Biotehnologie și inginerie genetică

Video: Biotehnologie. Lecția 10. Ingineria genetică. Este posibil să se obțină plante care sintetizeaza web?

Genetic (genetică) inginerie - o ramură a biologiei moleculare experimentale. Obiectul principal al expunerii prin inginerie genetica este un acid dezoxiribonucleic. REZUMAT ingineria genetică vizează celule unitate de rearanjare genetice (genomice) pentru a schimba caracteristicile lor genetice. Cele mai importante condiții prealabile pentru ingineria genetică au fost următoarele descoperire. Au fost stabilite mecanisme moleculare ale sintezei matricei: ADN -> ADN-ul (replicare), ADN -> ARN (transcripție), ARNm -> proteină (traducere), și schimbul de gene în cromozomi omologi în timpul proceselor sexuale (recombinare).

Mai mult, sa demonstrat că a) virusuri, paraziți în bacterii (bacteriofagilor) sunt inserate ADN-ul lor in genomul bacteriilor, b) în bacterii, rezistența la infecția cu fagi, conține enzime speciale care taie ADN-ul fagic dublu helix în locațiile exacte. Aceste enzime au fost numite enzime. În prezent, a primit sute de enzime de restricție. Baza cofactori enzimatici stabilite cerința de clasificare și natura clivajul ADN-ului.

O altă descoperire importantă predeterminată apariția ingineriei genetice, - detectarea celulelor bacteriene în moleculele mici extracromozomial circulare de ADN care, precum și ADN-ul cromozomal, transporta informația genetică. Aceste plasmide au fost numite minicromozom. Este foarte important ca plasmida datorită dimensiunii sale mici, poate fi izolat din celulele intacte.

Procesul de recombinare într-un organism (in vivo), este posibilă, în majoritatea cazurilor, între moleculele de ADN omoloage. Cu toate acestea, în afara corpului (in vitro), atracția și interacțiune (hibridizare) a moleculelor de ADN pot, în cazul în care au mici porțiuni complementare single- de patru sau mai multe nucleotide la capetele moleculei.

Astfel de zone sunt numite capete lipicioase, ca două molecule de ADN pot uni aceste scopuri. În consecință, recombinare este posibilă, chiar dacă structura ADN-ului este foarte diferit. Pentru molecule de ADN eterogene cu capete coezive fermentyrestriktazy identice utilizate. Acestea sunt tăiate în secțiuni cu o moleculă de ADN care poartă secvența de nucleotide repetitive.

Deoarece enzima de restricție ADN tăiat în punctele repetate, sfârșitul unei molecule este complementar (lipicios) sfârșitul altei molecule. În operațiunile de plasmidele ulterioare. Pentru un singur capete capete complementare ale genei, ele de asemenea tăiat cu enzime de restricție și hibridizare a fost efectuată și plasmid gena in vitro. Apoi, o plasmidă sau himeric recombinant este introdus într-o celulă (Figura 11). Folosit în plasmide de inginerie genetică au o genă marker care face ca celulele rezistente la un anumit antibiotic care facilitează separarea celulelor cu plasmida recombinantă din alte celule.

Fig. 11. Clonarea unui fragment ADN în plasmida

Pentru a face acest lucru, bacteriile sunt placate pe un mediu cu antibiotice, care cresc numai celulele cu plasmida (celula recombinantă). procedura lor de selecție numită donare moleculară, ca celulele recombinante sunt descendenții unei singure molecule. Astfel, celula bacteriana se poate introduce o genă derivată din orice organism și pentru a face funcția genei străine acolo.

Deci, operațiile de bază ale ingineriei genetice sunt următoarele:
1) in recombinare in vitro a vectorului ADN și un ADN a genei;
2) introducerea plasmida recombinantă în celulă;
3) Clonarea moleculară.

Realizările remarcabile ale ingineriei genetice au găsit numeroase aplicații practice, în special în medicină și a culturilor de producție. Printre cele mai importante realizări - obținerea de insulină umană la scară industrială. Această proteină aparține hormonului, adică, la substanțele care joacă un rol de semnal anumite condiții fiziologice ale organismului autorităților competente - obiective. Insulina este secretat de pancreas și promovează absorbția de carbohidrați, în special glucoza.

Anomaliile în sinteza de insulină poate provoca boli grave și foarte frecvente - diabet zaharat, cu forme avansate, care trebuie să fie administrat acest hormon de zi cu zi. Insulina a produs mult timp de organe de animale și este utilizat în medicină. Cu toate acestea, utilizarea prelungită a insulinei conduce la animale ireversibile daune mai multe organe ale pacientului datorită reacțiilor imunologice cauzate de injectarea de proteine străine pentru corpul uman.

Este necesar să se înlocuiască insulina animală la om. Ca o primă problemă practică, sa decis pentru a clona gena de insulină. Genele clonaŃi ale insulinei umane au fost introduse plasmida în celula bacteriană, care a fost sintetizat hormon care microorganismele existente în mod natural nu sintetizat. Astfel, problema producerii de insulină umană a fost rezolvată. In paralel, problema distrugerii imunologice a insulinei corpul animal a fost rezolvată.

Fabricarea și vânzarea de insulină pentru prima dată începutul firmei americane Eh Lilly. Consumul anual de acesta este de aproximativ 2500 kg metode de inginerie genetică primesc și alte preparate medicale importante - interferon, utilizați pentru tratamentul diferitelor boli virale și a tumorilor maligne si interleukina impotriva cancerului de droguri. În prezent, aproximativ 200 de produse noi de diagnostic deja introduse în practica medicală, și mai mult de 100 de droguri de inginerie genetica sunt în curs de studiu clinic.

O problemă specială care provoacă multe dezbateri și sunt de multe ori opinii polare, este clonarea umană. În cazul în care distinge clonarea reproductivă umană și clonarea terapeutică. Clonarea reproductivă este aproape universal interzisă, deoarece, în conformitate cu cei mai mulți oameni, contrar bunelor moravuri.

În schimb, lucrările privind clonarea terapeutică se desfășoară într-un număr de țări. In mai 2005, oamenii de știință britanici au anunțat clonarea cu succes a unui embrion uman. oamenii de știință de la Universitatea Newcastle au ou de 11 femei sunt eliminate și a introdus ADN material genetic derivat din celule stem embrionare (numite celule stem imature capabile de auto-reînnoire și dezvoltare în celule specializate ale corpului). Scopul acestei lucrări a fost de a obține embrioni, care poate fi o sursă de celule stem in scopuri terapeutice. În aceeași lună, finalizarea cu succes a unui experiment similar a fost anunțat ca oameni de știință din Coreea de Sud. Trebuie remarcat, totuși, că terapia cu celule stem este inca in stadii foarte timpurii, și mai sunt multe de făcut.

Una dintre problemele majore ale omenirii este de a asigura un regim alimentar echilibrat normal. Soluția la această problemă este imposibilă fără o creștere semnificativă a randamentului culturilor majore, creșterea rezistenței la boli și diferite efecte extreme. Mari speranțe sunt fixate pe ingineria genetică. In prezent, a dezvoltat un sistem de transport in plante de diferite gene străine care pot conferi proprietăți utile ale plantelor.

Plantele, care este încorporată în cromozomul unei gene străine, numite transgenice sau modificate genetic (MG). Primele plante transgenice au fost obținute în 1982 de către cercetătorii de la Institutul de Industrie a Plantelor din Köln și compania Monsanto. Lista de plante, care a folosit cu succes metode de inginerie genetică, este de aproximativ 50 de specii, inclusiv mere, prune, struguri, vinete varză, castraveți, grâu, soia, orez, secară și multe alte culturi agricole.

Trebuie subliniat, totuși, că nu este încă rezolvată în totalitate problemele asociate cu utilizarea siguranței alimentelor derivate din plante transgenice. În acest sens, în țara noastră nu este încă permis cultivarea plantelor transgenice. În același timp, i se permite să importe, proces, utilizați în produsele alimentare sau hrana pentru animale mai multe tipuri de plante modificate genetic și a produselor lor, care au trecut procedurile și controalele de înregistrare relevante pe teritoriul Federației Ruse.

La momentul scrierii cotelor în Registrul Federal 12 RF înregistrate surse modificate genetic produse alimentare, produse în lume, la scară industrială: soia (3 tipuri) de orez (de tip 1), porumb (6 specii), cartof (tip 2). Dintre acestea, cele mai utilizate pe scară largă un tip de soia. Toate tipurile de plante modificate genetic sunt înregistrate în țara noastră, au doar semne suplimentare de rezistență la anumite tipuri de produse chimice și dăunătorilor, astfel încât prelucrarea produselor din aceste plante în compoziția lor chimică și proprietățile funcționale-tehnologice nu sunt diferite de omologii lor tradiționale.

Pentru plantele modificate genetic înregistrate în țara noastră pentru uz alimentar, și produsele lor, nu există restricții și reguli de intrare în produsele alimentare. Tehnologia de prelucrare a acestor plante, precum și utilizarea produselor lor nu este diferită de cea tradițională. O întrebare separată - Etichetarea produselor alimentare derivate din surse modificate genetic (GMI). Pe 1 iunie, 2004, în conformitate cu Decretul № 8 din 05.03.2004,

Medicul șef sanitar al Federației Ruse în regulile și normele sanitar-epidemiologice modificată, stabilește pragul de 0,9% pentru etichetarea produselor alimentare derivate din ingrediente modificate genetic. Acest regulament a fost elaborat în scopul de a pune în aplicare drepturile consumatorilor de a primi informații complete și exacte cu privire la tehnologia de producție, calitatea și siguranța alimentelor derivate din surse modificate genetic, armonizarea cerințelor pentru etichetarea produselor alimentare derivate din ingrediente modificate genetic, cu cerințele Uniunii Europene.

SV Makarov, TE Nikiforov, NA Kozlov

Distribuiți pe rețelele sociale:

înrudit