Генная инженерия [Генетическая]

Основная статья: Биотехнология

Генной (генетической) инже­нерией называется манипулирование генами или совокупностью генов организма в интересах человека.

Геном называется последовательность нуклеотидов в цепи ДНК, ответственная за синтез одной молекулы белка. Несколько генов, почти схожих друг с другом по структуре и участвующих в регули­ровании последовательности сложного биологического процесса, образуют совокупность или семейство генов.

Рис. 1. Рост и размножение бактерий. T — время, в течение которого бактериаль­ная клетка делится один раз

Генетическая инженерия и современная биотехнология возникли в результате развития микробиологии, генетики и биохимии. Достижения молекулярной биологии, молекулярной генетики, биологии клетки, а также вновь открытые эксперимен­тальные методы и новое оборудование обеспечили немыслимые темпы развития генетической инженерии и биотехнологии.

Цель генной инженерии

Целью генной инженерии является изменение строения генов, их расположения в хромосоме и регулирование их деятельности в со­ответствии с потребностями человека. Для достижения этой цели применяются различные методы, позволяющие осуществлять в про­мышленных масштабах производство белков, создавать новые сорта растений и породы животных, наиболее отвечающие требованиям, диагностировать и лечить различные инфекционные и наследствен­ные болезни человека.

Объекты исследования

Объектами исследования генетической инженерии являются вирусы, бактерии, грибы, животные (в том числе организм человека) и растительные клетки. После очищения молекулы ДНК этих живых существ от других веществ клетки материальные различия между ними исчезают. Очищенная молекула ДНК может быть расщеплена с помощью энзимов на специфические отрезки, которые затем при необходимости можно с помощью сшивающих энзимов соединить между собой. Современные методы генетической инженерии позволяют размножать любой отрезок ДНК или заменять любой нуклеотид в цепи ДНК другим. Разумеется, эти успехи достигнуты в результате последовательного изучения закономерностей наследственности.

Загрузка...

История развития

Генетическая инженерия (генная инженерия) возникла в результате открытия энзимов, специфическим образом разделяющих материальную основу наследственности — молекулу ДНК на отрезки и соединяющих эти отрезки концами друг с другом, а также электрофоретического метода, позволяющего с высокой точностью разделять по длине отрезки ДНК. Создание методов и оборудования для определения специфической последовательности нуклеотидов, образующих молекулу ДНК, а также для автоматического синтеза любого желаемого отрезка ДНК обеспечило развитие генетической инженерии быстрыми темпами.

Развитию у учёных стремления управлять наследст­венностью способствовали доказательства, свидетельствующие о том, что основу наследственности всех растений и животных составляет молекула ДНК, что бактерии и фаги также подчиняются законам наследст­венности, что мутационный процесс является общим для всех живых существ и может регулироваться экспериментальными методами.

Луи Пас­тер

Вели­кий французский учёный Луи Пас­тер, разработав метод получения клонов, первым показал, что бак­терии разнообразны, обладают нас­ледственностью и их свойства тесно связаны с последней (рис. 1, 2).

Туорт и Д’Эррель

В 1915 г. Туорт и Д’Эррель доказали, что фаги (фаги — вирусы, размножающиеся в бактериях), самопроизвольно размножаясь внутри бактерий, могут их уничтожить. Микробиологи возлагали надежды на использование фагов против микробов — возбудителей опасных инфекционных заболеваний. Однако бактерии обладают устойчивостью к фагам вследствие само­произвольных спонтанных мутаций. Наследование этих мутаций предохраняет бактерии от уничтожения со стороны фагов.

Размножаясь внутри клетки, вирусы и фаги могут погубить её или, внедрившись в геном клетки, изменить её наследственность. Для изменения наследственности организма широко используются процессы трансформации и трансдукции.

Джошуа и Эстер Ледерберги

В 1952 г. Джошуа и Эстер Ледерберги, используя метод копирования (репликации) колоний бактерий, до­казали существование самопроиз­вольных мутаций в бактериях (рис. 3). Они разработали метод, позволяющий выделять мутантные клетки с помощью репликации. Под влиянием внешней среды частота мутаций возрастает. Специальные методы позволяют увидеть невооружённым глазом клоны новых штаммов, образовавшихся в результате мутаций.

Метод репликации колоний бактерий осуществляется следующим образом. Стерилизованную бархатную ткань натягивают на поверхность деревянного приспособления и прик­ладывают к колонии бактерий, рас­тущих на поверхности чашки Петри, предназначенной для пересадки реп­лик. Затем колонии переносят в чистую чашку Петри с искусствен­ной питательной средой.

Этапы генной инженерии

Генная инженерия осуществляется в несколько этапов. Материал с сайта http://wikiwhat.ru

  • Определяют ген, представляющий интерес по его функциям, затем его выделяют, клонируют и изучают его структуру.
  • Выделенный ген соединяют (рекомбинируют) с ДНК какого-нибудь фага, транспозона или плазмиды, имеющей способность рекомбинироваться с хромосомой, и таким путём создают век-торную конструкцию.
  • Векторную конструкцию встраивают в клетку (транс¬формация) и получают трансгенную клетку.
  • Из трансгенной клетки в искусственных условиях можно полу¬чить зрелые организмы.

Достижения и перспективы генной инженерии

Картинки (фото, рисунки)

  • Рис. 1. Рост и размножение бактерий. T — время, в течение которого бактериаль­ная клетка делится один раз
  • Рис. 2. Клоны бакте­рий, образованные в резуль­тате деления бактериальной клетки на поверхности пи­тательной среды (агар-агар) в чашке Петри, видны невооружённым глазом
  • Рис. 3. Метод получения реп­лик
На этой странице материал по темам:
  • Основные этапы развития генной инженерии

  • Вопросы по биотехнологии с ответами

  • Биолошичеке термины генная инженерия

  • Генетический инженерия вопросы и ответы

  • Понятие о генной инженерии кратко

Вопросы к этой статье:
  • Что изучает генетическая инженерия?

  • Расскажите о возникновении и задачах генетической инженерии.

  • Когда исчезают материальные различия между молекулами ДНК живых организмов?

  • Во сколько этапов осуществляется генная инженерия?

Материал с сайта http://WikiWhat.ru