
- •А.М. Монастырев
- •С.А. Сафронов
- •Оглавление
- •Тема 1. Введение
- •Цели, задачи, основные биологические объекты биотехнологии. Особенности биотехнологического процесса.
- •1. Цели, задачи, основные биологические объекты биотехнологии. Особенности биотехнологического процесса
- •1.1. История возникновения и развития биотехнологии
- •1.2. Биотехнологический процесс
- •2. Принципы биотехнологии
- •Тема 2. Микробиотехнология
- •1. Биологические объекты биотехнологии
- •2. Подбор форм микроорганизмов с заданными свойствами
- •3.Методы биотехнологии
- •3.1. Селекция
- •3.2. Генетическая инженерия
- •Тема 3. Способы и системы культивирования микроорганизмов
- •1. Способы культивирования микроорганизмов
- •2. Системы культивирования микроорганизмов
- •3. Методы, используемые в биотехнологическом производстве
- •4. Концентрирование, обезвоживание, модификация и стабилизация продукта
- •Тема 4. Охрана окружающей среды на предприятиях микробиологической промышленности
- •1. Очистка сточных вод
- •2. Очистка газовоздушных выбросов
- •Тема 5. Производство и промышленное использование ферментов
- •1. Значение ферментов, источники их получения
- •2. Промышленные ферментные препараты
- •3. Факторы, влияющие на биосинтез ферментов
- •4. Применение ферментативных препаратов
- •Тема 6. Генная инженерия бактерий, высших растений и области ее применения
- •1.Нуклеиновые кислоты и факторы наследственности у живых организмов
- •2. Генная инженерия бактерий
- •3. Генная инженерия растений
- •4. Получение трансгенных растений
- •5. Получение трансгенных животных.
- •Тема 7. Области применения трансгенных растений
- •1.Получение трансгенных растений, устойчивых к вредным насекомым.
- •2. Перспективы и ограничения в использовании трансгенных растений
- •3.Экологические проблемы, связанные с использованием трансгенных растений.
- •Тема 8. Биотехнология производства продуктов питания и напитков
- •1. Функциональные пищевые продукты
- •2. Ферментация овощей.
- •3. Биотехнологии в производстве чая, кофе
- •4. Производство сыра.
- •Тема 9. Технология производства алкогольных напитков, сахарозаменителей
- •1. Технология производства алкогольных напитков
- •2. Технология производства сахарозаменителей
- •Тема 10. Вторичное сырьё используемое в биотехнологическом производстве
- •1. Растительное сырье
- •2. Промышленные отходы
- •3. Отходы животноводства.
- •Словарь терминов
- •Список использованной литературы
- •«Основы биотехнологии переработки сельскохозяйственной продукции»
- •457100, Г. Троицк, ул. Гагарина, 13
3. Генная инженерия растений
Перед учеными встала новая задача - как ввести интересующие нас гены в растительную клетку, тем самым получить растения с необходимыми признаками и свойствами. С этой целью были использованы клетки корончатых галлов - опухолей растений, образующихся на прикорневой части стебля у корневой шейки (отсюда название - корончатый), на подземных (яблоня) и надземных (виноград) частях растений, у прививок в месте стыка привоя с подвоем. Корончатые галлы - настоящая злокачественная опухоль. Их клетки способны распространяться по растению от первичного очага и давать начало вторичным опухолям - метастазам. Болезнь поражает свыше 600 видов преимущественно двудольных растений. Возбудителем болезни оказалась бактерия, выделенная из опухоли винограда в 1897 г. – Аgrobacterium tumefaciens (Pseudomonadaceae). С этой бактерией связано рождение и становление генной инженерии растений. Если этой бактерией, часто встречающейся в ризосфере, заразить здоровое, не пораненное растение, то в области раны разовьется типичный корончатый галл. Опухолевые клетки растут в культуре быстро, без добавления фитогормонов. Для возникновения опухоли достаточно кратковременного контакта с бактерией, само ее развитие происходит в отсутствии бактерии. Под воздействием бактерии нормальные клетки превращаются в опухолевые, но как это происходит, долго не удавалось выяснить. В 1974 г. было установлено, что патогенные штаммы агробактерии содержат крупную плазмиду (150-200 тыс. пар нуклеотидов), отсутствующую у бактерий патогенных штаммов. Теряют плазмиду при температуре более 30°С. Иными словами, фактор, вызывающий образование опухоли, связан у агробактерии с крупными плазмидами. В индуцированных с помощью плазмид опухолях происходит синтез опинов (производных аминокислот, в частности аргинина), использующихся бактериями для питания. Этот механизм осуществляется посредством переноса плазмидных генов, ответственных за синтез опинов, от бактерий к растениям и их последующее существование и проявление в растении без бактерий. Эти гены были выявлены в плазмидах и в опухолевых растительных клетках бактерии. Попадая на ранку подходящего растения, начинают в течение двух часов активно синтезировать целлюлозу, играющую роль связующего жгута. Еще через 4 часа начинается перенос плазмиды из бактерии в клетки растения. Заканчивается он через 2 часа. Теперь присутствие бактерий становится необязательным для развития опухолей. Онкогены плазмиды встраиваются в растительное ядро, что ведет к опухолевой трансформации клетки. Встраивание происходит с помощью обратного действия матричной РНК. Плазмидные онкогены кодируют также синтез фитогормонов (ауксинов, цитокининов), способствующих росту и делению опухолевых клеток.
Гены, которые хотят перенести в растения, вшивают в векторы плазмид Е.сoli, затем гибридные ДНК переносят в агробактерии, а из них в растения. Предназначенный для переноса ген вшивают в участок плазмиды агробактерии, способный внедряться в ядро растительной клетки. Для переноса генов используют также вирусы растений, в частности вирус цветной мозаики капусты. Ряд генов вируса, несущественных для его жизнедеятельности, заменяются на другие гены.