Ingeniería molecular. Biología, Ingeniería Genética.
Ingeniería genética
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La ingeniería genética es una combinación de recepciones, métodos y tecnologías para obtener ARN recombinante y ADN, genes de genes del cuerpo (células), realizando manipulaciones con genes y presentándolos a otros organismos.
La ingeniería genética no es una ciencia en un sentido amplio, sino que es una herramienta de biotecnología, utilizando los estudios de tales ciencias biológicas, como la biología molecular y celular, la citología, la genética, la microbiología, la virología.
1 valor económico
2 Historial de desarrollo y tecnología logrado.
3 Aplicación en investigación científica.
4 Hombre Ingeniería Genética
5 notas
7 literatura
Importancia economica
La ingeniería genética se utiliza para obtener las cualidades deseadas de un organismo variable o modificado genéticamente. A diferencia de la selección tradicional, durante la cual el genotipo está sujeto a cambios solo indirectamente, la ingeniería genética le permite interferir directamente en los aparatos genéticos utilizando la técnica de clonación molecular. Los ejemplos del uso de la ingeniería genética están obteniendo nuevos cultivos de grano modificados genéticamente, la producción de insulina humana mediante el uso de bacterias gennominadas, la producción de eritropoyetina en cultivo celular o nuevas razas de ratones experimentales para la investigación científica.
La base de la industria microbiológica, biosintética es una célula bacteriana. Las células necesarias para la producción industrial se seleccionan en ciertas características, las más importantes de las cuales es la capacidad de producir, sintetizar, con las cantidades más altas posibles, un cierto compuesto: aminoácido o antibiótico, hormona esteroidea o ácido orgánico. A veces, es necesario tener un microorganismo capaz de usar, por ejemplo, usar aceite o aguas residuales como "alimentos" o procesarlas en biomasa o incluso con bastante adecuado para la proteína de los aditivos de alimentación. A veces necesitamos organismos que puedan desarrollarse a temperaturas elevadas o en presencia de sustancias, incondicionalmente fatales para otros tipos de microorganismos.
La tarea de obtener dichas cepas industriales es muy importante, se han desarrollado numerosas técnicas de influencia activa en la célula para sus modificaciones y selección, desde el procesamiento de venenos altamente activos antes de la exposición radiactiva. El propósito de estas técnicas es uno: para lograr cambios en el dispositivo hereditario y genético de la célula. Su resultado es obtener numerosos microbios-mutantes, de cientos y miles de los cuales los científicos intentan seleccionar los más adecuados para un propósito u otro. La creación de técnicas de mutagénesis química o de radiación fue un logro sobresaliente de la biología y se usa ampliamente en la biotecnología moderna.
Pero su capacidad se limita a la naturaleza de los microorganismos. No pueden sintetizar una serie de sustancias valiosas que se acumulan en las plantas, principalmente en medicina y esencial. Las sustancias no pueden sintetizarse, muy importantes para la vida animal y humana, una serie de enzimas, hormonas peptídicas, proteínas inmunitarias, interferones y muchos más simples compuestos dispuestos que se sintetizan en organismos animales y humanos. Por supuesto, las posibilidades de microorganismos están lejos de ser agotadas. De toda la abundancia de microorganismos utilizados por la ciencia, y especialmente la industria, solo una participación insignificante. Con el fin de la selección de microorganismos, las bacterias de Anaeroba, capaz de vivir en ausencia de oxígeno, fotótrofses utilizando energía ligera como plantas, quimioavtoabofía, bacterias termófilas, capaces de vivir a una temperatura, como resultado recientemente, alrededor de 110 ° C, y otros.
Sin embargo, las limitaciones de "material natural" son obvias. Obtenga restricciones intentadas y tratando con la ayuda de culturas de células y plantas de tejidos y animales. Este es un camino muy importante y prometedor, que también se implementa en biotecnología. En las últimas décadas, los científicos han creado métodos debido a que las células individuales de la planta o animal pueden verse obligadas a crecer y multiplicarse por separado del cuerpo como células de bacterias. Fue un logro importante: los cultivos celulares resultantes se utilizan para experimentos y para la producción industrial de algunas sustancias que no se pueden obtener utilizando cultivos bacterianos.
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Historial de desarrollo y tecnología logrado.
En la segunda mitad del siglo XX, se hicieron varios descubrimientos y inventos importantes que subyacen a la ingeniería genética. Los intentos perennes de "leer" la información biológica que se "registra" en genes se ha completado con éxito con éxito. Este trabajo fue lanzado por el científico inglés F. Senger and American Scientist U. Gilbert (Premio Nobel de Química 1980). Como usted sabe, los genes contienen instrucciones de información para la síntesis en el cuerpo de moléculas de ARN y proteínas, incluidas las enzimas. Para forzar a la célula a sintetizar sustancias nuevas e inusuales para ello, es necesario que se sintetizan los conjuntos correspondientes de enzimas. Y para esto necesitas o cambia a propósito los genes en él, o para introducir genes nuevos, previamente faltan. Los cambios en los genes celulares vivos son mutaciones. Ocurren en acción, por ejemplo, mutágenos: venenos químicos o radiación. Pero tales cambios no pueden ser monitoreados ni dirigidos. Por lo tanto, los científicos concentraron los esfuerzos para intentar desarrollar métodos para introducir genes nuevos y completamente definidos que necesitaban a las personas en una célula.
Las principales etapas de la solución de la tarea genéticamente de ingeniería son las siguientes:
1. Conseguir un gen aislado.
2. Introducción de un gen en un vector para la transferencia al cuerpo.
3. Transferencia de un vector con un gen en un organismo modificable.
4. Transformación de las células del organismo.
5. Selección de organismos modificados genéticamente (OGM) y eliminación de aquellos que no fueron modificados con éxito.
El proceso de síntesis de genes está bien diseñado muy bien e incluso en gran parte automatizado. Hay dispositivos especiales equipados con una computadora en la memoria del cual se colocan los programas de síntesis de varias secuencias de nucleótidos. Dicho aparato sintetiza los segmentos de ADN de hasta 100-120 bases de nitrógeno (oligonucleótidos). Recibió la propagación de una técnica, que permite su uso para la síntesis del ADN, incluida una reacción mutante de la cadena de la polimerasa. La enzima estable térmica, la ADN polimerasa, se usa en ella para la síntesis de la matriz del ADN, como la semilla de la cual se usa piezas de ácido nucleico sintetizadas artificialmente, oligonucleótidos. La enzima transcriptasa inversa permite usar dichas semillas (cebadores) para sintetizar el ADN en la matriz de ARN con el cableado de las células ARN. Sintetizado en esta forma de ADN se llama complementario (ARN) o ADNc. El gen aislado, "químicamente limpio" también se puede obtener de la biblioteca de fagos. Este es el nombre de la preparación de bacteriófagos, en la que se construyen los fragmentos aleatorios del genoma o el ADNc reproducidos por FAGOM junto con todo su ADN.
Para integrar el gen en el vector, use enzimas: las restricciones y las ligasas, que también son una herramienta útil de ingeniería de genes. El uso de gen de restricciones y el vector se puede cortar en pedazos. Con la ayuda de las ligasas, tales piezas pueden ser "pegadas", para conectarse en una combinación diferente, construyendo un gen nuevo o ingresándolo en el vector. Para la apertura de Restrictas Verner Arber, Daniel Natans y Hamilton Smith también fueron galardonados con el Premio Nobel (1978).
La técnica de introducción de genes en las bacterias fue diseñada después de que Frederick Griffith descubrió el fenómeno de la transformación bacteriana. La base de este fenómeno es un proceso sexual primitivo, que en bacterias está acompañado por el intercambio de pequeños fragmentos de ADN no cromosómico, plásmidos. Las tecnologías plasmídicas formaron la base de la introducción de genes artificiales en células bacterianas.
Las dificultades significativas se asociaron con la introducción de un gen terminado en el aparato hereditario de las plantas y las células animales. Sin embargo, en la naturaleza, hay casos en que el ADN extraño (virus o bacteriófago) se incluye en el aparato genético de la célula y el uso de sus mecanismos de intercambio comienza a sintetizar "su" proteína. Los científicos investigaron las características de la introducción del ADN alienígena y se utilizaron como principio de introducción de material genético en la célula. Este proceso se llamó transfección.
Si los organismos o cultivos de una célula de células multicelulares se someten a modificaciones, en esta etapa comienza la clonación, es decir, la clonación. La selección de esos organismos y sus descendientes (clones) que han sufrido modificaciones. Cuando el problema se establece para obtener organismos multicelulares, las células con el genotipo cambiado se utilizan para la reproducción vegetal de las plantas o introducidas en los blastocistos de la madre sustituta cuando se trata de animales. Como resultado, nacen jóvenes con un genotipo modificado o sin cambios, entre los que solo se seleccionan los cambios esperados.
Aplicación en investigación científica.
Nocaut genético. Para estudiar la función de uno u otro gen, se puede aplicar un eliminador genético. Este es el nombre de la técnica de eliminación de uno o más genes, lo que permite investigar las consecuencias de tal mutación. Para Knockout, se sintetiza el mismo gen o su fragmento, modificado para que el producto génico haya perdido su función. Para obtener ratones nocaut, la construcción de ingeniería genética resultante se introduce en células madre embrionarias y reemplácela con un gen normal, y las células modificadas se implantan en los blastocistos de la madre sustituta. En rebaño de frutas, la mutación de Drosophila se inicia en una gran población, en la que luego están buscando descendencia con la mutación deseada. Una forma similar se obtiene por Knocut en plantas y microorganismos.
Expresión artificial. La adición lógica de Knockout es expresiones artificiales, es decir,. Agregando un gen al cuerpo, que no había tenido anteriormente. Este método de ingeniería genética también se puede utilizar para estudiar las funciones de los genes. En esencia, el proceso de introducción de genes adicionales es la siguiente, como con un nocaut, pero los genes existentes no se reemplazan y no están dañados.
La etiqueta de los productos genéticos. Se utiliza cuando la tarea es estudiar la localización del producto genético. Uno de los métodos de etiquetado es la sustitución de un gen normal en una fusión con un elemento reportero, por ejemplo, con un genoma de una proteína fluorescente verde (GRF). Esta proteína fluorescente en la luz azul se usa para visualizar el producto de la modificación del gen. Si bien un equipo de este tipo es conveniente y útil, sus consecuencias pueden ser una pérdida parcial o completa de la función de la proteína estudiada. El método más sofisticado, aunque no tan conveniente es la adición a la proteína estudiada no como oligopéptidos grandes, que se pueden detectar utilizando anticuerpos específicos.
Estudio del mecanismo de expresión. En tales experimentos, la tarea es estudiar las condiciones de expresión génica. Las características de la expresión dependen principalmente de una pequeña sección de ADN, ubicadas frente al área de codificación, que se denomina promotor y sirve para mostrar los factores de transcripción. Esta área se introduce en el cuerpo, poniendo un informe a Carter después de él en lugar de su propio gen, por ejemplo, el mismo GFP o enzimas catalizando la reacción bien detectable. Además, el funcionamiento del promotor en ciertos tejidos en un punto u otro se vuelve bien notable, tales experimentos le permiten investigar la estructura del promotor, eliminar o agregar fragmentos de ADN a ella, así como mejorar artificialmente sus funciones.
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Hombre de ingeniería genética
En aplicado a una persona, la ingeniería genética podría usarse para tratar enfermedades hereditarias. Sin embargo, existe una diferencia significativa entre el tratamiento del propio paciente y el cambio en el genoma de sus descendientes.
Aunque a pequeña escala, la ingeniería genética ya se usa para dar la oportunidad de quedar embarazada a las mujeres con algunas variedades de infertilidad. Para hacer esto, usa huevos una mujer sana. El niño como resultado herede el genotipo de un padre y dos madres. Con la ayuda de la ingeniería genética, es posible obtener descendientes con apariencia alterada, capacidad mental y física, carácter y comportamiento. En principio, puede crear cambios más graves, pero en el camino de tales transformaciones, la humanidad necesita resolver muchos problemas éticos.
Notas
Noticias de la BBC. News.bbc.co.uk. Verificado 2008-04-26
Literatura
Cantante M., Berg P. Genes y Genoma. - Moscú, 1998.
Stent, Calindar R. Genética molecular. - Moscú, 1981.
Sambrook J., Fritsch E.F., Maniatis T. Cloning molecular. - 1989.
Ingeniería genética - Este es un área de biotecnología, que incluye acciones para la reestructuración de los genotipos. Ya, hoy, la ingeniería genética le permite incluir genes individuales, controlando así las actividades de los organismos, y también para transferir instrucciones genéticas de un cuerpo a otro, incluidos otros tipos de organismos. A medida que la genética es más familiar para el trabajo de genes y proteínas, se vuelve más realista programar el genotipo (en primer lugar, humano), con más efectos que alcanzan los resultados: como la resistencia a la radiación, la capacidad de vivir bajo el agua, la capacidad de vivir bajo el agua. A la regeneración de cuerpos dañados e incluso la inmortalidad.
Información genética. La información genética (gen) está contenida en una célula en cromosomas (en humanos de ellos 46) que consiste en la molécula de ADN y el envasado de proteínas, así como en las mitocondrias. El ADN (ácido desoxirribonucleico) es una secuencia de nucleótidos, cada uno de los cuales contiene uno de los cuatro nitrogenados. Desde un punto de vista funcional, el ADN consiste en una pluralidad de bloques (secuencias de nucleótidos) que almacenan una cierta cantidad de información: genes.
El gen es una parte de la molécula de ADN, que contiene información sobre la estructura primaria de una única proteína (un gen es una proteína). La combinación de todos los genes genéticos es su genotipo. Todas las células del organismo contienen el mismo conjunto de genes, pero cada uno de ellos está implementado por varias partes de la información almacenada. Solo esos genes están activos, que son necesarios para el funcionamiento de esta célula, por lo tanto, por ejemplo, las neuronas y las características estructuralmente funcionales, y las características biológicas difieren de las células hepáticas.
El papel de las proteínas en el cuerpo.. Las proteínas son las moléculas más importantes en todos los organismos vivos, la base química del asunto vivo. Por definición Engels "La vida es una forma de existencia de cuerpos de proteínas". Las proteínas llevan a cabo el metabolismo (transferencia de sustancias en el cuerpo) y las transformaciones de energía, proporcionan la base estructural de los tejidos, sirven como catalizadores de reacciones químicas, protegen a los organismos de patógenos, transfieren los mensajes que regulan las actividades del cuerpo. Las proteínas químicas son una cadena de aminoácidos, frescos en el espacio de una manera especial. Una de las funciones de las proteínas es la activación de los genes. Algunos genes contienen fragmentos que atraen ciertas proteínas. Si tales proteínas están contenidas en la célula, se unen a esta sección del gen y pueden permitirlo o deshabilitarlo para copiarlo a ARN. La presencia o ausencia de proteínas reglamentarias similares en la célula determina qué genes se activan y, por lo tanto, qué nuevas proteínas se sintetizan. Es este mecanismo reglamentario lo que determina si la célula debe funcionar como muscular o como una célula nerviosa o qué parte del cuerpo debe desarrollarse en esta parte del embrión. Si contribuye al cuerpo (planta, microorganismo, animal o incluso una persona) nuevos genes, entonces puede darle una nueva característica deseada, que antes nunca poseídas.
La ingeniería genética se origina en 1973, cuando la genética Stanley Kokhlen y Herbert Boyer presentó un nuevo gen en la bacteria del Stick Intestinal (E. coli). Desde 1982, la compañía, Japón, Gran Bretaña y otros países, producen insulina de ingeniería genética. Los genes clonados de insulina humana se introdujeron en la célula bacteriana, donde comenzó la síntesis de la hormona, qué cepas microbianas naturales nunca se sintetizaron. Cerca de 200 nuevos preparativos de diagnóstico ya se han introducido en la práctica médica, y más de 100 sustancias medicinales de ingeniería genética están en la etapa del estudio clínico. Entre ellos, las drogas, la artrosis curativa, las enfermedades cardiovasculares, algunos procesos de tumores y, posiblemente, incluso el SIDA. Entre los pocos cientos de empresas genéticamente de ingeniería, el 60% trabaje en la producción de preparaciones medicinales y de diagnóstico.
Ingeniería genética en la agricultura. A fines de la década de 1980, fue posible introducir con éxito nuevos genes en docenas de especies de plantas y animales, para crear plantas de tabaco con hojas luminosas, tomates, transparentes heladas, maíz, resistentes a pesticidas. Una de las tareas importantes es obtener plantas que sean resistentes a los virus, ya que actualmente no hay otras formas de combatir las infecciones virales de los cultivos. Introducción a las células vegetales de las células de proteína de la cáscara de virus hace que las plantas resistentes a este virus. Actualmente, se obtienen plantas transgénicas, capaces de resistir más de una docena de infecciones virales diferentes. Otra tarea está relacionada con la protección de las plantas de las plagas de insectos. El uso de insecticidas no es bastante eficiente. En los laboratorios de ingeniería genética de Bélgica y los Estados Unidos, el trabajo se llevó a cabo con éxito en la introducción de genes Bacillus Thuringiensis en la célula vegetal, lo que permitió sintetizar insecticidas de origen bacteriano. Estos genes se introdujeron en papas, tomates y células de algodón. Las plantas transgénicas de papas y tomates se han vuelto resistentes a un escarabajo invencible de Colorado, las plantas de algodón resultan ser resistentes a diferentes insectos, incluida una cucharada de algodón. El uso de la ingeniería genética ha reducido el uso de insecticidas en un 40-60%. Los ingenieros genéticos trajeron plantas transgénicas con un período de maduración extendida de frutas. Dichos tomates, por ejemplo, pueden ser eliminados del Rojo de Bush, sin temor a que se exageren durante el transporte. Lista de plantas a las que se han aplicado con éxito los métodos de ingeniería genética, es de aproximadamente cincuenta especies, incluidos los manzanos, la ciruela, las uvas, la col, la berenjena, el pepino, el trigo, la soja, el arroz, el centeno y muchas otras plantas agrícolas.
Terapia génica del hombre
En los humanos, la tecnología de la ingeniería genética se aplicó por primera vez al tratamiento de Ashanti de Silva, una niña de cuatro años que sufre de una gran forma de inmunodeficiencia. El gen que contiene instrucciones para la producción de la proteína administrativa de adenosina (ADA) se dañó. Y sin proteína ADA, los glóbulos blancos mueren, lo que hace que el cuerpo no sea indefenso antes de los virus y las bacterias. Se introdujo una copia de trabajo del gen ADA en las células sanguíneas de Ashanti utilizando un virus modificado. Las células fueron capaces de producir de forma independiente la proteína necesaria. Después de 6 meses, la cantidad de células blancas en el cuerpo de la niña se elevó a un nivel normal. Después de eso, la región de la terapia génica recibió un impulso para un mayor desarrollo. Desde la década de 1990, cientos de laboratorios han estado estudiando para el uso de la terapia génica para el tratamiento de la enfermedad. Hoy sabemos que con la ayuda de la terapia génica, puede tratar la diabetes, la anemia, algunos tipos de cáncer, la enfermedad de Huntington e incluso purificar las arterias. Ahora hay más de 500 ensayos clínicos de varios tipos de terapia génica. Una situación ecológica desfavorable y una serie de otras razones similares conducen al hecho de que cada vez más niños nacen con serios defectos hereditarios. Actualmente, se conocen 4,000 enfermedades hereditarias, para la mayoría de las cuales no se han encontrado métodos efectivos de tratamiento. Hoy en día, es posible diagnosticar muchas enfermedades genéticas en el embrión o en la etapa de embrión. Si bien solo puede dejar de embarazo en la etapa más temprana en el caso de defectos genéticos graves, pero pronto será posible ajustar el código genético, corregir y optimizar el genotipo del niño futuro. Esto evitará completamente las enfermedades genéticas y mejorará las características físicas, mentales y mentales de los niños.
Proyecto "Genoma del hombre". En 1990, Estados Unidos se lanzó en los Estados Unidos, cuyo propósito era determinar todo el año genético del hombre. El proyecto en el que la genética rusa jugó un papel importante se completó en 2003. Como resultado del proyecto, el 99% del genoma se determinó con una precisión del 99.99% (1 error de 10,000 nucleótidos). La finalización del proyecto ya ha traído resultados prácticos, por ejemplo, pruebas fáciles de usar para determinar la predisposición genética a muchas enfermedades hereditarias. Por ejemplo, espera que, debido a la expansión del genoma, ya en 2006, los medicamentos habrán sido desarrollados para el tratamiento de una enfermedad tan peligrosa como SIDA, para 2009, se determinarán los genes que están asociados con neoplasias malignas y por Los mecanismos 2010-2015 se establecerán el surgimiento de casi todos los tipos de cáncer. Para 2020, se puede completar el desarrollo de medicamentos que impiden el cáncer.
Perspectivas de control sobre los genes. El desarrollo de la ingeniería genética permitirá mejorar el genotipo humano. Las tareas de mente grande que han estado exigen hoy en la humanidad hoy en día requieren personas talentosos en muchas industrias, personalidades perfectas y altamente desarrolladas que tienen una salud perfecta, las más altas habilidades físicas y mentales. Tales personas pueden ser creadas por métodos de gen, ingeniería genética y celular. Estos métodos serán aplicables a ambos niños que aparecen en la luz y para los adultos. Una persona podrá fortalecer repetidamente sus propias habilidades y aumentar la capacidad de sus hijos. Desde un punto de vista objetivo, no hay nada malo o no ético. Ya hoy, muchos científicos mundiales, como Watson, uno de los ADN descubrieron, sugieren que las tonterías humanas, por ejemplo, son esencialmente curables en el futuro. Las causas genéticas de la enfermedad se eliminarán completamente, todas las personas estarán completamente sanas. El envejecimiento se detendrá y nadie tendrá que lidiar con la desvanecimiento, con una disminución de fuerzas, con rigidez. La gente se volverá casi inmortal: la muerte se volverá más rara, habiendo dejado de ser inevitable. Es conocido, por ejemplo, que una de las razones para el envejecimiento es la reducción del telómero en cada división celular. A fines de la década de 1990, los científicos lograron introducir en las células un gen abierto, que es responsable de la producción de proteínas telomerasa, restaurar los telómeros y, por lo tanto, hacerlos inmortales. Por supuesto, los grupos individuales que no están agravados por el conocimiento relevante, pero que persiguen algunos objetivos personales, ideológicos o de cabildeo pueden intentar prohibir tecnologías similares, pero como muestra la historia del desarrollo de la ciencia, no podrá hacerlo por un largo tiempo.
La ingeniería genética ha comprometido un avance en el tratamiento del cáncer. Steven Rosenberg y sus colegas del Instituto Nacional del Cáncer Americano (Instituto Nacional del Cáncer) fueron juzgados en varios pacientes un nuevo método para combatir los tumores basados \u200b\u200ben la introducción de las células inmunes rediseñadas en el organismo. Recuerde, según recientemente, los científicos lograron "entrenar" los sistemas inmunitarios con ratones que combaten efectivamente los tumores de cáncer por un simple trasplante de los glóbulos blancos, respaldados por los individuos, por razones naturales para el cáncer inmune (después de todo, hay tales organismos)? Ahora, se prueba un método similar de tratamiento del cáncer en los humanos. Al principio, los autores del trabajo tomaron células inmunitarias: los linfocitos T, en una persona que, en virtud de sus características naturales, pudo "quitar" con éxito el melanoma. Los científicos han determinado los genes responsables de la operación del receptor que reconocen las células cancerosas y corrió este gen. Luego tomaron linfocitos en T en varios pacientes con melanoma y con la ayuda de retrovirus introdujeron un gen artificial y clonado en ellos. Luego, los pacientes sufrieron un procedimiento de quimioterapia, después de lo cual sus sistemas inmunológicos se debilitaron, con un número extremadamente pequeño de células inmunes supervivientes. Aquí, estos pacientes devolvieron sus propias células T, comenzaron anteriormente, pero ahora, con el nuevo genoma implementado en ellos (más en el comunicado de prensa del Instituto). Después de un mes en 15 pacientes de 17, estas nuevas células no solo sobrevivió, pero ascendió del 9% al 56% de la "población" total de los linfocitos en T en el cuerpo. Pero la principal sorpresa, después de 18 meses después del tratamiento, dos pacientes se deshicieron por completo del cáncer y también demostraron un alto nivel. De las células T en la sangre. Un paciente para la educación del cáncer había dos, uno de los cuales se destruyó por completo, y la segunda, disminuyó en un 89% (después de lo cual se eliminó por entrada quirúrgica), y el segundo paciente fue un tumor, que "dispersado". Rosenberg señala que "por primera vez las manipulaciones de genes llevó a una regresión de tumores". "Ahora podemos tomar linfocitos normales en los pacientes y modificarlos en linfocitos que reaccionan a las células cancerosas", dijo el científico, que pretende continuar el estudio. Quiere saber cómo las células modificadas genéticamente sobrevivirán en el cuerpo durante más tiempo, cómo esta terapia funcionará en un complejo con otros métodos de tratamiento del cáncer, ya que puede ayudar cuando se trata de otros tipos de cánceres (otros genes que codifican la construcción de otros operará receptores). En general, todavía hay muchas preguntas. Si puede moverse un poco, también puede decir sobre la ablación ultrasónica de la terapia con HIFU. El líder en esta área son los médicos de la PRC. Su tecnología se encuentra en la quema de células cancerosas por ultrasonido, a una temperatura de 100 grados, el tumor Celsius, literalmente, se derrite. El líder en la producción de equipos especializados es la tecnología de HIFU de la compañía de Beijing, que, junto con la compañía estadounidense, General Electric ha creado una máquina completamente computarizada con un modo de temperatura controlado - FEP para 02.
Literatura:
- Cantante M., Berg P. Genes y Genoma. - Moscú, 1998.
- Stent, Calindar R. Genética molecular. - Moscú,
- Sambrook J., Fritsch E.F., Maniatis T. Cloning molecular. -
- Patrushev L. I. Sistemas genéticos artificiales. - M.: Ciencia, 2004.
- Schelkunov S. N. Ingeniería genética. - Novosibirsk: SIB. unísono Publishing House, 2008.
- Libertad de habla (periódico, materiales del número 4 (348) 2.02.2012)
Ingeniería genética
La biología moderna es fundamentalmente diferente de la biología tradicional, no solo una mayor profundidad de desarrollar ideas cognitivas, sino también una comunicación más cercana con la vida de la sociedad, con Pracolika. Se puede decir que en nuestro tiempo, la biología se ha convertido en un medio para transformar un mundo vivo para satisfacer las necesidades materiales de la sociedad. Esta conclusión se ilustra principalmente por la estrecha relación de la biología con la biotecnología, que se ha convertido en el área más importante de la producción material, un socio igual de tecnologías mecánicas y químicas creadas por una persona, así como la medicina.
Desde su inicio, la biología y la biotecnología siempre se han desarrollado conjuntamente, y desde el principio, la biología fue la base científica de la biotecnología. Sin embargo, una larga falta de datos propios no permitió que la biología proporcione una influencia muy grande en la biotecnología. La posición ha cambiado dramáticamente con la creación en la segunda mitad del siglo XX. metodologías de ingeniería genética,bajo el cual se entiende la manipulación genética para diseñar la nueva y la reconstrucción de los genotipos existentes. Como logro metodológico, la ingeniería genética no conducía a la desglose de las ideas prevalecientes sobre los fenómenos biológicos, no afectó las principales disposiciones de la biología, al igual que la radio astronomía no establecía las disposiciones principales de la astrofísica, el establecimiento de un "equivalente mecánico. de calor "no condujo a un cambio en las leyes de conductividad térmica, y la prueba de que la teoría atomística de la sustancia no es una medida de los índices de la termodinámica, la hidrodinámica y la teoría de la elasticidad (A.A.A. BAEV).
Sin embargo, la ingeniería genética ha abierto una nueva era en biología por la razón por la que se han aparecido nuevas oportunidades para fenómenos biológicos pronunciados para caracterizar aún más las formas de existencia de la materia viva, estudiando de manera más eficiente la estructura y las funciones de los genes a nivel molecular. de mecanismos de trabajo sutiles aparatos genéticos. Los éxitos de la ingeniería genética significan un golpe de estado en la moderna.
ciencias Naturales. Determinan los criterios para el valor de las ideas modernas sobre las características estructurales y funcionales de los niveles moleculares y celulares de la materia viva. Los datos modernos sobre vidas tienen una importancia cognitiva gigante, porque proporcionan una comprensión de una de las partes más importantes en el mundo orgánico y, por lo tanto, hacer una contribución invaluable a la creación de una imagen científica del mundo. Por lo tanto, expandir dramáticamente su base cognitiva, la biología a través de la ingeniería genética también tuvo el efecto inicial en el auge de la biotecnología.
La ingeniería genética crea motivos en el sentido del conocimiento de los métodos y formas de "diseñar" nuevos o mejorar los organismos existentes, dándoles un mayor valor económico y la capacidad de un fuerte aumento en la productividad de los procesos biotecnológicos. Sin embargo, la ingeniería genética ha creado nuevos horizontes y medicamentos para el diagnóstico y tratamiento de muchas enfermedades, tanto que no tratan como hereditarias. Abrió nuevas formas en busca de nuevos medicamentos y materiales utilizados en medicina. Ingeniería genética y biotecnología estimuló el desarrollo de métodos de bionanotecnología.
Como parte de la ingeniería genética distingue. gennay celularingenieria. Bajo la ingeniería genética, se entiende la manipulación para crear moléculas de ADN recombinantes. A menudo, esta metodología se llama clonación molecular, clonación de genes, tecnologías de ADN recombinante o manipulaciones genéticas simplemente. Es importante enfatizar que el objeto de la ingeniería genética son las moléculas de ADN, los genes individuales. Por el contrario, bajo la ingeniería celular, se entienden manipulaciones genéticas con células individuales aisladas o grupos de células vegetales y animales.
Ingeniería genética y sus herramientas.
La ingeniería genital es una combinación de diversas técnicas experimentales (técnicas), proporcionando construcción (reconstrucción), moléculas de ADN de clonación y genes con objetivos específicos.
Los métodos de ingeniería genética se utilizan en cierta secuencia (Fig. 127), y hay varias etapas en
un experimento de ingeniería genética típico dirigido a clonar cualquier gen, a saber:
1. Aislamiento del plasmidio ADN de las células del cuerpo de interés (fuente) y la asignación del vector de ADN.
2. Corte (restricción) del ADN del organismo original sobre fragmentos que contienen genes de interés, utilizando una de las enzimas restrictasis y la selección de estos genes de la mezcla de restricción. Corte simultáneamente (reposo) ADN vector, girándolo de la estructura del anillo en lineal.
3. Coloque el ADN (gen) del segmento de ADN del vector para obtener moléculas de ADN híbridas.
4. Introducción de moléculas de ADN recombinante por transformación en cualquier otro organismo, por ejemplo, E. coli.o células somáticas.
5. Bacterias de costura en las que se inyectaron moléculas de ADN híbridas a los medios de nutrientes, lo que permitió el crecimiento de solo células que contienen moléculas de ADN híbridas.
6. Identificación de colonias que consisten en bacterias que contienen moléculas de ADN híbridas.
7. Aislamiento del ADN clonado (genes clonados) y su característica, incluida la secuenciación de bases nitrogenadas en el fragmento de ADN clonado.
Higo. 127.Etapas secuenciales de un experimento de ingeniería genética.
Durante la evolución de las bacterias, la capacidad de sintetizar las llamadas enzimas restringidas (endonucleasas), que se convirtieron en parte del sistema celular (bacteriano) de la restricción. Las modificaciones de la restricción del sistema de bacterias son un sistema inmunitario intracelular de protección contra el ADN alienígena. A diferencia de los organismos más altos, cuyo reconocimiento y destrucción de virus, bacterias y otros patógenos se produce extracelularmente, en la protección de bacterias contra el ADN alienígena (ADN de plantas y animales, en el cuerpo de los cuales viven) ocurre intracelularmente, es decir. Luego, cuando el ADN alienígena penetra en el citoplasma de bacterias. Para proteger las bacterias durante la evolución, la capacidad de "marcar" su propio ADN también fue desarrollado por bases de metilato en ciertas secuencias. Por la misma razón, el ADN extraterrestre debido a la falta de grupos metilo en las mismas secuencias, se derrite (corte) en fragmentos por diferentes restricciones bacterianas, y luego se degradan mediante exonucleasas bacterianas a Zerootides. Se puede decir que, por lo tanto, las bacterias se protegen del ADN de las plantas y los animales, en el cuerpo de los cuales viven temporalmente (como patógenos) o constantemente (como saprofitos).
Las restricciones fueron resaltadas por primera vez de E. coli.en 1968 resultó que son capaces de cortar las moléculas de ADN (derretidas) en diferentes sitios (lugares) de restricción. Estas enzimas obtuvieron el nombre de la clase I II de endonucleasa. Luego, las bacterias fueron encontradas por las endonucleasas de clase II, que reconocen en los sitios de restricción de ADN alienígenas específicamente y en estos sitios también realizan restricciones. Eran las enzimas de esta clase que comenzaron a usar en una ingeniería genética. Al mismo tiempo, se descubrieron enzimas de Clase III, que son ADN flotantes al lado de los sitios de reconocimiento, pero estas enzimas no importan en la ingeniería genética.
El efecto del sistema de modificación de restricción "racionaliza" las llamadas secuencias palíndrómicas (reconocedoras) de las bases de nitrógeno, que son los sitios de restricción del ADN. Las secuencias palindrómicas son las secuencias de base que se leen por igual de un lado a otro, como la secuencia de letras. radar.Dado que los circuitos de ADN tienen una dirección anti-paralela, se cree que la secuencia es palindrómica si es idéntica cuando se lee en la dirección de 5 "a 3" -CUCU en la parte superior y en la cadena inferior de 3 " - a 5 "-con, a saber:
El palindroma puede ser de cualquier tamaño, pero la mayoría de los palíndromos que se utilizan como sitios de reconocimiento con restricciones, constan de 4, 5, 6 y menos de 8 motivos.
La restripasa es una herramienta absolutamente necesaria en ingeniería genética para cortar fragmentos de interés (genes) de grandes moléculas de ADN. Dado que se conocen más de 100 enzimas de restricción, esto permite la selección de restricciones y corte selectivo de fragmentos del ADN de origen.
Una característica maravillosa de la restricción es que producen cortes de moléculas en varios fragmentos (restricciones) ADN de las repisas, como resultado de las cuales en los extremos generados, una cadena es más larga que otra, formando una cola peculiar. Tales extremos (colas) se llamaban fines "pegajosos", ya que son capaces de control de autocompensa.
Considere los resultados de la restricción en el ejemplo de una de las restricciones más famosas. Eco ri.de la modificación de restricción del sistema E. Soy.En lugar de fusión ADN en el centro de la secuencia palindrómica de reconocimiento, esta enzima se funde ADN para los trenes del centro y produce 4 controles de autocomprobación ("pegajosa") que consiste en diferentes nucleótidos, a saber:
Estos extremos "pegajosos" en experimentos genéticamente de ingeniería son útiles por la razón por la que pueden reunirse complementarios a bajas temperaturas, lo que permite un cierre eficaz de fragmentos de ADN.
Los sitios de reconocimiento y los sitios de fusión en el caso de otras restricciones tienen otro contenido, a saber:
Tras la restricción del ADN de la mezcla de restricción, se distinguen los fragmentos de ADN de restricción (restricciones de ADN), que luego se requieren para combinar con el vector. Para resaltar Dnctrikts, recurrir a la electroforesis, ya que con la ayuda de este método, el ADN resfriado es muy fácilmente fraccionado debido al tamaño de las restricciones de los resorts y las relaciones constantes. Los fragmentos en el campo eléctrico se migran durante la electroforesis a una frecuencia dependiendo de sus dimensiones (masa). Cuanto más (más largo) sea un fragmento, más lento migra en un campo eléctrico. El material en el que se lleva a cabo la electroforesis es el agrozen no cargado o la poliacrilamida. Para identificar fragmentos, se usa bromuro de etidio, que pinta fragmentos, lo que conduce a su detección más fácil.
La efectividad de la electroforesis es muy alta, ya que se puede separar por fragmentos, cuyas dimensiones se componen de 2 a 50,000 bases.
Después de la electroforesis, los fragmentos de agarosa se aíslan utilizando diferentes métodos. Basado en los resultados de la comparación del tamaño.
las restricciones del mismo ADN obtenidas usando diferentes restricciones son los mapas de restricción de construcción en los que se muestran los sitios de restricción de cada una de las restricciones utilizadas. En términos prácticos, las tarjetas de restricción le permiten determinar no solo el tamaño de las restricciones, sino también a descubrir la ubicación en las moléculas de los loci de ADN de esos u otros genes.
Dado que se sintetiza el ADN heterogéneo durante la transcripción, el ADN heterogéneo, corregido por el procesamiento, luego en la ingeniería genética, generalmente se usa el ADN complementario (ADNc), que se obtiene utilizando el ARNm como matriz, en el que la transcriptasa inversa sintetiza el ADN simple (ADNc ), que es una copia del ARNm. Posteriormente, estos ADN de forma única se convierten en ADN de dos cadenas. Se cree que el ADNc contiene secuencias continuas de nucleótidos (transcritas y traducidas). Es ADNc que se utiliza para la restricción.
Seleccionado después de la electroforesis de los geles de agarosa Fragmentos de ADN (restricciones) se pueden someter a siete válvulas, es decir, Determinar la secuencia de nucleótidos en ellos. Para hacer esto, servir métodos químicos y enzimáticos de secuenciación. El método químico se basa en la obtención de los fragmentos de fósforo radioactivo (32 p) y la eliminación de estos fragmentos de uno de los motivos, seguido de los resultados de los resultados de los radioutográficos de los geles que contienen estos fragmentos. El método enzimático se basa en el hecho de que el nucleótido se introduce en el extremo del fragmento analizado, luego se usa en la síntesis de diferentes fragmentos. in vitroanalizado por la secuencia de nucleótidos de electroforéticamente. Para estudiar secuencias de nucleótidos específicos en el uso de la molécula de ADN.
también hibridación del ADN de ADN, ARN de ARN, ARN de ADN, Nodern
y Sauze-Blotings.
Vectores genéticos. El segmento de ADN (gen), que está destinado a la clonación molecular, debe tener la capacidad de replicarla cuando la transfirió a la célula bacteriana, es decir, Ser replicom Sin embargo, él no posee tal habilidad. Por lo tanto, para garantizar la transferencia y detección de genes clonados en las células, se combinan con los llamados vectores genéticos. Este último debe tener al menos dos propiedades. Primero, los vectores deben ser capaces de replicación.
en las células, y en varios extremos. En segundo lugar, deben proporcionar la posibilidad de selección celular que contenga el vector, es decir. Ponga el marcador en el que la falsificación celular que contiene el vector junto con el genoma clonado (moléculas de ADN recombinante). Tales requisitos corresponden a plásmidos y fagos. Los plásmidos son buenos vectores por la razón por la que son rediciones y pueden contener genes de resistencia a cualquier antibiótico, lo que permite que la selección de bacterias resista a este antibiótico y, por lo tanto, la fácil detección de moléculas de ADN recombinantes
(Fig. 128).
Higo. 128.Vector PBL.
Dado que no hay vectores de plásmidos naturales, entonces todos los vectores de plásmidos conocidos hasta la fecha se han construido artificialmente. El material de origen para la creación de una serie de vectores genéticos sirvió como r-plásmidos, en los que, con la ayuda de restricciones, se eliminaron secuencias de ADN innecesarias, incluidas las de las que se ubicaban los sitios de restricción múltiples. Esta eliminación se determinó por el hecho de que el vector plasmídico debe tener un solo sitio de reconocimiento para una restricción, y este sitio debe estar en un área funcionalmente insignificante del genoma del plásmido. Por ejemplo, el plásmido vector PBR 322, que tiene genes de resistencia a la ampicilina y tetraciclina, lo que lo hace muy conveniente
para la reproducción de bacterias que contengan un segmento de ADN clonado, tiene sitios de restricción única para más de 20 enzimas de restricción, incluidas las restricciones conocidas como Eco RI, Hind III, PST I, PVA II y SAL I.
Los vectores Fagovy también tienen una serie de beneficios. Pueden incluir fragmentos de ADN clonados más grandes (más largos) en comparación con los vectores de plasma. Además, la transferencia de los fags de un fragmento clonada a las células como resultado de la infección con este último es más eficiente que la transformación del ADN. Finalmente, los vectores de fagos permiten una detección más eficiente (reconocimiento) en la superficie de las colonias de agar que contienen células que transportan el gen clonado. Muchos vectores de fagos están diseñados sobre la base del fago lambda.
Además del fago, se utilizan otros vectores virales, diseñados sobre la base del virus del herpes, así como los vectores diseñados sobre la base del ADN de levadura.
Si la clonación de genes se lleva a cabo utilizando células de mamíferos o vegetales, los requisitos para los vectores son los mismos que en el caso de la clonación en las células bacterianas.
Construcción de moléculas de ADN recombinantes. El diseño directo de las moléculas de ADN recombinante sigue después de las restricciones de ADN estudiadas y se obtienen el ADN del vector. Consiste en el cierre de segmentos: restricciones del ADN estudiado con la restricción del ADN vector, que, como resultado de la restricción, gira del anillo en ADN lineal.
Para cerrar los fragmentos del ADN estudiado con el vector de ADN, use ADN Ligase (Fig. 129). La ligadura tendrá éxito si las estructuras cerradas tienen grupos Z "-hidroxilo y 5" de "y de 5" y, si estos grupos están ubicados de manera adecuada con respecto a otro. Los fragmentos se combinan a través de sus puntas "pegajosas" como resultado de la autocompensa. A altas concentraciones de fragmentos, este último de vez en cuando se convierte en la posición correcta (uno frente al otro). Muchas restricciones, como ECO RI, producen extremos "pegajosos" que consisten en cuatro bases. El proceso de ligadura de los extremos "pegajosos" que consiste en cuatro bases se produce a temperatura reducida (hasta 12? C).
Higo. 129.Ligadura de ADN
Si durante las restricciones, los fragmentos se forman sin extremos "pegajosos", se convierten en "violentamente" en moléculas con extremos "pegajosos" utilizando una enzima transferasa. Esta enzima agrega un nucleótido a 3 "ADN-A-TAIL en un fragmento. Se puede agregar una poli-cola en otra cola de poli-t. Para generar cualquier extremo de ADN deseado, también se usa una reacción en cadena de polimerasa (PCR) . El principio de PCR se basa en las desnaturaciones aisladas de las células de ADN y "recocido", se agregó a las cadenas renaturalizantes de oligonucleótidos de ADN, que consisten en 15-20 nucleótidos cada uno. Estos oligonucleótidos deben ser complementarios a secuencias en cadenas, separadas por distancias en 50-2000 nucleótidos. Siendo una "semilla" para la síntesis de ADN. in vitropermiten que la ADN polimerasa copie aquellos sitios que están entre "semillas". Esta copia proporciona una gran cantidad de copias del fragmento de ADN en estudio.
Introducción de moléculas de ADN recombinantes en células. Después del cierre del fragmento de interés del ADN (gen) con un vector genético con las ligasas de ADN, las moléculas recombinantes formadas se introducen en las células para lograr su replicación (debido al vector genético) y aumentar el número de copias. El método más popular de introducir moléculas de ADN recombinante en las células, en las que el vector es el plásmido, es la transformación E. coli.Para este propósito, las células bacterianas se tratan previamente con calcio o rubidio (iones) para
para que se vuelvan "competentes" en la percepción del ADN recombinante. Para aumentar la frecuencia de la penetración del ADN en las células, se utiliza el método de electroporación que consiste en una breve exposición de células en un campo eléctrico intenso. Este tratamiento crea cavidades en las membranas celulares, que contribuyen a una mejor percepción de las células de ADN. Después de la administración de moléculas de ADN recombinantes en bacterias, las últimas se siembran en MPA (agar de carne-pepton), enriquecidas con antibióticos para seleccionar las células deseadas, es decir, Células que contienen moléculas de ADN recombinantes. La frecuencia de transformación es baja. Por lo general, un transformante ocurre en 10 5 de las células hundidas. Si el vector es un fago, luego recurre a la transfección de las células (bacterias o levaduras) por fago. En cuanto a las células somáticas de los animales, su transfección se lleva a cabo por ADN en presencia de productos químicos que facilitan el paso del ADN a través de las membranas plasmáticas. Las microengetaciones directas de ADN en los ovilos también son posibles, en células somáticas cultivadas y embriones de mamíferos.
El punto más importante asociado con la clonación molecular es la búsqueda de un método que le permite establecer si el fragmento clonado es válido en el vector y junto con el vector, formando una molécula de ADN recombinante, entró en las celdas. Si estamos hablando de células bacterianas, una de las formas se basa en el registro de inserción de la inactivación del gen de resistencia del plásmido (vector). Por ejemplo, en el vector plasmídico PBR 322, determinando la resistencia a la ampicilina y la tetraciclina, el sitio uniforme para la restricción PST I está ubicado en el locus que ocupa el genoma de resistencia a la ampicilina. PST I-Melting en este sitio genera extremos "pegajosos", permitiendo la ligadura del fragmento clonado con el ADN vectorial. Sin embargo, al mismo tiempo, el gen de resistencia a la ampicilina (vector) se inactiva, mientras que el gen de resistencia de tetracycling en el vector permanece intacto. Es el gen de resistencia de tetracycling y se usa para la selección de células transformadas por moléculas de ADN recombinantes. Esto se asegura de que las células de las colonias cultivadas en un medio de tetraciclina realmente contengan moléculas de ADN recombinantes, se verifican con la ayuda de la llamada "prueba de punto" en un par de tazas con un medio denso, uno de los cuales contiene ampicilina , mientras que el otro está privado de este antibiótico. El ADN clonado se encuentran
solo en transformantes resistentes a la tetraciclina. En cuanto a los transformantes, resistentes simultáneamente a la ampicilina y la tetraciclina (arts), contienen moléculas de plásmido (vector) que compró espontáneamente un formulario de anillo sin inclusión en el ADN alienígal (clonado).
Otra forma de detectar la inserción de los fragmentos alienígenas (clonados) al vector plasmídico se basa en el uso de un vector que contiene un gen β-galactosidasa. La inserción del ADN alienígena en este gen inactiva inevitablemente la síntesis de la β-galactosidasa, que se puede detectar mediante la siembra de células transformadas en un medio que contiene sustratos β-galactosidasa. Este medio permite la selección de colonias celulares de colores. Hay otros métodos.
Como ya se señaló, los fragmentos lineales de restricción del ADN del vector son capaces de restaurar la estructura del anillo sin inclusión en los segmentos clonados. Para reducir la frecuencia de formación espontánea de tales moléculas de anillo de ADN vector, las restricciones del ADN del vector son procesadas por fosfatasa. Como resultado, la formación de moléculas anulares de ADN se vuelve imposible, ya que no habrá terminaciones 5 "-ro 4, necesario para la acción de la ligasa.
Una combinación de transformantes coloniales cultivados en un medio selectivo es un conjunto de células que contienen clones de diferentes fragmentos (genes) de un genómico clonado o ADNc. La colección de estos clones forma las llamadas bibliotecas de ADN ampliamente utilizadas en las obras de ingeniería genética.
La puesta en escena final de la clonación génica es la asignación y el estudio del ADN clonado, incluida la secuenciación. Las cepas de perspectiva de bacterias o células somáticas que contienen moléculas de ADN recombinantes que controlan la síntesis de proteínas de intereses que tienen valor comercial se transmiten a la industria.
Ingeniería celular
Como se señaló al comienzo del Capítulo, la ingeniería celular se llama manipulaciones genéticas con células aisladas de animales y plantas. Estas manipulaciones a menudo realizan in vitroy el objetivo principal, deben obtener los genotipos de estos organismos con las propiedades especificadas, principalmente económicas útiles. En cuanto a-
la ingeniería celular humana resultó ser aplicable a las células sexuales.
El requisito previo para el desarrollo de la ingeniería celular en humanos y animales fue el desarrollo de métodos para cultivar sus células homogénicas en los medios de nutrientes artificiales, así como la obtención de híbridos de células somáticas, incluidos los híbridos interspecíficos. A su vez, el progreso en el cultivo de células somáticas tuvo un impacto en el estudio de las células sexuales y la fertilización en humanos y animales. A partir de los años 60. Xx en. En varios laboratorios del mundo, se realizaron numerosos experimentos sobre el trasplante de núcleos de células somáticas en la célula de huevo, privados artificialmente de los núcleos. Los resultados de estos experimentos a menudo eran contradictorios, pero en general llevaron a la apertura de la capacidad de los núcleos celulares para garantizar el desarrollo normal del huevo (ver cap. IV).
Basado en los resultados de estudiar el desarrollo de huevos fertilizados en los años 60. Siglo xx También se iniciaron estudios para aclarar la posibilidad de fertilizar los huevos fuera del cuerpo de la madre. Muy rápidamente, estos estudios llevaron al descubrimiento de la posibilidad de fertilizar el esperma de huevo en el tubo y el mayor desarrollo de los embriones formados en una implantación en el paraguas de una mujer. La mejora adicional de los métodos desarrollados en esta área condujo al hecho de que el nacimiento de los "Pierces" de los niños se convirtió en una realidad. Ya en 1981, 12 niños nacieron en el mundo, cuya vida se dio en el laboratorio, en un tubo de ensayo. Actualmente, esta sección de ingeniería celular se distribuyó ampliamente, y el número de niños "probadores" ya está decenas de miles (Fig. 130). En Rusia, el trabajo en la obtención de "probadores" se iniciaron solo en 1986.
En 1993, se desarrolló una técnica para obtener gemelos monosigitales. in vitropor separación de embriones en blastológico y crianza de las últimas a 32 células, después de lo cual podrían implantarse en el útero de una mujer.
Bajo la influencia de los resultados asociados con la obtención de niños "perforados", los animales también desarrollaron una tecnología llamada trasplanteembriones. Está asociado con el desarrollo de un método para la inducción de la polioclitud, los métodos de desolación artificial de las células de huevo y la implantación de embriones en el organismo de animales, que reciben madres. La esencia de esta tecnología se reduce a lo siguiente.
. Las hormonas se introducen en vaca altamente productiva, como resultado de la cual la polisulación viene en la maduración de 10-20 células a la vez. Luego, las células de huevo son fertilizadas artificialmente por células sexuales masculinas en el ovento. En el día 7-8, los embriones se lavaron del útero y se transplan en el útero a otras vacas (recepciones de madres), que luego dan vida a terneros gemelos. Los terneros heredan el estado genético de sus padres auténticos.
Higo. 130.Niños "proberi"
Otra área de ingeniería celular en animales es la creación de animales transgénicos. La forma más fácil de obtener tales animales es introducir en las células de huevo de los animales originales de las moléculas de ADN lineales. Los animales desarrollados a partir de la OK Fertilized de esta manera contendrán una copia del gen ingresado en uno de sus cromosomas y, además, transmitirán esta herencia de gen. Un método más complejo para obtener animales transgénicos está diseñada en ratones que difieren en el color de la cubierta gruesa, y se reduce a lo siguiente. Inicialmente, el organismo de un ratón gris embarazada se extrae por embriones de cuatro días y los aplastó en células individuales. Luego, los núcleos se eliminan de las células embrionarias, las llevan a los huevos de ratones negros, pre-desprovistos de núcleos. Los huevos de ratones negros que contienen los núcleos de otras personas se colocan en tubos de ensayo
con solución de nutrientes para un mayor desarrollo. Los embriones ucranianos desarrollados a partir de los ratones de huevo se implantan en el útero de los ratones blancos. Así, en estos experimentos, fue posible obtener un clon de ratones con una cubierta cohesiva colorida gris, es decir, Cierre las células embrionarias con propiedades específicas. En el Capítulo IV, consideramos los resultados de la fertilización de privados artificialmente de los núcleos de las ovejas con un material nuclear de células somáticas de los animales de la misma especie. En particular, los núcleos se retiraron de las células de huevo, y luego se inyectaron los granos de células somáticas (células animales embrionarias, frutas o adultas) en tales huevos (embrionarios, frutas o células de animales adultos), después de lo cual los huevos fueron fertilizados De esta manera se inyectaron en el útero de las ovejas adultas. Los corderos nacidos resultaron ser un oxicedonor idéntico. Un ejemplo es un dolly de oveja. También se obtienen terneros de clones, ratones, conejos, gatos, mulas y otros animales. Dicha construcción de animales transgénicos es una trayectoria directa de los animales de clonación con características económicamente útiles, incluidas las personas de un piso en particular.
También se obtienen animales transgénicos utilizando el material de origen que pertenece a diferentes tipos. En particular, un método de transmisión de un gen que controla la hormona de crecimiento, de ratas en los huevos de ratones, así como un método para combinar los blastómeros de las ovejas con los blastómeros de cabra, lo que llevó a la aparición de animales híbridos (tachuela). Estos experimentos indican la posibilidad de superar la incompatibilidad de las especies en las primeras etapas del desarrollo. Se abren las perspectivas especialmente tentadoras (si la incompatibilidad de especies se superará completamente) en el camino de la fertilización de las células de huevo de un tipo de núcleos de las células somáticas de otra especie. Estamos hablando de la verdadera perspectiva de crear híbridos económicos de animales, que no se pueden obtener por cruces.
Cabe señalar que los trasplantes nucleares aún no son muy efectivos. Los experimentos hechos en anfibios y mamíferos, generalmente mostraron que su efectividad es pequeña, y depende de la incompatibilidad entre los núcleos de los donantes y los ovocitos receptores. Además, el obstáculo en el camino a los éxitos también se forma aberraciones cromosómicas en los núcleos trasplantados durante un mayor desarrollo, que están acompañados por la muerte de los animales transgénicos.
En la participación de trabajo sobre el estudio de la hibridación de células y estudios inmunológicos, surgió un problema con la obtención y el estudio de los llamados anticuerpos monoclonales. Como se señaló anteriormente, los anticuerpos producidos por el cuerpo en respuesta a la introducción de antígeno (bacterias, virus, eritrocitos, etc.) son proteínas llamadas inmunoglobulinas y componentes de la parte fundamental del sistema de protección del cuerpo contra patógenos de la enfermedad. Pero cualquier cuerpo extraño introducido en el organismo es una mezcla de diferentes antígenos que excitarán los productos de diferentes anticuerpos. Por ejemplo, los eritrocitos humanos poseen antígenos no solo para grupos de sangre A (II) y en (iii), sino también por muchos otros antígenos, incluido el RH. Además, las proteínas de la pared celular de las bacterias o un capexide de virus también pueden actuar como diferentes antígenos que causan la formación de diferentes anticuerpos. Al mismo tiempo, las células linfoides del sistema inmunológico del cuerpo generalmente están representadas por clones. Significa que incluso por esta razón en el suero de animales inmunizados, los anticuerpos son siempre una mezcla que consiste en anticuerpos producidos por las células de diferentes clones. Mientras tanto, los anticuerpos de un solo tipo son necesarios para las necesidades prácticas, es decir. Los llamados suero monoespecíficos que contienen anticuerpos de un solo tipo o, a medida que se llaman, anticuerpos monoclonales.
En busca de métodos para obtener anticuerpos monoclonales por investigadores suizos en 1975, se abrió un método de hibridación entre los linfocitos de ratones inmunizados con un antígeno particular y las células tumorales de médula ósea cultivadas. Tales híbridos fueron llamados "híbridos". De la parte "linfocítica" representada por el linfocito de un clon, un solo hibridoma hereda la capacidad de causar la formación de los anticuerpos necesarios, con el mismo tipo, y debido a la parte de "tumor (mijo) que se vuelve capaz de, como Todas las células tumorales, se sabe infinitamente por desbloquear los medios de comunicación de nutrientes artificiales que dan a una numerosa población híbrida. En la Fig. 131 muestra un diagrama de líneas celulares de aislamiento que sintetizan anticuerpos monoclonales. Las líneas de las células del ratón que sintetizan los anticuerpos monoclonales se aíslan mediante fusión de células de mieloma con linfocitos de un bazo de ratón inmunizado en cinco días antes
el antígeno deseado. La fusión de las células las alcanza con las mezclas en presencia de polietilenglicol, que induce la fusión de las membranas celulares, y luego para extinguirlas al medio de nutrientes, lo que permite el crecimiento y la reproducción de solo células híbridas (híbridas). La reproducción de un híbrido se lleva a cabo en un medio líquido, donde crecen más y secretan anticuerpos en el líquido de cultivo, con solo un tipo, además de cantidades ilimitadas. Estos anticuerpos fueron llamados monoclonales. Para aumentar la frecuencia de la formación de anticuerpos, recurrir a la clonación híbrida, es decir,. A la selección de colonias individuales Hybridoma capaz de causar la formación del mayor número de anticuerpos del tipo deseado. Los anticuerpos monoclonales han encontrado un uso amplio en medicina para el diagnóstico y tratamiento de una serie de enfermedades. Al mismo tiempo, la ventaja más importante de la tecnología monoclonal es que se puede obtener anticuerpos contra materiales que no se pueden limpiar. Por el contrario, es posible obtener anticuerpos monoclonales contra las membranas celulares (plasma) de las neuronas animales. Para esto, los ratones están inmunizados por las membranas dedicadas de las neuronas, después de lo cual sus linfocitos espectáferos se combinan con las células del mieloma, y \u200b\u200bluego vienen, como se describe anteriormente.
Higo. 131. Obtención de anticuerpos monoclonales.
Ingeniería genética y medicina.
La ingeniería genética fue muy prometedora para la medicina, principalmente en la creación de nuevas tecnologías para obtener proteínas fisiológicamente activas utilizadas como medicamentos (insulina, somatostatina, interferón, somatotropina, etc.).
La insulina se utiliza para tratar a los pacientes con diabetes, que se encuentra en tercer lugar (después de la enfermedad cardíaca y el cáncer) a la frecuencia de muertes causadas. La necesidad global de insulina es varias decenas de kilogramos. Tradicionalmente, se obtiene de glándulas pancreáticas de cerdos y vacas, pero las hormonas de estos animales son ligeramente diferentes de la insulina humana. Los cerdos de insulina varían en un aminoácido, y la vaca, en tres. Se cree que la insulina animal a menudo causa efectos secundarios. Aunque la síntesis química de la insulina se ha llevado a cabo durante mucho tiempo, pero hasta ahora la producción de hormonas industriales se mantuvo muy costosa. Ahora se obtiene una insulina barata con un método de ingeniería genética mediante síntesis enzimática química del gen de insulina, seguido de la introducción de este gen en la varita intestinal, que luego sintetiza la hormona. Dicha insulina es más "biodegradable", ya que es químicamente idéntica a la insulina producida por las células de páncreas humanas.
Interferones: proteínas sintetizadas por células principalmente en respuesta a la infección del organismo por virus. Los interferones se caracterizan por especificidad de las especies. Por ejemplo, una persona tiene tres grupos de interferones producidos por varias células bajo el control de los genes respectivos. El interés en los interferones está determinado por el hecho de que son ampliamente utilizados en la práctica clínica para el tratamiento de muchas enfermedades humanas, especialmente virales.
Tener tamaños grandes, las moléculas de interferón son poco accesibles para la síntesis. Por lo tanto, la mayoría de los interferones se obtienen ahora de sangre humana, sino la producción con este método para obtener una pequeña. Mientras tanto, la necesidad de interferón es extremadamente grande. Esto establece la tarea para encontrar un método efectivo de producción de interferón en cantidades industriales. La ingeniería genética subyace a la producción moderna de interferón "bacteriano".
La influencia de la ingeniería genética en la tecnología de aquellas sustancias medicinales que han sido creadas durante mucho tiempo, la tecnología biológica ha aumentado. De vuelta en los 40-50. Siglo xx fue creado
la industria biológica para la producción de antibióticos, que constituyen la parte más eficiente del arsenal de la medicina de la medicina moderna. Sin embargo, en los últimos años ha habido un aumento significativo en la sostenibilidad de las drogas de las bacterias, especialmente los antibióticos. La razón debe ser ampliamente distribuida en el plásmido mundial microbiano que determina la estabilidad del fármaco de las bacterias. Es por eso que muchos antibióticos anteriores famosos han perdido su eficacia anterior. La única forma de superar la resistencia de las bacterias a los antibióticos es la búsqueda de nuevos antibióticos. Según los expertos, alrededor de 300 nuevos antibióticos crean anualmente en el mundo. Sin embargo, la mayoría de ellos son ineficaces o tóxicos. En la práctica, solo se introducen algunos antibióticos cada año, lo que causa no solo mantener, sino también aumentar el poder de la industria antibiótica basada en el desarrollo de ingeniería genética.
Las principales tareas de ingeniería genética en aquellos fármacos en los que los microorganismos se producen mediante medicamentos se determinan mediante la necesidad de la reconstrucción de ingeniería genética de este último para aumentar su actividad. Al mismo
el tiempo comenzó a implementar la idea de crear medicamentos en forma de moléculas pequeñas, lo que contribuye a su mayor eficiencia.
La biotecnología inmune está relacionada con la producción de vacunas principalmente de nueva generación para la prevención de enfermedades y animales infecciosos humanos. Los primeros productos comerciales creados por la ingeniería genética fueron vacunas contra la hepatitis, los pisos de animales y algunos otros. Una dirección extremadamente importante en esta área está asociada con la producción de anticuerpos monoclonales, reactivos necesarios para el diagnóstico de patógenos de la enfermedad, así como para la limpieza de hormonas, vitaminas, proteínas de diversas naturaleza (enzimas, toxinas, etc.).
Un importante interés práctico es el método para obtener hemoglobina artificial al administrar los genes de hemoglobina en las plantas de tabaco, donde las cadenas α y β de globina se producen bajo el control de estos genes, que se combinan en hemoglobina. Sintetizado en las células de las plantas de tabaco La hemoglobina es completamente funcional (se une al oxígeno). La ingeniería celular en la aplicación a una persona está conectada no solo con la solución de los problemas fundamentales de la biología humana, sino también con superar principalmente la infertilidad femenina. Dado que la frecuencia de los casos positivos de implantación en el embrionario hacen las mujeres. in vitroes pequeño, luego obteniendo gemelos monosigitales in vitrotambién importa, ya que las posibilidades de los implantes repetidos aumentan debido a los embriones de "repuesto". De particular interés son las perspectivas para el uso de células madre como una fuente de reemplazo de células y tejidos en el tratamiento de enfermedades, como la diabetes, el daño a la médula espinal, el dolor cardíaco, la ostehartritis, la enfermedad de Parkinson. Pero para implementar estas perspectivas, es necesario un estudio en profundidad de la biología de la célula madre.
En el uso de la ingeniería genética en relación con los problemas de la medicina, la tarea de desarrollar métodos genéticamente de ingeniería de tratamiento radical de las enfermedades hereditarias, que, desafortunadamente, aún no se ha tratado con métodos existentes. El contenido de esta tarea es desarrollar métodos de corrección (normalización) de mutaciones, cuáles son las enfermedades hereditarias, y para garantizar la transferencia de "correcciones" por herencia. Se cree que el desarrollo exitoso de los métodos genéticamente de ingeniería para el tratamiento de las enfermedades hereditarias será
promover datos sobre el genoma humano obtenido como resultado de la implementación del programa científico internacional "Genoma del hombre".
Problemas ambientales de la ingeniería genética.
Al aumentar la biotecnología a un nuevo nivel, la ingeniería genética también encontró la solicitud en el desarrollo de métodos para determinar y eliminar la contaminación ambiental. En particular, se construyen las cepas de bacterias, que son indicadores peculiares de actividad mutagénica de la contaminación química. Por otro lado, las cepas de bacterias que contienen plásmidos, bajo el control de las cuales se producen la síntesis de las enzimas, capaz de destruir muchos compuestos químicos de hábitat. En particular, algunas bacterias que contienen plásmidos pueden descomponerse a compuestos inofensivos de aceite y productos derivados del petróleo que se han encontrado como resultado de varios accidentes u otras causas adversas.
Sin embargo, la ingeniería genética es la transformación de un material genético, que está ausente en la naturaleza. En consecuencia, los productos de ingeniería genética son productos absolutamente nuevos que no existen en la naturaleza. Por lo tanto, en sí, en sí mismo debido a lo desconocido de sus productos es peligroso tanto para la naturaleza como para el hábitat como para el personal que trabaja en laboratorios, que utilizan métodos de ingeniería genética o trabajo con estructuras creadas durante las obras de ingeniería genética.
Dado que las posibilidades de las genes de clonación son infinitas, entonces, al comienzo de estos estudios, entre los científicos, ha habido preguntas sobre la naturaleza de los organismos creados. Al mismo tiempo, se hicieron suposiciones sobre una serie de consecuencias no deseadas de esta metodología, y estas suposiciones encontraron apoyo y entre el público en general. En particular, los desacuerdos aparecieron en las propiedades de las bacterias que recibieron genes animales en experimentos genéticamente de ingeniería. Por ejemplo, si las bacterias conservan E. coli.¿Sus especies que pertenecen debido al contenido de los genes animales introducidos en ellos (por ejemplo, gen insulina) o deben considerarse un nuevo tipo? Además, cuánto tiempo hay tales bacterias, en las que los nichos ambientales pueden
¿existe? Pero lo más importante fue consistir en la apariencia de preocupaciones que, en el curso de la producción y manipulaciones con moléculas de ADN recombinantes, se pueden crear estructuras genéticas con propiedades, salud humana imprevista y peligrosa para el equilibrio ecológico históricamente establecido. Al mismo tiempo, comenzó la moratoria en la ingeniería genética. Estas apelaciones causaron una resonancia internacional y llevaron a la Conferencia Internacional, que tuvo lugar en 1975 en los Estados Unidos y en los que se discutieron ampliamente las posibles consecuencias de la investigación en esta área. Luego, en países donde comenzó a desarrollarse la ingeniería genética, se desarrollaron reglas para trabajar con moléculas de ADN recombinantes. Estas reglas están dirigidas a excluir el hábitat de los productos de los laboratorios genéticamente de ingeniería.
Otro aspecto de las consecuencias indeseables de las obras genéticamente de la ingeniería se asocia con el peligro de la salud del personal que trabaja en laboratorios, que utilizan métodos de ingeniería genética, ya que el fenol, el bromuro de etidio, la radiación UV, que son perjudiciales para la salud, se utilizan en tales laboratorios. Además, en estos laboratorios, existe la posibilidad de infección con bacterias que contienen moléculas de ADN recombinantes que controlan las propiedades no deseadas, como la resistencia medicinal de las bacterias. Estos y otros puntos determinan la necesidad de aumentar la seguridad en las obras de ingeniería genética.
Finalmente, los problemas de peligro de los productos modificados genéticamente (tomates genéticamente cambiados, papas, maíz, soja), así como productos como pan, pasta, dulces, helados, queso, aceite vegetal, productos de carne, queso, aceite vegetal, carne. Los productos, que se encuentran en algunos países, especialmente en los Estados Unidos, ganaron generalizados. Durante 12,000 años de agricultura, una persona utilizó productos de origen natural. Por lo tanto, se supone que con los alimentos modificados genéticamente en el cuerpo humano, las nuevas toxinas, los alérgenos, las bacterias, los carcinógenos, caerán, lo que conducirá a enfermedades completamente nuevas de las generaciones futuras. En este sentido, surge la pregunta de una evaluación verdaderamente científica de los alimentos modificados genéticamente.
Problemas para la discusión
1. ¿Qué entiendes bajo ingeniería genética, célula y genética? ¿Hay una diferencia entre estos conceptos y la clonación molecular?
2. ¿Cuál es la progresividad de la ingeniería genética en comparación con otros métodos utilizados en la biología?
3. Enumere las "Herramientas" principales de la ingeniería genética.
4. ¿Qué son las enzimas de restricciones, cuáles son sus propiedades y su papel en la ingeniería genética?
5. ¿Todas las restricciones forman extremos "pegajosos" del ADN estudiado y la estructura de los extremos "pegajosos" dependen del tipo de restricción?
6. Dar la definición de vectores genéticos. ¿Hay vectores naturales?
7. ¿Cómo se obtienen los vectores genéticos en condiciones de laboratorio? ¿Qué objetos biológicos son el material de origen para obtener vectores?
8. ¿Cuál es la longitud límite de las secuencias de las bases nitrogenadas del ADN, que aún se puede enganchar en el vector genético? ¿Son vectores a través de "poder"?
9. Describa las propiedades del ADN Ligase y determine su papel en la ingeniería genética.
10. ¿Cómo se encuentra el segmento de ADN clonado (gen) con un vector genético?
11. ¿Cuál es la incidencia de moléculas de ADN recombinantes en células bacterianas?
12. ¿En qué principio es la selección de células bacterianas que contienen moléculas de ADN recombinantes? Trae un ejemplo de tal selección.
14. Muchas cepas de bacterias tienen las mismas enzimas, casi igualmente proporcionando su metabolismo. Mientras tanto, la especificidad de los nucleótidos de los sistemas de restricción, la modificación de las bacterias es diferente. ¿Puedes explicar este fenómeno?
15. ¿Por qué las secuencias de ADN representan los sitios de detección de restricción no pueden contener más de ocho pares de bases?
16. ¿Cuántas veces la secuencia del GHR, reconocible por la edad de restricción de NA III, ocurrirá en el segmento de ADN de 50,000 pares de bases con 30-, 50 y 70 por ciento de contenido de HZ?
17. Restractas BAM HI y BGL i flotan las secuencias de Gatz y T Gatza, respectivamente. ¿Es posible incluir en los fragmentos de ADN del sitio BAM HI producidos por BGL I-Restriction? Si es así, ¿por qué? Si el plásmido utilizado (vector) contiene un sitio para la restricción BGL I, ¿en qué medio de nutrientes puede realizar la selección de bacterias, este plásmido?
18. ¡Calcule la frecuencia de transformación de bacterias por molécula de ADN, si 5-10 5 transformantes están formados por 5000 pares de base de plásmidos?
19. ¿Es posible clonar una replicación de ADN de 0 puntos? E. coli.y si es así, ¿cómo?
20. ¿Es posible determinar cuántas moléculas de ADN necesitan transformar una celda? ¿E. coli?
21. ¿Es posible determinar el sitio de empalme en el ARNm utilizando una reacción en cadena de polimerasa?
22. ¿Cómo se puede usar una reacción en cadena de la polimerasa para ingresar al sitio de restricción deseado en el fragmento de ADN del ADN destinado a la clonación?
23. Nombra los métodos de ingeniería celular en el uso de animales. ¿Cuál es el valor económico de los animales obtenidos por estos métodos?
24. Da las definiciones de "plantas transgénicas" y "animales transgénicos". ¿Los organismos transgénicos preservan la afiliación de su especie o pueden ser considerados organismos de nuevas especies?
25. ¿Qué son los hibridomas y los anticuerpos monoclonales? ¿Cómo los consiguen?
26. ¿Puede la ingeniería celular aplicable a la persona?
27. Supongamos que la inyección de ADN extraterrestre en el huevo y la implantación del ratón se fertiliza de tal manera de un huevo al cuerpo del ratón terminado con su embarazo y nacimiento, ratones que contienen copias de ADN inyectado en el genoma. Sin embargo, los ratones eran mosaicos, es decir. Algunas de sus células contienen copias de ADN inyectado, otras están privadas de este ADN. ¿Puedes explicar la naturaleza de este fenómeno?
28. ¿Considera comida genéticamente peligrosa preparada a partir de productos modificados genéticamente?
29. ¿Necesita la experiencia científica de los alimentos modificados genéticamente?
La cognición está determinada por el hecho de que estamos aprobados como verdad.
PENSILVANIA. Florensky, 1923.
(ADN y ARN) y genética de microorganismos. Se dedica a descifrar la estructura, la síntesis de productos químicos o bioquímicos, de clonación, insertación aislada o recién sintetizada en organismos para que los cambios dirigidos a sus propiedades hereditarias. Ejercicio de ingeniería genética Un sueño de la humanidad de un siglo y antiguo.
Dos descubrimientos hicieron posible crear ingeniería genética. El primero de ellos es el descubrimiento del nombre específico con restricciones. Las restricciones se rasgan, cortan la secuencia de nucleótidos en ADN, pero no donde cayó, sino solo en aquellos lugares donde hay una combinación de ciertos nucleótidos, reconocible solo por esta restricción. Estos "inteligentes" están aislados de microorganismos que protegen contra la información genética de otra persona (por ejemplo, del ADN). Con la ayuda de las restricciones, se puede obtener por la misma parte de la parte de ADN, por ejemplo, incluya una secuencia de nucleótidos que codifican una cierta. Tal puede ser necesario insulina para el tratamiento de la diabetes, humano o utilizado para tratar enfermedades virales.
Es importante para la ingeniería genética y la otra - Ligase, "coser" los segmentos de ADN uno a otro. Con él, es posible, mezclar en las soluciones de tubo de las moléculas de ADN de corte diferente (restringido), coserlas en una, es decir, para conectar una secuencia en la otra.
La segunda ingeniería genética subyacente del descubrimiento se genera en elementos genéticos. Estas son moléculas de ADN anular en relación con la longitud pequeña (no más de 100 mil pares de nucleótidos). Se les llama . Es posible originarse a partir de los llamados fagos moderados (ver), no matar bacterianos, sino que se transmiten de generación a generación. y los moderados se pueden transmitir desde k, e incluirse en su ADN de anillo, pueden ser matrices para la síntesis de mecanismo específico, a través del ARN de información (matriz) con la participación del ribosoma del propietario (ver,). El plásmido y el fago ADN también se pueden cortar por restricciones y se desplazan con las ligasas.
La ingeniería genética se originó cuando los científicos encontraron que con la ayuda de restricciones y ligasas se pueden insertar en o fagos moderados alienígenas, y luego infectarlos. Las dificultades con la inserción en bacterias y fagales (se llaman versiones, transportistas) de los más altos organismos se superaron rápidamente. Ahora los ingenieros genéticos son difíciles de buscar moderados para los que podrían convertirse en vectores seguros.
Ya, la ingeniería genética puede dar en cantidades ilimitadas y otras personas necesarias para tratar enfermedades genéticas (por ejemplo, insulina, etc.). Se sintetizan reproducción en grandes cantidades en las que se introdujeron los correspondientes. En un futuro próximo, se obtendrán inhibidores (moderadores) de tumores malignos, para el tratamiento de enfermedades virales, encefalinas y endorfinas para el tratamiento de enfermedades mentales. En principio, puede hacer la síntesis de carne o leche. A finales de nuestro siglo, se resolverá el problema del cambio direccional de plantas más altas, que revolucionará la agricultura. En primer lugar, será sobre la creación.
1. Oportunidades para la ingeniería genética. cuatro
2. Historia de la ingeniería genética. 6.
3. Ingeniería genética como ciencia. Métodos de ingeniería genética. 10
4. Áreas de aplicación de ingeniería genética. 12
5. Datos científicos del peligro de la ingeniería genética. Dieciocho
Conclusión. 22.
Referencias .. 23
Introducción
El tema de la ingeniería genética se ha ido cada vez más popular. La mayor parte de toda la atención se presta a las consecuencias negativas a las que el desarrollo de esta rama de la ciencia puede llevar a un grado muy bajo, los beneficios que puede traer la ingeniería genética.
El área de aplicación más prometedora es la producción de medicamentos que utilizan tecnologías genéticamente de ingeniería. Recientemente, hubo la oportunidad de recibir vacunas útiles basadas en plantas transgénicas. No menos interés es la producción de productos alimenticios utilizando todas las mismas tecnologías.
La ingeniería genética es la ciencia del futuro. En este momento, en todo el mundo millones de hectáreas de la Tierra se siembran por plantas transgénicas, se crean medicamentos médicos únicos, nuevos productores de sustancias beneficiosas. Con el tiempo, la ingeniería genética permitirá lograr nuevos logros en medicina, agricultura, industria alimentaria y ganadería.
El propósito de este trabajo es estudiar las características de la posibilidad, la historia del desarrollo y la aplicación de la ingeniería genética.
1. Posibilidades de ingeniería genética.
Una parte importante de la biotecnología es la ingeniería genética. Nacido a principios de los 70, logró un gran éxito hoy. Métodos de ingeniería genética Transforman las células de bacterias, levadura y mamíferos en la "fábrica" \u200b\u200bpara la producción a gran escala de cualquier proteína. Esto hace posible analizar en detalle la estructura y la función de las proteínas y usarlas como medicamentos. Actualmente, la varita intestinal (E. coli) se ha convertido en un proveedor de hormonas tan importantes como la insulina y la somatotropina. Anteriormente, la insulina se obtuvo a partir de células de páncreas animales, por lo que era muy alto. Para obtener 100 g de insulina cristalina, se requieren 800-1000 kg de páncreas, y una vaca de hierro pesa 200 a 250 gramos. Hizo que la insulina es cara y difícil de alcanzar una amplia gama de diabéticos. En 1978, los investigadores de la compañía "Gentak" primero recibieron insulina en una cepa especialmente diseñada de palitos intestinales. La insulina consiste en dos cadenas polipeptídicas A y en una longitud de 20 y 30 aminoácidos. Al conectar sus enlaces disulfuro, se forma la insulina nativa de dos cadenas. Se demostró que no contiene proteínas E. coli, endotoxinas y otras impurezas, no da efectos secundarios, como una insulina de los animales, y en la actividad biológica no es
es diferente. Posteriormente, en las células de E. coli, se llevó a cabo la síntesis de proinsulina, para la cual se sintetizó su copia de ADN en la matriz de ARN utilizando transcriptasa inversa. Después de limpiar la epsulina resultante, se dividió y recibió insulina nativa, mientras que se minimizaron las etapas de extracción y aislamiento de hormonas. De 1000 litros de líquido de cultivo, puede recibir hasta 200 gramos de hormonas, que es equivalente a la cantidad de insulina, aislada de 1600 kg de páncreas de cerdos o vacas.
La somatotropina es una hormona de crecimiento humano secretada por la glándula pituitaria. La desventaja de esta hormona conduce a enanitarios hipofisarios. Si ingresa a la somatotropina en dosis de 10 mg por kg de peso tres veces a la semana, entonces, para el año, el niño que sufre de su falta puede ser de 100 cm. Previamente obtenido de un material de tubería, de un cadáver: 4 - 6 mg somatotropina en Términos de recalculación Preparación farmacéutica. Por lo tanto, las cantidades disponibles de hormona fueron limitadas, además, la hormona, obtenida por este método, fue heterogénea y podría contener virus en desarrollo lentamente. En 1980, Genentec desarrolló una tecnología de producción de somatotropina con bacterias, que fue privada de las deficiencias enumeradas. En 1982, la hormona del crecimiento humano se obtuvo en la cultura de E. coli y las células animales en el Instituto Pasteur en Francia, y desde 1984, comenzó la producción industrial de insulina y la URSS. En la fabricación de interferón, tanto E. coli, S. cerevisae (levadura) y la cultura de fibroblastos o leucocitos transformados. Métodos similares también reciben vacunas seguras y baratas.
En la tecnología DNA recombinante, se basa en la producción de sondas de ADN altamente específicas, con la ayuda de las cuales la expresión de genes en los tejidos, la localización de genes en los cromosomas, detectan genes con funciones relacionadas (por ejemplo, en humanos y pollo) . Las sondas de ADN también se utilizan en el diagnóstico de diversas enfermedades.
La tecnología de ADN recombinante hizo posible el enfoque no tradicional "Gene" de la proteína ", llamada" genética inversa ". Con este enfoque, la celda se separa de la celda, el gen de esta proteína se clona, \u200b\u200bse modifica al crear un gen mutante que codifica la forma modificada de la proteína. El gen resultante se introduce en la célula. Si se expresa, llevando su célula y sus descendientes sintetizarán la proteína modificada. Por lo tanto, puede corregir los genes defectuosos y tratar las enfermedades hereditarias.
Si se introduce el ADN híbrido en un huevo fertilizado, se pueden obtener organismos transgénicos que expresan gen mutante y sus descendientes lo transmiten. La transformación genética de los animales le permite establecer el papel de los genes individuales y sus productos proteicos tanto en la regulación de la actividad de otros genes como en varios procesos patológicos. Con la ayuda de la ingeniería genética, se crean líneas animales resistentes a enfermedades virales, así como razas de animales con características útiles humanas. Por ejemplo, la microinjección del ADN recombinante que contiene un gen de somatotropina de toro en las zygota del conejo permitió al animal transgénico con la hiperproducción de esta hormona. Los animales obtenidos poseían una acromegalia pronunciada.
Los portadores de las bases materiales de los genes sirven cromosomas, que incluyen ADN y proteínas. Pero los genes de formación no son químicos, sino funcional. Desde un punto de vista funcional, el ADN consiste en una variedad de bloques que almacenan una cierta cantidad de información: genes. La base de la acción del gen es su capacidad a través de ARN para determinar la síntesis de proteínas. En la molécula de ADN, se registra la información que determina la estructura química de las moléculas de proteínas. El gen es una parte de la molécula de ADN, que contiene información sobre la estructura primaria de una única proteína (un gen es una proteína). Debido a que hay decenas de miles de proteínas en organismos, hay decenas de miles de genes. La combinación de todos los genes celulares es su genoma. Todas las células del organismo contienen el mismo conjunto de genes, pero cada uno de ellos está implementado por varias partes de la información almacenada. Por lo tanto, por ejemplo, las células nerviosas y las características estructuralmente funcionales y biológicas difieren de las células hepáticas.
Ahora, es incluso difícil predecir todas las posibilidades que se implementarán en las próximas décadas.
2. Historia de la ingeniería genética.
La historia de las altas tecnologías médicas y biológicas, los métodos de investigación genética, sin embargo, como, sin embargo, la ingeniería más genética, está directamente relacionada con el deseo eterno de una persona para mejorar las razas de los animales domésticos y las personas cultivadas cultivadas. Seleccionando, ciertos individuos de grupos de animales y plantas y cruzarlos entre ellos, una persona, sin tener la idea correcta de la esencia interna de los procesos que ocurrieron dentro de los seres vivos, sin embargo, muchos cientos y miles de años crearon razas mejoradas De animales y variedades de plantas que poseen las propiedades útiles y necesarias definidas para las personas.
En los siglos XVIII y XIX, se hicieron muchos intentos para averiguar cómo se transmiten signos de generación a la generación. Se hizo un descubrimiento importante en 1760 Botanik Kelretter, quien cruzó dos tipos de tabaco, transfiriendo al polen de una especie en los morteros de otra especie. Las plantas obtenidas de semillas híbridas tenían signos, intermedios entre los signos de ambos padres. Kelreteiver hizo una conclusión lógica de esto que los signos de los padres se transmiten tanto a través de polen (células de semilla) como a través de las semillas (células de huevo). Sin embargo, ni a él, ni sus contemporáneos dedicados a la hibridación de plantas y animales, no pudieron revelar la naturaleza del mecanismo de transmisión de la herencia. Esto se debe en parte al hecho de que en aquellos días los fundamentos citológicos de este mecanismo aún no se conocían, pero principalmente el hecho de que los científicos intentaron estudiar la herencia de todos los signos de plantas al mismo tiempo.
El enfoque científico al estudiar la herencia de ciertos signos y propiedades fue desarrollada por el Monk Austrian Catholic Monk Gregor Mendel, que en el verano de 1865 comenzó sus experimentos sobre la hibridación de las plantas (hasta el cruce de variedades de guisantes) en el territorio de su monasterio. Abrió las principales leyes de genética por primera vez. Gregor Mendel logró el éxito, porque estudió la herencia de individuos, claramente diferentes entre sí (contrastantes), contó el número de descendientes de cada tipo y dirigió cuidadosamente los registros detallados de todos sus experimentos en el cruce. El conocimiento de los conceptos básicos de las matemáticas le permitió interpretar correctamente los datos obtenidos y presentar el supuesto de que cada signo está determinado por dos factores hereditarios. Más tarde, un talentoso investigador monje se mostró claramente que las propiedades hereditarias no se mezclan, pero se transmiten a la descendencia en forma de ciertas unidades. Esta brillante conclusión se confirmó por completo cuando fue posible ver los cromosomas y descubrir las características de los diferentes tipos de división celular: Mitosis (células somáticas - células del cuerpo), meiosis (genital, reproducción, germinativa) y fertilización.
Mendel informó sobre los resultados de su trabajo en la reunión de la Sociedad de Naturales de Bunnian y los publicó en los escritos de esta sociedad. El significado de los resultados que recibió no se entendió por sus contemporáneos, y estos estudios no atraeron la atención de los científicos de cría y los naturalistas durante casi 35 años.
En 1900, después de los detalles de la división de células por tipo de mitosis, meiosis y la misma fertilización, tres investigadores, de frieze en Holanda, correnes en Alemania y Chermak, en Austria, realizó una serie de experimentos e independientemente de los demás inmediatamente. Las leyes de la herencia, que se destacaron anteriormente. Más tarde, encontrando el artículo de Mendel, en el que estas leyes estaban claramente formuladas durante 35 años antes que ellos, estos científicos fueron recompensados \u200b\u200bpor unanimidad con un científico-inoku, llamando a las dos leyes básicas de herencia por su nombre.
En la primera década del siglo XX, los experimentos se llevaron a cabo con las plantas y animales más diversos, y se hicieron numerosas observaciones con respecto a la herencia de los signos en humanos, lo que mostró claramente que todos estos organismos heredidad obedecen las mismas leyes básicas. Se encontró que los factores descritos por Mendel, que determinan una característica separada, se ubican en los cromosomas del núcleo celular. Posteriormente, en 1909, estas unidades fueron nombradas genes Danish Botany Iohansen (de la palabra griega "Ge-Nose" - Género, Origen), y el científico estadounidense William Seatton notó la sorprendente similitud entre el comportamiento de los cromosomas durante la formación de juegos (sexo Células), su fertilización y su transferencia de factores hereditarios mendelanos: genes. Basado en estos ingeniosos descubrimientos, se creó la llamada teoría cromosómica de la herencia.
En realidad, la genética en sí misma como ciencia de la herencia y la variabilidad de los organismos vivos y los métodos para administrarlos, se originaron a principios del siglo XX. El científico genético estadounidense T. Morgan, junto con sus empleados, realizó numerosos experimentos, permitió revelar la base genética para la definición de sexo y explicar una serie de formas inusuales de herencia, en las que la transmisión de un signo depende del piso de El individuo (los llamados letreros bordeados de piso). El próximo primer paso adelante se realizó en 1927, cuando Meller encontró que, irradiando la fruta de la fruta, la fruta y otros organismos por radiografías, puede causarles artificialmente los cambios en los genes, es decir, mutaciones. Esto hizo posible obtener muchos nuevos genes mutantes, material adicional para estudiar herencia. Los datos sobre la naturaleza de las mutaciones sirvieron como una de las claves para entender y la estructura de los genes mismos.
En los años 20 de nuestro siglo, científicos soviéticos de la escuela A.S. Se llevaron a cabo los primeros experimentos, lo que mostró lo difícil que es un gen. Estas ideas fueron utilizadas por J. Watson y F. Creek, que se logró en 1953 en Inglaterra para crear un modelo de ADN y descifrar el código genético. El trabajo de investigación científica se asocia luego con la creación específica de nuevas combinaciones de material genético, y llevó a la aparición de la ingeniería genética.
Al mismo tiempo, en los años 40, comenzó un estudio experimentado de relaciones entre genes y enzimas. Para este propósito, otro objeto se usó ampliamente: la seta de molde de neurospora, que podría obtenerse artificialmente y explorar una serie de mutaciones bioquímicas asociadas con la pérdida de una enzima particular (proteína). En las últimas últimas décadas, los objetos más comunes de los estudios genéticos fueron la varita intestinal (Escherichia coli) y algunos bacteriófagos que afectaron a esta bacteria.
Desde principios del siglo XX, se observó con un interés relajante en estudiar la herencia de ciertos signos (específicos) en los humanos y a la transferencia hereditaria de signos deseables e indeseables de mascotas y plantas cultivadas. Confiando en un conocimiento cada vez más profundo de los patrones genéticos, los científicos genéticos y los criadores aprendidos casi por orden de traer razas de ganado que puedan sobrevivir en clima cálido, vacas que dan mucha leche con grasas altas y pollos que transportan huevos grandes con conchas delgadas, calificaciones de maíz y trigo con alta resistencia a ciertas enfermedades.
En 1972, se obtuvo el primer ADN híbrido (recombinante) en los Estados Unidos en el laboratorio de P. Berg. Las ideas emocionantes en el campo de la genética humana y los métodos de investigación genética comenzaron a ser ampliamente desarrollados y aplicados en el propio medicamento. En los años 70, comenzó a descifrar el genoma humano. Durante más de docenas de años, hay un proyecto llamado "Genoma del hombre". De los 3 mil millones de pares de nucleótidos, ubicados en forma de pasajes continuos sólidos, todavía se lee solo unos 10 millones de caracteres. Al mismo tiempo, se crean nuevas técnicas genéticas, que aumentan la velocidad del ADN de lectura. Director del Centro Médico y Genetic de la Academia Rusa de Ciencias Médicas V.I. Ivanov definitivamente cree que "todo el genoma se lea alrededor de 2020".
3. Ingeniería genética como ciencia. Métodos de ingeniería genética.
Ingeniería genética: diseño in vitro estructuras genéticas funcionalmente activas (ADN recombinante), o de otra manera, la creación de programas genéticos artificiales (BAEV A.A.). Por a.s. La ingeniería genética de Peerbian es un sistema de técnicas experimentales para diseñar estructuras genéticas artificiales en forma de las llamadas moléculas de ADN recombinante o híbrido.
Esto está dirigido a un programa predeterminado para diseñar sistemas genéticos moleculares fuera del cuerpo, seguido de la introducción de ellos en un organismo vivo. Al mismo tiempo, los DNA recombinantes se convierten en una parte integral del aparato genético del organismo de astillas y reporta nuevas propiedades genéticas, bioquímicas y fisiológicas únicas.
El propósito de la ingeniería genética aplicada es diseñar tales moléculas de ADN recombinantes, que, cuando se introdujeron en el aparato genético, le darían al cuerpo a organizarse, útil para una persona.
La tecnología de ADN recombinante utiliza los siguientes métodos:
División de ADN específico con restricción de nucleasas, acelerando la liberación y manipulación con genes individuales;
Secuenciación rápida de todos los nucleótidos con un fragmento de ADN purificado, que le permite determinar los bordes del gen y la secuencia de aminoácidos codificada por ella;
Diseñando ADN recombinante;
Hibridación de ácidos nucleicos, lo que permite identificar secuencias de ARN específicas o ADN con mayor precisión y sensibilidad en función de su capacidad para unir las secuencias complementarias de ácidos nucleicos;
Clonación de ADN: amplificación in vitro con una reacción de la polimerasa de cadena o la introducción de un fragmento de ADN en una célula bacteriana, que, después de tal transformación, reproduce este fragmento en millones de copias;
Introducción de ADN recombinante en células u organismos.
4. Áreas de aplicación de ingeniería genética.
Actualmente, los descubrimientos científicos en el campo de la genética humana tienen una importancia revolucionaria, ya que se trata de la posibilidad de crear un "mapa del genoma humano", o la "anatomía patológica del genoma humano". Esta tarjeta genética le permitirá instalar la ubicación de los genes que son responsables de ciertas enfermedades hereditarias en la hélice larga del ADN. Según los científicos genéticos, estas posibilidades ilimitadas han formado la base para la idea de aplicar en la práctica clínica, la llamada terapia génica, que es una dirección de tratamiento de los pacientes, que se asocia con la sustitución de los genes afectados con Altas tecnologías biológicas y ingeniería genética. La invasión del gen humano y garantizar que sus medios de vida sea posible tanto a nivel de somático (todo tipo de cuerpos con ciertas diferencias estructurales y funcionales) de las células corporales y a nivel de células genitales, reproductivas (germinativas) y germinales (embrionarias) .
Ingeniería genética como un tipo de terapia: el tratamiento de una determinada enfermedad determinada genéticamente está asociada con el suministro de una molécula de ADN de unadería adecuada para reemplazarlo con la ayuda de su gen, el sector del cromosoma, que contiene un defecto en sí mismo. , o para incrustar el material genético humano por fusión con las llamadas células del cuerpo humano somáticas que tienen un defecto genético. La tarea de ingeniería genética contra una persona es proporcionar el impacto con propósito apropiado en un cierto gen para corregirlo hacia el funcionamiento correcto y garantizar a una persona que sufre una enfermedad hereditaria, una opción normal e inteligente del gen. A diferencia de los medicamentos, la terapia con medicamentos, dicha terapia, llamada ingeniería genética, puede, aparentemente, proporcionar a un paciente a largo plazo, prolongado, altamente eficiente, lo que brinda un gran tratamiento de alivio y beneficio.
Sin embargo, todos los métodos modernos para administrar el ADN en los organismos vivos no pueden dirigirlo y entregarlo a una cierta población de células que contienen el cambio cambiado y, por lo tanto, convierten el gen de funcionamiento. En otras palabras, la llamada transferencia direccional, el transporte de genes en las condiciones del cuerpo (en el modelo in vivo) es actualmente imposible.
Un enfoque metodológico diferente basado en la extracción de un paciente una cierta población de células que contienen el gen afectado y la manipulación con material genético al reemplazar los genes defectuosos en las células que utilizan ingeniería genética (en el modelo in vitro) y devolviéndolos al lugar en El cuerpo, donde fueron sacados del paciente, actualmente en las condiciones de los centros médicos y genéticos son posibles. Este método de terapia génica a través de la ingeniería genética ya se ha utilizado en un intento experimental de curar a dos pacientes que sufrieron una enfermedad rara causada genéticamente, la llamada beta-talasemia, que, como la anemia de células falciformes, también es causada por la presencia. en glóbulos rojos dispuestos incorrectamente y, por lo tanto, la proteína que funciona incorrectamente. La esencia de la manipulación fue que las llamadas células madre se aislaron de la médula ósea, en los cromosomas de los cuales se introdujo la sección de hemoglobulina de la sección de ADN en el cromosoma. Después de que los pacientes restantes en la médula ósea, las células madre que funcionan incorrectamente se destruyeron casi por completo, las células madre mejoraron con la ayuda de la ingeniería genética. Desafortunadamente, estos dos intentos resultan ser clínicamente fracasados, ya que los pacientes murieron. Este primer caso del uso de la ingeniería genética en las condiciones del Hospital del Hospital no se permitió y no fue aprobado por los Comités de Control pertinentes, y sus participantes fueron condenados fuertemente por una bruta violación de las reglas para realizar investigaciones en el campo de humanos. genética.
Casi a otras consecuencias puede llevar a la ingeniería genética de las células de reproducción (sexo), ya que la administración de ADN en estas células difiere de la corrección de un defecto genético en células somáticas (corporales, no tratables). Se sabe que la introducción de otros genes en el cromosoma de las células genitales conduce a su transmisión a las generaciones posteriores. En principio, es posible introducir ciertas partes del ADN en lugar de secciones defectuosas al material genético de cada célula reproductiva de una cierta persona, que se ve afectada por una enfermedad genéticamente predeterminada.
De hecho, esto fue logrado por los ratones. Así, desde el ovario femenino, se obtuvo una célula de huevo, que posteriormente se fertilizó en el tubo (in vitro), y luego en un huevo fertilizado en un cromosoma, se introdujo una sección extranjera del ADN. Se implantó el mismo huevo fertilizado con un genoma cambiado (introducido) en el ratón materno ratón-mujer. La fuente del ADN extraño en un experimento fue el material genético del conejo, y en el otro, una persona.
Para detectar en el período de desarrollo fetal intrauterino, la probabilidad del nacimiento del niño con ciertas desviaciones genéticas, como, por ejemplo, el síndrome de Down o la enfermedad tailandés-saxide, la técnica de investigación y desarrollo del llamado amniocente - predial El análisis, durante el cual la muestra de líquido biológico que contiene las células embrionarias se toman de una bolsa amniótica en la etapa temprana del segundo trimestre del embarazo. Además, el método de extraer varias células de núcleos de la muestra de la sangre placentaria de la madre se obtuvo su mayor desarrollo. Las células matriz así obtenidas se pueden usar solo para detectar un número limitado de enfermedades determinadas genéticamente bajo las cuales se pronuncian, trastornos gruesos en la estructura de ADN y los cambios determinados por los análisis bioquímicos. La ingeniería genética que utiliza el ADN recombinante con un estudio intrauterino abre la capacidad de diagnosticar correctamente varias y numerosas enfermedades hereditarias.
En este caso, se están desarrollando técnicas para crear las llamadas "sondas" de genes, usando cuáles se pueden instalar, ya sea que haya un gen normal, sin cambios en el cromosoma, o hay un gen anormal y defectuoso. Además del uso del ADN recombinante, la ingeniería genética, que se encuentra en una de las etapas de su formación, en el futuro permitirá la llamada "planificación" de los genes humanos, con el cálculo para que un cierto gen que lleva un distorsionado. , la información patológica y debido a los intereses de la genética de los médicos, podría detectarse a tiempo y de manera bastante rápida por analogía con el método de uso de otro gen "etiquetado". Esta compleja técnica médica y biológica debe ayudar al determinar la ubicación de cualquier gen en las células de la mañana, y no solo en aquellos, la probabilidad de detección en la que se realicen varias violaciones utilizando la técnica de amnocsentsis.
En los últimos años, las nuevas secciones de ciencias biomédicas han surgido en los últimos años, como, por ejemplo, una alta tecnología de ADN, terapia embrionaria y terapia celular (cito-terapia), es decir, diagnóstico intrauterino y tratamiento de una enfermedad determinada genéticamente como en el Fase de formación y el desarrollo del embrión (embrión) y en la etapa de maduración del feto. La invasión de material embrionario y manipulación con él tiene un impacto directo en la herencia de los cambios genéticos, ya que tienen la capacidad de transmitir de generación a generación. Además, el diagnóstico genético en sí mismo comienza a crecer en la predicción genética, es decir, en una definición, el destino futuro de una persona, fijando los principales cambios revolucionarios en la propia medicina, que, como resultado, tiene la oportunidad de complejo médico y Los experimentos genéticos y la metodología han comenzado mucho antes de la aparición de una "imagen clínica de la enfermedad", a veces incluso antes del nacimiento de una persona, determinar qué agers hereditarios están amenazados. Por lo tanto, gracias a los esfuerzos de ingeniería genética y especialistas en el campo de la ingeniería genética, la llamada "medicina pronóstica" se originó en las profundidades de las ciencias médicas y biológicas, es decir, medicina, "haciendo pronósticos para el futuro".
Al mismo tiempo, varias tecnologías y técnicas de ingeniería genética permiten predecir en el período intrauterino de desarrollo del niño, antes de su nacimiento, no solo la presencia de una cierta enfermedad hereditaria, sino que también describe en detalle el médico y la genética. Propiedades del embrión creciente y feto.
Con la acumulación de nuevos datos sobre el mapeo genético del genoma humano y la descripción (secuenciación) de su ADN, y también porque los métodos modernos desarrollados para estudiar los polimorfismos de ADN hacen posible realizar información genética accesible sobre ciertos estructurales y funcionales (incluida la inclusión Patológicos) Características del cuerpo humano, que, aparentemente, se mostrará en el futuro, pero aún no se notará ahora, se hace posible obtener con la ayuda de diagnósticos médicos y genéticos de toda la información genética sobre el niño no solo preclinicamente, que es, antes de la manifestación de cierta enfermedad hereditaria, y prenatal, es decir, antes de su nacimiento, pero también más a menudo, es decir, incluso antes de su concepción.
En un futuro completamente previsible, gracias al éxito y progreso en el campo de los diagnósticos médicos-genéticos, será posible de acuerdo con los diagnósticos de ADN, es suficiente juzgar por esto, por ejemplo, cuál será el crecimiento de una persona, Sus habilidades mentales, una predisposición a ciertas enfermedades (en particular, a la oncológica o mental), los condenados en la manifestación y el desarrollo de cualquier enfermedad hereditaria.
Las tecnologías médicas y biológicas modernas permiten detectar varias violaciones en genes que pueden expresarse y causar ciertas dolencias, no solo en la etapa de la enfermedad clínica pronunciada, sino que, incluso cuando no hay signos de patología y la enfermedad en sí misma se declarará. Los ejemplos de esto pueden ser un hombre llamativo mayores de 40 años, e incluso a 70 años, la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Huntington. Sin embargo, en estos casos es posible detectar genes que pueden causar enfermedades similares en los seres humanos, incluso antes de la concepción del propio paciente. También se sabe que la diabetes mellitus se puede atribuir al número de enfermedades. La predisposición a esta enfermedad y la patología determinada genéticamente se heredan y se pueden manifestar en caso de incumplimiento de un determinado estilo de vida en una edad madura o de vejez. Es posible con la confianza suficiente de que si ambos padres o uno de ellos sufre de diabetes, la probabilidad de herencia del gen "diabetes" o un conjunto de tales genes se transmite a los niños.
En este caso, resulta posible realizar una investigación médica y biológica relevante y poner el diagnóstico correcto en presencia de pequeñas cantidades microscópicamente de material biológico. A veces hay varias células separadas suficientes para esto, que se multiplicarán en la cultura in vitro, y se obtendrá el "retrato genético" de la persona de la prueba, por supuesto, no en todos los genes de su genoma (son decenas de ¡Miles de personas!), Pero en aquellos de ellos por los cuales hay buenas razones para sospechar la presencia de ciertos defectos. El desarrollo simultáneo de los métodos de ingeniería celular y genética permitirá las etapas posteriores del conocimiento del genoma abrir una capacidad práctica para fines arbitrarios y, sobre todo para fines terapéuticos, cambiar la secuencia y el orden de los genes, su composición y estructura.
La medicina no es la única área de ingeniería genética. Hay ingeniería genital de plantas, ingeniería genética de células bacteriológicas.
Recientemente, las nuevas oportunidades han aparecido en la obtención de vacunas "comestibles" basadas en plantas transgénicas.
Para las plantas transgénicas en el mundo, se alcanzan grandes éxitos. Están en gran parte relacionados con el hecho de que el problema de obtener el cuerpo de la célula, los grupos celulares o el embrión inmaduro en las plantas ahora no son mucho trabajo. La tecnología celular, el cultivo de tejidos y la creación de regenerantes son ampliamente utilizados en la ciencia moderna.
Considere los logros en el campo de la producción de cultivos, que se obtuvieron en el Instituto Siberiano de Fisiología y Bioquímica de Plant SB RAS.
Por lo tanto, en los últimos años, se han obtenido una serie de plantas transgénicas mediante la transferencia de UGT, ACP, ACB, genes ACCC en su gen, y otros seleccionados de varios objetos vegetales.
Como resultado de la introducción de estos genes, plantas de trigo transgénicas, papas, tomates, tomates, pepinos, soja, guisantes, colza, fresas, aspen y algunos otros.
La introducción de genes se produjo en los tejidos de "bombardeo" de la "pistola de genes" (el diseño de los cuales se desarrolló en nuestro instituto), o un vector genético basado en el plásmido agrobacteriano que tiene genes objetivo incorporados y los promotores correspondientes.
Como resultado, se forman una serie de nuevas formas transgénicas. Aquí hay algunos de ellos.
Trigo transgénico (2 grados), que tiene un crecimiento y bruto significativamente más intensivo, es presumiblemente más resistente a la sequía y otros factores ambientales adversos. Se está estudiando su productividad y herencia de las propiedades adquiridas.
Patatas transgénicas, que se han observado durante tres años. Constantemente da una cosecha por 50--90 por ciento por encima del control, adquirió una resistencia casi completa a los herbicidas de la serie Auxino y, además, sus tubérculos son significativamente menos "negros" en cortes al reducir la actividad de la polifenoloxirona.
Tomate transgénico (varias variedades), caracterizadas por un mayor topes y rendimiento. En las condiciones del invernadero de su cosecha, hasta 46 kg de un metro cuadrado (dos más que el control anterior).
El pepino transgénico (varias variedades) proporciona un mayor número de flores fértiles y, en consecuencia, las frutas con rendimientos de hasta 21 kg de un metro cuadrado contra 13.7 en control.
Hay formas transgénicas y otras plantas, muchas de las cuales también tienen varios signos económicos útiles.
La ingeniería genética es la ciencia de hoy y mañana. Ya en el mundo, se crean decenas de millones de hectáreas en el mundo, se crean nuevos medicamentos, se crean nuevos productores de sustancias beneficiosas. Con el tiempo, la ingeniería genética se convertirá en una herramienta cada vez más poderosa para nuevos logros en el campo de la medicina, la medicina veterinaria, la farmacología, la industria alimentaria y la agricultura.
5. Hechos científicos de la ingeniería genética peligrosa.
Cabe señalar que junto con el progreso, que lleva el desarrollo de la ingeniería genética, asigna algunos hechos del peligro de la ingeniería genética, la principal de los cuales se presentan a continuación.
1. La ingeniería genética es radicalmente diferente de la eliminación de nuevas variedades y rocas. La adición artificial de genes alienígenas interrumpe fuertemente el control genético ajustado con precisión de una célula normal. Los genes manipuladores son radicalmente diferentes de la combinación de cromosomas maternales y paternales, que ocurren con el cruce natural.
2. Actualmente, la ingeniería genética es técnicamente imperfecta, ya que no puede controlar el proceso de incrustar un nuevo gen. Por lo tanto, es imposible prever el lugar de incrustación y los efectos del gen agregado. Incluso si la ubicación del gen será posible instalar después de incrustarse en el genoma, la información disponible del ADN es muy incompleta para predecir los resultados.
3. Como resultado de la adición artificial de un gen alienígeno, las sustancias peligrosas pueden formarse imposibles. En el peor de los casos, puede ser sustancias tóxicas, alérgenos u otras sustancias perjudiciales para la salud. La información sobre este tipo de posibilidades sigue siendo muy incompleta.
4. No hay métodos completamente confiables para la inspección para la inofensiva. No se puede revelar más del 10% de los efectos secundarios graves de nuevos medicamentos, a pesar de la investigación cuidadosamente realizada sobre la inofensiva. El grado de riesgo del hecho de que las propiedades peligrosas de los nuevos productos modificados por la ingeniería genética permanecerán inadvertidos, probablemente significativamente más que en el caso de las drogas.
5. Actualmente hay suficientes requisitos insuficientes actualmente insuficientes. Están completamente compilados de tal manera que simplifiquen el procedimiento de aprobación. Te permiten usar métodos de inofensivos extremadamente insensibles. Por lo tanto, existe un riesgo significativo de que los alimentos de los alimentos peligrosos pueden verificarse inadvertidos.
6. Creado hasta la fecha con la ayuda de alimentos genéticos de ingeniería no tiene ningún valor significativo para la humanidad. Estos productos satisfacen principalmente los intereses comerciales.
7. Conocimiento de la acción sobre el medio ambiente modificado con la ayuda de los organismos de ingeniería genética introducidos allí es completamente insuficiente. Aún no se ha demostrado que los organismos modificados por la ingeniería genética no tendrán un efecto perjudicial en el medio ambiente. Los ecólogos hicieron suposiciones sobre diversas complicaciones ambientales potenciales. Por ejemplo, hay muchas oportunidades para la distribución incontrolada de genes potencialmente peligrosos utilizados por la ingeniería genética, incluida la transferencia de genes por bacterias y virus. Es probable que las complicaciones causadas en el medio ambiente puedan corregir, ya que los genes liberados no pueden ser devueltos.
8. Pueden ocurrir virus nuevos y peligrosos. Se muestra experimentalmente que los virus incorporados en el genoma se pueden conectar a los genes de virus infecciosos (la llamada recombinación). Tales nuevos virus pueden ser más agresivos que la inicial. Los virus también pueden estar menos especiados. Por ejemplo, los virus vegetales pueden ser perjudiciales para los insectos útiles, los animales, así como las personas.
9. Conocimiento de la sustancia hereditaria, ADN, muy incompleto. Se sabe acerca de la función de solo el tres por ciento del ADN. Manipulado de manera ristigérica por sistemas complejos, cuyos conocimientos están incompletos. La amplia experiencia en biología, ecología y medicina muestra que puede causar graves problemas y trastornos impredecibles.
10. La ingeniería genética no ayudará a resolver el sabor del hambre del mundo. La afirmación de que la ingeniería genética puede hacer una contribución significativa al permiso del problema del hambre en el mundo, es un mito científicamente irrazonable.
Conclusión
La ingeniería genética es un método de biotecnología, que se dedica a la investigación sobre la reestructuración de los genotipos. El genotipo no es solo una cantidad mecánica de genes, sino el sistema complejo desarrollado en el proceso de evolución de los organismos. La ingeniería genética le permite transferir información genética de un cuerpo a otro por operaciones en el tubo de ensayo. La transferencia de genes permite superar las barreras internas especiales y transmitir signos hereditarios separados de algunos organismos a otros.
La reestructuración de los genotipos, al realizar tareas de ingeniería genética, son cambios de alta calidad en los genes que no están relacionados con la estructura del cromosoma visible en el microscopio. Los cambios genéticos se deben principalmente a la transformación de la estructura química del ADN. La información sobre la estructura de la proteína registrada en forma de una secuencia de nucleótidos se realiza como una secuencia de aminoácidos en la molécula de proteínas sintetizada. El cambio en la secuencia de nucleótidos en el ADN cromosómico, la pérdida de una y la inclusión de otros nucleótidos varía la composición de la molécula de ARN formando el ADN, y esto, a su vez, causa una nueva secuencia de aminoácidos durante la síntesis. Como resultado, una nueva proteína comienza a sintetizarse en la célula, lo que conduce a la aparición de nuevas propiedades del cuerpo. La esencia de la ingeniería genética genética es que los genes o grupos individuales de genes están incrustados en el genotipo del cuerpo. Como resultado de la incrustación en el genotipo del gen anterior, es posible forzar la célula para sintetizar las proteínas que no se ha sintetizado anteriormente.
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