejo toksine in alergene ali zmanjšajo prehrano, zaradi česar so potrošniki bolni ali celo, kot se že zgodi, umrejo. Poleg tega se organizmi, pridobljeni z uporabo genskega inženiringa, lahko pomnožijo neodvisno in prečkajo naravno, ne pa v postopku intervencije gen po populacijah, hkrati pa povzročajo nepopravljive biološke spremembe v celotnem etskem ekosistemu. Možno je reči popolno zaupanje, da je genski inženiring zagotovo obetavno območje, ki v naši državi, žal ne financira in nima proizvajalca. Rusija se vsekakor razvija na tem področju, vendar je prisiljena prodati svoje izume v tujini. Naši znanstveniki so izumili interferon osebe, aspartama, spleta. Pomembno je, da ustvarjamo zdravilo, ne uporablja, dokler se njegova struktura približuje človeškemu genomu. V tem primeru je zdravilo popolnoma neškodljivo. Pri razvoju Aspartama sta dve aminokislini mešani, vendar mikroorganizmi katalizator. Naloga genetike za razvoj, da je čiščenje zdravila iz mikroorganizmov opravil 100% preverjanje. To je kakovost dela. Odgovorni smo za kakovost in strokovno stališče, tako da je genski inženiring koristen za človeštvo v razumnih mejah.

Genetski inženiring - sovražnik ali prijatelj? Nevarnost genetskega inženiringa ...

Znanstvena dejstva Nevarnost genskega inženiringa

1. Genski inženiring se radikalno razlikuje od odstranjevanja novih sort in skal. Umetni dodatek tujih genov močno moti natančno prilagojen genetski nadzor normalne celice. Manipulacijski geni se radikalno razlikujejo od kombinacije mater in očetovih kromosomov, ki se pojavlja z naravnim prehodom.

2. Trenutno je genski inženiring tehnično nepopoln, saj ne more nadzorovati procesa vdelave novega gena. Zato je nemogoče predvideti kraj vdelave in učinke dodanega gena. Tudi če bo lokacija gena mogoče namestiti, potem ko je vgrajena v genom, so razpoložljive informacije DNK zelo nepopolne, da bodo predvidele rezultate.

3. Kot rezultat umetnega dodatka tujega gena, lahko naključno nevarne snovi. V najslabšem primeru je lahko toksične snovi, alergeni ali druge snovi, ki škodujejo zdravju. Informacije o tej vrsti možnosti je še vedno zelo nepopolna.

4. Ni povsem zanesljivih metod za pregled neškodljivosti. Več kot 10% resnih stranskih učinkov novih zdravil ni mogoče identificirati kljub skrbno izvedeni raziskavi o neškodljivosti. Stopnja tveganja dejstva, da bodo nevarne lastnosti novih izdelkov, ki jih spremenjeno z genskim inženirstvom, ostanejo neopažene, verjetno bistveno več kot v primeru drog.

5. Sedanje zahteve za inšpekcijske preglede za neškodljivost so izjemno nezadostne. Popolnoma se zberejo na tak način, da se poenostavi postopek odobritve. Omogočajo vam, da uporabite izjemno neobčutljive metode neškodljivosti. Zato obstaja veliko tveganje, da je nevarno hrano hrano mogoče preveriti neopaženo.

6. Ustvarjeno z genetskim inženirstvom živila nimajo pomembne vrednosti za človeštvo. Ti izdelki izpolnjujejo predvsem poslovne interese.

7. Poznavanje ukrepanja na okolje, spremenjeno s pomočjo genetskega genetskega inženiringa organizmov, ki jih je uvedla, je popolnoma nezadostna. Še ni dokazano, da organizmi, modificirani z genom inženirstvom, ne bodo imeli škodljivih učinkov na okolje. Ekologi so predpostavil o različnih možnih okoljskih zapletih. Na primer, obstaja veliko možnosti za nenadzorovano porazdelitev potencialno nevarnih genov, ki jih uporablja genski inženiring, vključno s prenosom genov z bakterijami in virusi. Zaplete, ki jih povzroča okoljeVerjetno je nemogoče popraviti, ker ni mogoče vzeti izpuščenih genov.

8. Lahko se pojavijo novi in \u200b\u200bnevarni virusi. Eksperimentalno je pokazala, da se virusi, ki so vgrajeni v genom, lahko priključite na gene nalezljivih virusov (tako imenovana rekombinacija). Takšni novi virusi so lahko bolj agresivni od začetne. Virusi so lahko tudi manj licenci. Na primer, rastlinski virusi lahko postanejo škodljivi za koristne žuželke, živali, kot tudi ljudi.

9. Poznavanje dedne snovi, DNK, zelo nepopolna. Znana je na funkciji le treh odstotkov DNK. Bigljivo manipulira s kompleksnimi sistemi, katerih znanje je nepopolno. Obsežne izkušnje z biologijo, ekologija in medicina kažejo, da lahko povzroči resne nepredvidljive težave in motnje.

10. Genetski inženiring ne bo pomagal rešiti problem lakote na svetu. Trditev, da lahko genski inženiring pomembno prispeva k dovoljenju problema lakote na svetu, je znanstveno nerazumno mit.

- to je proizvodnja potrebne osebe in materialov s pomočjo živih organizmov, gojenih celic in bioloških procesov.

Možnosti biotehnologije Zelo visoko je posledica dejstva, da so njene metode bolj donosne kot konvencionalne: uporabljajo se v okviru optimalnih pogojev (temperatura in tlak), bolj produktivno, okolju prijazno in ne zahtevajo kemičnih reagentov, ki zastrupijo medij in drugi.

Biotehnološki predmeti: Številni predstavniki skupin živih organizmov so mikroorganizmi (virusi, bakterije, projekti, kvas, itd), rastline, živali, kot tudi izolirane celice in subcelularne strukture (organele). Biotehnologija temelji V živih sistemih se fiziološki biokemični procesi pojavljajo v bivalnih sistemih, zaradi katerih se izvaja energija, sinteza in delitev presnovnih proizvodov, tvorba kemijskih in strukturnih komponent celice.

Glavne smeri biotehnologije:

1) proizvodnja z mikroorganizmi in gojenimi evkariontskimi celicami biološko aktivnih spojin (encimi, vitamini, hormonska zdravila), zdravila (antibiotiki, cepiva, sera, visoko specifična protitelesa itd.), Pa tudi beljakovine, aminokisline, ki se uporabljajo kot krmni dodatki;

2) uporaba bioloških metod za boj proti onesnaževanju okolja (biološko čiščenje odpadnih voda, onesnaževalce tal itd.) In za zaščito rastlin pred škodljivci in boleznimi;

3) ustvarjanje novih uporabnih sevov mikroorganizmov, sort rastlin, kamnin živali itd.

Naloge, metode in dosežke biotehnologije.

Človeštvo se mora naučiti učinkovito spremeniti dedno živih organizmov, da bi se zagotovili benigne hrane in surovine in hkrati ne vodijo planeta na ekološko katastrofo. Zato ne po naključju glavna naloga Rejci v našem času so začeli rešiti problem ustvarjanja novih oblik rastlin, živali in mikroorganizmov, ki so dobro prilagojeni industrijskim metodam proizvodnje, stalno prevažajo neugodne razmere, ki učinkovito uporabljajo sončno energijo in, še posebej pomembne za pridobitev biološko čistih izdelkov brez pretiranega onesnaževanja okolja . Načelo novi pristopi Rešitev tega temeljnega problema je uporaba genetskega in celičnega inženirstva pri izbiri.

Genski inženiring -

oddelek molekularne genetike, povezan s ciljno ustvarjanje novih molekul DNA, ki je sposoben množiti gostiteljske celice in spremlja sintezo potrebnih presnovkov celic.

Nastajajo na križišču kemije nukleinskih kislin in genetike mikroorganizmov, \\ t genski inženiring Ukvarja se z dešifriranjem strukture genov, njihove sinteze in kloniranja, ki se vstavi izbran izmed celic živih organizmov ali na novo sintetiziranih genov v rastline in živalske celice, da bi dosegli spremembe v svojih dednih lastnostih.

Za izvedbo prenosa genov (ali transgeneze) iz ene vrste organizmov v drugem, pogosto zelo daleč od njenega izvora, je treba izvesti več zapletenih operacije:

izbor genov (posamezni fragmenti DNK) iz celicbakterije, rastline ali živali. V nekaterih primerih se ta postopek nadomesti z umetno sintezo potrebnih genov;

povezava (šivanje) ločene fragmente DNA po izvoru v eni molekuli kot del plazmida;

uvedba hibridne plazmidne DNAvsebujejo pravi gen v gostiteljskih celicah;

kopiranje (kloniranje) Ta gen pri novega lastnika z zagotavljanjem njegovega dela.

Klonirani geni z mikroinsinzijo se injicirajo v sesalske in protoplaste rastlin (izolirane celice, prikrajšane s celičnimi stenami) in od njih gojijo živali ali rastline, klonirani geni so vgrajeni v genome (integrirano). Rastline in živali, katerih genome se spreminja z gensko inženirskimi operacijami, je imelo ime transgenske rastline ali transgenske živali.

Transgenske miši, kunci, prašiči, ovce, v genomu, katerih tuji geni različnih genov, vključno z bakterijskimi geni, kvasom, sesalci, ljudmi, kot tudi transgene rastline z geni drugih, nepovezanih vrst. Transgenski organizmi Določite velike možnosti genskega inženiringa kot uporabljene veje molekularne genetike (na primer nova generacija transgenih rastlin je bila pridobljena, za katero so takšni dragoceni znaki označeni kot odpornost na herbicide, žuželke itd.).

Do sedaj so geni genetskega inženirstva izvajati sintezo V industrijskih količinah hormonov, kot so insulin, interferon in somatotropin (rastni hormon), ki so potrebni za zdravljenje številnih človeških genetskih bolezni - sladkorna bolezen, nekatere vrste malignih formacij, swarfism, \\ t

S pomočjo genetskih metod so bili pridobljeni tudi sevi mikrovarizmov (ashbya gossyptii, psevdomonas denitrifikani, itd), ki so desetine več deset tisočkrat več vitaminov (C, B 3, 13, itd) kot začetne obrazce .

Mobilnega inženirstva-

kombinacija metod, ki se uporabljajo za oblikovanje novih celic. Vključuje gojenje in kloniranje celic na posebej izbranih medijih, celične hibridizacije, presaditev celicnega jedra in drugih mikrokulzijskih operacij na "razstavljanje" in "sklop" (rekonstrukcija) izvedljivih celic iz posameznih fragmentov.

Temelji na cell Engineering. Uporabljajo metode gojenje Izolirane celice in tkiva na umetni hranilni material na nastavljivih pogojih. To je bilo mogoče zaradi sposobnosti rastlinskih celic kot posledica regeneracije, da bi iz ene same celice oblikovali celotno rastlino. Pogoji regeneracije so namenjeni mnogim gojenim rastlinam - krompir, pšenica, ječmen, koruza, paradižnik, itd. Delo s temi predmeti omogoča uporabo pri izbiri netradicionalnih metod mobilnega inženiringa - somatske hibridizacije, haploidia, mobilnega izbora, premagovanje nerazposlenih v kulturi itd.

Kloniranje -

metoda pridobivanja več enakih organizmov s čudovitim (vključno z vegetativno) reprodukcijo. Na ta način je veliko vrst rastlin in živali multiplikator za milijone let. Vendar pa se zdaj izraz "kloniranje" običajno uporablja v ožjem smislu in pomeni kopiranje celic, genov, protiteles in celo večceličnih organizmov v laboratorijskih pogojih. Vzorce, ki so se pojavile kot posledica najbolj antimunktiviranja genetsko istega, pa lahko upoštevajo dedno variabilnost zaradi naključnih mutacij ali ustvarjenih z umetno laboratorijskih metodah.

Tematske naloge

A1. Proizvodnja drog, hormonov in drugih bioloških snovi se ukvarjajo s takšno smerjo kot

1) Genetski inženiring

2) Biotehnološka proizvodnja

3) Kmetijska industrija

4) agronomija

A2. V tem primeru bo metoda tkivne kulture najbolj uporabna?

1) Po prejemu Apple in Hybrid

2) pri odstranjevanju čistih linij gladkega graha

3) Če je potrebno, kožo presadite na osebo z opeklinam

4) Po prejemu poliploidnih oblik zelja in redkanja

A3. Da bi umetno dobili človeške inzulinske metode genskega inženiringa na industrijskem merilu, je to potrebno

1) Vnesite gen, ki je odgovoren za sintezo insulina v bakterije, ki bodo začeli sintetizirati človeški insulin

2) uvesti bakterijski insulin v človeško telo

3) umetno sintetiziranje insulina v biokemičnem laboratoriju

4) gojijo kulturo celic človeških pankreas, ki so odgovorna za sintezo insulina.

Genski inženiring je smer raziskav v molekularni biologiji in genetiki, katerega končni cilj je s pomočjo laboratorijskih tehnik organizmov z novimi, vključno z ne, kombinacije dednih lastnosti.

Formalni datum rojstva genskega inženirstva se šteje, da je 1972. Osnova genskega inženiringa je posledica najnovejših dosežkov molekularne biologije in genetike možnosti ciljne manipulacije z fragmenti nukleinskih kislin. Ti dosežki vključujejo vzpostavitev univerzalnosti genetskega kodeksa, to je dejstvo, da vsi živi organizmi vključujejo enake aminokisline v beljakovinski molekuli so kodirane z enakimi nukleotidnimi sekvencami v verigi DNA; Uspehi genetske encimologije, ki je raziskovalcu zagotovila niz encimov za pridobitev posameznih genov ali encimov nukleinske kisline v izolirani obliki, izvedejo in vitro sintezo fragmentov nukleinske kisline, združene v en sam celoštevilčni fragmenti. Tako se sprememba dednih lastnosti organizma s pomočjo genskega inženiringa zmanjša na oblikovanje iz različnih fragmentov novega genskega materiala, uvajanje tega materiala v zastarelo organizem, ustvarjanje pogojev za njegovo delovanje in stabilno dediščino.

Genetski inženiring bakterije

Leta 1972 je skupina raziskovalcev vodila ameriški Biochemist Paul Berg, ki je delal na univerzi Stanford, ki je blizu San Francisca v Kaliforniji, je napovedal ustvarjanje zunaj telesa prve rekombinantne DNA. Takšna molekula se pogosto imenuje hibrid, saj je sestavljen iz DNA fragmentov različnih organizmov.

Prva rekombinantna DNA molekula je sestavljena iz fragmenta bakteriofaga črevesne palice (E. coli), genske skupine večine teh bakterij, odgovorne za poganjanje sladkorja galaktoze, in skupno DNK virusa SV40, ki povzroča Razvoj tumorjev iz opic. Takšna rekombinantna struktura bi lahko teoretično imela funkcionalno aktivnost v celicah, črevesnih palicah in opicah, saj je v njenem delu fage DNK, ki zagotavlja njegovo zmožnost ponovitve (samoprijava) v E. coli, in vse DNA SV40, replicirajo Monkey celice.

Pravzaprav je bila prva hibridna DNA molekula, ki bi lahko, kot je shuttle, "hoja" med bakterijami in živalmi. Toda prav to eksperimentalno ni bilo preverjeno P. Berg in njegovi kolegi.

Znanstveniki različnih držav, ki razvijajo ideje iz P. Berg, ustvarjene in vitro funkcionalno aktivne hibridne DNA. Prvo od te naloge je rešil Američani Stanley Koen iz Stanford University in njegovega kolega Herbert Boyer iz Kalifornije Univerze v San Franciscu. Njihova dela so se pojavila nov in zelo pomemben "instrument" vseh poznejših gensko inženirskih del - vektor.

Glavne metode bakterij za gensko inženirstvo so bile razvite v zgodnjih 70. letih prejšnjega stoletja. Njihovo bistvo je v uvedbi novega gena v telo. Najpogostejši od njih je oblikovanje in prenos rekombinantne DNK.

Genetske inženirske rastline

Z uvedbo novih genov v evkariontske celice, na primer zelenjavo, obstaja veliko težav. Ena od njih je v tem, da je genetska struktura rastlin veliko bolj zapletena in manj raziskana kot struktura bakterij, ki je ostala do nedavnega glavnega predmeta genskih inženirjev. Poleg tega je nemogoče spremeniti genotip vseh celic multicelularnega organizma. Veliko otežuje prenos vektorskih sistemov. Trajno celulozna lupina, ki zajema rastlinske celice.

Kljub navedenemu genskemu inženirstvu rastlin se uporablja v kmetijstvu, zlasti v pridelavi pridelka. To je bilo mogoče, prvič, ker lahko rastline celice lahko rastejo in množijo na umetnih prehranskih medijih, to je in vitro ali zunaj telesa. Drugič, ugotovljeno je bilo, da jedro zrelih rastlinskih celic vsebujejo vse informacije, potrebne za kodiranje celotnega organizma. Torej, če celice vsakega rastlinskega oznake v ustrezno raztopino zelenjave, potem jih je mogoče ponovno uporabiti za delitev in oblikovanje novih rastlin. To lastnost rastlinskih celic, povezanih s sposobnostjo regeneriranja že po doseganju zrelosti in specializacije, imenovane totipotence.

Uporabo tal agrobakterij

Eden od njihovih učinkovitih načinov za prenos genov v rastline - uporaba tal bakterij kot vektorja, najprej, agro bakterije tumefaciens ("field bakterium, ki povzroča rak rastlin"). Ta bakterija je bila označena leta 1897. Od tumorja grozdja. Ohranja številne prebavne rastline in jim povzroča nastanek velikih rasti - Corted Galins.

Patogeni sevi agrobakterij, v nasprotju z nepropoziti, vsebujejo velik plazmid, posebej namenjen prenosu genov iz bakterijske celice v zelenjavo. Plazmid je prejel ime TI, to je tumor. V njej je, da je običajno vgrajen, gen, pripravljen za prenos.

Poleg A. Tumefaciens, uvajanje novih genov v rastline uporablja tudi bakterije obrazca A. Rhizogenes. Povzročajo zelo majhne tumorje iz bombardirnih rastlin, od katerih se mnoge korenine rastejo. Bolezen, ki jo povzročajo te rizogene agrobakterije, se imenuje "bradata" ali "kosmato" koren. Našli so plazmide, podobne TI. Imenujejo se RI ali korinuktura.

V zadnjih letih se ri-plazmidi uporabljajo v rastlinskem genskem inženirstvu, ki niso manj široko kot TI plazmidi. To je predvsem posledica dejstva, da celice kron GALLS slabo rastejo na umetno prehranskih okoljih in celotne rastline ne morejo rasti. Nasprotno, celice bradaste korenine so dobro obdelane in regenerirane.

Uporaba virusov

Virusi se pogosto uporabljajo tudi za oblikovanje vektorjev, ki zagotavljajo prenos novih genov v rastline. Pogosteje se v ta namen razlikuje kavlični mozaični virus. V naravi pa okuži le cruciform, vendar je znano, da lahko druge vrste rastlin vplivajo na eksperimentalne pogoje.

Genom mozaičnega virusa je majhen dvosmerni obroč DNA. Nekateri geni se lahko nadomestijo z drugimi interesnimi področji. Properatiranje v rastlinsko celico, virus ne naredi samo lastne DNK v njem, ampak tudi v njen tujec gen.

Vektorski sistem, ki je sposoben prenosa novih genov v rastline, je lahko tudi virusi, v katerih je genski material predstavlja RNA. Virusi te skupine so sposobni prodreti rastlinske celice z visoko frekvenco, aktivno pomnožiti v njih in s tem zagotoviti visoka stopnja Izrazite vpisane gene zaradi povečanja njihovega števila.

Oblikovanje rekombinantne DNA.

Inženirske tehnike v vektorjih, ki so namenjene rastlinam, so podobne tisti, ki se uporabljajo za bakterijske celice. Plazmid DNA in DNA virusov se zmanjšajo z omejitvami z nastankom "lepljivih" koncev. Če se uporablja encim, ki tvori neumne konce, uporabite kratke fragmente DNK. Dobimo nov gen v pripravljen plazmidni ali virusni vektor z DNA ligazo, rekombinantno DNA.

Navodila za rastline genske inženirstva

Glavne smeri genskega inženiringa rastlin so povezane z ustvarjanjem kultur, odpornih na škodljivce insekt, herbicide in viruse, ki so sposobni za nasotifikacijo, kot tudi z izboljšanjem kakovosti in količine izdelkov.

Rastline Trajnostna škodljivca

Škodljivci insektov lahko privedejo do znatnega zmanjšanja pridelka različnih pridelkov. Kemikalije se uporabljajo za boj proti njim,

imenovane insekticide. Prvi insekticid, ki je zmagal na svetovnem priznanju, je bila borobo tekočina.

Poleg zdravil, sintetiziranih kemično, insekticidov, pridobljeni na podlagi naravnih sovražnikov žuželk - bakterije in gob. Za več let se insekticidi bakterijskega porekla uporabljajo na svetu - spornih zdravil, ki tvorijo bakterijo zemljo Bacillus Thuringiensis (turing Bacillus ali skrajšani BT). Insekticidna aktivnost teh sporov je povezana s strupenimi kristali endotoksinskega proteina v njih. Pri zaužitju takšnega spora se Caterpillar kmalu umre iz paralize črevesja.

Prednost tega tipa insekticidov je, da niso strupeni za ljudi in živali, so enostavni za pranje in inaktivate. Pomanjkanje takih insekticidov je relativno kratko obdobje dejavnosti na tem področju. Učinkovitost njihovega delovanja med škropljenjem na rastlinah niha, in je težko napovedati. Vse to določa potrebo po večkratnih postopkih.

Nova smer v boju proti škodljivih žuželk je ustvarjanje na podlagi gensko spremenjene tehnologije odpornih transgenih rastlin. Študije znamke Van Montague in njegovih kolegov iz Univerze Gent, rezultate, ki so jih objavili v delu "transgene rastline, zaščitene pred napadi žuželk" (1987), so bile uspešne.

Namenili so gen, ki kodira sintezo endotoksinskega proteina, iz DNK turiranega bacila in ga vstavila v vektor ti-plazmida bakterij A. Tumefaciens. Ta agrobakterija je bila okužena z diski, narezanimi od kosov tobačnih listov. Transformirano rastlinsko tkivo smo gojili na hranilni materiali določene kemične sestave, ki je zagotovil rast in razvoj naprav v transu z listi, ki vsebujejo endotoksin protein. Ko sesijo nekatere vrste žuželk, se endotoksin veže na svoje notranja površina In epitelij poškoduje, kot rezultat, prebavno hrano se ne absorbira in žuželka umre iz lakote.

V zadnjih letih je GENE bakterijskega toksina uspel uvesti v številne rastline v celicah. Še posebej, Monsanto Specialists so ustvarili krompir "New Liaf" (" Novi list"), Odporna na colorado hrošč, BT-Corn in BT bombaž, soyu" COUNTUP pripravljen ", itd Vendar pa uporaba BT pridelkov je dvomila zaradi zdravja ljudi in okoljske varnosti. Torej, veliko čudež: Če kolorado hrošče ne jedo vrhov, je takšen krompir koristen? Ni gotovosti, da rastlinski proizvodi z "geni dodatki" ne bodo vplivali na prihodnjo generacijo.

Hkrati bo prenos cvetnega prahu gensko spremenjenih pridelkov na rastline sosednjih polj pripeljal do njihovega genetskega onesnaževanja, katerih posledice je težko napovedati. Biološka raznolikost lahko vpliva na smrt uporabnih žuželk, za katere so bile kulture BT nevarni. Poleg tega se lahko pojavijo super-raziskovalci, saj lahko začetne vrste žuželk hitro hitro pridobijo odpornost na bakterijski endotoksin.

Rastline, odporne na virus

Ustvarjanje sort, odpornih proti virusu, je še ena smer genskih inženirskih rastlin.

Če želite ustvariti takšne kmetijske rastline, se uporablja tako imenovana navzkrižna zaščitena zaščita. Bistvo tega je, da rastline, okužene z eno vrsto virusa, postanejo odporne na drug, povezani virus, saj se pojavi vrsta cepljenja. Rastlina oslabljenega seva virusa se uvede v rastline, ki preprečuje njen poraz z bolj pozorni (povzroča bolezni) seva istega ali skoraj dobrega virusa.

Ta geometrijski genom lahko služi kot gena, ki kodira sintezo lupine beljakovin v virusu, ki obdaja nukleinsko kislino. Ta gen se uporablja za ustvarjanje in vitro z uporabo povratne transkriptaze na DNA - DNA kopije. Povezan je s potrebnimi regulativnimi elementi in s pomočjo posebej pripravljenih TI-plasmid agrobakterij se prenese na rastline. Preoblikovane rastlinske celice se sintetizirajo z virusnim lupinskim beljakovinam, transgenske rastline pa jih gojijo, da niso vsi okuženi z bolj vigilantnimi sevi ali dajejo šibki in pozni odziv na virusno okužbo.

To je eden od mehanizmov zaščitnega delovanja virusnega gena, ki še vedno ni povsem jasno in se lahko spremljajo neželene posledice.

Genetska sprememba - nova različica kmetijstva

Genetska sprememba kmetijstva temelji na uporabi visoko produktivnih sort rastlin ali kamnin živali, pridobljenih na podlagi izbire gena. To je ta plemenita snov, ki se ukvarjajo z desetletji plemenskega genetika. Toda njihove sposobnosti so omejene s okvirji prehodov - samo posamezniki, ki spadajo v isti dumet, se lahko zdrobijo in proizvajajo plodni potomci. Krompir in koruza nimata zmožnosti, da bi zadel koloradošče in koruznega stebla Motil, in Bacillus Thuringeness Human in žival ter živalske in živalske bakterije jih lahko ubijejo. Genetika Cut Bacillus s krompirjem ne more in inženirji genov lahko. Genetski izbor izboljšuje kvantitativne značilnosti sorte ali pasme (donos, odpornost na bolezni, NADODI et al.); Genetski inženiring je sposoben ustvariti novo kakovost - za prenos gena, njegovo kodiranje, iz ene biološke vrste v drugi, zlasti, insulin gen od človeka v kvas. In gensko spremenjen kvas bo postal tovarna insulina.

Menijo, da je edina temeljna ovira, s katero se soočajo genitalni inženirji, ali omejeno domišljijo ali omejeno financiranje. Za nepremostljive naravne omejitve v genskem inženirstvu se zdi ne.

Genetski inženiring: od analize do sinteze

Kot smo že vedeli leta 1972. Paul Berg prvič v kombinaciji v eno celo število dveh genov, izoliranih iz različnih organizmov v cevi. In prejel je "molekularni" hibridni ali rekombinantni DNK, ki v naravnih razmerah ni bilo mogoče oblikovati. Nato je bila taka rekombinantna DNA nato uvedena v bakterijske celice, s čimer je ustvarila prve transgene organizme, ki nosijo bakterije in opice gene, ali precej oncogeni virus opic.

Nato so mikrobi, ki nosijo gene moke muhe, zajec, je bila zasnovana oseba. To je povzročilo alarm.

Več vodilnih ameriških znanstvenikov, vključno s Paul Berg, je objavilo pismo v reviji "Sayens", ki je bilo pozvano, da začasno ustavi delo na genskem inženirstvu, dokler niso bili razviti varnostni predpisi za pritožbo na transgene organizme. Predvidevano je bilo, da imajo organizmi, ki opravljajo tuje gene, imajo lastnosti, ki so nevarni za ljudi in njihov habitat. Zloženo je bilo mnenje, da so transgeni organizmi ustvarili brez upoštevanja njihovih verjetnih okoljskih značilnosti in niso minilo skupnega razvoja z naravnimi organizmi, "razbijanje iz testne cevi do svobode," bo mogoče množiti in neomejeno in neomejeno. To bo privedlo do premika naravnih organizmov iz njihovih naravnih habitatov; Naknadna verižna reakcija motenj okoljskih ravnovesja; Zmanjšanje biotske raznovrstnosti; aktiviranje mirujočega, predhodno ni znanih patogenih mikroorganizmov; pojav epidemij predhodno ni znanih bolezni ljudi, živali in rastlin; "Break" tujih genov iz transgenih organizmov; kaotični prenos genov v biosfero; Pojav pošasti, vsi uničujejo.

Dve različici prihodnosti: transgeni raj ali transgena apokalipsa

Poleg pomislekov biološke in okoljske narave, moralne, etične, filozofske, verske, začele govoriti.

Leta 1973-1974. Razprava je vključevala ameriške politike. Zaradi tega je bil za gensko inženirsko delo - prepoved pred ugotovitvijo okoliščin naložena začasni moratorij. " Med prepovedjo na podlagi vseh razpoložljivih znanj je treba oceniti vse možne nevarnosti genskega inženiringa in oblikovati varnostne predpise. Leta 1976. Ustvarjena so bila pravila, prepoved je bila odstranjena. Z vsemi pospeševalnim razvojem se je resnost varnostnih pravil ves čas zmanjšala. Začetne strahove so bile zelo pretirane.

Zaradi 30-letnega svetovnega svetovnega izkušenja genskega inženiringa je postalo jasno, da v procesu "mirnega" genetskega inženiringa ne more biti miren. Začetna varnostna tehnika s transgeni organizmi je potekala iz dejstva, da je Chimeras ustvarjena lahko nevarna kot kuga, črni plin, kolera ali sibirska razjeda. Zato so delali s transgenskimi mikrobi, kot da so bili patogeni, v posebnih inženirskih objektih. Postopoma je postalo bolj očitno: Tveganje je močno pretirano.

Na splošno, za vseh 30 let intenzivne in vse širitve uporabe genskega inženiringa, en sam primer nevarnosti, povezan s transgeni organizmi, ni bil registriran.

Nova industrija je nastala - transgenska biotehnologija, ki temelji na oblikovanju in uporabi transgenih organizmov. Zdaj v ZDA, približno 2.500 genetsko inženirskih podjetij. Vsak od njih zaposluje visoko usposobljene strokovnjake, ki oblikujejo organizme, ki temeljijo na virusih, bakterijah, glivicah, živalih, vključno z žuželkami.

Ko gre za nevarnost ali varnost transgenih organizmov in izdelkov iz njih, najpogostejši vidiki temeljijo predvsem na "skupnih premislekih in razumu." To ponavadi govorijo tiste, ki so proti:

• narava je razumna, vsaka posega v to se bo le poslabšala;
• ker znanstveniki sami ne morejo s 100% jamstvom, da napovedo vse, še posebej
• daljinske posledice uporabe transgenih organizmov tega sploh ne delajo.

Toda argumente tistih, ki podpirajo:

• v milijardah letih evolucije je narava uspešno "poskušala"
• možne možnosti za ustvarjanje živih organizmov, zakaj človeška dejavnost
• izdelava spremenjenih organizmov bi morala povzročiti pomisleke?
• v naravi se geni nenehno prenesejo med različnimi organizmi (v
• značilnosti med mikrobi in virusi), zato nič ne novo novo
• transgenski organizmi v naravi ne bodo dodali.

Razprava o koristih in nevarnostih uporabe transgenih organizmov se običajno osredotoča na glavna vprašanja o tem, ali so proizvodi, pridobljeni iz transgenih organizmov, so nevarni in transgeni organizmi so nevarni?

Varstvo zdravja in okolja ali nepoštene boj za gospodarske interese?

Ali bi mednarodna organizacija potrebna na podlagi predhodnega pregleda, uredila uporabo transgenih organizmov? Torej, da je dovolil ali prepovedal sprostitev na trgu izdelkov, ki izhajajo iz takih organizmov? Navsezadnje semena, zlasti cvetni prah meja, ne prepoznajo.

In če mednarodna ureditev biotehnologije ni potrebna, bodisi sevisper nacionalnih predpisov, ki urejajo obravnavo transgenih organizmov, na dejstvo, da iz držav, kjer taka pravila "liberalno", transgenske rastline "pobegnejo" v državah, kjer Pravila so "konzervativna"?

Tudi če se večina držav dogovori o usklajevanju pravil za ocenjevanje tveganja transgenih organizmov, kako sorazmerno strokovne in moralne lastnosti uradnikov in strokovnjakov? Ali bodo enake, na primer, v ZDA, Nemčiji, na Kitajskem, v Rusiji in v Papui Novi Gvineji?

Če države v razvoju in bodo na primer podpisale Svetovno konvencijo o uvedbi transgenih organizmov, ki jih bodo plačali za ustvarjanje in vzdrževanje ustreznih nacionalnih služb, za posvetovanje, pregled, spremljanje?

Približno polovica vseh programov, ki jih je razvil ZN, UNIDO, UNEP je namenjen reševanju problemov, povezanih s transgeni organizmi. Obstajata dva glavna dokumentacija: "Kodeks prostovoljno sprejetih pravil, ki bi se morala držati uvedbe organizmov v okolju", ki jih je pripravil UNIDO in Protokol o sekretariatu biološke varnosti v skladu s Konvencijo o biološki raznovrstnosti (UNEP).

Evropsko stališče: Pomanjkanje mednarodno dogovorjenih pravil za uporabo transgenih organizmov bo povzročilo obsežne eksperimente v odprtem okolju, katerih škodljive posledice so lahko nepopravljive.

Torej, kje je resnica? Ali je mogoče narediti racionalno izbiro med določenimi koristmi in negotovim tveganjem? Pravilen odgovor je: Nevarne ali varne transgenske rastline in izdelki, ki temeljijo na njih, katerih nevarnost ali varnost še ni prepričljivo prikazana na podlagi sodobne ravni znanja, je smiselno, da se izogne \u200b\u200bnjihovi uporabi.

Hrana, modificirana z metodami genetskih inženirstev

Prva izkušena rastlina je bila pridobljena leta 1983 na Crown Institute v Kölnu. Po 9 letih se je na Kitajskem začel transgenski tobak, ki ni vrtel škodljivcev insektov. Prve komercialne transfekture so bile paradižnike razred Flavr Savr, ki jih je ustvaril Calgene in se je leta 1994 pojavil v ameriških superčah. Vendar pa so nekatere težave, povezane z njihovo proizvodnjo in prevozom, privedle do dejstva, da je bila družba po treh letih prisiljena odstraniti raznolikost proizvodnje. V prihodnje je bilo pridobljenih številnih sort različnih kmetijskih pridelkov z umetno spremenjeno genetsko kodo. Med njimi so najpogostejša sojina (komercialna pridelava od leta 1995), je več kot polovica celotnega pridelka; Na drugem mestu - koruza, in za njimi - bombaž, potniško posilstvo, tobak in krompir.

Svetovni voditelji pri gojenju transgenih rastlin - ZDA, Argentina, Kanada in Kitajska. V Rusiji je že več eksperimentalnih »zaprtih« polj z gensko spremenjenimi (GM) kulturami. Po mnenju direktorja Centra za bioingineering, Ran Akademik K. Sklobina, nekateri od njih se ukvarjajo s krompirjem, odporni na Colorado hrošči in pridobljeni na podlagi treh najpogostejših ruskih sort - "Lugovsky", "Nevsky" in "Elizabeth ". \\ T

Gensko spremenjene rastline se uporabljajo za proizvodnjo, hrane in aditivi za živila. Na primer, sojo mleko dobimo iz soje, ki nadomešča naravno za mnoge dojenčke. GM surovine zagotavljajo večino potrebe po rastlinskem olju in živilskih beljakovin. Soy Lecitin (E322) se uporablja kot emulgator in stabilizator v industriji slaščic, in kože soje - v proizvodnji otrobi, kosmičev in prigrizkov. Poleg tega se GM-SOYA široko uporablja v živilski industriji in kot poceni polnilo. V veliki meri je del izdelkov, kot so kruh, klobasa, čokolada itd.

Spremenjeni krompir in koruza se uporabljata za pripravo žetonov, ki se obdelujejo tudi na škrob, ki se uporablja kot zgoščevalci, šumači in gelirne snovi v slaščičarskih in pekarskih industriji, kot tudi pri proizvodnji številnih omak, kečapov, majoneze. Koruzo in oljno olje se uporabljata v obliki aditivov v margarini, pecivo, piškoti itd.

Kljub dejstvu, da izdelki, pridobljeni z uporabo gensko spremenjenih virov, pridobljenih na svetovnem trgu, potrošniki še vedno previdni pri njih, in ne mudi, da gredo v Frankenstein.

Problem hrane, spremenjene na podlagi genskega inženiringa, je povzročila nevihtno polemiko v družbi. Glavni argument podpornikov genske hrane je značilnosti kmetijskih poljščin, ki so bioenatorji dodali veliko nepremičnin, ki koristijo potrošniku. So manj kasneje in bolj odporne na bolezni, škodljivce insektov, in najpomembnejše - na pesticide, ki se obdelujejo po področjih, in katerih škoda za človeško telo je dolgo dokazana. Izdelki iz njih so boljši tip in surovine, ki so povečali vrednost hrane in se hranijo dlje.

Tako je pridobljen od "izboljšanih" koruznih inženirjev, soje in oljne ogrščic, rastlinskega olja, ki zmanjšuje število nasičenih maščob. V "Novi" krompir in koruza več škroba in manj vode. Takšen krompir med cvrtjem zahteva nekaj olja, zračni čipi in krompirček se pridobivajo iz nje, ki je relativno nemodificiranih izdelkov lažje. Zlato riž, pridobljen leta 1999, je obogaten s karotenom za preprečevanje slepote pri otrocih v državah v razvoju, GED riž je glavni živilski izdelek.

Pred kratkim so napovedi genov inženirjev o "užitnih cepivih" izgledale kot polno fikcijo. Vendar pa je že goji tobak, v genetskem kodeksu, ki je "nameščen" človeški gen je odgovoren za proizvodnjo protiteles proti virusu ošpic. V bližnji prihodnosti, po mnenju znanstvenikov, bodo nastale druge podobne rastline z antivirusno nadevom. V prihodnje lahko to postane eden glavnih načinov prihodnjega imunoprofilaksa.

Glavno vprašanje: ali je hrana, pridobljena na podlagi gensko spremenjenih virov, varna za ljudi, medtem ko ostaja brez nedvoumnega odziva, čeprav so se v zadnjih letih rezultati nekaterih študij postali znani, kar kaže, da gensko spremenjeni proizvodi negativno vplivajo na žive organizme .

Torej, britanski profesor ARPAD-ja (Arpad Puszai), ki je delal na Državnem inštitutu Rovetta (Rowett) Aberdeen, aprila 1998. Navedeni je v televizijskem razgovoru, da so poskusi, ki so jih izvedli, razkrili nepopravljive spremembe v razmerah podgana, ki jih hranijo gensko spremenjeni krompir. Trpeli so zaradi zatiranja imunskega sistema in različne kršitve dejavnosti notranjih organov. Izjava znanstvenika je postala razlog za njegovo odpust iz dela za "distribucijo zavestno lažnega psevdo-telesa informacij".

Vendar pa februarja 1999. Neodvisna skupina 20 znanih znanstvenikov po temeljiti študiji je objavila zaključek o delu ARPAD PUSHTA, ki je v celoti potrdil točnost rezultatov, ki jih je dobil. V zvezi s tem je bil minister za kmetijstvo Velike Britanije prisiljen priznati eksperimenta, ki so vredni pozornosti, in razmisliti o prepovedi prodaje gensko spremenjenih proizvodov brez celovitega raziskovanja in predhodnega licenciranja.

Poleg tega je bilo razkrito, da je ena od sort gensko spremenjenega soje nevarna za ljudi, je dala alergije na orehe. Ta genetsko spremenjeni izdelek je dobila eno od največjih podjetij v proizvodnji "pionirske hibridne mednarodne" semenske proizvodnje po uvedbi brazilskega orehovega gena, rezervnih proteina, ki je bogata s takšnimi aminokislinami kot cistein in metionin. Podjetje je bilo prisiljeno plačati odškodnino žrtvi in \u200b\u200bprojekt za propad.

Komponente iz gensko spremenjenih izdelkov ne morejo biti samo alergeni, temveč tudi zelo strupene, to je škoda živemu organizmu s kemikalijami. Torej, po nekaj letih uporabe, je bilo poročil o resnih stranskih učinkih uporabe aditiva za živila, znano kot aspartam (E 951).

S kemijsko strukturo je aspartam metiliran dipeptid, ki sestoji iz preostalih aminokislin - asparaginske kisline in fenilalanin. Dodana v hrano v nepomembne količine, popolnoma nadomešča sladkor (sladkor sladkorja je skoraj 200-krat). V zvezi s tem se aspertame nanašajo na razred sladil, to je nizkokalorične snovi neustrezne narave, ki dajejo živilske proizvode in pripravljen sladki okus. Pogosto sladila se zmedejo s sladkornimi nadomestki, ki so v kemijski naravi ogljikove hidrate in so povečale kalorij.

Aspartam se proizvaja pod različnimi blagovnimi znamkami: "Nutrasweet", "Sucrelle", "EQUAL", "žlička", "Candersel", "Sveto linijo", itd Na ruskem trgu, je mogoče najti tudi kot del večkomponentnih mešanic sladila , kot je "aspasvit", "Aspartin", "Slaviks", "EuroSvit", "sladkarije" in drugi.

Že vrsto let, ki spadajo v popolnoma neškodljivo snov, je bila aspartam dovoljeno uporabljati v hrani in farmacevtski produkciji v več kot 100 državah sveta. Priporočali so ga bolniki s sladkorno boleznijo, kot tudi tisti, ki so utrpeli debelost ali strah kariesa. Uporablja se pri proizvodnji več kot 5000 imen izdelkov: brezalkoholne pijače, jogurti, mlečne sladice, sladoled, kreme, žvečilni gumi in drugi.

Še posebej priročne aspertame za sladila za hrano, ki ne potrebujejo toplotne obdelave. Poleg tega se lahko uporablja pri takojšnji pasterizaciji in hitrem hlajenju. Vendar pa je v izdelkih, ki so izpostavljeni ogrevanju, njegova uporaba neprimerna. To je posledica dejstva, da z vsemi čudovitimi lastnostmi tega sladila obstajata dve pomanjkljivosti: slabo raztopimo v vodi in ne prenese visokih temperatur. To otežuje proces kuhanja živilskih proizvodov in omejuje uporabo aspartama na področjih, kot so pekarna in druge vrste živilskih industrij, kjer se temperatura tehnološko poveča.

Z dolgo izpostavljenostjo temperaturi nad 30, se komponente aspartama ločijo, sladkost pa se izgubi, poleg tega pa metanol spremeni v formaldehid. Zadnja snov z ostrim vonjem povzroča zlom beljakovinskih snovi in \u200b\u200bse nanaša na kategorijo strupenih. V prihodnje je formalna kislina oblikovana iz formaldehida, ki povzroča motnjo kislinsko-alkalskega ravnovesja. Strupenost metanola v simptomih je podobna sklerozi, zato bolniki pogosto napačno določijo to diagnozo. Vendar, če je več skleroze ni smrtna diagnoza, potem je metanska toksičnost usodna.

Nastali fenilalanin je sposoben zagotoviti izjemno strupeno učinek, zlasti na živčnem sistemu. Zaradi svoje redundance je dedna bolezen in je znana kot fenilketonurija. Otroci, rojeni z imenom dednih bolezni, so dovzetni za konvulzije in trpijo zaradi duševnega zaostajasti. Vzrok te bolezni v prirojeni okvari encimske fenilalanninehydroksilaze.

Najnovejši dosežki medicinske genetike so ugotovili, da lahko celo vsi zdravi ljudje učinkovito absorbirajo fenilalanin. Zato dodatni vnos v telo te aminokisline ne znatno povečuje njene ravni v krvi in \u200b\u200bpredstavlja resno nevarnost za možgane.

V zvezi z navedenimi, aspertami so kontraindicirane z bolne homozigoto fenilketonurijo, njena prisotnost pa je treba navesti na etiketi živilskega proizvoda. Vendar pa je zapis "vsebuje fenilalanin, kontraindiciran za bolnike s fenilketonurijo", je v tako majhni pisavi, ki jo redko bere. Vendar pa je aspartam še vedno edina genetsko ustvarjena kemijska priprava na ameriškem trgu, ki ima jasno označevanje. Izkazalo se je, da je mogoče le po razmeroma velikem številu očitnih potrditev nevarne toksičnosti aspartama, ki so postale znane, in najbolj priljubljenih časopisov in revij ZDA so ga imenovali "sladki strup."

Antibiotik Odpornost je še ena razširjena problem, povezan z gensko spremenjeno hrano. V bio-tehnični tehnologiji se odpornost na ta zdravila uporabljajo že več let kot označevalci pri pripravi vektorskih sistemov, ki pretvarjajo rastlinske celice. Tako je pri odstranjevanju paradižnika raznolikost "Flavr Savr" uporabljala kanal odpornosti na kanalizator in gensko spremenjena koruza - do ampicilina.

Na žalost še vedno ni mogoče odstraniti teh markerskih genov po preoblikovanju. Njihovo prisotnost v gensko spremenjenih proizvodih in povzroča motnje zdravnikov. Razlog je, da se markerski geni odpornosti na antibiotike iz kakršnega koli razloga ne smejo prebaviti iz vse preostale DNK in bodo padli v genom bakterij, ki živijo v črevesju osebe. Po odstranitvi bakterij iz telesa z iztrebkom se bodo takšni geni razdelili v okolje in se prenašajo na druge patogene bakterije, ki bodo postale imuna na delovanje antibiotikov te skupine. Videz podobnih superhobsov lahko povzroči bolezni, ki jih ne morejo ozdraviti obstoječe droge.

1. Priložnosti za genski inženiring. štiri

2. Zgodovina genskega inženiringa. 6.

3. Genetski inženiring kot znanost. Metode genskega inženiringa. 10. 10.

4. Področja uporabe genskega inženiringa. 12.

5. Znanstvena dejstva nevarnosti genskega inženiringa. osemnajst let

Zaključek. 22.

Reference .. 23.

Uvod

Tema genetskega inženirstva je nedavno postajala vse bolj priljubljena. Večina pozornosti je namenjena negativnim posledicam, na katere lahko razvoj te veje znanosti vodi do zelo nizke stopnje, koristi, ki jih lahko prinesejo genski inženiring.

Najbolj obetavno področje uporabe je proizvodnja zdravil z uporabo genetsko inženirskih tehnologij. V zadnjem času je bila priložnost za prejemanje koristnih cepiv na podlagi transgenih rastlin. Nič manj obresti je proizvodnja živilskih proizvodov z uporabo vseh istih tehnologij.

Genetski inženiring je znanost o prihodnosti. Trenutno so svetovne milijone hektarjev Zemlje, ki so se sestavljene s transgeno rastlinami, se ustvarijo edinstvena medicinska zdravila, novi proizvajalci koristnih snovi. Sčasoma bo genski inženiring omogočil doseganje novih dosežkov v medicini, kmetijstvu, prehrambeni industriji in živinoreji.

Namen tega dela je preučiti značilnosti možnosti, zgodovine razvoja in uporabe genskega inženiringa.

1. Možnosti genskega inženiringa

Pomemben del biotehnologije je genski inženiring. Rojen v zgodnjih 70-ih, je danes dosegla velik uspeh. Metode genskega inženiringa transformacije celic bakterij, kvasovk in sesalcev v "tovarni" za obsežno proizvodnjo katerega koli beljakovine. To omogoča podrobno analizo strukture in funkcije beljakovin ter jih uporabite kot zdravila. Trenutno je črevesna palica (E. coli) postala dobavitelj tako pomembnih hormonov kot insulina in somatotropina. Prej je bil insulin pridobljen iz celic živali pankreas, zato je bila zelo visoka. Za pridobitev 100 g kristalnega insulina je potreben 800-1000 kg trebušne slinavke, ena železa, tehta 200 - 250 gramov. Naredil je insulina drago in težko doseči za široko paleto diabetikov. Leta 1978 so raziskovalci iz podjetja "Gent" prvič prejeli insulin v posebej zasnovanem sevu črevesne palice. Insulin je sestavljen iz dveh polipeptidnih verig A in v dolžini 20 in 30 aminokislin. Pri priključitvi njihovih disulfidnih vezi, nastane native dvostopenjski insulin. Pokazalo se je, da ne vsebuje beljakovin E. coli, endotoksinov in drugih nečistoč, ne daje stranskih učinkov, kot insulin živali, in v biološki aktivnosti ni

je drugačen. Nato, v celicah E. coli, je bila izvedena sinteza proinsulina, za katero je bila kopija DNA sintetizirana na matriki RNA z reverzno transkriptazo. Po čiščenju nastalega epsulina je bil razdeljen in prejel domači insulin, medtem ko so bile faze ekstrakcije in hormona izolirale čim manjše. 1000 litrov fluid kulture, lahko prejmete do 200 gramov hormona, kar je enako količini insulina, izoliranega od 1600 kg trebušne slinavke prašičev ali kravov.

Somatotropin je človeški rastni hormon, ki ga izloča hipofiza. Pomanjkljivost tega hormona vodi do hipofiznih palčkov. Če vnesete somatotropin v odmerkih 10 mg na kg teže trikrat na teden, potem za leto, je otrok, ki trpi zaradi pomanjkanja, 100 cm. Predhodno pridobljeno iz cevnega materiala, iz enega trupla: 4 - 6 mg somatotropin v Pogoji ponovnega končnega farmacevtskega pripravka. Tako so bile razpoložljive količine hormona omejene, poleg tega je bil hormon, pridobljen s to metodo, heterogeni in bi lahko vseboval počasi v razvoju virusov. Leta 1980 je Gelantec razvil tehnologijo proizvodnje somatotropina z bakterijami, ki jim je bila prikrajšana za naštete pomanjkljivosti. Leta 1982 je bil človeški rastni hormon pridobljen v kulturi E. Coli in živalskih celicah na Inštitutu Pasteur v Franciji, od leta 1984 pa se je začela industrijska proizvodnja insulina in ZSSR. Pri izdelavi interferona se uporabljata E. COLI, S. Cerevisae (kvas) in kulturo fibroblastov ali transformiranih levkocitov. Podobne metode prejmejo tudi varna in poceni cepiva.

Na tehnologiji Rekombinantna DNA temelji na proizvodnji visoko specifičnih DNA sondov, s pomočjo katerih izraz genov v tkivih, lokalizacija genov v kromosomih, zaznavanje genov s povezanimi funkcijami (na primer pri ljudeh in piščancih) . DNA sonde se uporabljajo tudi pri diagnozi različnih bolezni.

Tehnologija rekombinantne DNK je omogočila netradicionalni pristop "protein-gen", ki se imenuje "vzvratno genetiko". S tem pristopom je celica ločena od celice, gen tega proteina je klonirana, pri čemer je modificirana z ustvarjanjem mutantnega gena, ki kodira spremenjeno obliko beljakovin. Nastali gen se uvede v celico. Če je izražena, bo prevažala njena celica in njene potomce sintetizirala spremenjeno protein. Tako lahko popravite okvarjene gene in zdravite dedne bolezni.

Če je hibridna DNA uvedena v oplojeno jajce, se lahko pridobljeni transgenski organizmi, ki izražajo mutantni gen, njegovi potomci pa ga posredujejo. Genetska transformacija živali vam omogoča vzpostavitev vloge posameznih genov in njihovih beljakovinskih izdelkov tako pri uravnavanju dejavnosti drugih genov kot na različnih patoloških procesih. S pomočjo genskega inženiringa se ustvarjajo živalske črte, odporne na virusne bolezni, pa tudi živali, ki jih povzročajo človeške koristne lastnosti. Na primer, mikroinsinacija rekombinantne DNK, ki vsebuje gen bika somatotropina v Zygoti kunca, je omogočila transgeno žival s hiperprodukcijo tega hormona. Živali, pridobljene, izražene akromegalije.

Nosilci materialnih baz genov služijo kromosomi, ki vključujejo DNK in beljakovine. Toda formacijski geni niso kemični, ampak funkcionalni. S funkcionalnega vidika DNK je sestavljen iz različnih blokov, ki shranjujejo določeno količino informacij - gene. Osnova delovanja gena je njena sposobnost prek RNA, da se določi sinteza beljakovin. V molekuli DNK se evidentirajo informacije, ki določajo kemijsko strukturo beljakovinskih molekul. Gen - Plot. dNA molekule, v Ki je informacija o primarni strukturi ene beljakovine (en geni je en beljakovin). Ker obstajajo deset tisoč beljakovin v organizmih, obstajajo deset tisoč genov. Kombinacija vseh celičnih genov je njegov genom. Vse celice organizmov vsebujejo isti niz genov, vse pa jih izvajajo različni deli shranjenih informacij. Zato se na primer nervozni celice in strukturno funkcionalne in biološke značilnosti razlikujejo od jetrnih celic.

Zdaj je še težko predvideti vse možnosti, ki se bodo izvajale v naslednjih nekaj desetletjih.

2. Zgodovina genskega inženiringa

Zgodovina visokih medicinskih in bioloških tehnologij, genetskih raziskovalnih metod, kot pa najbolj genski inženiring, je neposredno povezana z večno željo osebe, da bi izboljšala pasme domačih živali in gojenih gojenih ljudi. Izbira, določenih posameznikov iz skupin živali in rastlin in jih prečkajo med seboj, osebo, ne da bi imeli pravo predstavo o notranjem bistvu procesov, ki so se zgodile v živih bitjih, pa je več sto in tisoče let ustvarili izboljšane pasme živali in sorte rastlin, ki imajo opredeljene koristne in potrebne lastnosti za ljudi.

V stoletjih XVIII in XIX je bilo narejenih veliko poskusov, da bi ugotovili, kako se znaki generacije prenesejo v generacijo. Pomembno odkritje je bilo narejenih leta 1760 Botanik Kelreteter, ki je prečkal dve vrsti tobaka, ki je prestopil na cvetni prah ene vrste na pestilih druge vrste. Rastline, pridobljene iz hibridnih semen, so imele znake, vmesni med znaki obeh staršev. Kelreteiver je iz tega sklenil logičen zaključek, da se starševski znaki prenašajo tako prek cvetnega prahu (semenske celice) in skozi semena (jajčne celice). Vendar pa niti za njega, niti njeni sodobniki, ki se ukvarjajo s hibridizacijo rastlin in živali, ne more razkriti narave mehanizma za prenos na dednost. To je delno posledica dejstva, da v teh dneh citološke temelje tega mehanizma še niso znane, ampak predvsem dejstvo, da so znanstveniki poskušali preučiti dediščino vseh znakov rastlin hkrati.

Znanstveni pristop pri preučevanju dedovanja nekaterih znakov in lastnosti je razvil avstrijski katoliški Monk Gregor Mendel, ki je poleti 1865 začel svoje poskuse o hibridizaciji rastlin (na križišče različnih sort graha) na ozemlju njegov samostan. Prvič je odprl glavne zakone genetike. Gregor Mendel je dosegel uspeh, ker je študiral dediščino posameznika, ki je jasno drugačen drug od drugega (kontrastni) znaki, šteti število potomcev vsake vrste in skrbno vodil podrobne evidence vseh njegovih poskusov na križišču. Znališče z osnovami matematike mu je omogočilo pravilno razlago pridobljenih podatkov in predstavilo predpostavko, da je vsak znak določena z dvema dezidenskima dejavniki. Nadarjeni raziskovalec Monk je bil kasneje jasno pokazal, da dedne lastnosti niso mešane, vendar se prenašajo na potomce v obliki nekaterih enot. Ta briljanten zaključek je bil pozneje v celoti potrjen, ko je bilo mogoče videti kromosome in izvedeti značilnosti različne vrste Divizija celic: Mitoza (somatske celice - telesne celice), meeiza (genitalna, reprodukcija, kaliminacijska) in gnojenje.

Mendel je poročal o rezultatih njegovega dela na srečanju bunnianskega društva naravoslovcev in jih objavil v spisih te družbe. Pomen rezultatov, ki so jih prejeli, niso bili razumljeni s svojimi sodobniki, te študije pa niso pritegnile pozornosti od vzrejnih znanstvenikov in naravoslovcev za skoraj 35 let.

Leta 1900, po podrobnostih delitve celic po vrsti mitoze, meioze in same gnojenje, trije raziskovalci - de fuzze na Nizozemskem, Corrines v Nemčiji in Chermaku v Avstriji - izvedla več eksperimentov in neodvisno drug od drugega takoj odprta zakoni dednosti, ki so bili prej opisani. Kasneje, iskanje članka podjetja Mendel, v katerem so bili ti zakoni jasno oblikovani za 35 let pred njimi, so bili ti znanstveniki soglasno nagrajeni z znanstvenikom-inoku, ki je klical dva temeljna zakonodaja dednosti z njegovim imenom.

V prvem desetletju 20. stoletja so bili izvedeni eksperimenti z najrazličnejšimi rastlinami in živalmi, pri čemer so bile izvedene številne pripombe glede dedovanja znakov pri ljudeh, ki so jasno pokazale, da vse te organizme dednost ima enake osnovne zakone. Ugotovljeno je bilo, da se dejavniki, ki jih je opisal Mendel, ki določajo ločeno funkcijo, nahajajo v kromosomih celičnega jedra. Kasneje, leta 1909, so bile te enote imenovane danski botani Iohansen geni (iz grške besede "ge-nos" - rod, poreklo), in ameriški znanstvenik William Seatton je opazil neverjetno podobnost med obnašanjem kromosomov med oblikovanjem iger (spol Celice), njihovo gnojenje in prenos mindelskih dednih dejavnikov - genov. Na podlagi teh iznajdljivih odkritij je bila ustanovljena tako imenovana kromosomska teorija dednosti.

Pravzaprav se genetika sama kot znanost o dednost in variabilnosti živih organizmov in metode upravljanja, ki izvirajo na začetku 20. stoletja. Ameriški genetski znanstvenik T. Morgan, skupaj s svojimi zaposlenimi, je izvedel številne eksperimente, da bi razkril genetsko osnovi za opredelitev spola in pojasnil številne nenavadne oblike dedovanja, v katerih je prenos znaka odvisen od tal posameznika (tako imenovani znaki, obloženi s tlemi). Naslednji glavni korak naprej je bil opravljen leta 1927, ko je Meller ugotovil, da je razsežnost sadnega sadja in drugih organizmov z rentgenskimi žarki, lahko umetno povzročijo spremembe v genih, to je mutacije. To je omogočilo pridobitev številnih novih mutantnih genov - dodatni material za preučevanje dednosti. Podatki o naravi mutacij so služili kot eden od ključev za razumevanje in strukturo samih genov.

V 20. letih našega stoletja sovjetski znanstveniki šole A.S. Prvi poskusi so bili izvedeni, kar je pokazalo, kako težko je gen. Te ideje so uporabljali J. Watson in F. Creek, ki je bil uspešen leta 1953 v Angliji, da bi ustvaril model DNK in dešifriral genetsko kodo. Znanstveno raziskovalno delo je nato povezano s ciljno ustvarjanje novih kombinacij genskega materiala in privedlo do nastanka genskega inženiringa.

Hkrati se je v 40-ih začel izkušeno študijo odnosov med geni in encimi. V ta namen se je drugi objekt široko uporabljal - nevrosporodska kalupna goba, ki bi lahko bila umetno pridobljena in preučila številne biokemične mutacije, povezane z izgubo določenega encima (beljakovin). V zadnjih zadnjih desetletjih so bili najpogostejši predmeti genetskih študij črevesne palice (Escherichia coli) in nekaterih bakteriofagov, ki vplivajo na to bakterijo.

Od samega začetka 20. stoletja je opazil s sproščujočim zanimanjem za preučevanje dedovanja določenih (specifičnih) znakov pri ljudeh in dednem prenosu zaželenih in neželenih znakov hišnih ljubljenčkov in gojenih rastlin. Zanaša se na vse bolj globoko poznavanje genetskih vzorcev, genetskih znanstvenikov in rejcev, ki so se naučili skoraj z naročilom, da bi se živinorejske pasme, ki so sposobne preživeti v vroči klimi, krave, ki dajejo veliko mleka z visoko maščobo, piščanci, ki prevažajo velika jajca s tankimi lupinami, koruznimi razredi in pšenico z visoko odpornostjo na določene bolezni.

Leta 1972 je bila prva hibridna (rekombinantna) DNA pridobljena v ZDA v laboratoriju P. Berg. Zaradi vznemirljivih idej na področju človeških genetičnih in genetskih raziskovalnih metod so se začele široko razviti in uporabljeni v sami medicini. V 70. letih je začel dešifrirati človeški genom. Za več kot ducat let, je projekt, imenovan "moški genome". Od 3 milijarde parov nukleotidov, ki se nahajajo v obliki trdnih neprekinjenih prehodov, se še vedno bere le okoli 10 milijonov znakov. Hkrati se ustvarijo nove genetske tehnike, ki povečujejo hitrost bralne DNK. Direktor medicinskega in genskega centra ruske akademije za medicinske znanosti V.I. Ivanov zagotovo verjame, da bo "celoten genom bere okoli leta 2020."

3. Genetski inženiring kot znanost. Metode genskega inženiringa

Genetski inženiring - oblikovanje in vitro funkcionalno aktivne genske strukture (rekombinantna DNA), ali drugače - ustvarjanje umetnih genetskih programov (BaeV A.A.). E.S. Peerbian Genetski inženiring je sistem eksperimentalnih tehnik za oblikovanje umetnih genetskih struktur v obliki tako imenovanih rekombinantnih ali hibridnih DNA molekul.

To je namenjeno vnaprej določenem programu za oblikovanje molekularnih genetskih sistemov zunaj telesa, ki mu sledi uvedba njih v živem organizmu. Hkrati je rekombinantni DNA postal sestavni del genetskega aparata za sekanje organizma in poroča o novih edinstvenih genetskih, biokemičnih in nato fizioloških lastnostih.

Namen uporabnega genskega inženiringa je oblikovati takšne molekule rekombinantne DNK, ki bi, ko se uvedejo v genetski aparat, daje telesu, da organizira, koristno za osebo.

Tehnologija rekombinantne DNK uporablja naslednje metode:

Posebna DNA delitev z omejevanjem nucleases, pospešujejo sproščanje in manipulacijo s posameznimi geni;

Hitro zaporedje vseh nukleotidov s prečiščenim fragmentom DNK, ki vam omogoča, da določite meje gena in aminokislinske sekvence, ki jo kodira;

Oblikovanje rekombinantne DNK;

Hibridizacija nukleinskih kislin, ki omogoča prepoznavanje posebnih zaporedij RNA ali DNA z večjo natančnostjo in občutljivostjo, ki temelji na njihovi sposobnosti, da veže dopolnilne sekvence nukleinskih kislin;

DNA Kloniranje: ojačanje in vitro z reakcijo verižne polimeraze ali uvedbo DNK fragmenta v bakterijsko celico, ki po takem preobrazbi, reproducira ta fragment v milijone kopij;

Uvedba rekombinantne DNA v celice ali organizmih.

4. Področja uporabe genskega inženiringa

Trenutno so znanstvena odkritja na področju človeške genetike dejansko revolucionarni pomen, saj gre za možnost ustvarjanja "človeškega genoma zemljevida", ali "patološko anatomijo človeškega genoma". Ta genetska kartica vam omogoča, da namestite lokacijo genov na dolgi spiralni DNK, odgovornost Za nekatere dedne bolezni. Po genetskih znanstvenikih so te neomejene možnosti oblikovale osnovo za zamisel o uporabi v klinični praksi, tako imenovano gensko terapijo, ki je takšna smer zdravljenja bolnikov, ki je povezana z zamenjavo prizadetih genov z Visoke biološke tehnologije in genski inženiring. Invazija človeškega gena in zagotavljanje njihovega preživetja je možna na ravni somatik (vse vrste teles z nekaterimi strukturnimi in funkcionalnimi različicami) telesnih celic in na ravni genitalnih, reprodukcijskih (kaliminacijskih) in zarodnih (zarodnih) celic .

Genetski inženiring kot nekakšna terapija - zdravljenje določene gensko določene bolezni je povezana z dobavo ustrezne opombene molekule DNA, da bi jo nadomestila s pomočjo njenega gena, sektor kromosoma, ki vsebuje samo kakršno koli napako , ali v vlagati v človeški genski material s fuzijo s tako imenovanimi somatskimi telesnimi celicami, ki imajo genetsko napako. Naloga genskega inženiringa proti osebi je zagotoviti ustrezen namenski vpliv na določen gen, da ga popravimo k pravilnemu delovanju in zagotavljanju osebe, ki trpi zaradi dedne bolezni, normalno, nespremenjeno možnost gena. Za razliko od zdravil, zdravljenja z zdravili, takšno terapijo, imenovano gensko inženirstvo, lahko očitno zagotovi dolgoročno, dolgoročno, dolgotrajno, visoko učinkovito in prinaša veliko olajšave in koristi.

Vendar pa vsi sodobne metode DNA Uprave v živih organizmih ne morejo usmerjati in ga dostaviti določeni populaciji celic, ki vsebujejo modificirane in s tem obračajo funkcijski gen. Z drugimi besedami, tako imenovani usmerjevalni prenos, prevoz genov v pogojih telesa (v modelu in vivo) je trenutno nemogoče.

Drugačen metodološki pristop, ki temelji na pridobivanju pacienta določena populacija celic, ki vsebujejo prizadeto gen, in manipulacijo z genskim materialom, tako da zamenjajo okvarjene gene v celicah z uporabo genskega indijueringa (v modelu in vitro) in jih vrne na kraj v mestu Telo, kjer so bili vzeti od bolnika, so trenutno v pogojih medicinskih in genetskih centrov možno. Ta metoda genskega zdravljenja z genskim inženirstvom je že bila uporabljena v eksperimentalnem poskusu zdravljenja dveh bolnikov, ki so trpeli zaradi redke gensko povzročene bolezni, tako imenovane beta-talasemija, ki je tako kot anemijo srpa celice posledica prisotnosti. V rdečih krvnih celicah je nepravilno razporejena in zato nepravilno delujoče beljakovine. Bistvo manipulacije je bilo, da so bile tako imenovane matične celice izolirane iz kostnega mozga, v kromosomih, od katerih je bil v kromosomu predstavljen hemoglobulinski del odseka DNA. Po bolnikih, ki so ostali v kostnem mozgu, so bile nepravilno delujoče matične celice skoraj popolnoma uničene, so se matične celice izboljšale s pomočjo genskega inženiringa. Na žalost se je ta dva poskusa izkazala za klinično neuspešno, saj bolniki umrli. Ta prvi primer uporabe genskega inženiringa v pogojih bolnišnične bolnišnice ni bil dovoljen in niso bili odobreni z ustreznimi nadzornimi odbori, njegovi udeleženci pa so bili močno obsojeni zaradi bruto kršitve pravil za izvajanje raziskav na področju človeka genetika.

Skoraj do drugih posledic lahko vodi genski inženiring reprodukcijskih celic (spolnih) celic, saj se dajanje DNK v teh celicah razlikuje od popravka genetske napake v somatskih (telesnih, neobdelavnih) celicah. Znano je, da uvedba drugih genov v kromosomu genitalnih celic vodi do njihovega prenosa na naslednje generacije. Načeloma je mogoče uvesti določene dele DNK namesto okvarjenih oddelkov za genski material vsake reprodukcijske celice določene osebe, ki jo prizadene gensko vnaprej določena bolezen.

Dejansko je bilo to doseženo z miši. Tako je od ženske jajčnika pridobljena jajčna celica, ki je bila kasneje oplojena v cevi (in vitro), nato pa je bila uvedena tuji del DNK. Enako oplojeno jajce s spremenjenim genom je bilo vsajeno (uvedeno) v mišjo miško miško-žensko miško. Vir tuje DNK v enem poskusu je bil genski material zajca, in v drugi - oseba.

Za odkrivanje v obdobju razvoja etrauteririna ploda, verjetnost rojstva otroka z določenimi genetskimi odstopanji, kot so na primer, Down sindrom ali tajsko-saksa bolezen, raziskovalna in razvojna tehnika tako imenovanega Amniocente - predial Analiza, med katerim je vzorec biološke tekočine, ki vsebuje embrionalne celice, vzamemo iz amniotične vrečke v zgodnji fazi drugega trimesečja nosečnosti. Poleg tega je bila metoda ekstrakcije različnih nuklenih celic iz vzorca matere placentne krvi dobila svoj nadaljnji razvoj. Celice maternice, pridobljene na ta način, se lahko trenutno uporabljajo samo za odkrivanje omejenega števila gensko določenih bolezni, pod katerimi obstajajo hude, grobe motnje v strukturi DNA in določimo z biokemične analize Spremembe. Genetski inženiring z uporabo rekombinantne DNK z intrauterino odpira sposobnost, da pravilno diagnosticira različne in številne dedne bolezni.

V tem primeru se tehnik razvija za ustvarjanje tako imenovanih genov "sondov", ki jih je mogoče namestiti, ali je normalen, nespremenjen gen v kromosomu, ali nenormalen, je prisoten okvarjen gen. Poleg uporabe rekombinantne DNK, genetskega inženiringa, ki je na eni od faz njegove tvorbe, bo v prihodnosti omogočila tako imenovano "načrtovanje" človeških genov, z izračunom, tako da določen gen, ki je izkrivljen , patološke informacije in zaradi zanimanja za zdravniške genetike, je bilo mogoče zaznati pravočasno in dokaj hitro po analogiji z metodo uporabe drugega "označenega" gena. Ta kompleksna medicinska in biološka tehnika bi morala pri določanju lokacije katerega koli gena v jutranjih celicah in ne samo v tistih, verjetnost odkrivanja, v kateri se različni kršitve izvajajo z uporabo tehnike AMNOCENTSIS.

V zadnjih letih so se v zadnjih letih pojavili novi deli biomedicinskih znanosti, kot so na primer visoko tehnologija DNA, zarodka in celična terapija (citoterapija), to je intrauterina diagnoza in zdravljenje gensko določene bolezni kot na Faza oblikovanja in razvoj zarodka (zarodka) in na stopnji zorenja ploda. Invazija embrionalnega materiala in manipulacije z njim neposredno vpliva na dediščino genetskih sprememb, saj imajo možnost, da prenesejo iz generacije v generacijo. Poleg tega se genetska diagnoza začne raste v genetsko napoved, to je v opredelitvi prihodnji usoda osebe, ki določa glavne revolucionarne spremembe v sami medicini, ki ima, kot rezultat, priložnost za kompleksno medicinsko in Genetski poskusi in metodologija se je začela že dolgo pred videzom "klinične slike bolezni", včasih celo pred rojstvom osebe, določajo, kateri dedni agerji so ogroženi. Zaradi prizadevanj genskega inženiringa in strokovnjakov na področju genskega inženiringa je bila tako imenovana "prognostična medicina" nastala iz globin medicinskih in bioloških znanosti, to je zdravilo, "izdelavo napovedi za prihodnost."

Hkrati pa različne tehnologije in tehnike genskega inženiringa omogočajo napovedovanje v intrauterinskem obdobju razvoja otroka, pred rojstvom, ne le prisotnostjo določene dedne bolezni, temveč tudi podrobno opisujejo medicinsko in genetsko lastnosti rastočega zarodka in ploda.

Z akumulacijo novih podatkov o genetskem kartiranju človeškega genoma in opisu (zaporedja) njegove DNK, in tudi zato, ker so razvite sodobne metode proučevanja DNA polimorfizmov omogočajo dostopne genetske informacije o določenih strukturnih in funkcionalnih (vključno z Patološke) značilnosti človeškega telesa, ki se navidezno, bo prikazano v prihodnosti, vendar še ne opazno zdaj, je mogoče pridobiti s pomočjo medicinske in genetske diagnostike vseh genetskih informacij o otroku, ki ne le opisno, je pred manifestacijo določene dedne bolezni, in prenatalno, to je pred rojstvom, pa tudi pogosteje, to je, tudi pred njegovo zasnovo.

V popolnoma predvidljivi prihodnosti, zahvaljujoč uspehu in napredku na področju medicinsko-genetske diagnostike, bo mogoče glede na DNA diagnostiko, je dovolj, da je dovolj, da ta, na primer, kaj bo rast osebe, njegove duševne sposobnosti, nagnjenost k določenim boleznim (zlasti na onkološko ali duševno), obsojeno na manifestacijo in razvoj vseh dednih bolezni.

Sodobne medicinske in biološke tehnologije omogočajo odkrivanje različnih kršitev v genih, ki se lahko izrazijo in povzročijo določene bolezni, ne le na stopnji izrekajoče klinično bolezni, temveč tudi, ko ni znakov patologije, bolezen pa se bo razglasila sama. Primeri tega je lahko presenetljiv človek, starejši od 40 let, in celo 70 let, Alzheimerjeva bolezen in Huntingtonova bolezen. Vendar pa je v teh primerih mogoče zaznati gene, ki lahko povzročijo podobne bolezni pri ljudeh, tudi pred zasnovo pacienta. Znano je tudi, da se diabetes mellitus pripišemo številu bolezni. Predispozicija na to bolezen in gensko določeno patologijo so podedovana in se lahko manifestirajo v primeru neskladnosti z določenim življenjskim slogom v zreli ali starosti. Z zadostnim zaupanjem je mogoče, če se oba starša ali eden od njih trpi zaradi sladkorne bolezni, se za otroke prenaša verjetnost dedovanja gena "sladkorne bolezni" ali niz takih genov.

V tem primeru se izkaže, da je mogoče izvesti ustrezne medicinske in biološke raziskave ter postavite pravilno diagnozo v prisotnosti mikroskopskopske majhne količine biološkega materiala. Včasih obstaja več ločenih celic za to, ki se pomnoži v in vitro kulturi, in "genetski portret" testne osebe bo dobil, seveda, ne na vseh genih njegovega genoma (so deset Tisoče!), Vendar pa na njih, za katere obstajajo dobri razlogi, da sumite na prisotnost nekaterih napak. Simultani razvoj metod celičnega in genskega inženiringa bo omogočil poznejše faze znanja genoma, da bi odprl praktično sposobnost samovoljnega, predvsem za terapevtske namene, spremenijo zaporedje in vrstni red genov, njihovo sestavo in strukturo.

Medicina ni edina površina genskega inženiringa. Obstajajo genitalni inženiring rastlin, genskega inženiringa bakterioloških celic.

V zadnjem času se je pojavila nove priložnosti pri pridobivanju "užitnih" cepiv, ki temeljijo na transgenih rastlinah.

Za transgenske rastline na svetu se dosežejo veliki uspehi. V veliki meri so povezani z dejstvom, da je problem pridobivanja telesa iz celice, skupin celic ali nezrelih zarodkov v rastlinah zdaj ni veliko dela. Celična tehnologija, kultura tkiv in ustvarjanje regenerantov se pogosto uporabljajo v sodobni znanosti.

Razmislite o dosežkih na področju pridelave pridelka, ki so bili pridobljeni v Sibirskem inštitutu za fiziologijo in biokemijo rastlin SB RAS.

Tako je v zadnjih letih več transgenih rastlin pridobljene s prenosom UGT, AKP, ACB, ACCC genov v njihov gen, in drugih izbranih iz različnih zelenjavnih predmetov.

Zaradi uvedbe teh genov, transgene pšenične rastline, krompirja, paradižnika, kumare, soje, grah, ogrščice, jagode, aspen in nekaterih drugih.

Uvedba genov je bila proizvedena bodisi "luščenje" tkiv iz "gene pištole" (zasnova, ki je bila razvita v našem inštitutu), ali genetski vektor, ki temelji na agrobakterijski plazmidu, ki ima vgrajene ciljne gene in ustrezne predlagatelje.

Posledično se oblikuje številne nove transgenske oblike. Tukaj je nekaj od njih.

Transgenska pšenica (2 razredi), ki ima bistveno intenzivnejšo rast in surovo, je verjetno bolj odporna na sušo in druge škodljive okoljske dejavnike. Študiramo njeno produktivnost in dediščino pridobljenih lastnosti.

Transgenski krompir, ki so ga opazili tri leta. Dosledno daje žetev za 50--90 odstotkov nad nadzorom, pridobljene skoraj popolne odpornosti na herbicide serije Auxino in, poleg tega pa so njegovi gomolji bistveno manj "črni" na kosi z zmanjšanjem aktivnosti polifenoloksidaze.

Transgeni paradižnik (več sort), označen z večjo košarnostjo in donosom. V pogojih rastlinjaka njegovega žetve - do 46 kg od kvadratnega metra (dva več kot zgornja kontrola).

Transgenska kumare (več sort) daje večjo število rodovitnih rožev in posledično plodov s pridelki do 21 kg od kvadratnega metra proti 13,7 krmiljenja.

Obstajajo transgenske oblike in druge rastline, od katerih imajo mnoge tudi številne koristne gospodarske znake.

Genetski inženiring je znanost današnjega in jutri. Že na svetu, se deset milijonov hektarjev sesera na svetu, ustvarjenih novih zdravil, ustvarjeni so novi proizvajalci koristnih snovi. Sčasoma bo genski inženiring postal vse bolj močno orodje za nove dosežke na področju medicine, veterinarske medicine, farmakologije, prehrambene industrije in kmetijstva.

5. Znanstvena dejstva nevarnega genskega inženiringa

Opozoriti je treba, da skupaj z napredkom, ki nosi razvoj genskega inženiringa, dodeli nekaj dejstev o nevarnosti genskega inženiringa, od katerih je glavni predstavljen spodaj.

1. Genetski inženiring se radikalno razlikuje od odstranjevanja novih sort in skal. Umetni dodatek tujčnih genov močno moti natančno prilagojen genetski nadzor normalne celice. Manipulacijski geni se radikalno razlikujejo od kombinacije mater in očetovih kromosomov, ki se pojavlja z naravnim prehodom.

2. Trenutno je genski inženiring tehnično nepopoln, saj ne more nadzorovati procesa vdelave novega gena. Zato je nemogoče predvideti kraj vdelave in učinke dodanega gena. Tudi če bo lokacija gena mogoče namestiti, potem ko je vgrajena v genom, so razpoložljive informacije DNK zelo nepopolne, da bodo predvidele rezultate.

3. Zaradi umetnega dodatka tujega gena lahko nevarne snovi neprosijo. V najslabšem primeru je lahko toksične snovi, alergeni ali druge snovi, ki škodujejo zdravju. Informacije o tej vrsti možnosti je še vedno zelo nepopolna.

4. Ni povsem zanesljivih metod za pregled neškodljivosti. Več kot 10% resnih stranskih učinkov novih zdravil ni mogoče razkriti, kljub skrbno izvedene raziskave o neškodljivosti. Stopnja tveganja dejstva, da bodo nevarne lastnosti novih izdelkov, ki jih spremenjeno z genskim inženirstvom, ostanejo neopažene, verjetno bistveno več kot v primeru drog.

5. Trenutno ni dovolj zadostnih zadostnih zahtev, ki trenutno niso zadostne. Popolnoma se zberejo na tak način, da se poenostavi postopek odobritve. Omogočajo vam, da uporabite izjemno neobčutljive metode neškodljivosti. Zato obstaja veliko tveganje, da je nevarno hrano hrano mogoče preveriti neopaženo.

6. Ustvarjeno do danes s pomočjo živil z gensko inženirstvom nimajo pomembne vrednosti za človeštvo. Ti izdelki izpolnjujejo predvsem poslovne interese.

7. Poznavanje ukrepov na okolje, spremenjeno s pomočjo genskih inženirskih organizmov, ki jih je uvedla, je povsem nezadostna. Še ni dokazano, da organizmi, ki jih daje genski inženiring, ne bo imel škodljivega vpliva na okolje. Ekologi so predpostavil o različnih možnih okoljskih zapletih. Na primer, obstaja veliko možnosti za nenadzorovano porazdelitev potencialno nevarnih genov, ki jih uporablja genski inženiring, vključno s prenosom genov z bakterijami in virusi. Za zaplete, ki jih povzroča okolje, je verjetno, da bodo lahko popravili, saj sproščenih genov ni mogoče vzeti nazaj.

8. Pojavijo se lahko novi in \u200b\u200bnevarni virusi. Eksperimentalno je pokazala, da se virusi, ki so vgrajeni v genom, lahko priključite na gene nalezljivih virusov (tako imenovana rekombinacija). Takšni novi virusi so lahko bolj agresivni od začetne. Virusi so lahko tudi manj licenci. Na primer, rastlinski virusi lahko postanejo škodljivi za koristne žuželke, živali, kot tudi ljudi.

9. Poznavanje dedne snovi, DNK, zelo nepopoln. Znana je na funkciji le treh odstotkov DNK. Bigljivo manipulira s kompleksnimi sistemi, katerih znanje je nepopolno. Obsežne izkušnje z biologijo, ekologija in medicina kažejo, da lahko povzroči resne nepredvidljive težave in motnje.

10. Genski inženiring ne bo pomagal rešiti okusa lakote na svetu. Trditev, da lahko genski inženiring pomembno prispeva k dovoljenju problema lakote na svetu, je znanstveno nerazumno mit.

Zaključek

Genski inženiring je metoda biotehnologije, ki se ukvarja z raziskavami o prestrukturiranju genotipov. Genotip ni le mehanska količina genov, vendar se je kompleksen sistem razvil v procesu razvoja organizmov. Genetski inženiring vam omogoča prenos genetskih informacij iz enega telesa v drugo po operacijah v preskusni cevi. Prenos genov omogoča premagovanje medsebojnih ovir in oddajanje ločenih dednih znakov nekaterih organizmov drugim.

Prestrukturiranje genotipov, pri opravljanju nalog genskega inženiringa, je visokokakovostna sprememba genov, ki niso povezane s kromosomsko strukturo, ki je vidna v mikroskopu. Genske spremembe so predvsem posledica preoblikovanja kemijske strukture DNK. Informacije o strukturi beljakovin, posnetih v obliki zaporedja nukleotidov, se realizirajo kot zaporedje aminokislin v sintetizirani beljakovinski molekuli. Sprememba zaporedja nukleotidov v kromosomski DNK, izguba ene in vključitve drugih nukleotidov spreminja sestavo molekule RNA na DNK, in to pa povzroči novo zaporedje aminokislin med sintezo. Posledično se nova beljakovina začne sintetizirati v celici, kar vodi do videza novih lastnosti iz telesa. Bistvo genskega genetskega inženirstva je, da so posamezni geni ali skupine genov vključeni v genotip telesa. Kot posledica vdelave v genotip prej manjkajoče gene je možno prisiliti celico, da sintetizirate beljakovine, ki jih prej ni sintetizirala.

Bibliografija

2. Lee A., Tingland B. T-DNA Integracija v rastlinski genom: prototip in realnost // Fiziologija rastlin. 2000. - Obseg 47. - № 3.

3. Lutova L. A., Popozov N. A., Tikheev O. N. in drugi. Genetika razvoja rastlin. - SPB: Znanost, 2000. - 539c.

4. Lyadskaya M. Genetski inženiring lahko naredi vse - celo rastejo cepivo na vrtu // Farmacevtski bilten. - 2000. - №7.

5. Romanov G. A. Genski inženiring rastlin in načinov za reševanje problema biološke varnosti // fiziologijo rastlin, 2000. - Obseg 47. - № 3.

6. Salyaev R. Miti in resničnost genskega inženiringa // znanosti v Sibiriji. - 2002. - №7.

7. Prosodaova O. O. OBDOBJE GENS - Fantazija ali resničnost? // Farmacevtski bilten. - 2002. - №5.

Kuzmina N.A. Osnove biotehnologije: vaje. - OMSK: OGPU, 2001. - 256С.

Lutova L. A., Provora N. A., Tyodayev O. N. in druge. Genetika za razvoj rastlin. - SPB: Znanost, 2000. - 539c.

Lyadskaya M. Genetski inženiring lahko vse poveča cepivo na vrtu // Farmacevtski bilten. - 2000. - №7.

Kuzmina N.A. Osnove biotehnologije: vaje. - OMSK: OGPU, 2001. - 256С.

Provesova O. O. Zdravljenje genov - Fantazija ali resničnost? // Farmacevtski bilten. - 2002. - №5.

Salaev R. Miti in realnost genskega inženiringa // Science v Sibiriji. - 2002. - №7.

Kuzmina N.A. Osnove biotehnologije: vaje. - OMSK: OGPU, 2001. - 256С.

Uvod

V svojem delu razkrivam temo genskega inženiringa. Možnosti, odprte z genskim inženirstvom pred človeštvom, tako na področju temeljnih znanosti kot na številnih drugih področjih, so zelo velike in pogosto celo revolucionarne.

Tako omogoča proizvodnjo industrijske mase potrebnih beljakovin, bistveno olajša tehnološke procese za pridobitev fermentacijskih izdelkov - encimov in aminokislin, v prihodnosti se lahko uporabijo za izboljšanje rastlin in živali, kot tudi za zdravljenje dednih bolezni ljudi.

Zato je genski inženiring, ki je med glavnimi usmeritvami znanstvenega in tehnološkega napredka, aktivno prispeva k pospeševanju reševanja številnih nalog, kot so hrana, kmetijska energija, energija, okoljska.

Toda še posebej velike priložnosti za gensko inženirstvo odpira pred zdravilom in farmacevtskim, saj lahko uporaba genskega inženiringa privede do pretvorb avtohtonih zdravil.

1. Essence genskega inženiringa.

1.1. Zgodovina genskega inženiringa.

Genetski inženiring se je pojavil zaradi del številnih raziskovalcev v različnih bosalih biokemije in molekularne genetike.

V preteklih letih je glavni razred makromolekul obravnaval beljakovine. To je celo obstajalo, da imajo geni proteinsko naravo.

Šele leta 1944 je Avery, Mac Lodine in Poppy Slika je pokazala, da je nosilec dednih informacij DNA.

Od tega trenutka se začne intenzivna študija nukleinskih kislin. Po desetletju, leta 1953, je J. Watson in F. Creek ustvarila model dvojne DNK. Letos se šteje, da je leto rojstva molekularne biologije.

Na prelomu 50-ih in šestdesetih let prejšnjega stoletja so bile pojasnjene lastnosti genetske kode, do konca 60. pa je bila njegova vsestranska potrjena eksperimentalno.

Prišlo je do intenzivnega razvoja molekularne genetike, katerih predmeti so bili črevesni palici (E. coli), njeni virusi in plazmidi.

Razvite so bile metode za sprostitev zelo prečiščenih drog nedotaknjenih DNA molekul, plazmida in virusov.

DNA virusov in plazmidov smo vbrizgali v celice v biološko aktivni, ki zagotavljajo njegovo podvajanje in izražanje posameznih genov.

V 70. letih je bilo odprtih več encimov, ki katalizacijo reakcij transformacij DNA. Posebna vloga pri razvoju metrov genskih inženirstev pripada omejitvam in DNA ligazam.

Zgodovina razvoja genskega inženiringa je mogoče razdeliti na tri faze:

Prva faza je povezana z dokazilom o načelni možnosti pridobitve rekombinantnih DNA molekul in vitro. Ta dela se nanašajo na pridobivanje hibridov med različnimi plazmidi. Možnost ustvarjanja rekombinantnih molekul z uporabo začetnih molekul DNA iz različnih vrst in sevov bakterij, njihova sposobnost preživetja, stabilnosti in delovanja je dokazana.

Druga faza je povezana z začetkom dela na pridobivanju molekul rekombinantnih DNK med kromosomsko gim prokariotov in različnih plazmidov, dokazila o njihovi stabilnosti in sposobnosti preživetja.

Tretja faza je začetek dela na vključenosti DNA molekul (DNA, ki se uporablja za prenos genov in je sposoben vključiti v genetski aparat prejemniških celic) Evkayotes, predvsem živali.

Formalno je treba obravnavati datum rojstva genskega inženiringa 1972, ko je v Stepford University P. Berg in S. Cohen z zaposlenimi ustvaril prvo rekombinantno DNA, ki vsebuje DNA fragmente virusa SV40, bakteriofag in E. cohe.

1.2. Koncept genskega inženiringa

Eden od odsekov molekularne genetike in molekularne biologije, ki je našla največjo praktično uporabo je gene inženiring.

Genski inženiring je vsota metod, ki omogočajo prenos genov iz enega organizma v drugega, ali je tehnologija usmerjenega oblikovanja novih bioloških objektov.

Rojen v zgodnjih 70-ih, je danes dosegla velik uspeh. Metode genskega inženiringa transformacije celic bakterij, kvasovk in sesalcev v "tovarni" za obsežno proizvodnjo katerega koli beljakovine.

To omogoča podrobno analizo strukture in funkcije beljakovin ter jih uporabite kot zdravila.

Trenutno je črevesna palica (E. coli) postala dobavitelj tako pomembnih hormonov kot insulina in somatotropina.

Prej je bil insulin pridobljen iz celic živali pankreas, zato je bila zelo visoka. Za pridobitev 100 g kristaliničnega insulina je potreben 800-1000kg trebušne slinavke, ena železna kravje pa tehta 200-250 gramov. Naredil je insulina drago in težko doseči za široko paleto diabetikov.

Insulin je sestavljen iz dveh polipeptidnih verig A in v dolžini 20 in 30 aminokislin. Pri priključitvi njihovih disulfidnih vezi, nastane native dvostopenjski insulin.

Pokazalo se je, da ne vsebuje beljakovin E. coli, endotoksinov in drugih nečistoč, ne daje stranskih učinkov, kot so insulinske živali, in na biološki aktivnosti se ne razlikuje od njega.

Somatotropin je človeški rastni hormon, ki ga izloča hipofiza. Pomanjkljivost tega hormona vodi do hipofiznih palčkov. Če vnesete somatotropin v odmerkih 10 mg na 1 kg teže trikrat na teden, potem leto za leto, ki trpi zaradi pomanjkanja, lahko raste za 6 cm.

Prej je bila pridobljena iz materiala korpusa, od enega trupla: 4 - 6 mg somatotropina v smislu končnega farmacevtskega pripravka. Tako so bile razpoložljive količine hormona omejene, poleg tega je bil hormon, pridobljen s to metodo, heterogeni in bi lahko vseboval počasi v razvoju virusov.

Leta 1980 je Gelantec razvil tehnologijo proizvodnje somatotropina z bakterijami, ki jim je bila prikrajšana za naštete pomanjkljivosti. Leta 1982 je bil človeški rastni hormon pridobljen v kulturi E. Coli in živalskih celicah na Inštitutu Pasteur v Franciji, od leta 1984 pa se je začela industrijska proizvodnja insulina in ZSSR.

1.3. Cilji in cilji genskega inženiringa

Namen uporabnega genskega inženiringa je oblikovati takšne molekule rekombinantne DNK, ki bi, ko se uvedejo v genetski aparat, daje telesu, da organizira, koristno za osebo.

Na tehnologiji Rekombinantna DNA temelji na proizvodnji visoko specifičnih DNA sondov, s pomočjo katerih izraz genov v tkivih, lokalizacija genov v kromosomih, zaznavanje genov s povezanimi funkcijami (na primer pri ljudeh in piščancih) . DNA sonde se uporabljajo tudi pri diagnozi različnih bolezni.

Tehnologija rekombinantne DNK je omogočila netradicionalni pristop "protein-gen", ki se imenuje "vzvratno genetiko". S tem pristopom je celica ločena od celice, gen tega proteina je klonirana, pri čemer je modificirana z ustvarjanjem mutantnega gena, ki kodira spremenjeno obliko beljakovin. Nastali gen se uvede v celico. Na ta način lahko popravite okvarjene gene in zdravite dedne bolezni.

Če je hibridna DNA vnesena v oplojeno jajce, lahko dobite transgenske organizme, ki prenašajo mutantne genske premočje.

Genetska transformacija živali vam omogoča vzpostavitev vloge posameznih genov in njihovih beljakovinskih izdelkov tako pri uravnavanju dejavnosti drugih genov kot na različnih patoloških procesih.

Tehnologija rekombinantne DNK uporablja naslednje metode:

· Posebna delitev DNK z omejevanjem nucleases, pospešujejo sproščanje in manipulacijo s posameznimi geni;

· Hitro zaporedje vseh nukleotidov s prečiščenim DNK fragmentom, ki vam omogoča, da določite meje gena in aminokislinske sekvence, ki jo kodira;

· Oblikovanje rekombinantne DNK;

· Hibridizacija nukleinskih kislin, ki omogoča identifikacijo posebnih zaporedij RNA ali DNA z večjo natančnostjo in občutljivostjo;

· Kloniranje DNA: ojačanje in vitro z uporabo verižne polimerazne reakcije ali uvedbo DNK fragmenta v bakterijsko celico, ki po takem preobrazbi, reproducira ta fragment v milijone kopij;

· Uvedba rekombinantne DNA v celice ali organizmih.

2.

2.1. Izbire genov, ki vsebujejo potrebne informacije.

Pridobivanje genov je možno na več načinov: sproščanje iz DNK, sinteze kemikalije-encima in sintezo encima.

Ločevanje DNA genov se izvaja s pomočjo omejitev, ki katalizacije DNA deli na območjih, ki imajo določene nukleotidne sekvence (4-7 nukleotidnih parov). Splitja se lahko izvede sredi prepoznavnega dela nukleotidnih parov; Hkrati sta obe filamenti DNA "razrezani" na eni ravni. Nastali fragmenti DNK imajo tako imenovani "neumni" konci. Možno je razdeliti DNK s premikom, medtem ko ena od niti izvaja več nukleotidov. Hkrati se "Sticky" konča, zaradi svoje komplementarnosti vstopa v interakcijo. Nukleotidno zaporedje z lepljivimi konci je mogoče pritrditi na vektorja (predhodno obdelano z istim omejevalnikom), da se spremeni v obroč, ki je posledica premreževanja z ligazijami medsebojno kompatirnih koncev. Metoda ima pomembne pomanjkljivosti, saj je precej težko izbrati učinek encimov za stroge razpadanje želenega gena. Skupaj z genom, "ekstra" nukleotidi ali, nasprotno, encimi odrezajo del gena, ki ga obračajo v funkcionalno okvarjeno osebo.

Sinteza kemikalijsko-encima se uporablja, če je znana primarna beljakovinska struktura ali peptid, katere sinteza, ki kodira gen. Potrebno je dopolniti znanje o nukleotidnih zaporedjih gena. Ta metoda vam omogoča, da natančno ponovno ustvarite želeno zaporedje nukleotidov, kot tudi uvesti v gene na gene prepoznavanja omejevalnikov, regulativnih sekvenc itd. Metoda je sestavljena iz kemične sinteze ene verige fragmentov DNA (oligonukleotidov) zaradi Postopno oblikovanje bistvenih vezi med nukleotidi, običajno 8-16-povezav.. Trenutno obstajajo "genski avtomobili", ki pod nadzorom mikroprocesorja zelo hitro sintetizirajo posebne kratke sekvence enojne verige DNA

Želeno osnovno zaporedje se vnese na nadzorni plošči ključa. Mikroprocesor odpre ventile, skozi katere s pomoč črpalke v stolpcu Synthezing, tudi nogotidi, kot tudi potrebne reagente in topila, dosledne. Stolpec je napolnjen s silicijevimi kroglicami, na katerih se zbirajo molekule DNA. Ta naprava je možna sinteza verig do 40 nukleotidov z bližje 1 nukleotidom v 30 minutah. Dobljeni oligonukleotidi s pomočjo DNA ligaze se širijo med seboj z tvorbo dvorigarnega nukleotida. S to metodo so bili pridobljeni geni A- in B-verige insulina, proinsulina, somatostatina itd.

Encimska sinteza genov, ki temelji na namenski matrični RNA (MRNA), je trenutno najpogostejša metoda. Prvič, Matrix RNAS so izolirani iz celic, med katerimi bo MRNA kodirana z genomom, ki ga je treba dodeliti. Potem, v odobrenih pogojih, je NNA niti, complimentary mRNA (CDNA), je sintetiziran iz Reverse Transcriptaze (Reververse). Nastalo complimentary DNA (CDNA) služi kot matrika za sintezo druge nit DNA z uporabo DNA polimeraze ali reverneze. Seme je oligonukleotid, complimentary 3'-konec mRNA; Nova veriga DNK se oblikuje iz deoxynucleosideryphosfatov v prisotnosti magnezijevih ionov.

Postopek z velikim uspehom se uporablja za pridobitev človeškega rastnega hormona (somatotropin) leta 1979. Gen, pridobljen na eno ali drugačen način, vsebuje informacije o strukturi beljakovin, vendar jih ni mogoče izvesti. Zato so potrebni dodatni mehanizmi za nadzor delovanja gena. Prenos genetskih informacij v prejemniško celico se izvaja v vektorju. Vektor je praviloma obročasta DNA molekula, ki je sposobna samodejnosti. Gen skupaj z vektorskim oblikam rekombinantne DNA.

2.2. Izbor vektorjev (virusov, plazmidov), ki je sposoben samo-replikacije v celici prejemnikov.

V okviru koncepta "vektorja" se razume kot molekula nukleinske kisline, ki je sposobna po dajanju celice do avtonomnega obstoja zaradi prisotnosti podvajanja in transkripcijskih signalov.

Vektorske molekule morajo imeti naslednje lastnosti:

1) sposobnost avtonomnega posnemanja v Clast-Rezipient, ki je neodvisna replikacija;

Odvisno od namena eksperimenta lahko vektorje razdelimo na dve skupini: 1), ki se uporabljajo za kloniranje in ojačanje želenega gena; 2) Specialized, ki se uporablja za izražanje vgrajenih tujih genov. Druga skupina vektorjev združuje vektorje, ki zagotavljajo sintezo beljakovinskih proizvodov kloniranih genov. Vektorji za izražanje vsebujejo sekvence DNA, ki so potrebne za prepis kloniranih kopij genov in oddajanje MRNA v celičnih sevih.

Plazmide, bakteriofage se uporabljajo kot prokariontski vektorji; Kot evkariontski vektorji, živalski in rastlinski virusi se uporabljajo, vektorje na osnovi 2 MKM kvas in mitohondria ter številnih umetno oblikovanih vektorjev, ki jih je mogoče podvojiti tako v bakterijskih in v evkariontskih celicah (prevoz vektorjev).

Plazmidi so ekstrafromozomski genetski elementi pro- in evkariotov, ki so avtomatično ponovili v celicah. Večina plazmidnih vektorjev dobimo na podlagi naravnega plasmid Cole1, PMB1 in P15a.

Bakterijske plazmide so razdeljene na dva razreda. Nekateri plazmidi (na primer dobro preučevani faktor F, ki določajo tla v E. coli) sami lahko prečkajo celico v celico, druge takšne sposobnosti pa nimajo. Iz številnih razlogov in predvsem, da se prepreči nenadzorovano razmnoževanje potencialno nevarni genski material, se velika večina bakterijskih plazmidnih vektorjev ustvari na podlagi drugega razreda plazmida. Veliko naravnih plazmidov že vsebujejo gene, ki določajo odpornost celic na antibiotike (izdelki teh genov - encimi, ki spreminjajo ali delijo antibiotične snovi). Poleg tega so dodatni geni, ki določajo odpornost na druge antibiotike, uvedejo v te plazmide pri oblikovanju vektorjev.

Na sl. 1 kaže enega najpogostejših plazmidnih vektorjev E. COLI - PBR322. Zasnovan je na osnovi preučevanega plazmida E.coli - Cologenic Factor Cole1 - in vsebuje izvor replikacije tega plazmida. Značilnost plazmida COLE1 (in PBR322), je, da je v prisotnosti inhibitorja sinteze beljakovin s kloramfenikolom antibiotikom (posredno inhibitorno replikacijo gostiteljskega kromosoma), njegovo število v E. coli poveča od 20-50 do 1000 Molekule na celico, ki omogoča pridobitev velikih količin gena. Pri oblikovanju vektorja PBR322 iz prvotnega plazmida je bilo preneseno več "dodatnih" lokacij za omejitve.

Trenutno skupaj s številnimi priročnimi vektorskimi sistemi za E. coli, so plazmidni vektorji zasnovani za številne druge gram-negativne bakterije (vključno s tistimi, ki so industrijsko pomembne kot psevdomona, rizobium in azotobacter), gram-pozitivne bakterije (Bacillus), spodnje gobe ( kvas) in rastlin.

Plazmidni vektorji so primerni za kloniranje relativno majhnih fragmentov (do 10 tisoč parov baz) majhnih genomov. Če želite dobiti brez klona (ali knjižnice) višjih rastlin in živali genov, skupna dolžina genoma, od katerih doseže velike velikosti, potem so navadni vektorji plazmida niso primerni za te namene. Problem ustvarjanja knjižnic knjižnic za višje evkariote, ki jih je uspel rešiti z izvedenimi bakteriofagi iz derivatov kot kloniranje vektorjev.

Med fagi vektorji so bili najbolj udoben sistemi ustvarjeni na podlagi genome bakteriofagov L in M13 E. COLI. DNA teh fagels vsebuje razširjena območja, ki jih je mogoče prenesti ali zamenjati tujec DNA, ne da bi to vplivalo na njihovo zmožnost ponovitve v celicah E. Coli. Pri oblikovanju družine vektorjev, ki temeljijo na DNA L Phaiga iz prvega (z delitvijo kratkih DNK odsekov), je bilo odstranjenih številnih omejitev omejevanja iz območja, ki ni pomembna za replikacijo DNA, taka mesta pa so ostala na območju, namenjenem za vdelavo tuje DNA . V isti regiji, markerski geni pogosto vdelajo, omogočajo razlikovanje rekombinantne DNK iz vira vektorja. Takšni vektorji se pogosto uporabljajo za pridobitev "knjižnic genov". Dimenzije fragmenta fage DNA in ustrezno vgrajenega dela tujčne DNK so omejene na 15-17 tisoč nukleotidnih ostankov, saj je rekombinantni faginozni genom, ki je 10% več ali 75% manj kot genome divjega L fag, ne more biti več zapakirana v fagi delce.

Slika 1. Podroben omejevalni zemljevid plazmid PBR322.

Takšne omejitve teoretično ne obstajajo za vektorje, oblikovane na podlagi nišnega bakteriofaga M13. Primeri so opisani, ko je tuja DNA približno 40 tisoč nukleotidnih ostankov vgrajena v genome tega faga. Znano je, da FAG M13 postane nestabilna, če dolžina tuje DNA presega 5 tisoč nukleotidnih ostankov. Dejansko se vektorji, pridobljeni iz DNK fage M13, uporabljajo predvsem za zaporedje in mutagenezo genov, dimenzije fragmentov, vgrajenih v njih, veliko manjši.

Ti vektorji so izdelani iz rezerviranega (dvofaznega) obrazec FAG M13 DNA, ki je vgrajen v "poliLiline" odseke (primer takega načrta je prikazan na sliki 5). DNA fagi delci se vklopi v obliki enorazredne molekule. Ta vektor vam omogoča, da dobite klonirani gen ali fragment tako v bombardiranju in v enem samem prileganju. Oblike enojnega tie rekombinantne DNK se pogosto uporabljajo v sedanjosti pri določanju nukleotidne DNA zaporedja s strani Sanger in za mutageneza genov oligodeksinukleotide.

Prenos tujih genov v živalske celice se izvaja z uporabo vektorjev, ki izhajajo iz DNK številnih dobro preučevanih živalskih virusov - SV40, nekateri adenovirusi, virusu papille, kosov in tako naprej. Oblikovanje teh vektorjev se izvaja v skladu s standardno shemo: odstranitev "nepotrebnih" lokacij za omejitve, uvedba markerskih genov v regiji DNA, ne bi bila bistvena za njegovo podvajanje (na primer gen thymidin-kinase (TK) iz HSV (Herpes Virus)), uvedba regulativnih območij, izboljšanje ekspresijske ravni genov.

Tako imenovani "shuttle vektorji" so bili udobni, ki so sposobni podvojiti tako v živalskih celicah kot v bakterijskih celicah. Pridobijo se s prečkanjem vseh drugih velikih segmentov živali in bakterij (na primer SV40 in PBR322), tako da ostanejo področja, ki so odgovorna za replikacijo DNK, ostanejo nespremenjena. To omogoča osnovne operacije za oblikovanje vektorja v bakterijski celici (ki je tehnično veliko lažje), nato pa nastala rekombinantna DNA se uporablja za kloniranje genov v živalski celici.

Slika 2. Vektor za omejevalne kartice M13 MP8.

2.3. Pridobivanje rekombinantne DNK.

Bistvo zasnove rekombinantne DNK je vključiti DNK fragmente, med katerim se DNA odsek DNK zanima, v tako imenovanih vektorskih DNA molekule (ali preprosto vektorjev) - plazmidne ali virusne DNA, ki se lahko prenesejo na celice pro- ali evkariote in tam samostojno posnemajo. Na naslednji stopnji se izvede izbor teh celic, ki nosijo rekombinantno DNA (s pomočjo znakov markerja, ki ima vektor sam), nato pa posamezne klonove z DNA segmentom zanimanja za nas (z uporabo funkcij ali vzorcev specifičnih za ta gen ali DNK).

Pri reševanju številnih znanstvenih in biotehnoloških nalog je zasnova rekombinantne DNK tudi oblikovanje sistemov, v katerih je zagotovljen največji izraz kloniranega gena.

Obstajajo trije osnovni načini, da vdelajo tujo DNA v vektorske molekule. V prvem primeru, 3 "konference DNK fragmentov, vključno z DNK odsekom DNK (gen ali njen segment, regulativno območje), s pomočjo encimske terminalne nukleotidiltransferase, se povečujejo s homopoliteukleotidno sekvenco (na primer poli ( T)). 3 "- Konference linearne oblike Vector DNA z isto metodo povečuje njegovo dopolnilno homopolinekleotidno zaporedje (to je, poli (a)). To vam omogoča povezovanje dveh DNA molekul z dopolnilnim seznanjem umetno dobljenih "lepljivih" koncev.

V drugem primeru se "lepljivi" konci ustvarijo z delitvijo DNA molekul (tako vektor in vsebujejo fragment zanimanja za nas) eno od omejevalnih endunucleases (omejitve). Za omejevanje je značilno izjemno visoka specifičnost. "Prepoznali bodo" v DNK zaporedju več nukleotidnih ostankov in razdeljeni v njih strogo opredeljene interne seznanjenosti Interneucleotide. Zato, tudi v DNK velikih odpornosti, omejitve omejeno število odmorov.

Tretja metoda je kombinacija prvega prvega, ko se lepljivi konci DNK, ki jih tvorijo omeji, podaljšajo s sintetičnimi zaporedji (sl. 3).

Konci fragmentov DNK se lahko spremenijo v "lepljivo", ki jih povečujejo s poceni oligonukleotidi ("povezovalniki"), ki vključuje del prepoznavanja omejitev

Slika 3. Gradnja diagram rekombinantne DNA z uporabo PSTI Omejitve in poli (G) - Poly (C) -linker.

zoya. Obdelava takšnega fragmenta te omejitve je primerna za vdelavo v molekulo vektorja DNA, ki jo razdeli ista omejevalca. Pogosto se polinukleotidni fragmenti uporabljajo kot "Linker", ki vsebujejo posebne odseke takoj za več omejitev (imenujejo se »polililine merilniki«).

Po vgrajevanju tujca DNA v vektor njihovega kovalentnega šiva izvaja DNA ligase. Če velikost gole v rekombinirani molekuli presega eno fosfodiestrsko komunikacijo, je vgrajena in vitro z uporabo polimerazne DNA ali in vivo z uporabo presvojitve celičnih sistemov.

2.4. Uvedba rekombinantne DNK v kletko - prejemnik

Prenos rekombinantne DNK se izvaja s preoblikovanjem ali konjugacijo. Transformacija je proces spreminjanja genetskih lastnosti celice kot posledica prodiranja tuje DNA v to. Prvič je bilo ugotovljeno v pneumococci F. Gifit, ki je pokazala, da se nekaj celic nevidnih bakterij se nanaša, ko okužijo miši skupaj z virulentnimi sevi pridobijo patogene lastnosti. V prihodnje je bila preobrazba dokazana in preučena v različnih vrstah bakterij. Ugotovljeno je bilo, da so samo nekateri sposobni preoblikovati, tako imenovane "kompetentne" celice (ki lahko vključujejo tujec DNK in sintetizacijo posebnega preoblikovanja beljakovin). Pristojnost celice se določi tudi z dejavniki zunanjega okolja. To je mogoče olajšati z obdelavo polietilen glikolnih celic ali kalcijevega klorida. Po penetraciji v celico je ena od rekombintnih DNA degradirana, druga pa zaradi rekombinacije s homolognim odsekom prejemniku DNK se lahko ukvarja s kromosom ali ekstrafromozomsko enoto. Transformacija je najbolj univerzalna metoda prenosa genetskih informacij in ima največjo vrednost za genetske tehnologije.

Konjugacija je eden od načinov izmenjave genskega materiala, v katerem se pojavi enosmerni prenos genetskih informacij iz donatorja prejemniku. Ta prenos je pod nadzorom posebnih konjugacijskih plazmidov (faktor plodnosti). Prenos informacij iz donatorske celice prejemniku se izvaja skozi posebna nadstropja (pila). Informacije so možne in z uporabo necenciigacijskih plazmidov s sodelovanjem plazmidnih pomočnikov. Širitev celotnega nabora virusnih ali fagov genov, ki vodi do razvoja v faznem delcu celice, se imenuje transfekcija. Tehnika v zvezi z bakterijskimi celicami vključuje pripravo kroženja, čiščenje inkubacijskega medija iz nucleases in dodajanje prečiščene fage DNK (prisotnost protamindefata poveča učinkovitost transfekcije). Tehnika se uporablja za živali in rastlinske celice s sodelovanjem posebnih vektorjev virusov shuttle.

3.

V zvezi z osebo, se lahko genski inženiring uporabimo za zdravljenje dednih bolezni. Vendar pa je tehnično, obstaja velika razlika med zdravljenjem pacienta sam in spremembo v genomu svojih potomcev.

Naloga spreminjanja genoma odrasle osebe je nekoliko bolj zapletena od odprave novih pasem genetskih inženirintov živali, saj je v tem primeru potrebno spremeniti genom številnih celic, ki so že oblikovali telo, in ne le jajce -NUCLEUS ONE. V ta namen je treba uporabiti virusne delce kot vektor. Virusni delci lahko prodrejo na pomemben odstotek odraslih celic, ki vnašajo svoje dedne informacije v njih; Morda nadzorovano reprodukcijo virusnih delcev v telesu. Istočasno, da bi zmanjšali neželene učinke, se znanstveniki poskušajo izogniti uvajanju genskega inženiringa DNK v celice genitalnih organov, s čimer se izognemo vplivu na prihodnje potomce pacienta. Prav tako je treba omeniti pomembno kritiko te tehnologije v medijih: razvoj genetsko inženirskih virusov dojemajo mnogi kot grožnja vsem človeštvu.

S pomočjo genoterapije v prihodnosti je mogoče spremeniti človeški genom. Trenutno učinkovite metode Spremembe v človeškem genomu so na razvojnih in poskusnih testnih fazah. Dolgo časa je genski inženiring opic naletel na resne težave, v letu 2009 pa so bili eksperimenti kronali z uspehom: Naravni revija je bila objavljena o uspešni uporabi gensko -ženirskih virusnih vektorjev za zdravljenje odraslega moškega opica Daltonizem. Istega leta je prva gensko spremenjena primacija (gojena iz spremenjenega jajca) običajna igrača.

Čeprav je na majhnem obsegu, se genski inženiring že uporablja, da bi imeli priložnost, da zanosimo žensk z nekaj sorte neplodnosti / za to uporabo jajc zdrave ženske. Otrok zaradi rezultata podeduje genotip od enega očeta in dveh mater.

Vendar pa je možnost, da se več pomembnih sprememb v človeškem genomu sooča številne resne etične težave.

Zaključek

Zaradi intenzivnega razvoja metod genskega inženiringa, klonov nabora ribosomskega, transporta in 5S RNA genov, histonov, miške Globon, zajec, človeka, kolagena, ovalbumina, humanega insulina itd. Peptidni hormoni, človeški interferon, in drugi ljudje.

To je omogočilo oblikovanje sevov bakterij, ki proizvajajo številne biološko aktivne snovi, ki se uporabljajo v medicini, kmetijstvu in mikrobiološki industriji.

Na podlagi genskega inženiringa je nastala veja farmacevtske industrije, ki se imenuje "industrija DNA". To je ena od sodobnih vej biotehnologije.

Za terapevtsko uporabo je dovoljen insulin osebe (humulin), pridobljen s ponarejanjem. Poleg tega so na podlagi številnih mutantov na posameznih genih, pridobljenih s študijem, so bili ustvarjeni visoko učinkoviti testni sistemi za identifikacijo genske aktivnosti okoljskih dejavnikov, vključno z opredelitvijo rakotvornih spojin.

Reference:

1) Bekish O.-y.l. Medicinska biologija. - MN: Urarska, 2000. - str.114-119.

2) Mutovin G.R. Osnove klinične genetike. - M.: Višja šola, 1997. - Z. 83-84.

3) Hare R.S. Osnove medicinske genetike. - Mall: Visoka šola, 1998. - Z. 60-65.

4) Biotechnolog.ru.

Načrt:

Uvod

1. Pomanjkanje genskega inženiringa.

1.1. Zgodovina genskega inženiringa

1.2. Koncept genskega inženiringa

1.3. Cilji in cilji genskega inženiringa

2. Stopnje ustvarjanja organizmov z gensko spremenjenim programom.

2.1. Dodeljevanje genov (naravnih ali sintetiziranih), ki vsebuje potrebne informacije.

2.2. Izbor vektorjev (virusov, plazmidov), ki je sposoben samo-replikacije v celici prejemnikov.

2.3. Pridobivanje rekombinantne DNK.

2.4. Uvedba rekombinantne DNK v celico - prejemnika.

3.Uporaba tehnologij genskega inženiringa v medicini.