Содержание

I. Понятие генной инженерии. …………………………………..…..…...………..3

II. Генная инженерия растений и ее принципы ……………..………….…..…4 - 6

Заключение……………………………………………………..…………...………...7

Список литературы…………………………………………………………...………8

1. Понятие генной инженерии

Генная инженерия — совокупность приёмов, методов и технологий получения рекомбинантных РНК и ДНК, выделения генов из организма (клеток), осуществления манипуляций с генами и введения их в другие организмы. Генная инженерия служит для получения желаемых качеств изменяемого организма.

Генная инженерия не является наукой в широком смысле, но является инструментом биотехнологии, используя исследования таких биологических наук, как молекулярная биология, цитология, генетика, микробиология. Самым ярким событием, привлёкшим наибольшее внимание и очень важным по своим последствиям, была серия открытий, результатом которых явилось создание методов управления наследственностью живых организмов, причём управления путём проникновения в «святая святых» живой клетки — в её генетический аппарат.

Учёные, биохимики и молекулярные биологи научились модифицировать гены или создавать совершенно новые, комбинируя гены различных организмов. Они научились также синтезировать гены, причём точно по заданным схемам. Они научились вводить такие искусственные гены в живые организмы и заставили их там работать. Это было начало генетической инженерии. Задумаемся над следующим обстоятельством.

II. Генная инженерия растений и ее принципы.

Разработанные к 1980-м годам технологии культивирования растительных объектов in vitro дали толчок генной инженерии растений. Получение генетически модифицированных растений стало возможным только после того, как были разработаны методики получения целого растения из группы клеток (или даже из одной клетки), свойство тотипотетности растительных клеток стало возможным применять на практике.

Существует несколько практических приложений генной инженерии для нужд сельского хозяйства.

1) Растения, устойчивые к насекомым. Для создания устойчивых к насекомым растений в их геном встраивают ген токсина, выделенный из Bacillus thuringiensis (этот микроорганизм вызывает болезни у чешуекрылых и развиваясь в организме насекомого, выделяет ВТ-токсин). Считается. Что токсин не оказывает действия на человека. Растения, способные к синтезу токсина, проявляют устойчивость к некоторым вредителям. Это позволяет снизить применение пестицидов на полях, что снижает загрязнение окружающей среды.

Наиболее безопасные проекты связаны с трансгенным хлопчатником, синтезирующим ВТ-токсин. Устойчивый к насекомым трансгенный рапс позволит получать техническое растительное масло с меньшими затратами и с меньшим вредом для окружающей среды (рапс сегодня - одна из наиболее химизированных культур). В качестве возможных следствий производства трансгенных пищевых растений, проявляющих устойчивость к насекомым, можно указать пищевую аллергию, которую может вызвать ВТ-токсн (новый белок в пище). К экологическим следствиям можно отнести возникновение устойчивости к ВТ-токсину, которое может происходить в популяциях насекомых-вредителей при широком применении трансгенных растений.

2) Улучшение качества пищевых продуктов. Многие растительные продукты содержат недостаточные количества незаменимых аминокислот и витаминов. Этот недостаток можно исправить, внедряя в растения гены, ответственные за биосинтез витаминов или модифицированные гены запасных белков, в которых чаще "употребляются" кодоны незаменимых для человека аминокислот (прежде всего - лизина). В настоящее время получены трансгенный рис с повышенным содержанием каротиноидов, трансгенная соя с улучшенным белковым составом.

В растительной пище могут содержаться вредные для здоровья вещества. Например, около 10% японцев страдают от аллергии на запасной белок зерновок риса. Генная инженерия позволяет получить рис, в котором "выключен" ген соответствующего белка. Такие трансгенные растения позволяют вернуть традиционный продукт в рацион аллергиков.

3) Улучшение товарных качеств. Изучение генетической регуляции развития цветка позволяет быстро создавать махровые сорта разнообразных декоративных растений, которые пользуются большим спросом на рынке. Кроме того, в растения можно ввести гены, отвечающие за синтез пигментов и получить необычную окраску (например, получены трансгенные петунии с цветками желтого цвета). Интересным представляется экспрессия в трансгенных растениях белков, светящихся в темное, или флуоресцирующих белков, что придаст растениям принципиально новые декоративные качества.

4) Растения, устойчивые к гербицидам. Одной из технологий, позволяющей удешевить процесс борьбы с сорняками, является получение гербицид-устойчивых культурных растений. По новой технологии обработку полей неселективными гербицидами можно проводить весь сезон, что улучшает результаты их применения, сокращает расходы. Не удивительно, что такие проекты и реклама трансгенных гербицид-устойчивых растений организуются при финансовой поддержке фирм-производителей гербицидов.

Данное направление генной инженерии таит ряд экологических опасностей. Главная из них возможное накопление гербицидов (или продуктов их детоксикации) в с/х продуктах. Если для технических культур это сравнительно безопасно, то использовать в пищу обработанные гербицидами трансгенные растения может оказаться опасным.

Заметим, что по действующему на сегодня законодательству США производитель продуктов питания должен просто указывать, что в состав входит трансгенная продукция только втом случае. Если в продукте содержатася трансгенные ДНК или белки. Если содержние белков и ДНК пренебрежимо мало, то такая маркировка не обязательна. При использовании гербицид-устойчивых трансгенных растений гораздо важнее указывать остаточное содержание гербицида (или продуктов его деградации) независимо то того, есть в продукте ДНК (белок) или нет.

Вторая опасность - это "утечка" генов устойчивости к гербицидам из культивируемых растений в близкородственные растения естественных биоценозов. В Европе проблеме "генной безопасности" уделяют большое значение, поскольку на ее территории растет много видов, близких к культурным растениям. Показано, что признаки устойчивости могут переноситься при близкородственном опылении. "Утечка генов" может привести к возникновению "суперсорняков", устойчивых к применяемому гербициду, и технологию придется снова менять.

Третья опасность - передозировка гербицидов. Гербицид-устойчивость позволяет вносить избыток этих агентов на поля без видимого вреда для них (в традиционной технологи выращивания это невозможно - культурные растения погибнут вместе с сорняками). Уже сегодня многие гербициды признаны опасными для рыб, моллюсков и др. животных. Сток гербицидов с полей в водоемы с применением новой технологии, несомненно, усилится.

Таким образом, использование гербицид-устойчивых трансгенных растений является наиболее опасной из разрабатываемых технологий.

5) Повышение устойчивости растений. Для нашей страны актуально получение морозостойких сортов растений. Важно придать теплолюбивым культурам устойчивость к заморозкам. Основным повреждающим агентом при замерзании является кристаллический лед. Для предотвращения его образования некоторые рыбы и насекомые выделяют особые гидрофильные белки. Гены этих белков можно перенести в растения, и их морозостойкость повысится.

Устойчивость к засухе и засолению определяется сложным взаимодействием многих генов. Поэтому создание трансгенных растений, устойчивых к засухе/засолению представляется довольно сложной задачей. (Генная инженерия работает с отдельными генами, а не с большими комплексами генов).

Ведутся работы по созданию растений, устойчивых к окислительному стрессу. Гены, ответственные за синтез супероксиддисмутазы, каталазы, пероксидазы и др. ферментов под сильными промоторами внедряют в растения, что повышает их устойчивость к свободнорадикальным процессам. Возможно, эти разработки окажутся актуальными для высокогорных областей с высокой UV-радиацией. По-видимому, эти растения окажутся менее чувствительными к радиоактивным загрязнениям.

6) Биосинтез инсулина, антител и др. белков для нужд медицины. Производство генно-инженерных белков в трансгенных клетках бактерий или дрожжей практикуется уже достаточно давно. Однако, возникает проблема правильной можификации таких белков в бактериальных или дрожжевых клетках. Часто белок так и не принимает нужной конформации или слегка отличается по аминокислотному составу, что нежелательно. Растения являются эукариотными органзмами, достаточно близкими к животным биохимически, поэтому было предложено получать белки для нужд медицины из трансгенных растений.

Поскольку организовать выращивание растений дешевле, чем выращивание бактерий или дрожжей, а получаемый пробукт будет более качественным, можно ожидать большого экономического эффекта от внедрения этой технологии. В медицинской практике используется не вся биомасса растения, а выделенный из нее индивидуальный компонент (белок), т.е. препарат проходит предвартельную очистку и должен быть безопасным для здоровья людей.