Генното инженерство (6) - абстрактен, страница 1

1.1. основни понятия

Биотехнология - е производството на биологични агенти или системи за получаване на ценни продукти и прилагането на целеви трансформации.

Биологични агенти в този случай - на микроорганизми, растителни или животински клетки, клетъчни компоненти (мембранни клетки, рибозоми, митохондрии, хлоропласти) и биологични макромолекули (ДНК, РНК, протеини - предимно ензими). Биотехнология също се използва вирусна ДНК или РНК за прехвърляне на чужди гени в клетки.

Човекът с помощта на биотехнологии в продължение на хиляди години, хората изпечен хляб, произведена бира, сиренето направено с помощта на различни микроорганизми, като по този начин, без да знаят за тяхното съществуване.

Всъщност терминът се появява в езика ни, не толкова отдавна, вместо той използва думата "индустриалната микробиология", "Техническа Биохимия" и др.

Вероятно най-старата биотехнологичен процес на ферментация се използват микроорганизми. Това се подкрепя от описанието на пивоварния процес, открит през 1981 година. по време на разкопки във Вавилон на борда, който датира от около 6 хилядолетие преди Христа. д.

Не по-малко древни биотехнологични процеси са винопроизводството, производството на хляб и ферментирали млечни продукти.

В традиционния, класически, разбиране биотехнологиите - науката на методите и технологиите за производство на различни вещества и продукти с използване на естествени биологични обекти и процеси.

Терминът "нов" Биотехнология за разлика от "старите" биотехнология се използва за разделяне на биологичен метод, като се използват методите на генното инженерство и по-традиционни форми на биологичен метод.

По този начин, конвенционалното производство на алкохол по време на процеса на ферментация - "старата" Biotechnology, но използването на мая в процеса, подобрено чрез генно инженерство с цел увеличаване на добива на алкохол - "новите" биотехнологиите.

Биотехнологии като наука е важен клон на съвременната биология, които, подобно на физиката, започна в края на XX век. един от най-важните приоритети в света на науката и икономиката.

Рязкото увеличаване на научните изследвания в областта на биотехнологиите в света на науката се проведе в 80-те години, но въпреки такъв кратък период на своето съществуване, биотехнологии привлече близо вниманието на учените, така и за широката общественост.

Това се прогнозира, че в началото на 21-ви век, биотехнологични продукти ще представляват една четвърт от общото производство свят.

Що се отнася по-модерни биотехнологични процеси, те се основават на методите на рекомбинантната ДНК технология, както и за използването на имобилизирани ензими, клетки или клетъчни органели.

Съвременната биотехнология - науката за техниките на генното инженерство и създаване на клетките и използването на генетично трансформирани за подобряване на биологичното производство или производството на нови видове продукти за различни цели.

1.2. Основните направления на биотехнологиите

Традиционно следните основни области на биотехнологиите:

храна биотехнологии;

биотехнологични продукти за селското стопанство;

биотехнологични продукти и продукти за битови и индустриални нужди;

биотехнологични лекарства;

Биотехнология и диагностични реагенти.

Биотехнология включва също метали излугване и концентриране на околната среда от замърсяване, деградация на токсични отпадъци и увеличаване на производството на масло.

1.3. Генното инженерство - на базата на биотехнологиите

Генното инженерство - на площ от биотехнологии, който включва действия за преструктуриране на генотиповете. Дори днес, генното инженерство позволява да включвате и изключвате определени гени, като по този начин контролира, дейност на организмите, и - да носи генетичните инструкции от един организъм в друг, в това число - организми на други видове. В момента, в генетиката на всички да научат повече за гените и протеините, всичко още по-реална е възможността за произволно програмиран генотип (особено при хора), лесно достигане всички резултати: като устойчивост на радиация, способността да се живее под водата, способността да се да регенерира увредените органи и дори безсмъртие.

2. Генното инженерство

2.1. История на генното инженерство

Генното инженерство е бил наблюдаван, тъй като работата на много изследователи в различни области на биохимията и молекулярната генетика.

В продължение на много години, основната класа на макромолекули счита протеини. Имаше дори предположението, че гените са протеин природата.

Само през 1944 г., Ейвъри, Маклауд и Маккарти са показали, че е носител на генетичната информация е ДНК.

От този момент на интензивно изучаване на нуклеинови киселини. Десетилетие по-късно, през 1953 г., Джордж. Уотсън и Крик изграден модел двойноверижна ДНК. През тази година се счита за годината на раждане на молекулярната биология.

В края на 50-60-те години са били изяснени свойства на генетичния код, а до края на 60-те години неговата многостранност е потвърдена експериментално.

Имаше интензивно развитие на молекулярната генетика, които стомана обекти Ешерихия коли (Е. Coli), неговите вируси и плазмиди.

Разработени са методи за изолиране на високо пречистени препарати на интактни молекули ДНК, плазмиди и вируси.

Virus DNA и плазмид прилага на клетки в биологично активна форма чрез осигуряване на нейната репликация и експресия на съответните гени.

През 70-те отвори редица ензими, които катализират реакцията на ДНК превръщане. Специална роля в развитието на генетични инженерни техники принадлежи рестрикционни ензими и ДНК лигаза.

История на развитието на генното инженерство може да бъде разделена на три етапа:

Първият етап е свързан с доказателство за принципа възможни рекомбинантни ДНК молекули в витро. Тези проучвания са свързани с получаване на хибриди между различните плазмиди. Оказа възможността за създаване на рекомбинантни молекули, използвайки изходен ДНК молекули от различни видове и щамове на бактерии и тяхната жизнеспособност, стабилност и функция.

Вторият етап е свързан с началото на работата по получаването на рекомбинантни ДНК молекули между прокариотни хромозомни гени и различни плазмиди, доказателство за тяхната стабилност и жизнеспособност.

Трети етап - начало на включване в ДНК вектор молекули (ДНК се използва за трансфер на гени и са способни вградени в генетичния апарат на клетката-получател) еукариотни гени главно животни.

Формално, датата на раждане на генното инженерство трябва да се разглежда в 1972 г., когато Stanford University P. Berg и S. Cohen и сътрудници създадени първата рекомбинантна ДНК, съдържащ ДНК фрагменти от вируса SV40, бактериофаг и Е. коли.

2.2. Цели и методи на генното инженерство

Приложението цел на генното инженерство е да се построят такива рекомбинантни ДНК молекули, които, когато са включени в генетичния апарат прикрепен към свойствата на тялото полезни за човека.

В рекомбинантна ДНК технология, базирана получаване на силно специфични ДНК проби с помощта на която изучаване на генната експресия в тъканите, локализацията на гена на хромозоми, се идентифицират гени, които имат свързани функции (например, човек, и пилешки). ДНК сонди се използват и за диагностициране на различни заболявания.

Рекомбинантна ДНК технология направи възможно нетрадиционен подход "протеин ген", наречен "обратна генетика". При този подход, клетките са изолирани от протеини, този протеин се клонира ген е модифициран чрез създаване на мутантен ген, кодиращ променена форма на протеина. Полученият ген се въвежда в клетката. По този начин е възможно да се коригира дефектни гени и лечение на наследствени заболявания.

Ако хибридната ДНК се въвежда в оплодената яйцеклетка може да се получи от трансгенни организми, които предават мутантни генни потомци.

Генетична трансформация позволява животни да установи ролята на отделни гени и техните протеинови продукти, като в регулирането на други гени, и в различни патологични процеси.

Рекомбинантна ДНК технология използва следните методи:

специфично разцепване на ДНК с рестрикционни нуклеази ускоряване избор и манипулация на отделни гени;

бърза последователност на нуклеотиди в ДНК фрагмент се пречиства, който позволява да се определят границите на гена и аминокиселинната последователност, кодирана от нея;

конструиране на рекомбинантна ДНК;

хибридизация на нуклеинова киселина, която дава възможност за откриване на специфични последователности на РНК или ДНК с по-голяма точност и чувствителност;

DNA Cloning: ин витро амплификация се използва полимеразна верижна реакция или въвеждането на ДНК фрагмент в бактериалната клетка, които след трансформация произвежда фрагмент в милиони копия;

въвеждането на рекомбинантна ДНК в клетките или организмите.

2.3. Възможностите на генното инженерство.

Значителен напредък е постигнат в практическото разработване на нови продукти за медицинската промишленост и лечение на заболявания при човека

В момента фармацевтичната индустрия завладя водеща позиция в света, което се отразява не само на обема на промишленото производство, но също така и на финансовите средства, инвестирани в тази индустрия (икономисти смятат, че е влязъл във водещата група от обема на покупко-продажба на акции на пазара на ценни книжа ценни книжа). Важна новост е фактът, че фармацевтичните компании, включени в предмета му на развитие на нови сортове земеделски растения и животни, и харчат десетки милиони долара годишно, те също мобилизирани освобождаването на химикали за живота. Добавки за строителната индустрия продукти и така нататък. Не е десетки хиляди, може би стотици хиляди висококвалифицирани специалисти, ангажирани в изследвания и индустриални сектори на фармацевтичната индустрия, и то е в тези области на интерес в геномната и генното инженерство Изследването е изключително висока. Очевидно е защо всеки биотехнологиите завод напредък ще зависи от развитието на генетични системи и инструменти, която ще позволи по-ефективно управление на трансгени. За почистване ексцизия на трансгенна ДНК в растителния геном, се използва все заимствани от микробни генетични хомоложни рекомбинантни системи като CRE-LOX система и Flp-FRT. Future очевидно се контролира за генен трансфер на различни класове на базата на използването на предварително приготвен растителен материал, който вече съдържа желаните части на хромозомите на хомоложност, необходими за хомоложна вмъкване на трансгена. В допълнение към експресионни системи интегративни ще бъдат тествани автономно реплициращ се вектор. От особен интерес са растителни изкуствени хромозоми, които теоретично не налагат никакви ограничения върху размера на вноската, която теоретично информация.

Методи за провеждане на експресията профилиране: substraktsionnaya хибридизация, електронен сравнение на EST библиотеки "генни чипове" и така нататък. Те позволяват да се установи връзка между една или друга фенотипна черта и активността на специфични гени.