генная инженерия и биотехнология. Д т. н.,проф Карманов В. В (В. В. Карманов) 20 г. Реферат дисциплина Учебно
 Скачать 141.5 Kb.
|
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет» (ПНИПУ) Механико-технологический факультет кафедра «Инновационные технологии машиностроения» направление подготовки и профиль программы бакалавриата: 15.03.01 «Машиностроение» «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств» УТВЕРЖДАЮ Зав. кафедрой ИТМ д.т.н.,проф Карманов В. В ________(В. В. Карманов) «___»___________20__ г. РЕФЕРАТ дисциплина: Учебно-исследовательская работа Выполнил студент гр.__МС-21-1бз______ Рамазанов Алиулла Фатыхович (Фамилия, имя, отчество) ____________________ (подпись) Проверил: профессор каф. «ИТМ», д.т.н. профессор Муратов К. Р. _________________________ (оценка) ____________________ (подпись) _____________ (дата) Пермь, 2021 Содержание
Введение Генетика является наукой о наследственности и изменчивости организмов. Она призвана раскрыть законы воспроизведения живого по поколениям, появления у организмов новых свойств, законы индивидуального развития особи. Выяснение сущности воспроизведения для конкретного разнообразия форм жизни требует изучения явлений наследственности у представителей, находящихся на разных ступенях эволюционного развития. Объектами генетики служат вирусы, бактерии, растения, животные и человек. В частной генетике не только типов, классов, семейств, родов, но и каждого из видов исследователь встречает много конкретных особенностей. На фоне видовой и другой специфики в явлениях наследственности для всех живых существ обнаруживаются всеобщие законы. Их существование показывает единство органического мира. Его основой служит клетка - элементарная система, необходимая для проявления жизни на всех уровнях ее организации. Для каждой клетки инвариантно явление наследственности, т. е. способность к воспроизведению. Важнейшие задачи встали перед генетикой человека. Глубокий интерес медицины к проблемам генетики вызван изучением обширной категории наследственных болезней. Среди них обнаружены болезни, причиной которых служат мутации генов и изменения в структуре или числе хромосом. Некоторые генные болезни получили название молекулярных, так как была обнаружена сущность молекулярных изменений, служащих первопричиной этих заболеваний Небывалые по своей сложности и по ответственности задачи встают перед генетикой в свете фактов о влиянии научно-технической революции на среду, окружающую живые существа на Земле. Изменения биосферы не только нарушают условия жизни организмов, но могут оказать губительное влияние на наследственность. Возникла проблема радиационных и химических мутагенов среды. Решение вопросов космической биологии, сущности внеземной жизни, если она будет открыта, немыслимо без использования законов общей генетики. Достигнув возможности молекулярного изучения наследственности и будучи связана с жизненными вопросами, современная генетика развивается исключительно быстро. Невиданными темпами растет фактический материал, создаются теоретические обобщения. Это вызывает поток публикаций, все растущее число журналов, книг и симпозиумов. Каждые пять лет проходят международные конгрессы по генетике и конгрессы по генетике человека. Эпоха синтетической генетики началась в 1953 г., когда была раскрыта структура и генетическая значимость молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Обычно это время считают периодом молекулярной генетики. На самом деле молекулярные принципы не заменили и не вытеснили общую и частную генетику организмов, они вошли в них органической частью. К этому времени развитие теории гена и теории мутаций, биохимической и эволюционной генетики, генетики человека и других разделов общей и частной генетики достигло новых рубежей. Их объединение с молекулярной генетикой обеспечило синтетический подход к проблеме наследственности. С этим связано и новое положение генетики в практике сельского хозяйства и медицины, для которых генетика стала непосредственной производительной силой. Биологические свойства человека становятся центральным объектом генетических исследований. Развитие генетической инженерии сулит небывалую власть человека над органическим миром В наши дни генетика предстает наукой биохимической и физиологической, опирающейся на законы исторического развития организмов, она вооружена комплексными методами на базе химии, физики, математики и кибернетики. Генетика изучает законы воспроизведения живого и его сущность, служит практике сельского хозяйства и медицины, защите наследственности человека от повреждений, по-новому ставит вопрос использования биологических ресурсов Земли, исследует проблему «Человек и биосфера». Все это делает генетику ключевой наукой современной биологии. [1] Биотехнология – это отрасль производства, основанная на использовании биологических объектов и систем, относится к приоритетным областям биологической науки, достижения которой широко используются во всем мире. Она объединяет прикладные направления в микробиологии, биохимии, технологии производства ферментов, молекулярной генетике, репродукции человека и животных, обеспечивает дальнейшее их развитие. Эффективность селекции и воспроизводства животных, рациональное использование кормовых ресурсов, обеспечение экологически безопасных технологий животноводства во многом определяется успехами биотехнологии Главными объектами изучения биотехнологии являются биологические системы и процессы, которые используются в различных отраслях промышленности, сельском хозяйстве и ветеринарной медицине, а также половые клетки и эмбрионы животных. В это понятие включают комплекс производственных процессов, основанных на использовании биокатализаторов, микроорганизмов и различных биологических систем, таких как культуры растительных и животных клеток и тканей, иммунокоррекция, манипуляции с половыми клетками. Биотехнология возникла на основе использования микроорганизмов и биосистем с запрограммированными свойствами, на основе достижений генетической инженерии и инженерной энзимологии. [4] История развития биотехнологии С древнейших времен биотехнология применялась человеком для изготовления вина, в сыроварении и других вариантах приготовления пищи. Биотехнологический процесс, а именно брожение, использовался еще в древнем Вавилоне для производства пива. Об этом свидетельствуют найденные при раскопках записи на дощечках. Но, несмотря на активное использование этих методов, процессы, лежавшие в основе этих производств, оставались загадкой. Луи Пастер в 1867 году говорил, что такие процессы, как сквашивание и брожение, есть ничто иное, как итог жизнедеятельности микроорганизмов. Эдуард Бухнер дополнил эти предположения, доказав, что катализатором является бесклеточный экстракт, который содержит ферменты, вызывающие химическую реакцию. Позже были сделаны сенсационные по тем временам открытия, которые помогли сформировать данную науку в современном ее понимании: 1865 год австрийский монарх Грегор Мендель представил свой доклад «Опыты над растительными гибридами», где были описаны закономерности передачи наследственности; в 1902 году Теодор Бовери и Уолтер Саттон высказали предположение о том, что передача наследственности напрямую связана с хромосомами. Годом появления термина стал 1919, после публикации манифеста венгерским агроэкономистом Карлом Эреки. Основываясь на имеющиеся в то время данные, под термином биотехнология подразумевалось применение микроорганизмов для ферментации продуктов питания. Но, как известно, самые интересные открытия совершаются на стыке знаний, в случае биотехнологии, объединились пищевая и нефтеперерабатывающая промышленность. В 1970 году на практике была опробована технология производства белка из отходов нефтепромышленности. [7] Основные направления биотехнологии 1)Генная инженерия. Это область молекулярной генетики, которая разрабатывает методы конструирования новых генетических программ. 2)Клеточная инженерия. Получение клеток нового типа, гибридомная технология, конструирование генетически новых объектов путем клеточной гибридизации и введения чужеродного генетического материала. 3)Эмбриогенетическая инженерия. Это активная перестройка генома животных путем вмешательства в их развитие на ранних этапах онтогенеза. Перестройка генома – это реконструкция эмбрионов путем клонирования, слияния или инъекции 7 в их ядра чужеродной ДНК. Основные направления эмбриогенетической инженерии: а) клонирование животных; б) получение генетических химер; в) получение трансгенных животных; г) трансплантация эмбрионов. 4)Традиционная биотехнология. Использование анаэробных процессов для производства вина, силоса, квашения, получение молочнокислых продуктов, спирта и т.д. 5)Инженерная энзимология. Применение микробиологических, физикохимических методов для производства ферментов – специфических катализаторов белковой природы. Биотехнология тесно связана со многими науками: - биологической и биоорганической химией, - молекулярной биологией, - генетикой, - микробиологией, - иммунологией, - физиологией животных и человека, - цитологией и др. [2] Сфера применения Принципы биотехнологических процессов внедряют в производство всех отраслей: пищевая промышленность. Производство алкоголя, аминокислот, ферментов безвредным для окружающей среды способом, называется белой биотехнологией. химическая или фармацевтическая. Это направление еще называют красной биотехнологией. Биотехнологи разрабатывают усовершенствованные лекарственные препараты, вакцины и сыворотки против болезней, которые ранее считались неизлечимыми. В западных странах и в частности в Австрии наука пользуется большой популярностью и активно используется для диагностики различных заболеваний (биосенсоры, чипы ДНК). переработка и утилизация отходов (биоремедиация). Методы серой биотехнологии используются для санации почв, очистки канализационных стоков и отработанного воздуха. сельское хозяйство. Зеленая биотехнология позволяет ученым создавать образцы культурных растений, которые способны противостоять болезням и грибкам, с высоким уровнем урожайности вне зависимости от климатических условий (во время засухи). Кроме того, ученые научились использовать определенные ферменты, которые превращают целлюлозные отходы сельского хозяйства в глюкозу, а после в топливо. [7] Генная инженерия. Что это? Генетическая инженерия (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. Генетическая инженерия не является наукой в широком смысле, но является инструментом биотехнологии, используя методы таких биологических наук, как молекулярная и клеточная биология, цитология, генетика, микробиология, вирусология. ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ, или технология рекомбинантных ДНК, изменение с помощью биохимических и генетических методик хромосомного материала – основного наследственного вещества клеток. Хромосомный материал состоит из дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Биологи изолируют те или иные участки ДНК, соединяют их в новых комбинациях и переносят из одной клетки в другую. В результате удается осуществить такие изменения генома, которые естественным путем вряд ли могли бы возникнуть. [4] История развития и достигнутый уровень генной инженерии. Во второй половине ХХ века было сделано несколько важных открытий и изобретений, лежащих в основе генной инженерии. Успешно завершились многолетние попытки «прочитать» ту биологическую информацию, которая «записана» в генах. Эта работа была начата английским учёным Ф. Сенгером и американским учёным У. Гилбертом (Нобелевская премия по химии 1980 г.). Как известно, в генах содержится информация-инструкция для синтеза в организме молекул РНК и белков, в том числе ферментов. Чтобы заставить клетку синтезировать новые, необычные для неё вещества, надо чтобы в ней синтезировались соответствующие наборы ферментов. А для этого необходимо или целенаправленно изменить находящиеся в ней гены, или ввести в неё новые, ранее отсутствовавшие гены. Изменения генов в живых клетках — это мутации. Они происходят под действием, например, мутагенов — химических ядов или излучений. Но такие изменения нельзя контролировать или направлять. Поэтому учёные сосредоточили усилия на попытках разработать методы введения в клетку новых, совершенно определённых генов, нужных человеку. [4] Основные этапы решения генноинженерной задачи следующие: 1. Получение изолированного гена. 2. Введение гена в вектор для переноса в организм. 3. Перенос вектора с геном в модифицируемый организм. 4. Преобразование клеток организма. 5. Отбор генетически модифицированных организмов (ГМО) и устранение тех, которые не были успешно модифицированы. Процесс синтеза генов в настоящее время разработан очень хорошо и даже в значительной степени автоматизирован. Существуют специальные аппараты, снабжённые ЭВМ, в памяти которых закладывают программы синтеза различных нуклеотидных последовательностей. Такой аппарат синтезирует отрезки ДНК длиной до 100—120 азотистых оснований (олигонуклеотиды). Получила распространение техника, позволяющая использовать для синтеза ДНК, в том числе мутантной, полимеразную цепную реакцию. Термостабильный фермент, ДНК-полимераза, используется в ней для матричного синтеза ДНК, в качестве затравки которого применяют искусственно синтезированные кусочки нуклеиновой кислоты — олигонуклеотиды. Фермент обратная транскриптаза позволяет с использованием таких затравок (праймеров) синтезировать ДНК на матрице выделенной из клеток РНК. Синтезированная таким способом ДНК называется комплементарной (РНК) или кДНК. Изолированный, «химически чистый» ген может быть также получен из фаговой библиотеки. Так называется препарат бактериофага, в геном которого встроены случайные фрагменты из генома или кДНК, воспроизводимые фагом вместе со всей своей ДНК. Чтобы встроить ген в вектор, используют ферменты — рестриктазы и лигазы, также являющиеся полезным инструментом генной инженерии. С помощью рестриктаз ген и вектор можно разрезать на кусочки. С помощью лигаз такие кусочки можно «склеивать», соединять в иной комбинации, конструируя новый ген или заключая его в вектор. За открытие рестриктаз Вернер Арбер, Даниел Натанс и Хамилтон Смит также были удостоены Нобелевской премии (1978 г.). Техника введения генов в бактерии была разработана после того, как Фредерик Гриффит открыл явление бактериальной трансформации. В основе этого явления лежит примитивный половой процесс, который у бактерий сопровождается обменом небольшими фрагментами нехромосомной ДНК, плазмидами. Плазмидные технологии легли в основу введения искусственных генов в бактериальные клетки. Значительные трудности были связаны с введением готового гена в наследственный аппарат клеток растений и животных. Однако в природе наблюдаются случаи, когда чужеродная ДНК (вируса или бактериофага) включается в генетический аппарат клетки и с помощью её обменных механизмов начинает синтезировать «свой» белок. Учёные исследовали особенности внедрения чужеродной ДНК и использовали как принцип введения генетического материала в клетку. Такой процесс получил название трансфекция. Если модификации подвергаются одноклеточные организмы или культуры клеток многоклеточных, то на этом этапе начинается клонирование, то есть отбор тех организмов и их потомков (клонов), которые подверглись модификации. Когда же поставлена задача получить многоклеточные организмы, то клетки с изменённым генотипом используют для вегетативного размножения растений или вводят в бластоцисты суррогатной матери, когда речь идёт о животных. В результате рождаются детеныши с изменённым или неизменным генотипом, среди которых отбирают и скрещивают между собой только те, которые проявляют ожидаемые изменения. [4] Полезное влияние генной инженерии Генетическая инженерия служит для получения желаемых качеств изменяемого или генетически модифицированного организма. В отличие от традиционной селекции, в ходе которой генотип подвергается изменениям лишь косвенно, генная инженерия позволяет непосредственно вмешиваться в генетический аппарат, применяя технику молекулярного клонирования. Примерами применения генной инженерии являются получение новых генетически модифицированных сортов зерновых культур, производство человеческого инсулина путем использования генномодифицированных бактерий, производство эритропоэтина в культуре клеток или новых пород экспериментальных мышей для научных исследований. Задача получения таких промышленных штаммов очень важна, для их видоизменения и отбора разработаны многочисленные приёмы активного воздействия на клетку — от обработки сильно действующими ядами до радиоактивного облучения. Цель этих приёмов одна — добиться изменения наследственного, генетического аппарата клетки. Их результат — получение многочисленных микробов-мутантов, из сотен и тысяч которых учёные потом стараются отобрать наиболее подходящие для той или иной цели. Создание приёмов химического или радиационного мутагенеза было выдающимся достижением биологии и широко применяется в современной ,биотехнологии . Методом генной инженерии получен уже ряд препаратов, в том числе инсулин человека и противовирусный препарат интерферон. И хотя эта технология еще только разрабатывается, она сулит достижение огромных успехов и в медицине, и в сельском хозяйстве. В медицине, например, это весьма перспективный путь создания и производства вакцин. В сельском хозяйстве с помощью рекомбинантной ДНК могут быть получены сорта культурных растений, устойчивые к засухе, холоду, болезням, насекомым-вредителям и гербицидам. [4] Практическое применение Теперь умеют уже синтезировать гены, и с помощью таких синтезированных генов, введенных в бактерии, получают ряд веществ, в частности гормоны и интерферон. Их производство составило важную отрасль биотехнологии. Интерферон – белок, синтезируемый организмом в ответ на вирусную инфекцию, изучают сейчас как возможное средство лечения рака и СПИДа. Понадобились бы тысячи литров крови человека, чтобы получить такое количество интерферона, какое дает всего один литр бактериальной культуры. Ясно, что выигрыш от массового производства этого вещества очень велик. Очень важную роль играет также получаемый на основе микробиологического синтеза инсулин, необходимый для лечения диабета. Методами генной инженерии удалось создать и ряд вакцин, которые испытываются сейчас для проверки их эффективности против вызывающего СПИД вируса иммунодефицита человека (ВИЧ). С помощью рекомбинантной ДНК получают в достаточных количествах и человеческий гормон роста, единственное средство лечения редкой детской болезни – гипофизарной карликовости. Еще одно перспективное направление в медицине, связанное с рекомбинантной ДНК, – т.н. генная терапия. В этих работах, которые пока еще не вышли из экспериментальной стадии, в организм для борьбы с опухолью вводится сконструированная по методу генной инженерии копия гена, кодирующего мощный противоопухолевый фермент. Генную терапию начали применять также для борьбы с наследственными нарушениями в иммунной системе. В сельском хозяйстве удалось генетически изменить десятки продовольственных и кормовых культур. В животноводстве использование гормона роста, полученного биотехнологическим путем, позволило повысить удои молока; с помощью генетически измененного вируса создана вакцина против герпеса у свиней. Генная инженерия человека В применении к человеку генная инженерия могла бы применяться для лечения наследственных болезней. Однако, технически, есть существенная разница между лечением самого пациента и изменением генома его потомков. В настоящее время эффективные методы изменения генома человека находятся на стадии разработки. Долгое время генетическая инженерия обезьян сталкивалась с серьезными трудостями, однако в 2009 году эксперименты увенчались успехом: дал потомство первый генетически модифицированный примат - игрунка обыкновенная. В этом же году в Nature появилась публикация об успешном исцелении взрослого самца обезъяны от Р дальтонизма. [4] Генная инженерия человека Хотя и в небольшом масштабе, генная инженерия уже используется для того, чтобы дать шанс забеременеть женщинам с некоторыми разновидностями бесплодия . Для этого используют яйцеклетки здоровой женщины. Ребёнок в результате наследует генотип от одного отца и двух матерей. При помощи генной инженерии можно получать потомков с улучшенной внешностью, умственными и физическими способностями, характером и поведением. С помощью генотерапии в будущем возможно улучшение генома и нынеживущих людей. В принципе можно создавать и более серьёзные изменения, но на пути подобных преобразований человечеству необходимо решить множество этических проблем [4] Репликация или контролируемая сборка? Про клонирование сейчас слышали практически все, но клонирование — только повторение уже существующего. Все самые замечательные мечты человечества о жизни без болезней и старости, быстром и легком избавлении от неизлечимых пока недугов к обычной репликации отношения не имеют. Если вы будете клонировать дефектную клетку без изменений, вы получите на выходе клон с точно такими же проблемами, как у матрицы. К тому же есть опасность, что у клона негативные изменения будут происходить раньше, а последствия окажутся еще более тяжелыми. Так что простое дублирование оригинала — это шаг вперед, но «вперед» с оговорками. Только «выемка» дефектных участков ДНК сможет победить генетические болезни. Пока мы мало знаем о том, как связаны в геноме отдельные участки, как включаются и выключаются гены, какова их правильная последовательность. К нашему счастью, оказалось, что геном человека не так сложен, как представляли раньше. Это дает надежду, что скоро он будет не просто расшифрован, а еще и осмыслен. И не только осмыслен, а повторен рукотворным путем. То есть мы сможем собирать хромосомы и вставлять их прямо в клетку или вынимать дегенеративные участки ДНК и заменять их здоровыми. Если прежде ученые думали, что после расшифровки генома они смогут «вклеивать» часть здоровой хромосомы вместо испорченного отрезка, то теперь речь идет о другом — о сборке самой хромосомы. Это серьезная заявка. Хромосома человека, конечно, для сборки сложновата. Поэтому первые эксперименты были проведены с одноклеточным микроорганизмом — микоплазмой. Микоплазма — правнучка молочнокислых палочек, которые заставляют молоко превращаться в простоквашу или йогурт. У нее, в отличие от «прабабушки», очень короткая хромосома, состоящая всего из пятисот генов, а ее ДНК образуют лишь пятьсот восемьдесят тысяч звеньев нуклеиновых оснований. К тому же она утратила еще и клеточную оболочку, так что работать с ней гораздо проще, чем с полноценной клеткой животных, содержащих гораздо более длинную цепочку ДНК. Микоплазма паразитирует в клетках эпителия мочеполовой системы человека, она легко проникает в клетки и селится в них, хотя вполне может вести и самостоятельный образ жизни. Именно крохотная микоплазма и стала объектом пристального внимания генетиков. При помощи молекулярных «скальпелей» и «иголок» были проверены все гены кольцевой хромосомы. Ученые вырезали по одному гену из этой цепочки и сшивали оставшуюся часть, конец к концу. Так удалось выяснить, какие гены не очень важны для микоплазмы, а без каких она погибает. Сто пятьдесят генов оказались для этой малютки «необязательными», а выключение любого из трехсот пятидесяти оставшихся убивали микроорганизм. Теперь известно, что эти триста пятьдесят генов являются «костяком» генома бактерии, это те основные гены, на которых базируются и другие, даже высокоорганизованные, организмы. Естественно, у вас возникнут вопросы: а что это открытие даст? Почему оно считается таким важным? Дело в том, что теперь можно найти те правила, по которым собирается молекула ДНК, можно научиться синтезировать гены и собирать их «по чертежу». Правда, пока не ясен ни принцип работы механизма, который требуется собрать, ни принцип кодировки. Известны только буквы генетического алфавита, дело за малым — научиться складывать их в слова и предложения. Эта задача поставлена перед компьютерами, которые будут просчитывать все варианты сочетания генов, оптимальную генетическую последовательность для выполнения бактерией всех жизненно важных функций — питания, вывода шлаков, размножения и т. п. Потом выберут наиболее устойчивый вариант и создадут искусственную хромосому, которую «вставят» в бактерию. Если эксперимент будет удачным, значит, удастся собрать первую в мире искусственную бактерию. Это будет первый опыт творения жизни человеком. Сегодня бактерия, завтра кролик, послезавтра — венец природы, Homo Sapiens. Но до этого еще далеко. Так что клонирование на сегодняшний день — более доступное мероприятие, нежели искусственная сборка крошки-бактерии. [3] Научные факторы опасности генной инженерии 1. Генная инженерия в корне отличается от выведения новых сортов и пород. Исскуственное добавление чужеродных генов сильно нарушает точно отрегулированный генетический контроль нормальной клетки. Манипулирование генами коренным образом отличается от комбинирования материнских и отцовских хромосом, которое происходит при естественном скрещивании. 2. В настоящее время генная инженерия технически несовершенна, так как она не в состоянии управлять процессом встраивания нового гена. Поэтому невозможно предвидеть место встраивания и эффекты добавленного гена. Даже в том случае, если местоположение гена окажется возможным установить после его встраивания в геном, имеющиеся сведения о ДНК очень неполны для того, чтобы предсказать результаты. 3. В результате искусственного добавления чужеродного гена непредвиденно могут образоваться опасные вещества. В худшем случае это могут быть токсические вещества, аллергены или другие вредные для здоровья вещества. Сведения о подобного рода возможностях ещё очень неполны. 4. Не существует совершенно надёжных методов проверки на безвредность. Более 10% серьёзных побочных эффектов новых лекарств не возможно выявить несмотря на тщательно проводимые исследования на безвредность. Степень риска того, что опасные свойства новых, модифицированных с помощью генной инженерии продуктов питания, останутся незамеченными, вероятно, значительно больше, чем в случае лекарств. 5. Существующие в настоящее время требования по проверке на безвредность крайне недостаточны. Они совершенно явно составлены таким образом, чтобы упростить процедуру утверждения. Они позволяют использовать крайне нечувствительные методы проверки на безвредность. Поэтому существует значительный риск того, что опасные для здоровья продукты питания смогут пройти проверку незамеченными. 6. Созданные до настоящего времени с помощью генной инженерии продукты питания не имеют сколько-нибудь значительной ценности для человечества. Эти продукты удовлетворяют, главным образом, лишь коммерческие интересы. 7. Знания о действии на окружающую среду модифицированных с помощью генной инженерии организмов, привнесённых туда, совершенно недостаточны. Не доказано ещё, что модифицированные с помощью генной инженерии организмы не окажут вредного воздействия на окружающую среду. Экологами высказаны предположения о различных потенциальных экологических осложнениях. Например, имеется много возможностей для неконтролируемого распространения потенциально опасных генов, используемых генной инженерией, в том числе передача генов бактериями и вирусами. Осложнения, вызванные в окружающей среде, вероятно, невозможно будет исправить, так как выпущенные гены невозможно взять обратно. 8. Могут возникнуть новые и опасные вирусы. Экспериментально показано, что встроенные в геном гены вирусов могут соединяться с генами инфекционных вирусов (так называемая рекомбинация). Такие новые вирусы могут быть более агрессивными, чем исходные. Вирусы могут стать также менее видоспецифичными. Например, вирусы растений могут стать вредными для полезных насекомых, животных, а также людей. 9. Знания о наследственном веществе, ДНК, очень неполны. Известно о функции лишь трёх процентов ДНК. рискованно манипулировать сложными системами, знания о которых неполны. Обширный опыт в области биологии, экологии и медицины показывает, что это может вызвать серьёзные непредсказуемые проблемы и расстройства. 10. Генная инженерия не поможет решить проблему голода в мире. Утверждение, что генная инженерия может внести существенный вклад в разрешение проблемы голода в мире, является научно необоснованным мифом.[4] Продукты питания, подвергавшиеся генной инженерии или которые могут содержать генетически созданные ингридиетны Амилаза - используется при приготовлении хлеба муки, крахмала Сидр, вино, пиво и так далее Разрыхлитель (пекарский порошок) – добавки Хлеб - содержит сою Масло Канола Каталаза - используется при приготовлении напитков, яичного порошка, сыворотки Зерновые культуры (крупы) - содержат сою Химозин Продукты из зерновых культур (круп) Крахмал из зерновых культур Сироп из зерновых культур Пищевые добавки - содержат дрожжи Фруктовые соки - могут изготовляться их генетических модифицированных фруктов Сироп глюкозы Мороженое - может содержать сою, сироп глюкозы Кукуруза (маис) Макароны (спагетти, вермишель) - могут содержать сою Картофель Легкие напитки - могут содержать сироп глюкозы Соевые бобы, продукты, мясо Газированные Фруктовые напитки Тофу Помидоры Дрожжи (закваска) Сахар [4] Клонирование животных Клон – это группа генетически идентичных клеток или организмов, которые получены в результате деления одной клетки-предшественника. Клонирование. В 1952 году Р. Бриггс и Т. Кинг разработали метод пересадки ядер соматических клеток зародышей в энуклеированные яйцеклетки лягушек. В это время Бесквит Р. впервые выделил ген. Благодаря этому, стало возможным после удаления гаплоидного ядра из яйцеклетки лягушки, введение в неѐ диплоидного ядра соматической клетки, взятой из кишечной стенки головастика. После электростимуляции деления яйцеклетки получают нормальное развитие зародыша и потомство исходной особи. Дж. Гердон в 1962 году усовершенствовал технику пересадки ядер. Работа по клонированию ведется по трем направлениям: 1. Пересадка ядер из соматических клеток в энуклеированную яйцеклетку. 2. Получение гомозиготных диплоидных потомков. 3. Создание партеногенетических животных [2] Овечка Долли, клонированная из клеток вымени другой, мертвой особи, заполонила газеты в 1997 г. Исследователи Университета Рослин (США) раззвонили об успехах, не акцентируя внимание публики на сотнях неудач, которые были до этого. Долли не была первым клоном животного, но была самой знаменитой. В действительности, в мире клонированием животных занимаются уже все последнее десятилетие. В Рослине держали успех в секрете, пока им не удалось запатентовать не только Долли, но и весь процесс ее создания. ВИПО (Всемирная организация по охране интеллектуальной собственности) выдала Университету Рослин эксклюзивные патентные права на клонирование всех животных, не исключая людей, до 2017 года. Успех Долли вдохновил ученых по всему земному шару барахтаться в создательстве и играть в господа Бога, несмотря на негативные последствия для животных и окружающей среды. В Таиланде ученые пытаются клонировать знаменитого белого слона короля Рамы -III, умершего 100 лет назад. Из 50 тыс. диких слонов, живших в 60-х, в Таиланде осталось только 2000. Тайцы хотят возродить стадо. Но вместе с тем не понимают, что если современные антропогенные нарушения и уничтожение местообитаний не прекратится, та же судьба ожидает клоны. Клонирование, как и вся генная инженерия в целом - это жалкая попытка решить проблемы, игнорируя их коренные причины. Музеи, вдохновленные фильмами про парк Юрского периода, успехами технологии клонирования в реальном мире, обследуют свои коллекции в поисках образцов ДНК вымерших животных. Существует план попробовать клонировать мамонта, чьи ткани хорошо сохранились в арктических льдах. Вскоре после Долли, Рослин породил Полли - клонированного ягненка, несущего ген человеческого белка в каждой клетке тела. Это рассматривалось как шаг к массовой продукции человеческих белков в животных для лечения таких человеческих болезней как тромбоз. Как и в случае с Долли, особо не афишировался тот факт, что успеху предшествовало множество неудач - в рождении очень крупных детенышей, вдвое больше нормального размера - до 9 кг при норме 4,75 кг. Это не может являться нормой даже в случаях, когда наука о клонировании развивается быстрыми темпами. В 1998 г. исследователи США и Франции сумели клонировать телят голштинской породы из клеток плода. Если раньше процесс создания клона требовал 3 года, то теперь он занимает всего 9 месяцев. С другой стороны, каждый девятый клон был неудачным и умирал или уничтожался. Клонирование - это серьезный риск для здоровья. Исследователи столкнулись со множеством случаев гибели плода, послеродовых смертей, плацентарных абнормальностей, абнормальных отечностей, втрое и вчетверо большую частоту проблем с пуповиной и серьезную иммунологическую недостаточность. У крупных млекопитающих, таких как овцы и коровы, исследователи находят, что примерно половина клонов содержит серьезные нарушения, включая специфические дефекты сердца, легких и других органов, ведущие к перинатальной смертности. Аккумулированные генетические ошибки инфицируют и влияют на поколения клонов. Но ведь невозможно отдать в починку дефектный клон как ломанную машину [4] Химерные животные. Понятие химера (греч. Chimaira) означает составное животное. Животные – химеры несут в одном организме признаки обоих эмбрионов, отличающихся между собой разными генотипами. В животноводстве известны искусственные химеры как внутривидовые, так и межвидовые. Способы получения химер: 1. Инъекционный. Получение химерных животных путѐм объединения бластомеров из эмбрионов одного вида. С этой целью получают сложные химерные эмбрионы овец объединением 2-, 4-, 8-клеточных эмбрионов. Каждый сложный объединѐнный эмбрион состоит из равного числа бластомеров эмбрионов 2-8 родителей. Пересадку внутренней клеточной массы каждого донора (бластомеры) путѐм инъекции проводят внутрь бластоцисты реципиентов. 2. Агрегационный. Слияние клеточной массы двух или нескольких эмбрионов внутри одной зоны пеллюцида. Метод состоит в том, что 8-клеточные эмбрионы инкубируют в среде с протеолитическим ферментом, переваривающим оболочки яйцеклетки. Освобождѐнные от оболочек эмбрионы, соприкасаются между собой, в результате чего их клетки сливаются и перемешиваются. Получены агрегационные химерные животные после соединения половинок 5- 6 дневных эмбрионов от коров-доноров швицкой и голштинской пород крупного рогатого скота, они сочетали в своѐм фенотипе характерную масть двух исходных пород – бурую и чѐрно-пѐструю. Также получены химеры овцы пород рамбулье и финский ландрас. Примером получения межвидовых химер в животноводстве служат овцекозы, сочетающие признаки овцы и козы, которые были получены в 1994 году. 37 Химерные животные не передают потомству характерную для них генетическую мозаичность, у потомков происходит расщепление, в результате чего нарушаются ценные генетические комбинации. [2] Заключение Мы открыли странную и непонятную книгу на неведомом языке. Пока мы с трудом можем только назвать буквы, но не можем прочесть ни слова. Я уже не говорю о том, что эти слова нужно связать в предложения, а предложения — в осмысленный рассказ. Многие люди, узнав, что геном принес больше загадок, чем отгадок, удивляются: так зачем же было тогда его расшифровывать? До осуществления программы мы не знали ничего, потому что не начинали исследований. После завершения программы мы не знаем почти ничего. Но эти два «ничего» имеют совершенно разные уровни. До расшифровки генома мы даже не понимали, что, собственно, пытаемся прочесть. После создания сводной карты генома мы овладели ключом к шифру. Осталось совсем чуть-чуть — правильно его применить. Только тогда мы и будем создавать себе подобных не «вслепую», а понимая, что делаем, зачем и что получим в результате — Золотой Век или Темное Время.. Список литературы Барабин А. И., «Генетика» Вишневец А.В., «Основы генетической инженерии и биотехнологии.» Диагтерев Н. «Генная инженерия. Спасение или смерть человечества?», 2003 г. Козлова-Козыревская А.Л , «Генная инженерия» Сассон А. «Биотехнология», 1988 г. Щелкунов С. Н. «Генная инженерия», 2005 г. https://mentamore.com/covremennye-texnologii/chto-takoe-biotexnologiya.html |