Генная инженерия [Генетическая]
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.
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.
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. Материал с сайта http://wiki-what.com
Этапы генной инженерии
Генная инженерия осуществляется в несколько этапов.
- 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.
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:
Экономическая инженерия что это такое
Биотехнология в узбекистаре
Значение генной инженерии
История генетической инженерии
Обьектами исследования генетической инженерий является
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?