СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………….. 2

Генная инженерия как наука…………………………………………………. 2

Генная инженерия и живые организмы………………………………..……. 3

Генная инженерия и человек…………………………………………………. 5

Генная инженерия и сельское хозяйство…………………………………..... 8

Заключение…………………………………………………………………….. 14

Список использованной литературы………………………………………… 15

Введение

Биотехнология — дисциплина, изучающая возможности использования живых организмов, их систем или продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач, а также возможности создания живых организмов с необходимыми свойствами методом генной инженерии.

Биотехнологией часто называют само применение генной инженерии в XX—XXI веках, однако термин относится и к более широкому комплексу процессов модификации биологических организмов для обеспечения потребностей человека, начиная с модификации растений и одомашненных животных путем искусственного отбора и гибридизации. С помощью современных методов традиционные биотехнологические производства получили возможность улучшить качество пищевых продуктов и увеличить продуктивность живых организмов.

В данной работе мы подробно рассмотрим такой метод биотехнологии, как генная инженерия.

Генная инженерия как наука

Генная инженерия — раздел молекулярной биологии, прикладная молекулярная генетика, задачей которой является целенаправленное конструирование новых, не существующих в природе сочетаний генов при помощи генетических и биохимических методов. Она основана на извлечении из клеток какого-либо организма гена или группы генов, соединении их с определенными молекулами нуклеиновых кислот и внедрении полученных гибридных молекул в клетки другого организма.

Генная инженерия занимается исследованиями по перестройке генотипов. Она позволяет путем операций в пробирке переносить генетическую информацию из одного организма в другой. Перенос генов дает возможность преодолевать межвидовые барьеры и передавать отдельные наследственные признаки одних организмов другим.

Носителями материальных основ генов служат хромосомы, в состав которых входят ДНК и белки. В основе действия гена лежат его способность через РНК определять синтез белков. Изменения генов прежде всего связано с преобразованием химической структуры ДНК. Сущность методов генной инженерии заключается в том, что в генотип организма встраиваются или исключаются из него отдельные гены или группы генов. В результате встраивания в генотип ранее отсутствующего гена можно заставить клетку синтезировать белки, которые ранее она не синтезировала.

Уже сегодня генная инженерия позволяет включать и выключать отдельные гены, контролируя таким образом деятельность организмов, а также — переносить генетические инструкции из одного организма в другой, в том числе – организмы другого вида. По мере того, как генетики всё больше узнают о работе генов и белков, всё более реальной становится возможность произвольным образом программировать генотип (прежде всего, человеческий), с лёгкостью достигая любых результатов: таких, как устойчивость к радиации, способность жить под водой, способность к регенерации повреждённых органов и даже бессмертие. В применении к человеку генная инженерия могла бы применяться для лечения наследственных болезней.

Генная инженерия и живые организмы

Генная инженерия берет свое начало в 1973 году, когда генетики Стэнли Кохен и Герберт Бойер внедрили новый ген в бактерию кишечной палочки.

Направленной генетической модификации (трансформации) можно подвергать любые живые организмы. Если первые трансгенные микроорганизмы были получены в начале 70-х, то первые трансгенные сельскохозяйственные растения и животные появились значительно позже — в середине 80-х. Трансгенные микроорганизмы, к примеру, широко используются в фармацевтической и пищевой промышленности. Начиная с 1982 года фирмы США, Японии, Великобритании и других стран производят генно-инженерный инсулин. Клонированные гены человеческого инсулина были введены в бактериальную клетку, где начался синтез гормона, который природные микробные штаммы никогда не синтезировали. Такие препараты, как интерферон, интерлейкин, в основном получают генно-инженерным способом. Сегодня с применением методов генной инженерии выпускается около 25% всех лекарств в мире. Около 200 новых диагностических препаратов уже введены в медицинскую практику, и более 100 генно-инженерных лекарственных веществ находится на стадии клинического изучения. Среди них лекарства, излечивающие артрозы, сердечно-сосудистые заболевания, некоторые опухолевые процессы и, возможно, даже СПИД. Среди нескольких сотен генно-инженерных фирм 60% работают над производством лекарственных и диагностических препаратов.

Некоторые генетически модифицированные микробы эффективно перерабатывают промышленные отходы.

Кудесники от науки сотворили способную к размножению живую клетку, генетический код которой с нуля собран в лаборатории из химикатов и под присмотром компьютеров. Один из ведущих учёных в области генной инженерии — Крейг Вентер и его институт (JCVI), как давно обещали, представили образчик искусственной жизни: первую в мире клетку, успешно управляемую полностью синтезированным геномом. К этому достижению Вентер и его коллеги шли 15 лет. Так, ранее JCVI отметился первой трансплантацией полного генома между видами, открытием генома одного биологического вида внутри генетического кода другого существа, построением с нуля из простых реактивов полного генома бактерии, содержащего почти 600 тысяч пар оснований, и первой двойной трансплантацией генома между представителями разных надцарств. Все эти шаги послужили опорными элементами для технологии внедрения искусственного генетического кода в клетку-хозяина, у которой биологи удалили собственную ДНК. В результате клетка преобразилась и стала выглядеть и вести себя точно как бактерия, определяемая новым геномом. Она даже смогла размножаться, что принципиально. Тесты показали — имплантированный синтетический код транскрибировался в РНК, создавая новые белки. «Это первый случай, когда синтетическая ДНК полностью контролирует клетку», — заявил Вентер. Он полагает, что в конечном счёте такие работы приведут к конструированию клеток, выполняющих полезные функции — от синтеза лекарств до топлива. Прорыв в синтетической биологии разными людьми воспринят неоднозначно – восторг от перспектив смешивается с мыслями о джине, выпущенном из бутылки. Ряд специалистов в этой связи напоминает о потенциальной опасности, мол, никто не знает в точности, что случится, если синтетические клетки попадут в природу. Сам же Крейг не устаёт повторять, что готов к открытым дискуссиям по этической стороне синтетической биологии. О рисках и выгодах достижения JCVI споры будут идти ещё долго.

Процесс получения трансгенных животных оказался гораздо сложнее введения новых генов бактериям. Однако к настоящему времени создано много трансгенных животных. Трансгенные животные чаще всего используются в качестве биореакторов — продуцентов нужных белков, в основном лекарственных препаратов или ферментов для пищевой промышленности. Например, куры, успешно измененные генными инженерами, несут яйца, в белке которых содержатся потенциально полезные человеческие белки; порода овец, вырабатывающих вместе с молоком и фермент, необходимый в производстве сыра; козы, модифицированные методами генетической инженерии, дают молоко, содержащее человеческий инсулин; мыши, модифицированые для различных целей: некоторым введены человеческие гены для получения нечеловеческой модели человеческих болезней. Например, измененные методами генетической инженерии мыши несут человеческий ген клеточного рецептора для вируса полиомиелита. В отличие от нормальных мышей они могут быть заражены данным вирусом, у них даже развиваются симптомы этой болезни. Другим примером могут стать мыши с иммунной системой человека, которые позволяют исследовать ее без участия больных людей.

К настоящему моменту только два вида генетически модифицированных животных было создано для потребления в пищу человеком. Один из них — трансгенный лосось. Ген гормона роста из чавычи (чинукского лосося) был соединен с промотером. Промотер необходим для транскрипции гена. В отличие от обычной рыбы в трансгенном лососе гормон роста образуется круглый год, существенно увеличивая скорость роста рыбы. Этот признак сейчас пытаются выработать и у других рыб, выращиваемых в рыбных хозяйствах, включая форель, тилапию и палтус. Экологи высказывают серьезные опасения, что такая биоинженерная рыба может вытеснить естественные популяции, так как рыба, выращиваемая на ферме, часто попадает в дикую природу.

Вторым трансгенным сельскохозяйственным животным является свинья Enviropig, выведенная исследователями в Гуэлфском университете штата Онтарио. В это животное введен ген фитазы, который экспрессируется в клетках слюнных желез. Фитаза расщепляет фосфаты в пище свиньи, уменьшая тем самым их содержание в помете животного. Широкое распространение этих животных может существенно снизить вредное влияние свиноферм на окружающую среду.

В ближайшей перспективе — использование трансгенных животных в качестве моделей для изучения наследственных заболеваний человека, а также в качестве источников органов и тканей для трансплантологии.