capacități de inginerie genetică
Perspectivele ingineriei genetice
s Concluzie. Reducerea riscului asociat cu tehnologia genetică
s Referințe
Problema centrală a biologiei este gestionarea vieții, bazată pe poziția esenței sale. Scopul principal al biologiei este rezolvarea problemelor practice ale agriculturii, medicinei și gestionarea evoluției vieții. Sarcina este de a crea condiții pentru o creștere accentuată a productivității plantelor, animalelor și microorganismelor; în stăpânirea căilor de luptă pentru sănătate, longevitate, tinerețea lungă a omului; în dezvoltarea metodelor de gestionare a proceselor genetice care stau la baza evoluției speciilor; în rezolvarea problemelor asociate cu utilizarea pe scară largă a energiei atomice, cu chemizarea economiei naționale, cu zborurile navelor spațiale. Soluția acestor probleme merge de-a lungul drumurilor spinoase ale științei. O mulțime de neașteptate, rupând ideile noastre obișnuite de descoperiri care trebuie făcute de oamenii de știință. Acest lucru va merge în unitatea armonică cu practica, cu o dezvoltare profundă a științelor biologice aplicate.
Știința nu numai că rezolvă problemele ridicate de astăzi, dar pregătește și tehnologia mâinii, medicina, agricultura, zborurile interstelare, cucerirea naturii. Una dintre cele mai promițătoare științe este genetica, care studiază fenomenele de ereditate și variabilitatea organismelor. Ereditatea este una dintre proprietățile de bază ale vieții, determină reproducerea formelor în fiecare generație succesivă. Și dacă vrem să învățăm cum să gestionăm dezvoltarea formelor de viață, formarea de beneficii pentru noi și eliminarea celor dăunătoare, trebuie să înțelegem esența eredității și cauzele apariției unor noi proprietăți ereditare în organisme.
Ingineria genetică este ...
Ingineria genetică este o metodă de biotehnologie care se ocupă de cercetarea privind restructurarea genotipurilor. Genotipul nu este doar o sinteză mecanică de gene, ci un sistem complex care a evoluat în timpul evoluției organismelor. Ingineria genetică vă permite să transferați informații genetice de la un organism la altul prin operații in vitro. Transferul genelor face posibilă depășirea barierelor interspecifice și transferarea trasaturilor ereditare individuale ale unui organism în altul.
Purtătorii bazelor materiale ale genelor sunt cromozomi, care includ ADN și proteine. Dar genele educației nu sunt chimice, ci funcționale. Din punct de vedere funcțional, ADN-ul constă din multe blocuri care stochează o anumită cantitate de informații - genele. Baza acțiunii genei este capacitatea acesteia prin ARN de a determina sinteza proteinelor. Molecule de ADN, deoarece au fost înregistrate informații care determină structura chimică a moleculelor de proteine. O genă este o regiune a unei molecule de ADN care conține informații despre structura primară a unei singure proteine (o genă, o proteină). Din moment ce zeci de mii de proteine sunt prezente în organisme, există zeci de mii de gene. Totalitatea tuturor genelor celulei este genomul său. Toate celulele din organism conțin același set de gene, dar în fiecare dintre ele se realizează o parte diferită a informațiilor stocate. Prin urmare, de exemplu, celulele nervoase diferă, de asemenea, în funcție de caracteristicile funcționale structurale și biologice din celulele hepatice.
Restructurarea genotipuri în sarcinile de inginerie genetică este o schimbări calitative în gene non vizibile într-o structură de microscop modificări de cromozomi. Modificările genelor se datorează în primul rând transformării structurii chimice a ADN-ului. Informații despre structura de proteine înregistrată sub forma unei secvențe de nucleotide este realizată ca o secvență de aminoacizi din molecula de proteină sintetizată. Modificări în secvența de nucleotide în ADN-ul cromozomial și pierderea unor alte modificări compoziție includere nucleotidică rezultată moleculă de ADN ARN, iar aceasta, la rândul ei, determină o nouă secvență de aminoacizi în sinteză. Ca rezultat, o nouă proteină începe să fie sintetizată în celulă, ceea ce duce la apariția de noi proprietăți în organism. Esența metodelor de inginerie genetică este aceea că genele sau grupurile de gene individuale sunt integrate sau exclud din genotipul organismului. Ca urmare a integrării în genotipul genei lipsă anterior poate provoca celule pentru a sintetiza proteine care anterior nu a fost sintetizat.
Cea mai obișnuită metodă de inginerie genetică este metoda de obținere a recombinantului, adică conținând o genă străină, plasmide. Plasmidele sunt molecule de ADN dublu catenar constând din câteva mii de perechi de nucleotide. Acest proces constă în mai multe etape.
Restricția este tăierea ADN-ului, de exemplu, un om în fragmente.
Ligarea - un fragment cu gena dorită este inclus în plasmide și cusut împreună.
Transformarea - introducerea de plasmide recombinante în celulele bacteriene. Bacteriile transformate dobândesc astfel anumite proprietăți. Fiecare dintre bacteriile transformate se înmulțește și formează o colonie a multor mii de descendenți - o clonă.
Screening-selecție printre clonele bacteriilor transformate care sunt plasmide care poartă gena umană dorită.
Întregul proces se numește clonare. Prin clonare, puteți obține mai mult de un milion de copii ale oricărui fragment ADN al unui organism uman sau al altui organism. Dacă fragmentul clonat codifică o proteină, atunci este posibil să se studieze experimental mecanismul care reglează transcripția acestei gene și, de asemenea, să se genereze această proteină în cantitatea potrivită. În plus, fragmentul ADN clonat al unui organism poate fi introdus în celulele unui alt organism. Aceasta poate realiza, de exemplu, randamente ridicate și durabile datorate genei introduse, oferind rezistență la o serie de boli. Dacă genele altor bacterii cu capacitatea de a lega azotul atmosferic sunt introduse în genotipul bacteriilor din sol, bacteriile din sol pot transfera acest azot în azotul legat al solului. Introducerea genei din bacteria E. coli din genotipul uman, controlând sinteza insulinei, oamenii de stiinta au realizat productia de insulina prin intermediul unui astfel de E. coli. Odată cu dezvoltarea ulterioară a științei, devine posibil să se introducă gene care lipsesc în embrionul uman și, astfel, să se evite bolile genetice.
Experimentele privind clonarea animalelor au avut loc de mult timp. Este suficient să eliminați nucleul din celula de ou, să implantați în el nucleul unei alte celule preluate din țesutul embrionar și să-l crească - fie in vitro, fie în uterul mamei adoptive. Cotul de miel clonat a fost creat în mod neconvențional. Miezul din cușca de umbre a unei oi adulte de o vârstă de 6 ani dintr-o rasă a fost transplantat într-un ou nenuclear al unei oi de altă rasă. Embrionul în curs de dezvoltare a fost plasat în oile celei de-a treia rase. Deoarece oaia născută a primit toate genele primului donator de ovine, este copia sa genetică exactă. Acest experiment deschide o mulțime de noi oportunități pentru clonarea raselor de elită, în loc de mulți ani de reproducere.
Oamenii de știință de la Universitatea din Texas au reușit să extindă viața mai multor tipuri de celule umane. De obicei, celula moare după ce a suferit aproximativ 7-10 procese de fisiune și au obținut o sută de diviziuni celulare. Imbatranirea, potrivit oamenilor de știință, se datorează faptului că celulele pierd telomeri, structuri moleculare care se află la capetele tuturor cromozomilor din fiecare divizie. Oamenii de știință au implantat celulele în care au descoperit gena responsabilă de producerea telomerazei și astfel i-au făcut nemuritori. Poate că aceasta este calea viitoare către nemurire.
Posibilități de inginerie genetică
S-au înregistrat progrese semnificative în domeniul practic al creării de noi produse pentru industria medicală și tratamentul bolilor umane
În prezent, industria farmaceutica a câștigat o poziție de lider în lume, care se reflectă nu numai în volumul producției industriale, dar și în resursele financiare investite în această industrie (economiști estimează că a intrat în grupul de lider pe volumul de cumpărare și vânzare de acțiuni pe piața valorilor mobiliare titluri de valoare). O noutate importantă a fost faptul că companiile farmaceutice incluse în domeniul său de dezvoltare a unor noi soiuri de plante agricole și animale, precum și cheltui zeci de milioane de dolari pe an, au mobilizat, de asemenea, eliberarea de substanțe chimice la viață. Aditivi pentru produsele din industria construcțiilor și așa mai departe. Nu este de zeci de mii, poate sute de mii de profesioniști cu înaltă calificare angajate în cercetare și sectoarele industriale ale industriei farmaceutice, și este în aceste domenii de interes în cercetare inginerie genetica genomica si este extrem de mare. Este evident de ce orice instalație de biotehnologie progresul va depinde de dezvoltarea sistemelor genetice și instrumente care vor permite o gestionare mai eficientă a transgenelor. Pentru a curăța excizia ADN transgenic în genomul plantei, este utilizat din ce în ce împrumutată de genetică microbiană sisteme de recombinare omoloagă, cum ar fi sistemul Cre-lox și Flp-FRT. Viitorul fi evident controlat pentru transferul de gene la o varietate de clase bazate pe utilizarea de material vegetal preparat anterior, care conține deja porțiunile dorite ale cromozomilor de omologie necesar pentru inserția omoloagă Trang. În plus față de sistemele de expresie integratoare vor fi testate replicare autonomă vektory.osby interese `skusstvennye cromozomi din plante, care, teoretic, nu impun restricții asupra sumei contribuit de informația teoretică.
Metode care permit realizarea profilării expresiei: hibridizarea substracției, compararea electronică a bibliotecilor EST, "chips-uri gene" și așa mai departe. Acestea ne permit să stabilim o corelație între una sau altă caracteristică fenotipică și activitatea genelor specifice.
clonarea pozițională este crearea de mutageneză mutante datorate inserționali depreciate în care suntem caracteristici sau proprietăți interesați, urmată de donarea genei corespunzătoare per se, care este cunoscută pentru a conține o secvență cunoscută (inserție).
Metodele de mai sus nu presupun nici o informație inițială despre genele care controlează una sau o altă caracteristică. Absența unei componente raționale în acest caz este o circumstanță pozitivă, deoarece este nelimitată de ideile noastre actuale despre natura și controlul genelor asupra unei trăsături particulare de interes pentru noi.
Finalizează dezvoltarea unei hărți genetice detaliate, pe care genele se separă una de alta la o distanță de cel mult 2 milioane de baze în medie (1 milion de baze sunt denumite în mod obișnuit megobază);
a face hărți fizice ale fiecărui cromozom (rezoluție 0,1 MB);
pentru a obține o hartă a întregului genom sub formă de clone caracterizate (5000 baze într-o clonă sau 5 Kb);
Era de așteptat ca atunci când toate aceste obiective ar fi fost înțelese, cercetătorii vor determina toate funcțiile genelor și vor dezvolta metode pentru aplicarea biologică și medicală a datelor.
Pe lângă aceste obiective, este inclusă oficial în proiectul susținut de guvernul SUA și de alte guverne, unele centre de cercetare au anunțat sarcini care vor fi rezolvate în principal prin fonduri private și donatori. Astfel, cercetătorii de la Universitatea din California (Berkeley), Universitatea din Oregon și Centrul de Cercetare pentru Cancer, numiți după Freud Hutchinson, au început programul "Genomul unui câine".
Perspective ale ingineriei genetice
Unele caracteristici ale noilor tehnologii ale secolului XXI pot duce la pericole mai mari decât mijloacele existente de distrugere în masă. Mai întâi de toate, este abilitatea de a se autoproduce. Obiectul distructiv și avalanș care se autoreproduce, special creat sau accidental ieșit din control, poate deveni un mijloc de distrugere în masă a tuturor sau a celor selectați. Acest lucru nu necesită complexe de plante, organizare complexă și alocări mari. Amenințarea însăși va fi prezentată chiar de cunoaștere: dispozitivele inventate și fabricate în exemplar unic pot conține tot ceea ce este necesar pentru o reproducere ulterioară, acțiune și chiar o evoluție ulterioară - o schimbare a proprietăților lor într-o anumită direcție. Desigur, cele de mai sus sunt posibile, dar nu garantate, opțiuni pentru dezvoltarea ingineriei genetice. Succesul în această ramură a științei poate crește în mod radical productivitatea muncii și poate contribui la rezolvarea multor probleme existente, mai presus de toate, ridicarea nivelului de trai al fiecărei persoane, dar în același timp crearea unor noi mijloace distructive.
Concluzia. Reducerea riscului asociat cu tehnologia genetică
Este foarte clar că principalul lucru în elaborarea normelor și legilor care reglementează utilizarea tehnologiilor genetice este de a crea concepte raționale de evaluare a riscurilor. Într-adevăr, cum să evaluați riscul unui lucru care nu sa întâmplat niciodată?
Există documente care reglementează utilizarea tehnologiilor genetice. Acestea sunt directivele privind normele de lucru sigure în laboratoare și în industrie, precum și regulile de introducere a organismelor modificate genetic în mediu. În majoritatea țărilor europene, așa cum ar trebui, astfel de directive sunt incluse în setul de legi naționale, iar acest lucru, suntem de acord, este deja destul de mult.
Concluzia generală a memorandumului FEMO este următoarea: "Cu o aplicare atentă a tehnologiilor genetice, beneficiul acestora va depăși cu mult riscul de consecințe negative; tehnologiile pentru proiectarea ADN-ului recombinant vor aduce o contribuție semnificativă la sănătate, la dezvoltarea agriculturii durabile, la producția de alimente și la curățarea mediului ".
# 91; "Horizons of Genetics", N.P. Dubinin, ed. "Educație", Moscova 1970.
# 91; "Permiteți moartea să piară!", J. Kurzman, F. Gordon, ed. "Lumea", Moscova 1987г.
# 91; NS Egorov, A.V. Oleskin - Biotehnologie: Probleme și perspective
# 91; NP Dubinin - "Eseuri despre genetică"
# 91; ME Aspiz - "Dicționarul enciclopedic al unui tânăr biolog"
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: