Inginerie genetică este o metodă biotehnologică care se ocupă cu cercetările privind rearanjarea genotipurilor. Un genotip nu este doar o sumă mecanică de gene, ci un sistem complex care s-a dezvoltat în procesul de evoluție al organismelor. Ingineria genetică permite transferul de informația genetică de la un organism la altul. Transferul genelor face posibilă depășirea barierelor dintre specii și transferul anumitor caracteristici ereditare ale unor organisme către altele.

De către transportatori fundații materiale genele sunt cromozomi, care includ ADN și proteine. Dar genele pentru educație nu sunt chimice, ci funcționale. Din punct de vedere funcțional, ADN-ul este format din multe blocuri care stochează o anumită cantitate de informații - gene. Acțiunea unei gene se bazează pe capacitatea acesteia de a determina sinteza proteinelor prin ARN. În molecula de ADN, parcă, sunt înregistrate informații care determină structura chimică a moleculelor de proteine. O genă este o secțiune a unei molecule de ADN care conține informații despre structura primară a unei singure proteine ​​(o genă - o proteină). Deoarece organismele conțin zeci de mii de proteine, există zeci de mii de gene. Ansamblul tuturor genelor unei celule alcătuiește genomul acesteia. Toate celulele corpului conțin același set de gene, dar fiecare dintre ele implementează parte diferită informațiile stocate. Prin urmare, de exemplu, celule nervoaseși funcțional structural și caracteristici biologice diferă de celulele hepatice.

Reorganizarea genotipurilor, atunci când se efectuează sarcini de inginerie genetică, este o modificare calitativă a genelor care nu este asociată cu modificări ale structurii cromozomilor vizibile la microscop. Modificările genelor sunt asociate în primul rând cu transformarea structurii chimice a ADN-ului. Informațiile despre structura unei proteine, înregistrate ca o secvență de nucleotide, sunt realizate ca o secvență de aminoacizi într-o moleculă de proteină sintetizată. O modificare a secvenței de nucleotide din ADN-ul cromozomial, pierderea unora și includerea altor nucleotide modifică compoziția moleculei de ARN formată pe ADN, iar aceasta, la rândul său, determină o nouă secvență de aminoacizi în timpul sintezei. Ca urmare, o nouă proteină începe să fie sintetizată în celulă, ceea ce duce la apariția de noi proprietăți în organism. Esența metodelor de inginerie genetică constă în faptul că gene individuale sau grupuri de gene sunt încorporate sau excluse din genotipul unui organism. Ca rezultat al inserării unei gene absente anterior în genotip, este posibil să forțați celula să sintetizeze proteine ​​pe care nu le-a sintetizat anterior.

Cea mai comună metodă de inginerie genetică este metoda de obținere a recombinantului, adică. care conțin o genă străină, plasmide. Plasmidele sunt molecule circulare de ADN dublu catenar constând din câteva mii de perechi de baze. Acest proces constă din mai multe etape.

1. Restricție - tăierea ADN-ului, de exemplu, o persoană în fragmente.

2. Ligare - un fragment cu gena dorită este introdus în plasmide și ligat.

3. Transformare - introducerea plasmidelor recombinante în celule bacteriene. În acest caz, bacteriile transformate capătă anumite proprietăți. Fiecare dintre bacteriile transformate se înmulțește și formează o colonie de multe mii de descendenți - o clonă.

4. Screening - selectarea dintre clonele bacteriilor transformate a celor care sunt plasmide care poartă gena umană dorită.

Tot acest proces se numește clonare. Cu ajutorul clonării, puteți obține mai mult de un milion de copii ale oricărei bucăți de ADN de la o persoană sau alt organism. Dacă fragmentul donat codifică o proteină, atunci experimental este posibil să se studieze mecanismul care reglează transcripția acestei gene și, de asemenea, să se producă această proteină în cantitatea necesară. În plus, un fragment de ADN clonat de la un organism poate fi introdus în celulele altui organism. Acest lucru poate fi realizat, de exemplu, cu randamente ridicate și durabile datorită genei introduse care oferă rezistență la o serie de boli. Dacă introducem în genotipul bacteriilor din sol genele altor bacterii care au capacitatea de a lega azotul atmosferic, bacteriile din sol vor putea converti acest azot în azotul legat al solului. Prin introducerea în genotipul bacteriei E. coli a unei gene din genotipul uman care controlează sinteza insulinei, oamenii de știință au realizat producția de insulină prin astfel de E. coli. Odată cu dezvoltarea ulterioară a științei, va deveni posibilă introducerea genelor lipsă în embrionul uman și, prin urmare, evitarea bolilor genetice.

Experimentele de clonare a animalelor au loc de mult timp. Este suficient să îndepărtați nucleul din ou, să implantați nucleul unei alte celule prelevate din țesutul embrionar și să-l creșteți - fie într-o eprubetă, fie în uterul unei mame adoptive. Oaia clonată, Doli, a fost creată într-un mod neconvențional. Nucleul din celula ugerului unei oi adulte de 6 ani dintr-o rasă a fost transplantat într-un ou fără nucleu al unei oaie din altă rasă. Embrionul în curs de dezvoltare a fost plasat într-o a treia rasă de oi. Deoarece oaia născută a primit toate genele de la prima oaie donatoare, este copia sa genetică exactă. Acest experiment deschide o mulțime de noi posibilități pentru clonarea raselor de elită, în loc de ani de selecție.

Oamenii de știință de la Universitatea din Texas au reușit să prelungească durata de viață a mai multor tipuri de celule umane. De obicei, o celulă moare după ce a trecut prin aproximativ 7-10 procese de diviziune și au realizat o sută de diviziuni celulare. Îmbătrânirea, potrivit oamenilor de știință, are loc datorită faptului că, cu fiecare diviziune, celulele pierd telomeri, structuri moleculare care se află la capetele tuturor cromozomilor. Oamenii de știință au implantat în celule gena pe care au descoperit-o, care este responsabilă de producerea telomerazei și, prin urmare, le-a făcut nemuritoare. Poate că aceasta este calea viitoare către nemurire.

Din anii 80 au apărut programe pentru studiul genomului uman. În procesul de executare a acestor programe, au fost deja citite aproximativ 5 mii de gene (genomul uman complet conține 50-100 mii). Au fost descoperite o serie de noi gene umane. Ingineria genetică câștigă totul importanță mai mareîn terapia genică. Pentru că multe boli sunt la nivel genetic. În genom există o predispoziție la multe boli sau rezistență la acestea. Mulți oameni de știință cred că medicina genomică și ingineria genetică vor funcționa în secolul XXI.

YouTube colegial

  • 1 / 5

    Ingineria genetică servește la obținerea calităților dorite ale unui organism mutabil sau modificat genetic. Spre deosebire de reproducerea tradițională, în timpul căreia genotipul suferă modificări doar indirect, ingineria genetică vă permite să interveniți direct în aparatul genetic folosind tehnica clonării moleculare. Exemple de aplicații ale ingineriei genetice sunt producția de noi soiuri modificate genetic de culturi de cereale, producția de insulină umană folosind bacterii modificate genetic, producerea de eritropoietine în cultura celulară sau noi rase de șoareci experimentali pentru cercetarea științifică.

    Baza industriei microbiologice, biosintetice este celula bacteriană. Celulele necesare producției industriale sunt selectate după anumite criterii, dintre care cel mai important este capacitatea de a produce, sintetiza, în timp ce în cantități maxime posibile, un anumit compus - un aminoacid sau un antibiotic, un hormon steroidian sau un organic. acid. Uneori este necesar să existe un microorganism capabil, de exemplu, să folosească uleiul sau apa reziduală ca „hrană” și să le transforme în biomasă sau chiar proteine ​​care sunt destul de potrivite pentru aditivii furajelor. Uneori sunt necesare organisme care se pot dezvolta la temperaturi ridicate sau în prezența unor substanțe care sunt cu siguranță fatale pentru alte tipuri de microorganisme.

    Sarcina de a obține astfel de tulpini industriale este foarte importantă; pentru modificarea și selecția lor au fost dezvoltate numeroase metode de influență activă asupra celulei - din procesare otrăvuri puternice, înainte de expunerea la radiații. Scopul acestor tehnici este unul - de a realiza o schimbare a aparatului ereditar, genetic al celulei. Rezultatul lor este producerea a numeroși microbi mutanți, din sute și mii dintre care oamenii de știință încearcă apoi să aleagă cei mai potriviți pentru un anumit scop. Crearea de metode de mutageneză chimică sau de radiații a fost o realizare remarcabilă în biologie și este utilizată pe scară largă în biotehnologia modernă.

    Dar capacitățile lor sunt limitate de natura microorganismelor în sine. Ei nu sunt capabili să sintetizeze o serie de substanțe valoroase care se acumulează în plante, în primul rând în uleiuri medicinale și esențiale. Ei nu pot sintetiza substanțe care sunt foarte importante pentru viața animalelor și a oamenilor, o serie de enzime, hormoni peptidici, proteine ​​imune, interferoni și mulți alții compuși simpli aranjați care sunt sintetizați în organismele animalelor și ale oamenilor. Desigur, posibilitățile microorganismelor sunt departe de a fi epuizate. Din toată abundența de microorganisme folosite de știință și mai ales de industrie, doar o mică parte. În scopul reproducerii microorganismelor, de mare interes sunt, de exemplu, bacteriile anaerobe care pot trăi în absența oxigenului, fototrofele care utilizează energia luminoasă precum plantele, chimioautotrofele, bacteriile termofile care pot trăi la temperaturi, după cum sa descoperit recent, aproximativ 110 ° C etc.

    Și totuși limitările" material natural„Este evident. Ei au încercat și încearcă să ocolească restricțiile cu ajutorul culturilor de celule și țesuturi de plante și animale. Aceasta este o cale foarte importantă și promițătoare, care este implementată și în biotehnologie. În ultimele decenii, oamenii de știință au dezvoltat metode prin care celulele tisulare individuale ale unei plante sau animale pot fi făcute să crească și să se înmulțească separat de organism, cum ar fi celulele bacteriene. Aceasta a fost o realizare importantă – culturile celulare obţinute sunt folosite pentru experimente şi pentru producerea industrială a anumitor substanţe care nu pot fi obţinute cu ajutorul culturilor bacteriene.

    Un alt domeniu de cercetare este îndepărtarea genelor din ADN care nu sunt necesare pentru codificarea proteinelor și funcționarea organismelor și crearea de organisme artificiale bazate pe un astfel de ADN cu un „set trunchiat” de gene. Acest lucru face posibilă creșterea dramatică a rezistenței organismelor modificate la viruși.

    Istoricul dezvoltării și nivelul de tehnologie atins

    În a doua jumătate a secolului al XX-lea, au fost făcute câteva descoperiri și invenții importante care stau la baza Inginerie genetică... Mulți ani de încercări de „citire” a informațiilor biologice care sunt „înregistrate” în gene au fost finalizate cu succes. Această lucrare a fost începută de omul de știință englez Frederick Senger și omul de știință american Walter Gilbert (Premiul Nobel pentru Chimie în 1980). După cum știți, genele conțin informații de instrucțiuni pentru sinteza moleculelor și proteinelor ARN, inclusiv enzimele, în organism. Pentru a forța o celulă să sintetizeze substanțe noi, neobișnuite pentru aceasta, este necesar ca seturile corespunzătoare de enzime să fie sintetizate în ea. Și pentru aceasta, este necesar fie să se schimbe intenționat genele situate în el, fie să se introducă în el gene noi, care anterior absente. Modificările genice în celulele vii sunt mutații. Ele apar sub influența, de exemplu, a agenților mutageni - otrăvuri chimice sau radiații. Dar astfel de schimbări nu pot fi controlate sau dirijate. Prin urmare, oamenii de știință și-au concentrat eforturile pe încercările de a dezvolta metode de introducere în celulă a unor noi gene, complet specifice, de care o persoană are nevoie.

    Principalele etape ale rezolvării unei probleme de inginerie genetică sunt următoarele:

    1. Obținerea unei gene izolate.
    2. Introducerea unei gene într-un vector pentru a fi transferată într-un organism.
    3. Transferul unui vector cu o genă într-un organism modificat.
    4. Transformarea celulelor corpului.
    5. Selectarea organismelor modificate genetic ( OMG) și eliminarea celor care nu au fost modificate cu succes.

    Procesul de sinteză a genelor este în prezent foarte bine dezvoltat și chiar în mare măsură automatizat. Există dispozitive speciale echipate cu computere, în memoria cărora sunt așezate programe pentru sinteza diferitelor secvențe de nucleotide. Acest aparat sintetizează segmente de ADN până la 100-120 de baze azotate (oligonucleotide). S-a răspândit o tehnică care face posibilă utilizarea pentru sinteza ADN-ului, inclusiv mutantul, reacția în lanț a polimerazei. O enzimă termostabilă, ADN polimeraza, este utilizată în ea pentru sinteza ADN șablon, ca sămânță pentru care sunt utilizate bucăți de acid nucleic sintetizate artificial - oligonucleotide. Transcriptaza inversă enzimatică permite utilizarea unor astfel de primeri pentru a sintetiza ADN-ul pe un model izolat din celulele ARN. ADN-ul sintetizat în acest fel se numește complementar (ARN) sau ADNc. O genă izolată, „pură din punct de vedere chimic” poate fi, de asemenea, obținută dintr-o bibliotecă de fagi. Acesta este numele unui preparat de bacteriofag, în genomul căruia sunt introduse fragmente aleatorii din genom sau ADNc, reproduse de fag împreună cu tot ADN-ul său.

    Tehnica de introducere a genelor în bacterii a fost dezvoltată după ce Frederick Griffith a descoperit fenomenul de transformare bacteriană. Acest fenomen se bazează pe un proces sexual primitiv, care în bacterii este însoțit de schimbul de fragmente mici de ADN non-cromozomial, plasmide. Tehnologiile plasmide au stat la baza introducerii genelor artificiale în celulele bacteriene.

    Dificultăți semnificative au fost asociate cu introducerea unei gene gata făcute în aparatul ereditar al celulelor vegetale și animale. Cu toate acestea, în natură, există cazuri în care ADN-ul străin (al unui virus sau bacteriofag) este inclus în aparatul genetic al unei celule și, cu ajutorul mecanismelor sale metabolice, începe să-și sintetizeze „propria” proteină. Oamenii de știință au investigat caracteristicile introducerii ADN-ului străin și l-au folosit ca principiu pentru introducerea materialului genetic în celulă. Acest proces se numește transfecție.

    Dacă organismele unicelulare sau culturile de celule multicelulare suferă modificări, atunci în această etapă începe clonarea, adică selecția acelor organisme și a descendenților lor (clone) care au suferit modificări. Când sarcina este stabilită pentru a obține organisme multicelulare, atunci celulele cu un genotip modificat sunt folosite pentru propagarea vegetativă a plantelor sau injectate în blastocistele unei mame surogat atunci când vine vorba de animale. Ca urmare, bebelușii se nasc cu un genotip modificat sau neschimbat, printre care doar cei care prezintă modificările așteptate sunt selectați și încrucișați între ei.

    Aplicație în cercetarea științifică

    Deși la scară mică, ingineria genetică este deja folosită pentru a oferi femeilor cu anumite tipuri de infertilitate șansa de a rămâne însărcinate. Pentru aceasta se folosesc ouăle unei femei sănătoase. Ca urmare, copilul moștenește genotipul de la un tată și două mame.

    Cu toate acestea, posibilitatea de a face schimbări mai semnificative în genomul uman se confruntă cu o serie de grave probleme etice... În 2016, un grup de oameni de știință din Statele Unite a primit aprobarea pentru studiile clinice ale unei metode de tratament a cancerului folosind celulele imune ale pacientului, care sunt modificate genetic folosind tehnologia CRISPR/Cas9.

    Inginerie celulară

    Ingineria celulară se bazează pe cultivarea celulelor și țesuturilor vegetale și animale care sunt capabile să producă substanțe necesare oamenilor în afara corpului. Această metodă este utilizată pentru reproducerea clonală (asexuată) a formelor valoroase de plante; pentru a obține celule hibride care combină proprietățile, de exemplu, ale limfocitelor din sânge și ale celulelor tumorale, ceea ce face posibilă obținerea rapidă a anticorpilor.

    Ingineria genetică în Rusia

    Se observă că, după introducerea înregistrării de stat a OMG-urilor, activitatea unor organizații publice și a deputaților individuali a crescut considerabil. Duma de Statîncercând să împiedice introducerea biotehnologiei inovatoare în agricultura rusă. Peste 350 de oameni de știință ruși au semnat scrisoarea deschisă a Societății cercetătoriîn sprijinul dezvoltării ingineriei genetice în Federația Rusă. V scrisoare deschisă se observă că interzicerea OMG-urilor în Rusia nu numai că va dăuna concurenței sănătoase pe piața agricolă, dar va duce la o întârziere semnificativă a tehnologiilor de producție a alimentelor, o dependență crescută de importurile de alimente și va submina prestigiul Rusiei ca stat în care cursul este declarat oficial pe dezvoltare inovatoare [semnificația faptului? ] .

    Vezi si

    Note (editare)

    1. Alexandru Panchin Jucând pe Dumnezeu // Mecanica populară. - 2017. - Nr 3. - S. 32-35. - URL: http://www.popmech.ru/magazine/2017/173-issue/
    2. Editarea genomului in vivo folosind un sistem TALEN de înaltă eficiență(Engleză). Natură. Preluat la 10 ianuarie 2017.
    3. Elemente - Știri științifice: Maimuțe vindecate de daltonism cu terapie genetică (nespecificat) (18 septembrie 2009). Preluat la 10 ianuarie 2017.

    Ingineria genetică este un set de metode, tehnici și tehnologii pentru izolarea genelor din celule sau dintr-un organism, obținerea de ARN și ADN recombinant, efectuarea diverselor manipulări cu gene, precum și introducerea acestora în alte organisme. Această disciplină contribuie la obținerea caracteristicilor dorite ale organismului alterat.

    Ingineria genetică nu este o știință în sens larg, dar este considerată un instrument biotehnologic. Utilizează cercetarea în științe precum genetica, microbiologia moleculară.

    Metodele create de inginerie genetică legate de gestionarea eredității au fost unul dintre cele mai izbitoare evenimente în dezvoltarea științei.

    Oamenii de știință, biologii moleculari, biochimiștii au învățat să schimbe, să modifice gene și să creeze altele complet noi, combinând gene din diferite organisme. De asemenea, au învățat cum să sintetizeze materialul în conformitate cu schemele date. Oamenii de știință au început să introducă material artificial în organisme, forțându-le să lucreze. Ingineria genetică se bazează pe toată această muncă.

    Cu toate acestea, există o anumită limitare" material biologic". Oamenii de știință încearcă să rezolve această problemă cu ajutorul și Experții notează că această cale este destul de promițătoare. În ultimele decenii, oamenii de știință au dezvoltat tehnici prin care anumite celule din plante sau plante pot fi făcute să se dezvolte și să se reproducă independent, separat de organism.

    Realizările ingineriei genetice au mare importanță... sunt folosite în experimente, precum și pentru productie industriala anumite substanţe care nu pot fi obţinute cu ajutorul culturilor bacteriene. Cu toate acestea, există dificultăți și în acest domeniu. Deci, de exemplu, problema este lipsa capacității celulelor animale de a împărți același număr infinit de ori ca

    În timpul experimentelor s-au făcut descoperiri fundamentale. Așadar, pentru prima dată a fost crescută o genă izolată „pură din punct de vedere chimic”. Ulterior, oamenii de știință au descoperit enzimele ligaza și endonucleaza de restricție. Cu ajutorul acestuia din urmă, a devenit posibilă tăierea unei gene în bucăți - nucleotide. Și cu ajutorul ligazelor, dimpotrivă, puteți conecta, „lipi” aceste piese, dar într-o nouă combinație, creând, construind o genă diferită.

    De asemenea, oamenii de știință au făcut progrese semnificative în procesul de „citire” a informațiilor biologice. Timp de mulți ani, W. Gilbert și F. Senger, oameni de știință americani și englezi, au fost implicați în decodificarea datelor inerente genelor.

    Experții notează că ingineria genetică pentru întreaga perioadă a existenței sale nu a oferit impact negativ asupra cercetătorilor înșiși, nu a făcut rău oamenilor și nu a dăunat naturii. Oamenii de știință notează că rezultatele obținute atât în ​​procesul de studiere a funcționării mecanismelor care asigură activitatea vitală a organismelor, cât și în industria aplicată sunt foarte impresionante. În același timp, perspectivele par cu adevărat fantastice.

    În ciuda importanței mari a geneticii și ingineriei genetice în agricultură și medicină, principalele sale rezultate nu au fost încă atinse.

    Oamenii de știință se confruntă cu o mulțime de sarcini. Este necesar să se determine nu numai funcțiile și scopul fiecărei gene, ci și condițiile în care are loc activarea acesteia, în ce perioade de viață, sub influența factorilor, în ce părți ale corpului pornește și provoacă sinteza proteinei corespunzătoare. În plus, este important să aflăm rolul acestei proteine ​​în viața organismului, ce reacții declanșează, dacă depășește limitele celulare, ce informații poartă. Problema plierii proteinelor este destul de complexă. Soluția la aceste și multe alte probleme este realizată de oamenii de știință în cadrul ingineriei genetice.

    Ce este ingineria genetică?

    Ingineria genetică este o nouă tehnologie revoluționară care permite oamenilor de știință să extragă gene dintr-un organism și să le introducă în oricare altul. Genele sunt programul vieții - acestea sunt constructe biologice care alcătuiesc ADN-ul și care determină caracteristicile specifice inerente unuia sau altuia organism viu. Transplantul de gene modifică programul organismului - primitorul și celulele sale încep să producă diverse substanțe, care, la rândul lor, creează noi caracteristici în cadrul acestui organism.
    Cu această metodă, cercetătorii pot schimba proprietățile și caracteristicile specifice în direcția pe care o doresc, de exemplu: pot dezvolta o varietate de roșii cu un termen de valabilitate mai lung sau o varietate de boabe de soia care sunt rezistente la erbicide. Ingineria genetică este o tehnică de biotehnologie care se ocupă de cercetarea rearanjarii genotipurilor. Un genotip nu este doar o sumă mecanică de gene, ci un sistem complex care s-a dezvoltat în procesul de evoluție al organismelor. Ingineria genetică permite transferul de informații genetice de la un organism la altul prin operații in vitro. Transferul genelor face posibilă depășirea barierelor dintre specii și transferul anumitor caracteristici ereditare ale unor organisme către altele. Purtătorii bazelor materiale ale genelor sunt cromozomii, care includ ADN și proteine. Dar genele pentru educație nu sunt chimice, ci funcționale.
    Din punct de vedere funcțional, ADN-ul este format din multe blocuri care stochează o anumită cantitate de informații - gene. Acțiunea unei gene se bazează pe capacitatea acesteia de a determina sinteza proteinelor prin ARN. În molecula de ADN, parcă, sunt înregistrate informații care determină structura chimică a moleculelor de proteine. O genă este o secțiune a unei molecule de ADN care conține informații despre structura primară a unei singure proteine ​​(o genă - o proteină). Deoarece organismele conțin zeci de mii de proteine, există zeci de mii de gene.


    Ansamblul tuturor genelor unei celule alcătuiește genomul acesteia. Toate celulele corpului conțin același set de gene, dar fiecare dintre ele implementează o parte diferită a informațiilor stocate. Prin urmare, de exemplu, celulele nervoase diferă de celulele hepatice atât prin caracteristicile structural-funcționale, cât și prin caracteristicile biologice. Reorganizarea genotipurilor, atunci când se efectuează sarcini de inginerie genetică, este o modificare calitativă a genelor care nu este asociată cu modificări ale structurii cromozomilor vizibile la microscop. Modificările genelor sunt asociate în primul rând cu transformarea structurii chimice a ADN-ului.
    Informațiile despre structura unei proteine, înregistrate ca o secvență de nucleotide, sunt realizate ca o secvență de aminoacizi într-o moleculă de proteină sintetizată. O modificare a secvenței de nucleotide din ADN-ul cromozomial, pierderea unora și includerea altor nucleotide modifică compoziția moleculei de ARN formată pe ADN, iar aceasta, la rândul său, determină o nouă secvență de aminoacizi în timpul sintezei. Ca urmare, o nouă proteină începe să fie sintetizată în celulă, ceea ce duce la apariția de noi proprietăți în organism. Esența metodelor de inginerie genetică constă în faptul că gene individuale sau grupuri de gene sunt încorporate sau excluse din genotipul unui organism. Ca rezultat al inserării unei gene absente anterior în genotip, este posibil să forțați celula să sintetizeze proteine ​​pe care nu le-a sintetizat anterior.

    Probleme de inginerie genetică

    Posibilitățile unuia dintre cele mai importante produse ale științei secolului al XX-lea - ingineria genetică - au agitat de multă vreme imaginația omenirii, deoarece aceasta a abordat cel mai important lucru din corpul uman, legile activității vitale a organismului său. Dar dacă în urmă cu cincisprezece ani, rezultatele muncii biotehnologilor au fost asociate în primul rând cu dezvoltarea de noi soiuri de morcovi sau de o nouă rasă de vaci de lapte, atunci în urmă cu câțiva ani a devenit posibilă comunicarea cu mica oaie Dolly, clonată. de biologi scoțieni, iar anul trecut s-a anunțat despre crearea primei hărți mai mult sau mai puțin generale a genomului uman. Pe fondul progreselor din domeniul biologiei, hiturile din sezoanele anterioare trec pe fundal - noi tehnologia de informație... Puțini oameni sunt acum interesați de întrebarea când o persoană va putea merge liber pe Marte, mult mai relevantă decât dezbaterea despre când va fi posibilă clonarea unei persoane și, în consecință, cum să prevenim acest lucru - un fel de reverență. spre morală şi etică.

    Este ingineria genetică un inamic sau un prieten? Perspectiva istorica ...

    Perspectiva istorica

    După cum știți, viața și-a luat naștere pe Pământ în urmă cu aproximativ 4,6 miliarde de ani și, indiferent de forma ei, aceeași substanță, acidul dezoxiribonucleic (aka ADN), era responsabilă de manifestările vitale ale fiecărui organism. ADN-ul, fixat în gene, a determinat și încă determină (și în viitor, aparent, sub îndrumarea strictă a unei persoane), activitatea metabolică a celulelor necesare supraviețuirii lor, iar aceasta este viața în sine. definiție simplă ... De fapt, termenul „gene” nu a fost folosit până la începutul secolului trecut, deși studiile asupra modului în care acestea funcționează au început în secolul al XIX-lea. Mulți ani călugărul austriac Gregor Mendel a observat descendenții plantelor de mazăre, pe care le-a crescut în grădina mănăstirii. Fixând trăsăturile exterioare - înălțimea tulpinii, culoarea petalelor, forma mazărelor, el ar putea presupune teoretic existența anumitor „factori” care sunt moșteniți de descendenți de la plantele părinte. La fel ca Columb, Mendel a murit fără să știe ce a putut să descopere. Încă de la începutul secolului al XX-lea, a existat un boom asociat cu studiul structurii celulelor. Biologii au reușit să stabilească ce funcții îndeplinește nucleul celular, să dezvăluie misterul naturii cromozomilor. Cel mai important lucru s-a dovedit a fi că natura translației moleculelor de ADN a devenit clară: în timpul meozei, care precede apariția ovulelor și a spermatozoizilor, numărul de cromozomi, care conțin ADN, se înjumătățește, care ulterior, când celulele germinale fuzionează, vor permite nucleelor ​​lor să fie unite într-un singur întreg - pentru a da naștere unui nou organism cu un set complet unic de gene. În 1953, a fost în sfârșit posibilă izolarea structurii duble elicoidale a ADN-ului, pe care fiecare școlar o cunoaște acum din vedere. Acum ADN-ul este recunoscut ca un limbaj biologic universal care va uni toate organismele care trăiesc pe Pământ: oameni și bacterii, ciuperci și plante. Cu toate acestea, secolul al XX-lea nu este doar un secol al descoperirilor fundamentale, ci și o epocă a ingineriei - aplicarea practică a acestor descoperiri. Prin urmare, împreună cu cercetările în desfășurare despre modul în care „toate acestea sunt în general aranjate”, diferite ramuri ale ingineriei genetice și diverse biotehnologii s-au dezvoltat treptat. Încă de la început, gândirea ingineriei de acest fel s-a preocupat în primul rând de modul în care poți folosi unele organisme vii care au o anumită genă pentru a le îmbunătăți pe altele - era vorba despre plante sau animale. În anii șaptezeci, oamenii de știință au învățat să decupeze secțiuni de ADN dintr-un organism și să-l transplanteze în altul, ceea ce a făcut o mică revoluție în producția de diferite medicamente - insulină, hormon de creștere uman etc. De mulți ani, s-a încercat să se efectueze așa-numita terapie cu gene umane - persoanelor cărora le lipsesc anumite componente din setul de gene sau sunt oarecum defecte li se transplantează genele altor persoane. Cunoștințele dobândite prin genetică sunt utilizate pe scară largă în domeniul reproducerii umane. Mulți oameni știu că în anumite condiții este foarte posibil să crească copii „din eprubetă”, iar în unele situații de infertilitate feminină - să caute ajutor de la mamele surogat. Plantele modificate genetic (cereale rezistente la îngheț, cartofi transgenici, roșii cu coacere rapidă etc.) apar deja pe mesele de masă, deși nu au stârnit prea multă entuziasm până acum.

    Este ingineria genetică un inamic sau un prieten? Oportunități de inginerie genetică...

    Oportunități de inginerie genetică, proiect genom uman

    Manipulările cu succes natural cu genele plantelor și animalelor nu au putut decât să conducă la o întrebare destul de alunecoasă: ce zici de om? Dacă este posibil să îmbunătățim animalele, atunci de ce să nu te implici în oameni. Cu toate acestea, pentru început, încă trebuie să înțelegeți structura genetică umană. Deci, în 1990, a apărut o inițiativă de cartografiere a cromozomilor umani, constând din 26-30 de mii de gene. Proiectul a primit denumirea simplă de „Genom uman” și ar fi trebuit să ofere o hartă completă a genomului cândva în 2005. Proiectul include grupuri de cercetare din tari diferite, iar de la sfârşitul anilor '90. se creează firme speciale a căror sarcină principală este facilitarea și accelerarea comunicării între astfel de grupuri. Până la începutul anului 2001, 2 cromozomi au fost deja complet mapați: 21 și 22.

    Cu toate acestea, senzația principală a anului trecut a fost descoperirea de către grupul lui Craig Venter a unei hărți generale a genomului uman. Oamenii de știință spun că dacă comparăm această hartă cu cele obișnuite, atunci cu greu ar fi posibil să ajungem la un magazin de pe o stradă din apropiere folosind-o, dar, în orice caz, însuși faptul existenței ei vorbește despre începutul erei genelor. brevetarea, iar aceasta, la rândul său, ridică multe întrebări nu mai sunt biologice, ci etice și legale. Deși oamenii de știință susțin că scopul principal al cartografierii genomului este necesitatea de a înțelege cum funcționează corpul uman pentru a rezista mai bine diferitelor boli, iar astfel de cunoștințe pot facilita foarte mult crearea de noi medicamente, devine evident că atât reglementare legalăîntrebarea: cum și ce se poate face cu corpul uman și răspunsul la întrebarea: unde ar trebui să ne oprim? Poate o persoană să devină ca Creatorul și să înceapă să creeze noi ființe pe cont propriu? Formarea unei hărți a genomului uman este adesea comparată cu evenimente revoluționare precum aterizarea unui om pe Lună, de exemplu. Cu toate acestea, acum se observă o diferență semnificativă: dacă programe spațiale- aceasta este una dintre sarcinile statului, atunci grupurile - participanți la proiect, de regulă, au finanțare privată, prin urmare, companiile nestatale vor avea dreptul de autor pentru dezvoltarea lor. Ce vor face cu ei?

    Să ne imaginăm că, în viitorul apropiat, harta va fi întocmită destul de exact, iar fiecare persoană poate fi descrisă în acest fel. Se pune întrebarea - cine va avea acces la aceste informații? În ce măsură va fi o persoană capabilă să păstreze intacte cele mai „intime” informații despre sine? Ar refuza angajatorii să angajeze pe cineva cu o predispoziție genetică la un anumit tip de cancer? Va fi posibilă asigurarea de sănătate într-o situație în care genomul fiecărui individ va oferi informații despre toate bolile potențiale? Tony Blair a vorbit despre necesitatea de a compila portrete genetice ale criminalilor. Și se pare că oamenii de știință sunt gata să lucreze pentru a descoperi gene speciale responsabile pentru comportament deviant al oamenilor. Cu toate acestea, mulți specialiști sunt deja speriați de perspectiva că în viitorul apropiat societatea va schimba soluția diferitelor probleme - criminalitate, sărăcie, rasism etc. - despre geneticieni și inginerie genetică: „se spune, totul ține de gene, dacă ceva nu este în regulă, atunci aceasta nu este preocuparea societății, ci predispoziția genetică a indivizilor”. Într-adevăr, în general, mulți uită că doar foarte puține boli rare sunt cauzate exclusiv de un set de gene, iar acele boli pe care de obicei le numim genetice - cancer, tulburări cardiovasculare - sunt doar parțial de natură genetică, în multe privințe probabilitatea ca apariția lor în primul rând depinde de pașii pe care îi fac persoana și societatea și, prin urmare, nu poate exista nimic mai groaznic decât o societate care se spală pe mâini într-o astfel de situație. Cea mai comună metodă de inginerie genetică este metoda de obținere a recombinantului, adică. care conțin o genă străină, plasmide. Plasmidele sunt molecule circulare de ADN dublu catenar constând din câteva mii de perechi de baze.

    Acest proces constă din mai multe etape:
    1. Restricție - tăierea ADN-ului, de exemplu, o persoană în fragmente.
    2. Ligare - un fragment cu gena dorită este introdus în plasmide și ligat.
    3. Transformarea este introducerea plasmidelor recombinante în celulele bacteriene. În acest caz, bacteriile transformate capătă anumite proprietăți. Fiecare dintre bacteriile transformate se înmulțește și formează o colonie de multe mii de descendenți - o clonă.
    4. Screening - selecția dintre clonele bacteriilor transformate pe acelea care sunt plasmide care poartă gena umană dorită.

    Tot acest proces se numește clonare. Cu ajutorul clonării, puteți obține mai mult de un milion de copii ale oricărei bucăți de ADN de la o persoană sau alt organism. Dacă fragmentul donat codifică o proteină, atunci experimental este posibil să se studieze mecanismul care reglează transcripția acestei gene și, de asemenea, să se producă această proteină în cantitatea necesară. În plus, un fragment de ADN clonat de la un organism poate fi introdus în celulele altui organism. Acest lucru poate fi realizat, de exemplu, cu randamente ridicate și durabile datorită genei introduse care oferă rezistență la o serie de boli. Dacă introducem în genotipul bacteriilor din sol genele altor bacterii care au capacitatea de a lega azotul atmosferic, bacteriile din sol vor putea converti acest azot în azotul legat al solului. Prin introducerea în genotipul bacteriei E. coli a unei gene din genotipul uman care controlează sinteza insulinei, oamenii de știință au realizat producția de insulină prin astfel de E. coli. Odată cu dezvoltarea ulterioară a științei, va deveni posibilă introducerea genelor lipsă în embrionul uman și, prin urmare, evitarea bolilor genetice.

    Experimentele de clonare a animalelor au loc de mult timp. Este suficient să îndepărtați nucleul din ou, să implantați nucleul unei alte celule prelevate din țesutul embrionar și să-l creșteți - fie într-o eprubetă, fie în uterul unei mame adoptive. Oaia clonată, Doli, a fost creată într-un mod neconvențional. Nucleul din celula ugerului unei oi adulte de 6 ani dintr-o rasă a fost transplantat într-un ou fără nucleu al unei oaie din altă rasă. Embrionul în curs de dezvoltare a fost plasat într-o a treia rasă de oi. Deoarece oaia născută a primit toate genele de la prima oaie donatoare, este copia sa genetică exactă. Acest experiment deschide o mulțime de noi posibilități pentru clonarea raselor de elită, în loc de ani de selecție. Oamenii de știință de la Universitatea din Texas au reușit să prelungească durata de viață a mai multor tipuri de celule umane. De obicei, o celulă moare după ce a trecut prin aproximativ 7-10 procese de diviziune și au realizat o sută de diviziuni celulare. Îmbătrânirea, potrivit oamenilor de știință, are loc datorită faptului că, cu fiecare diviziune, celulele pierd telomeri, structuri moleculare care se află la capetele tuturor cromozomilor.

    Oamenii de știință au implantat în celule gena pe care au descoperit-o, care este responsabilă de producerea telomerazei și, prin urmare, le-a făcut nemuritoare. Poate că aceasta este calea viitoare către nemurire. Din anii 80 au apărut programe pentru studiul genomului uman. În procesul de executare a acestor programe, au fost deja citite aproximativ 5 mii de gene (genomul uman complet conține 50-100 mii). Au fost descoperite o serie de noi gene umane. Ingineria genetică câștigă importanță în terapia genică. Pentru că multe boli sunt la nivel genetic. În genom există o predispoziție la multe boli sau rezistență la acestea. Mulți oameni de știință cred că medicina genomică și ingineria genetică vor funcționa în secolul XXI. Niciun om de știință care stă cu adevărat ferm pe platforma obiectivității științifice nu va spune vreodată că cu ajutorul a ceva absolut totul poate fi vindecat sau că ceva este „absolut sigur”, mai ales când vine vorba de inginerie genetică, care manipulează nivelurile individuale ale Legii naturale. , ignorându-i în același timp integritatea. După cum am văzut deja în exemplul cercetării nucleare, energia eliberată ca urmare a unor astfel de manipulări poate fi enormă, dar posibilul pericol este, de asemenea, enorm. Când tehnologia nucleară era în stadiul de dezvoltare, nimeni nu și-ar fi putut imagina că în doar câțiva ani, omenirea va fi sub amenințarea distrugerii multiple, pe care ambele forțe opuse le-ar putea oferi în mod egal. Și atunci când energie nucleara a început să fie folosit pentru producerea de energie electrică, de asemenea, nimeni nu știa că, ca urmare, vom primi milioane de tone de deșeuri radioactive, care își vor păstra toxicitatea timp de zeci de mii de ani. Nimeni nu știa nimic despre asta, dar totuși am făcut un salt orb, creând astfel probleme serioase pentru noi și pentru generațiile viitoare. Prin urmare, trebuie să fim foarte atenți cu utilizarea ingineriei genetice care funcționează la nivelul în care este conținută informatii complete despre cea mai profundă structură a vieții.

    A durat milioane de ani pentru ca viața de pe Pământ să evolueze la starea sa actuală de ecosistem extrem de echilibrat, dinamic, cu toate nenumăratele forme de viață pe care le cunoaștem astăzi. Trăim acum într-o perioadă în care, într-o generație, și poate chiar mai devreme, cele mai importante culturi vor suferi schimbări radicale ca urmare a intervenției ingineriei genetice și aceste modificări vor afecta grav ecosistemul în ansamblu și, de asemenea, vor pune în pericol toate a omenirii. Până când siguranța produselor modificate genetic nu va fi dovedită, această întrebare va rămâne mereu în îndoială - și acesta este punctul de vedere susținut de Partidul Legii Naturale. Este imperativ ca aplicarea ingineriei genetice să fie însoțită de controale științifice riguroase de siguranță. Se poate spune cu aproape deplină certitudine că ingineria genetică va duce la poluarea chimică a mediului. Creșterea soiurilor de culturi cu rezistență crescută la erbicide va duce la faptul că fermierii vor fi obligați să folosească încă trei pentru combaterea buruienilor chimicale protecție decât înainte, iar acest lucru, la rândul său, va crește poluarea solului și a apelor subterane ale Americii. De exemplu, compania chimică Monsanto a dezvoltat deja varietăți de porumb, soia și sfeclă de zahăr care sunt rezistente la erbicidul Roundup, care este și el produs de aceeași companie. Oficialii din industrie au declarat în mod repetat că Roundup este sigur pentru organismele vii și este rapid neutralizat de mediu. Cu toate acestea, studii preliminare din Danemarca au arătat că Roundup rămâne în sol timp de trei ani (și, prin urmare, poate fi absorbit de culturile ulterioare plantate acolo). munca stiintifica, care a dezvăluit că utilizarea acestui erbicid provoacă reacții toxice la fermieri, perturbă funcția de reproducere la mamifere, dăunează peștilor, râmelor și insectelor benefice.

    Susținătorii ingineriei genetice susțin adesea că această tehnologie este pur și simplu încrucișare mai avansată, care a fost folosită de milenii pentru a îmbunătăți rasa de plante cultivate și animale domestice. Dar, de fapt, intervențiile de inginerie genetică pătrund în barierele naturale de reproducere dintre specii care mențin echilibrul și integritatea vieții pe Pământ. Sistemul tradițional de creștere a noilor rase și soiuri poate încrucișa o rasă de porc cu alta, sau un cal cu un măgar sau două soiuri de roșii, dar nu poate încrucișa roșii cu peștii - natura nu permite o astfel de amestecare a genelor. Și cu ajutorul ingineriei genetice, oamenii de știință au conectat deja genele peștilor și roșiilor - iar aceste roșii, neetichetate în niciun fel, zac acum în liniște pe blaturile noastre. În plus, practic toate cerealele și leguminoasele, legumele și fructele au suferit deja intervenții de inginerie genetică și industria alimentară intenționează să lanseze toate aceste produse pe piață în următorii 5-8 ani. Pioneer Hybrid International, cea mai mare companie de semințe din lume, a conceput genetic o nouă varietate de soia cu gena nucilor de Brazilia pentru a crește conținutul de proteine ​​din boabele de soia. Dar componenta implantată de nucă de Brazilia în boabe de soia a provocat o reacție alergică la majoritatea consumatorilor, iar apoi Pioneer a abandonat proiectul. Și când compania japoneză „Shova Denko” prin inginerie genetică a schimbat structura unei bacterii naturale pentru o producție mai eficientă aditiv alimentar Denumite triptofan, aceste manipulări genetice au dus la încorporarea bacteriei în triptofan pentru a produce o substanță foarte toxică care a fost descoperită abia după ce produsul a fost lansat pe piață în 1989. Ca rezultat: 5.000 de oameni s-au îmbolnăvit, 1.500 au devenit invalidi pe viață și 37 au murit. Cercetătorii au fost foarte entuziasmați de utilizarea ingineriei genetice pentru a dezvolta soiuri de grâu mai productive, pentru a crea produse alimentare mai hrănitoare, pentru a elimina anumite boli, sperând în acest fel să îmbunătățească viața umană pe Pământ. Dar, în realitate, în ciuda faptului că genele pot fi extrase și încrucișate corect într-un balon experimental, în viață este foarte greu de prezis consecințele implantării genelor într-un organism străin.

    Astfel de operații pot provoca mutații, în urma cărora activitatea genelor naturale ale corpului este suprimată. Genele introduse pot provoca și efecte secundare neașteptate: alimentele modificate genetic pot, de exemplu, să conțină toxine și alergeni sau să fie deficitare din punct de vedere nutrițional și, ca urmare, consumatorii se îmbolnăvesc sau chiar, așa cum s-a întâmplat, să moară. În plus, organismele modificate genetic sunt capabile de autopropagare și de încrucișare cu populații naturale care nu au suferit intervenții genetice, provocând modificări biologice ireversibile în întregul ecosistem al Pământului. Putem spune cu deplină încredere că ingineria genetică este cu siguranță un domeniu promițător, care, din păcate, la noi nu este finanțat și nu are producător propriu. Rusia, desigur, este angajată în evoluții în acest domeniu, dar este forțată să-și vândă invențiile în străinătate. Oamenii noștri de știință au inventat interferonul uman, aspartamul, pânza de păianjen. Este important ca atunci când se creează un medicament, acesta să nu intră în uz până când structura sa este aproape de genomul uman. În acest caz, medicamentul este absolut inofensiv. În producția de aspartam, doi aminoacizi sunt amestecați, dar microorganismele sunt catalizatorul procesului. Sarcina geneticianului este de a realiza dezvoltarea astfel încât purificarea medicamentului de microorganisme să fie testată 100%. Aceasta este calitatea lucrării. Suntem responsabili pentru calitate, iar punctul de vedere profesional este că ingineria genetică este în mod rezonabil benefică pentru umanitate.

    Este ingineria genetică un inamic sau un prieten? Pericolele ingineriei genetice...

    Fapte științifice despre pericolele ingineriei genetice

    1. Ingineria genetică este fundamental diferită de reproducerea de noi soiuri și rase. Adăugarea artificială de gene străine perturbă grav controlul genetic fin reglat al unei celule normale. Manipularea genelor este fundamental diferită de combinația de cromozomi materni și paterni, care are loc în timpul încrucișării naturale.

    2. În prezent, ingineria genetică este imperfectă din punct de vedere tehnic, deoarece nu este capabilă să controleze procesul de inserare a unei noi gene. Prin urmare, este imposibil de prevăzut locul de inserție și efectele genei adăugate. Chiar dacă locația unei gene poate fi identificată după introducerea în genom, informațiile disponibile despre ADN sunt foarte incomplete pentru a prezice rezultatele.

    3. Ca urmare a adăugării artificiale a unei gene străine, substanțele periculoase se pot forma în mod neașteptat. În cel mai rău caz, acestea pot fi substanțe toxice, alergeni sau alte substanțe dăunătoare sănătății. Informațiile despre acest tip de posibilități sunt încă foarte incomplete.

    4. Nu există metode complet fiabile de testare a inofensivității. Mai mult de 10% dintre grave efecte secundare medicamentele noi nu pot fi identificate în ciuda studiilor ample de siguranță. Riscul ca proprietățile periculoase ale noilor produse alimentare modificate genetic să treacă neobservate este probabil mult mai mare decât în ​​cazul medicamentelor.

    5. Cerințele actuale de testare a siguranței sunt extrem de inadecvate. Sunt scrise clar, astfel încât să simplifice procesul de aprobare. Acestea permit utilizarea unor metode de testare a siguranței extrem de insensibile. Prin urmare, există un risc semnificativ ca alimentele periculoase pentru sănătate să treacă neobservate.

    6. Produsele alimentare create până acum cu ajutorul ingineriei genetice nu au nicio valoare semnificativă pentru umanitate. Aceste produse servesc în principal numai intereselor comerciale.

    7. Cunoștințele despre efectul asupra mediului al organismelor modificate genetic introduse acolo sunt complet insuficiente. Nu a fost încă dovedit că organismele modificate genetic nu vor avea un efect dăunător asupra mediului. Ecologiștii au sugerat diverse posibile complicații de mediu. De exemplu, există multe oportunități pentru răspândirea necontrolată a genelor potențial periculoase utilizate de inginerie genetică, inclusiv transferul de gene de către bacterii și viruși. Complicații cauzate de mediu inconjurator probabil că nu va fi posibil să-l repare, deoarece genele eliberate nu pot fi luate înapoi.

    8. Nou și virusuri periculoase... S-a demonstrat experimental că genele virale introduse în genom se pot combina cu gene ale virusurilor infecțioase (așa-numita recombinare). Acești viruși noi pot fi mai agresivi decât cei originali. Virusurile pot deveni, de asemenea, mai puțin specifice speciei. De exemplu, virusurile plantelor pot deveni dăunătoare insectelor benefice, animalelor, precum și oamenilor.

    9. Cunoștințele despre substanța ereditară, ADN, sunt foarte incomplete. Se știe că doar trei procente din ADN funcționează. este riscant să manipulezi sisteme complexe, a căror cunoaștere este incompletă. Experiența vastă în domeniul biologiei, ecologiei și medicinei arată că acest lucru poate cauza probleme și tulburări imprevizibile grave.

    10. Ingineria genetică nu va ajuta la rezolvarea problemei foametei în lume. Afirmația că ingineria genetică poate aduce o contribuție semnificativă la rezolvarea problemei foametei în lume este un mit neîntemeiat științific.

    BIOLOGIE, INGINERIE GENETICĂ

    SI BIOTEHNOLOGIE

    „Cogniția este determinată de

    ceea ce este aprobat de noi

    ca Adevarul"

    P. A. FLORENSKY.

    Biologia modernă se deosebește fundamental de biologia tradițională nu numai în profunzimea mai mare a dezvoltării ideilor cognitive, ci și într-o legătură mai strânsă cu viața societății, cu practica. Putem spune că în vremea noastră biologia a devenit un mijloc de transformare a lumii vii pentru a satisface nevoile materiale ale societății. Această concluzie este ilustrată, în primul rând, de legătura strânsă dintre biologie și biotehnologie, care a devenit cel mai important domeniu al producției de materiale, un partener egal al tehnologiilor mecanice și chimice create anterior de om. Ce explică ascensiunea biotehnologiei?

    De la începuturile lor, biologia și biotehnologia s-au dezvoltat întotdeauna împreună, iar de la bun început biologia a fost baza științifică a biotehnologiei. Cu toate acestea, pentru o lungă perioadă de timp, lipsa datelor proprii nu a permis biologiei să ofere prea mult influență mare pentru biotehnologie. Situația s-a schimbat dramatic odată cu crearea în a doua jumătate a secolului XX. metodologia ingineriei genetice, care este înțeleasă ca manipulare genetică cu scopul de a „construi noi și reconstruirii genotipurilor existente. Fiind prin natura sa o realizare metodologică, ingineria genetică nu a condus la o defalcare a ideilor predominante despre fenomenele biologice, nu a afectat. prevederile de bază ale biologiei, la fel cum radioastronomia nu a zdruncinat principalele prevederi ale astrofizicii, stabilirea „echivalentului mecanic al căldurii” nu a condus la o schimbare a legilor conducerii căldurii, iar demonstrarea teoriei atomiste a materia nu a schimbat relaţiile de termodinamică, hidrodinamică şi teoria elasticităţii.

    Inginerie genetică a deschis o nouă eră în biologie pentru că au apărut noi oportunități de pătrundere adânc în fenomenele biologice pentru a caracteriza în continuare formele de existență a materiei vii, pentru a studia mai eficient structura și funcția genelor la nivel molecular, și să înțeleagă mecanismele subtile ale aparatului genetic. Progresele în inginerie genetică înseamnă o revoluție în știința naturală modernă. Ei definesc criteriile de valoare vederi moderne despre caracteristicile structurale și funcționale ale nivelurilor moleculare și celulare ale materiei vii. Datele moderne despre viețuitoare au o valoare cognitivă gigantică, deoarece oferă o înțelegere a unuia dintre cele mai importante aspecte ale lumii organice și, astfel, aduc o contribuție neprețuită la crearea unei imagini științifice a lumii. Astfel, prin extinderea dramatică a bazei sale cognitive, biologia, prin inginerie genetică, a avut și ea o influență majoră asupra ascensiunii biotehnologiei.

    Ingineria genetică creează bazele pe calea cunoașterii modalităților și modalităților de „construire” noi organisme sau de îmbunătățire. organisme existente dându-le grozav valoare economica, o mare capacitate de a crește dramatic productivitatea proceselor biotehnologice.

    În cadrul ingineriei genetice, se face o distincție între ingineria genetică și ingineria celulară. Ingineria genetică se referă la manipulări pentru a crea molecule de ADN recombinant. Această metodologie este adesea denumită clonare moleculară, clonare genică, tehnologie ADN recombinant sau pur și simplu manipulare genetică. Este important de subliniat că obiectele ingineriei genetice sunt molecule de ADN, gene individuale. Dimpotrivă, ingineria celulară este înțeleasă ca manipularea genetică a celulelor individuale izolate sau a grupurilor de celule de plante și animale.

    Capitolul XIX

    INGINERIE GENETICĂ

    Ingineria genetică este un set de diferite tehnici (tehnici) experimentale care asigură construirea (reconstrucția) și clonarea moleculelor (genelor) de ADN în scopuri specificate.

    Metodele de inginerie genetică sunt utilizate într-o anumită secvență (Fig. 221) și există mai multe etape în realizarea unui experiment tipic de inginerie genetică care vizează clonarea unei gene, și anume:

    1. Izolarea ADN-ului din celulele organismului de interes (inițial) și izolarea vectorului ADN.

    2. Tăierea (restrângerea) ADN-ului organismului original în fragmente care conțin gene de interes folosind una dintre enzimele de restricție și izolarea acestor gene din amestecul de restricție rezultat. În același timp, ADN-ul vector este tăiat (restricționat), transformându-l dintr-o structură circulară într-una liniară.

    3. Închiderea segmentului de ADN de interes (genă) cu ADN-ul vector în vederea obținerii de molecule de ADN hibride.

    4. Introducerea moleculelor hibride de ADN prin transformare în orice alt organism, de exemplu, în E. coli sau în celule somatice.

    5. Semănarea bacteriilor, în care au fost introduse molecule hibride de ADN, pe medii nutritive permițând creșterea numai a celulelor care conțin molecule hibride de ADN.

    6. Identificarea coloniilor formate din bacterii care conțin molecule hibride de ADN.

    7. Izolarea ADN-ului clonat (gene clonate) și a caracteristicilor acestuia, inclusiv secvențierea bazelor azotate din fragmentul de ADN donat.

    ADN (original și vector), enzime, celule în care ADN-ul este clonat - toate acestea sunt numite „instrumente” de inginerie genetică.

    Izolarea ADN-ului

    Să luăm în considerare metoda de extracție a ADN-ului folosind exemplul ADN-ului plasmid. ADN din plasmidă celule bacteriene izolate prin tehnica tradițională, care constă în obținerea de extracte celulare în prezența detergenților și îndepărtarea ulterioară a proteinelor din extracte prin extracție cu fenol (Fig. 222). Purificarea completă a ADN-ului plasmid din proteine, ARN și alți compuși se realizează în mai multe etape. După ce celulele sunt distruse, de exemplu, cu ajutorul lizozimei (pereții lor sunt dizolvați), la extract se adaugă un detergent pentru a dizolva membranele și a inactiva unele proteine. Majoritatea ADN-ului cromozomial este îndepărtată din preparatele rezultate prin centrifugare convențională.

    Adesea pentru curatare completa utilizați cromatografia. Dacă este necesară o purificare foarte minuțioasă, se utilizează centrifugare cu gradient de densitate CsCI de mare viteză folosind bromură de etidio. ADN-ul cromozomial rămas va fi fragmentat în ADN liniar, în timp ce ADN-ul plasmid va rămâne închis covalent. Deoarece bromura de etidio este mai puțin densă decât ADN-ul, atunci în timpul ultracentrifugării într-un tub de centrifugă, două inele vor fi „răsucite” - ADN plasmid și ADN cromozomial (Fig. 223). ADN-ul plasmid este selectat pentru lucrări ulterioare, ADN-ul cromozomial este aruncat.