Генная инженерия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Карагандинский колледж Моды

Реферат на тему: Генная инженерия

Выполнила: Максутова Аида

Студентка группы 16 МК-1

Проверила:

Карипова Жамиля Кариповна

Караганда 2015

Отцом генной инженерии считается чешский монах Грегор Мендель, экспериментировавший с генами душистого горошка более 150 лет назад. Для новой и неизведанной науки 150 лет - не возраст, поэтому она не имеет конкретной оценки и вызывает недоверие.

Это тема всегда будет актуальна так как генная инженерия открывает для человека огромные возможности. С ее помощью может проникнуть в такие тайны бытия, что до этого времени не было доступно никому.

Сегодня практическое применение результатов исследования по генной инженерии велико: медицина, химико-фармацевтическая промышленность, сельское хозяйство, пищевая промышленность. Мы ежедневно сталкиваемся с ними, но бывает не придаем им значения..

Генотип - не просто механическая сумма генов, а сложная сложившаяся в процессе эволюции организмов система: Она позволяет путем операций в пробирке переносить генетическую информацию из одного организма в другой. Носителями материальных основ генов служат хромосомы, в состав которых входят ДНК и белки. Но гены-образования не химические, а функциональные. С функциональной точки зрения ДНК состоит из множества блоков, хранящих определенный объем информации -- генов. В основе действия гена лежит его способность через посредство РНК определять синтез белков. В молекуле ДНК как бы записана информация, определяющая химическую структуру белковых молекул. Ген -- участок молекулы ДНК, в котором находится информация о первичной структуре какого-либо белка (один ген -- один белок). Поскольку в организмах присутствуют десятки тысяч белков, существуют и десятки тысяч генов. Совокупность всех генов составляет ее геном. Все клетки организма содержат одинаковый набор генов, но в каждой из них реализуется различная часть хранимой информации. Поэтому, например, нервные клетки и по структурно-функциональным и биологическим особенностям отличаются от клеток печени.

Перестройка генотипов, при выполнении задач генной инженерии представляет собой качественные изменения генов, не связанные с видимыми в микроскопе изменениями строения хромосом. Изменение генов, прежде всего, связаны с преобразованием химической структуры ДНК. Изменения последовательности нуклеотидов в хромосомной ДНК, выпадение одних и включение других нуклеотидов меняют состав образующихся на ДНК молекулы РНК, а это в свою очередь, обуславливает новую последовательность аминокислот при синтезе. В результате в клетке начинает синтезироваться новый белок, что приводит к появлению у организма новых свойств.

Перенос генов дает возможность преодолеть межвидовые барьеры и передать отдельные наследственные признаки одних организмов в другой.

Цель прикладной генетической инженерии заключается в конструировании таких рекомбинативных молекул ДНК, которые при внедрении в генетический аппарат придавали бы организму свойства полезные для человека. Например, получение «биологических реакторов» -- микроорганизмов, растений и животных, продуцирующих фармакологически значимые для человека вещества, создание сортов растений и животных с определенными ценными для человека признаками. Методы генной инженерии позволяют провести генетическую паспортизацию, диагностировать генетические заболевания, ДНК-вакцины, проводить генотерапию различных заболеваний.

Генная инженерия - получение новых комбинаций генетического материала путем проводимых вне клетки манипуляций с молекулами нуклеиновых кислот и переноса созданных конструкций генов в живой организм, в результате которого достигается их включение и активность в этом организме и у его потомства. Речь идет о направленном, по заранее заданной программе конструировании молекулярных генетических систем вне организма с последующим введением их в живой организм. При этом комбинативные ДНК становятся составной частью генетического аппарата реципиентного организма и сообщают ему новые уникальные генетические, биохимические, а затем и физиологические свойства.

На рубеже 50-60-х годов были выяснены свойства генетического кода, а к концу 60-х годов его универсальность была подтверждена экспериментально. Шло интенсивное развитие молекулярной генетике ,объектами которой стали вирусы и плазмиды.

Возможность прямой (горизонтальной) передачи генетической информации от одного биологического вида другому была доказана в опытах Ф. Гриффита пневмококками (1928.Однако генная инженерия кактехнология рек-ДНК (измененная) возникла в 1972г., когда в лаборатории П.Берга (Стафордский ун-т США) была получена первая рекомбинативная (гибридная) ДНК (рек-ДНК), в которой были соединены фрагменты ДНК фага лямбда и кишечной палочки с кольцевай ДНК обезьяньего вируса SV50.

Были разработаны выделения высокоочищенных препаратов неповрежденных молекул ДНК плазмид и вирусов. ДНК вирусов и плазмид вводили в клетки в биологически активной форме, обеспечивая ее репликацию и экспрессию соответствующих генов. В 70-х годах был открыт ряд ферментов, катализирующих реакции превращения ДНК. Особая роль в развитии методов генной инженерии принадлежит рестриктазам и ДНК-лигазам. генный инженерия фармацевтический медицина

Современные задачи

Все современные исследования в области генной инженерии направлены на решение основных четырех задач:

- придание устойчивости организмов к вредителям и болезням (например, Bt -модификация);

- повышение продуктивности организмов (например, быстрый рост трансгенного лосося);

- придание особых качеств организмов (например, изменение химического состава продукта).

Для решения этих задач необходимо определить функции и назначении каждого гена, определить основные условия его активации, в какие периоды жизни, в каких частях тела и при каких обстоятельствах он включается и приводит к синтезу соответствующего белка.

Далее необходимо понять какую роль играет в организме этот белок, выходит ли он за пределы клетки, какие сообщения несет, какие реакции катализирует, как влияет на запуск биологических процессов в других частях организма, какие гены активирует.

Отдельной сложной задачей решение проблем сворачивания белков - как зная последовательность аминокислот, составляющих белок, определить его пространственную структуру и функции. Эта проблема требует новых теоретических знаний и более мощных супер компьютеров.

В отдельную область выделяют проблемы, связанные с изучением генома человека и применением технологии генной инженерии при лечении заболеваний человека.

Впервые технология генной инженерии была применена для лечения Ашанти де Силвы, четырехлетней девочки, страдавшей от тяжелой формы иммунодефицита. Ген содержащий инструкцию для производства белка ADA у нее поврежден. А без ADA -- белка белые клетки крови умирают, что делает организм беззащитным перед вирусами и бактериями.

Работающая копия гена ADA введена в клетки Ашати с помощью модифицированного вируса. Клетки получили возможность самостоятельно производить необходимый белок. Через 6 месяцев количество белых клеток в организме девочки поднялось до нормального уровня. После этого область генной инженерии получила толчок к дальнейшему развитию.

В 1990 году в США был начат проект «Геном человека», целью которого было определить весь генетический код человека.

Высказаны, например, надежды, что, благодаря расшифровке генома, уже в 2006 году разработан препарат для лечения такого опасного заболевания как СПИД, в 2009 году определены гены ,которые связаны со злокачественными заболеваниями, в 2010 году механизмы возникновения почти всех видов рака. К 2020 году может быть завершена разработка препаратов, предотвращающих рак.

Задачи в сельском хозяйстве:

1. Создание модифицированных сортов растений, отличающихся высокой устойчивостью к бактериям.

2. Повышение урожайности за счет появления новых свойств у растений.

3. Создание качественно улучшенных пород животных, обладающих высокой производительностью мяса и молока, а так-же устойчивых к инфекциям различного происхождения.

4. Развитие сельскохозяйственной селекции растений и животных.

2.2. Методы генной инженерии

Методы генной инженерии основаны на получении фрагментов исходной ДНК и их модификации.

Для получения разных организмов несколькими способами используется исходный фрагмент ДНК :

- получение фрагментов ДНК из природного материала путем разрезания исходной ДНК с помощью специальных нуклеаз (рестриктаз)

- прямой химический синтез, например, для создания зондов.

- синтез комплементарной ДНК (к ДНК) на матрице м РНК с использованием фермента обратной транскриптазы (ревертазы).

В Казахстане контроль за выполнением этих норм законодательства осуществляет мощная государственная структура: федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека -- Казпотребнадзор.

Потребитель информируется о продуктах, полученных из генетически модифицированных источников или содержащих генетически модифицированные источники.

В настоящее время в мире организовано широкомасштабное производство пищевой продукции, полученной из ГМИ.

Данные мониторинга, проводимого в странах мира, показывают, что пищевые продукты, полученные из ГМИ не отличаются от аналогов полученных традиционным методом, но по определенным свойствам. Но много новых свойств не изучено. Генетически модифицированные (транс генные) организмы можно определить как организмы, генетический материал которых (ДНК) изменён способом, недостижимым естественным путём в ходе внутривидовых скрещиваний. Для получения ГМО используется технология рекомбинантных молекул. Генная инженерия позволяет переносить отдельные гены из любого живого организма в любой другой живой организм в составе кольцевых молекул ДНК (плазмид). Встраивание в геном организма -- хозяина новых конструкций имеет целью получить новый признак, недостижимый для данного организма путём селекции или требующий многолетней работы селекционеров. Применение биотехнологий позволяет значительно ускорить процесс получения нового сорта, существенно снизить его себестоимость и получить хорошо прогнозируемый эффект по признаку, определяемому встроенной конструкцией. Но вместе с данным признаком организм приобретает целый набор новых качеств. Это обусловлено как плейотропным эффектом -- явлением, при котором один ген отвечает за несколько признаков, так и свойствами самой встроенной конструкции, в том числе её нестабильностью и регуляторным воздействием на соседние гены. Это и создаёт объективную базу для существования потенциальных рисков при использовании генетически модифицированных растений и полученных из них продуктов.[9]

Генная инженерия открывает перед нами огромные возможности. Риск, конечно, существует всегда. Попав в руки алчущего власти фанатика, она может стать орудием против человечества. Но так было всегда: и водородная бомба, и компьютерные вирусы, и конверты со спорами сибирской язвы, и радиоактивные отходы космической деятельности.

Умело распоряжаться знаниями -- это искусство. Именно им нужно овладеть в совершенстве, чтобы избежать роковой ошибки. Перед генной инженерией стоят важные задачи.

По прогнозам демографов население планеты в ближайшем будущем увеличится до 12 миллиардов. Продовольственная программа Земли себя исчерпывает. Уже сегодня в ряде стран люди не получают необходимого количества питательных веществ. Особенно туго обстоят дела бедных слоев населения в отсталых странах, являющихся по сути сырьевыми колониями таких стран как США, Англия, Германия, Франция. В них растет детская смертность, увеличивается количество новорожденных с физическими и умственными отклонениями, «молодеют» болезни сердца и онкологические заболевания.

Есть мнение, что реальную помощь в решении продовольственных проблем и вопросах здравоохранения способна оказать генная инженерия.

Грамотное применение ее методов станет прочным фундаментом будущего человечества.

Размещено на Allbest.ru