Біологія » Архив сайта » Генетична і клітинна інженерія

Генетична і клітинна інженерія

0

Автор: admin | Розділ: Генетика | 18-11-2013

Генетична інженерія. Розвиток молекулярної біології призвело до ряду відкриттів, що мають вагоме практичне значення.схема отримання гену

До числа таких практичних досягнень належить створення методів синтезу і виділення генів, що поклали початок генетичної інженерії.

Ми знаємо вже, що гени являють собою ділянки ДНК, які кодують ферменти, білкові гормони, захисні, транспортні та інші білки.

Багато з цих білків, синтезованих в клітинах бактерій, тварин або рослин, становлять велику практичну цінність для медицини, сільського господарства, промисловості. Однак такі білки найчастіше проводяться клітинами в дуже малих кількостях і тому широке використання їх ускладнене або неможливе. Так, важне значення для медицини могло б мати виробництво білкового гормону росту. Зустрічаються діти, зріст яких затримано через нестачу в організмі цього гормону. Такі діти на все життя залишаються ліліпутами. Введення цього гормону забезпечило б їм нормальний ріст.

Якби ми навчилися вводити в клітини рослин нові гени, що кодують повноцінні білки, то такі рослини не відрізнялися б по харчовій цінності від продуктів тваринного походження. Недолік тварин продуктів (молока, яєць, м’яса, риби), які містять всі необхідні амінокислоти, відчуває більше половини населення Землі.

У клітинах деяких бактерій є білки, які здатні з високою ефективністю перетворювати світлову енергію Сонця в електричну енергію. Якби ми могли виробляти такі білки у великих кількостях, то на їх основі можна було б створити промислові установки для отримання дешевої електроенергії. Ці та багато інших завдань дозволяє вирішувати генетична інженерія.

Сьогодні відомо кілька способів отримання генів, що кодують необхідні білки. Так, розроблені методи хімічного синтезу молекул ДНК із заданою послідовністю нуклеотидів. Більше того, вже синтезований таким способом ряд генів, що кодують білкові гормони та інтерферони — білки, що захищають людину і тварин від вірусів.

Нарешті, необхідні гени годі й синтезувати, а виділяти готовими з безлічі генів, наявних у складі ДНК клітин даного типу. Розроблена спеціальна техніка виділення од нічних потрібних генів з усієї маси ДНК, де їх є кілька десятків тисяч.

Синтезований або виділений ген вбудовують в самокопіри ДНК бактеріального вірусу і вводять в бактеріальну клітину. Такі бактерії починають синтезувати людський або тваринний гормон, потрібний фермент або інтерферон. Таким чином у бактерію можна ввести програму синтезу любого білка людини, тварини або рослини.

На малюнку показана одна зі схем одержання гена, що кодує необхідний нам білок. В першому етапі і-РНК виділяють із клітин. Після на ній, як на матриці, синтезують нитка комплементарної їй ДНК. В результаті цього з’являється гібридна ДНК-РНК молекула. Після видалення РНК з цієї молекули на що залишилася одноцепочечной ДНК (званої к-ДНК) здійснюють синтез другої нитки. Результат перед нами повноцінна молекула ДНК. Застосовуючи спеціальні ферменти, її вбудовують в кільцеву ДНК плазмід (позахромосомних молекул ДНК), які виконують роль переносника потрібного гена. На кінцевому етапі плазміди зі вставкою вбудовуються в бактеріальну хромосому. У ній транспортований ген людини, рослини, тварини або іншого мікроорганізму починає діяти, і в бактеріальної клітині починає збиратись необхідний білок, залишається лише відокремити його з бактеріальної маси. Такі бактерії розмножують в промислових масштабах і одержують потрібний білок у великих кількостях. Всі ці технологічні прийоми засновані на успіхах в пізнанні фізико-хімічних основ життя. Рішення практичних завдань за допомогою надрукованих методів молекулярної біології і генетики і створює сутність генетичної інженерії.

Клітинна інженерія. Біотехнологія. До генетичної інженерії примикає клітинна інженерія, заснована на успіхах клітинної біології. Вчені навчилися поєднувати клітини різних видів рослин, об’єднуючи їх генетичні програми. Такі клітини набувають нових властивостей, стають виробниками цінних лікарських або харчових речовин, вітамінів. З таких гібридних клітин можна вирощувати цілі рослини з новими властивостями, що об’єднують ознаки рослин різних видів, які зазвичай не схрещуються між собою. У зародки клітин тварин навчилися вводити нові гени і отримувати тварин з новими успадкованими властивостями.

Людство вступило в нову епоху конструювання генетичних програм і на цій основі нових видів мікроорганізмів, рослин, тварин. У техніці починається широке використання фізико-хімічних принципів роботи живої клітини, її енергетичних пристроїв для вирішення практичних задач і створення промислових технологій. Виникло перспективний напрямок біології — біотехнологія.

Використання принципів роботи клітин і самих біологічних пристроїв в техніці — важливе завдання біотехнології.

Ваш відгук