Ingineria genetică

Ingineria genetică, tehnologia de modificare genetică este o combinație de metode biotehnologice care permit crearea de sisteme sintetice la nivel molecular-biologic







Ingineria genetică face posibilă proiectarea unei structuri active, funcțional sub formă de acizi nucleici recombinanți: rekDNK (recADN) sau rekRNK (recRNA) - este sistemele biologice (invitro), și apoi introducerea lor în celule.

Posibilitatea transmiterii directe (orizontale) a informațiilor genetice de la o specie biologică la alta a fost dovedită în experimentele lui F. Griffith cu pneumococi (1928).

Cu toate acestea, ca o tehnologie de inginerie genetică rekDNK a apărut în 1972, când g. Laborator P. Berg (Stanford University Press, Statele Unite) a fost obținut primul ADN recombinant (hibrid) (rekDNK), care au fost legate fragmente ADN și fagul lambda de E. coli cu inelar Virusul maimuței de virus SV40.

De la începutul anilor 1980. realizările ingineriei genetice încep să fie folosite în practică.

Sarcinile ingineriei genetice

Principalele direcții de modificare genetică a organismelor:

- rezistența la pesticide (de exemplu, la anumite erbicide);

- rezistența la dăunători și boli (de exemplu, modificarea Bt);

- creșterea productivității (de exemplu, creșterea rapidă a somonului transgenic);

- oferind calități speciale (de exemplu, schimbarea compoziției chimice).

Metode de inginerie genetică

Metodele de inginerie genetică se bazează pe obținerea de fragmente din ADN-ul original și modificarea acestora.

Pentru a obține fragmentele originale de ADN din diferite organisme, se folosesc mai multe metode:

- Prepararea fragmentelor ADN din material natural prin tăierea ADN-ului original cu nucleaze specifice (enzime de restricție).

- Sinteza chimică directă a ADN-ului, de exemplu, pentru a crea sonde.

- Sinteza ADN-ului complementar (ADNc) pe șablonul ARNm folosind enzima transcriptază reversă (revertaza).

Regiunile ADN izolate sunt inserate în vectorii de transfer ADN. Vectorii ADN sunt molecule mici de ADN care pot pătrunde și replica în alte celule.

Cel puțin trei grupe de gene fac parte din vectorul ADN:

1. Genele țintă care interesează experimentatorul.

2. Genele responsabile pentru replicarea vectorului, integrarea acestuia în ADN-ul celulei gazdă și exprimarea genelor dorite.

Genele 3. marker (gene selectiv, reporter), în care activitatea poate judeca succesul transformării (de exemplu, gene de rezistență la antibiotice sau gene responsabile pentru sinteza proteinelor, luminiscent în lumină UV).

Pentru a introduce vectori în celule procariote sau eucariote, se folosesc diferite metode, de exemplu:

1. Biotransformarea. Se utilizează vectori care pot pătrunde singuri în celule. Un caz special de biotransformare este transformarea agrobacteriană.







2. Microinjecția. Se utilizează dacă celulele care urmează să fie transformate sunt suficient de mari (de exemplu, ouă, tuburi de polen).

3. Biobalisticii (biolisticii). Vectorii "conduc" în celule cu ajutorul unor "arme speciale".

4. Metode combinate, de exemplu, o combinație de transformare agrobacteriană și biolistică.

Plasmidele (moleculele ADN circulare ale celulelor procariote), precum și ADN-ul virusurilor, sunt adesea folosite ca vectori. În eucariote, elementele genetice mobile sunt utilizate ca regiuni vectori-cromozomi capabili să formeze copii multiple și să se integreze în alte cromozomi. Într-un singur vector, puteți combina diferite fragmente de ADN (diferite gene). Fragmentele ADN nou formate se numesc recombinante.

Vectorii de transfer ADN, împreună cu fragmentele de ADN încorporate, sunt introduși în celule procariote sau eucariote în diferite moduri și se produc celule transgenice. În timpul propagării celulelor transgenice, are loc clonarea fragmentelor de ADN necesare, în special a genelor individuale. Grupele eucariote clonate sunt supuse diferitelor modificări (de exemplu, anumiți promotori sunt adăugați înaintea lor) și inserați în celulele producătoare. Principala problemă este că genele străine sunt exprimate în mod constant, adică sinteza substanțelor necesare trebuie să aibă loc fără a deteriora celula gazdă.

Realizările practice ale ingineriei genetice moderne sunt următoarele:

- Au fost create bănci genetice. sau clonotecții. care sunt colecții de clone de bacterii. Fiecare dintre aceste clone conține fragmente de ADN dintr-un organism specific (Drosophila, uman și altele).

- Pe baza tulpinilor transformate de virusuri, bacterii și drojdii, se realizează producția industrială de insulină, interferon, preparate hormonale. La etapa de testare este producția de proteine ​​care permit conservarea coagulabilității sângelui în hemofilie și alte medicamente.

- Organismele superioare transgenice (multe plante, unele pești și mamifere) sunt create în celulele ale căror genuri de organisme complet diferite funcționează cu succes. Plantele modificate genetic protejate genetic (HMPs) rezistente la doze mari de anumite erbicide sunt cunoscute, precum și plantele modificate Bt rezistente la dăunători. Printre plantele transgenice, pozițiile de conducere sunt: ​​soia. porumb, bumbac, rapiță.

Riscurile ecologice și genetice ale tehnologiilor GM

Ingineria genetică se referă la tehnologia înaltă. Spre deosebire de tehnologiile de nivel scăzut, biotehnologiile înalte se caracterizează printr-o intensitate ridicată a științei, adică folosind sisteme de lucru obținute prin cele mai moderne metode de ecologie, genetică, microbiologie, citologie, biologie moleculară. Materialele utilizate în biotehnologii înalte necesită adesea o pregătire specială. Pentru a implementa astfel de tehnologii, este necesar un echipament tehnologic special, deservit de specialiști calificați. Datorită lipsei unor astfel de specialiști, extinderea producției de înaltă tehnologie este însoțită de automatizarea și computerizarea acesteia.

Tehnologia GM (GM - tehnologie) sunt utilizate în cursul normal al producției agricole, precum și în alte domenii ale activității umane: în sănătate, industrie, în știință, în planificarea și punerea în aplicare a măsurilor de protecție a mediului.

Orice tehnologie de nivel înalt poate fi periculoasă pentru oameni și pentru mediul lor, deoarece consecințele utilizării lor sunt imprevizibile. Prin urmare, tehnologia ingineriei genetice (tehnologia GM) determină populația o neînțelegere destul de ușor de înțeles.

Pentru a reduce probabilitatea unor consecințe negative asupra mediului și genetice ale utilizării tehnologiilor de inginerie genetică, se dezvoltă în mod constant noi abordări. De exemplu, transgenesis (introducerea în genomul genelor străine organismului modificabil genetic), în viitorul apropiat, poate fi eliminată tsisgenezom (introducerea în genomul unui organism gene modificabil genetic în aceeași sau o specie strâns înrudite).

Doctor în științe agricole. Sci., Profesor universitar, Universitatea de Stat din Bryansk

Head. Laboratorul de citogenetică a populației

pagina principală a site-ului BIOLOGIE GENERALĂ ȘI TEORETICĂ http: // afonin -59- bio. Narod. ru







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: