Одним из наиболее перспективных направлений биотехнологии считают генную инженерию — манипуляции с генетическим аппаратом и определёнными генами (рис. 79), которые позволяют с помощью молекулярно-биологических методов искусственно конструировать новые комбинации генотипа или даже образовывать новые геномы.
Самое новое направление современной биотехнологии — получение трансгенных организмов, т. е. организмов, содержащих трансгены (от лат. транс — через и греч. генос) — гены бактерий, грибов, растений или животных, которые являются чужеродными для данного вида организмов. Живые организмы, изменённые генно-инженерными манипуляциями, получили название генетически модифицированных организмов (ГМО). Ценность генной инженерии в том, что её методы позволяют осуществить давнюю мечту селекционеров: придать организму такие признаки, какие нельзя перенести путём скрещивания с близкородственными видами.
| Рис. 79. Растение в чашке Петри во время лабораторных манипуляций |
Генная инженерия родилась в 1972 году в Стэндфордском университете в США, когда Поль Берг впервые объединил в пробирке фрагменты ДНК фага лямбда, кишечной палочки и обезьяньего вируса. Полученная рекомбинантная ДНК была введена в бактерию, которая стала первым трансгенным организмом.
С помощью методов генной инженерии стало возможно создавать организмы с новыми, ранее не присущими им свойствами. Например, известно, что миллионы людей, больных сахарным диабетом, нуждаются в ежедневных инъекциях инсулина (инсулин — гормон белковой природы, ответственный за обмен сахара в организме, который продуцирует поджелудочная железа). До того как в процесс производства инсулина вмешалась генная инженерия, гормон получали из поджелудочных желез свиней, крупного рогатого скота и китов. Инсулин свиней отличается от человеческого одной аминокислотой, крупного рогатого скота — тремя, а китов ещё большим количеством аминокислотных замещений.
Очевидно, что лучший для человека инсулин — человеческий. Но как же его получить? Благодаря генно-инженерным технологиям человеческий инсулин стали продуцировать ... бактерии группы кишечной палочки! Для этого создали трансгенный организм, встроив в геном бактерии ген человеческого инсулина. В результате непритязательные и дешёвые в содержании бактерии, которые к тому же чрезвычайно быстро размножаются, оказались способны синтезировать инсулин такого же химического состава, как и естественный человеческий. Для человека такой инсулин не является инородным веществом.
Не следует думать, что получение генетически модифицированных организмов — прерогатива нашего времени. Первые препараты человеческого инсулина, полученные от генетически модифицированных бактерий, попали в продажу в 70-е годы прошлого столетия и с тех пор (уже около 40 лет) активно используются во всём мире.
От трансгенных бактерий дёшево, быстро и в большом количестве получают интерферон, иммуноглобулины, разные гормоны, незаменимые аминокислоты.
| Рис. 80. Трансгенный картофель (а) и сою (б) внешне не отличить от обычных сортов |
Генетически модифицированные растения тоже могут вырабатывать лекарственные вещества. Но такое направление генной инженерии не является таким уж перспективным. Большинство генных модификаций растений направлено на развитие их устойчивости к сельскохозяйственным вредителям или вирусам, выживание при обработке полей гербицидами, повышение вкусовых и технических качеств (рис. 80).
Впервые трансгенные растения вырастили в 1982 году учёные из Института растениеводства в Кёльне и американской компании «Монсанто». С тех пор только в этой компании получено более 45 тыс. линий трансгенных растений, в том числе яблони, сливы, винограда, томатов, капусты, баклажана, огурцов, кукурузы, пшеницы, сои, риса, ржи, табака и других. Материал с сайта http://worldofschool.ru
Конечно, улучшения качества пищевой продукции добиваются не только с помощью генетических модификаций, но и другими, ставшими уже традиционными, способами. Например, выращивают растения, применяя большое количество химических удобрений, растительных гормонов, обрабатывают плоды специальными веществами, которые позволяют их дольше сохранять. В продукты добавляют химические вещества — консерванты, ароматизаторы, усилители вкуса. Генетический состав исходных организмом при этом не изменяется, и к генной инженерии подобные методы усовершенствования качества продукции не имеют никакого отношения.
Далёкие от биологии люди часто воспринимают слово «модифицированный» как непременный указатель на то, что продукт получен методом генной инженерии. Например, так трактуют термин «модифицированный крахмал». Напомним: крахмал — это химическое вещество, углевод. Модификация крахмала — это химический процесс деления длинной молекулы крахмала на более короткие отрезки. Вследствие этого полученная смесь полисахаридов обладает высокой способностью удерживать влагу и применяется как сгуститель. Модифицированный крахмал не имеет никакого отношения к генно-модифицированным организмам, поскольку не является организмом и не имеет генов.
На этой странице материал по темам:worldofschool.ru
Содержание
Введение
1 Генная инженерия
1.1 История генной инженерии
1.2 Среда и наследственность
1.3 О влиянии генов на человека
Заключение
Список литературы
ВведениеВажнойсоставной частью биотехнологии является генетическая инженерия. Родившись вначале 70-х годов, она добилась сегодня больших успехов. Методы геннойинженерии преобразуют клетки бактерий, дрожжей и млекопитающих в«фабрики» для масштабного производства любого белка. Это даетвозможность детально анализировать структуру и функции белков и использовать ихв качестве лекарственных средств.
Генетическаяинженерия (генная инженерия) — совокупность приёмов, методов и технологий получениярекомбинантных РНК и ДНК, выделения генов из организма (клеток), осуществленияманипуляций с генами и введения их в другие организмы.
Генетическаяинженерия не является наукой в широком смысле, но является инструментом биотехнологии,используя методы таких биологических наук, как молекулярная и клеточнаябиология, цитология, генетика, микробиология, вирусология.
Наследственность –присущее всем организмам свойство сохранять и передавать потомству характерныедля них признаки, особенности строения, функционирования и индивидуальногоразвития.
Все дело в генах, с завистью говорим мы, объясняя чей-тоблестящий талант: «У них в роду все такие способные!» Все дело в генах, сгоречью говорим мы, видя, как человек страдает от наследственного недуга: «Уних на роду написано болеть!»
Век биологии – век новых сражений за истину.
Одни и те же вопросы, задаваемые уже не первый год, сближаютдушу и тело и тут же непоправимо разделяют их. Неужели гены полностью иизначально программируют нашу жизнь? Неужели мы не способны измениться вообще?Или же наше поведение можно объяснить влиянием внешней среды, умением чему-тоучиться? Итак, может ли человек развиваться, или все предопределено от века?
На протяжении всего XX столетия ученые по-разному отвечалина эти важнейшие вопросы бытия.
За последние десятилетияученые с известной степенью вероятности установили в каких именно хромосомахнаходятся гены, мутация которых вызывает ту или иную болезнь. Однако замена«дефектных» генов на здоровые не только крайне сложна, но и не очень эффективна– одно и то жезаболевание бывает вызвано разными мутациями, из-за чего ход болезни часто неподдается прогнозированию.
Актуальность данной темыобусловлена тем, что за сто лет своего существования генетика добралась дочеловека, и теперь уже она его не оставит. Она нарисует его индивидуальныйгенетический портрет, даст ему в руки миниатюрный прибор, в котором будетсобрана вся его наследственная информация. Каждый получит предупреждение: вкаком возрасте болезнь Альцгеймера приступит к разрушению его памяти, наскольковелик для него риск заболеть раком или диабетом. Генетика порождает новуюмедицину – к этому и стремились сто лет назад ее основатели.
Целью данной работы является изучение генной инженерии.Исследование данной работы предопределило ряд задач:Рассмотреть историю генной инженерии.Проанализировать влияние генов на человека.В качестве теоретическойбазы были использованы работы Ж. Бейсона, А. Волкова и других авторов.
1.Генная инженерия1.1История генной инженерииГеннаяинженерия появилась благодаря работам многих исследователей в разных отрасляхбиохимии и молекулярной генетики. На протяжении многих лет главным классом макромолекулсчитали белки. Существовало даже предположение, что гены имеют белковуюприроду. Лишь в 1944 году Эйвери, Мак Леод и Мак Карти показали, что носителемнаследственной информации является ДНК. С этого времени начинается интенсивноеизучение нуклеиновых кислот. Спустя десятилетие, в 1953 году Дж. Уотсон и Ф.Крик создали двуспиральную модель ДНК. Именно этот год принято считать годомрождения молекулярной биологии.
Нарубеже 50 — 60-х годов были выяснены свойства генетического кода, а к концу60-х годов его универсальность была подтверждена экспериментально. Шлоинтенсивное развитие молекулярной генетики, объектами которой стали ее вирусы иплазмиды. Были разработаны методы выделения высокоочищенных препаратовнеповрежденных молекул ДНК, плазмид и вирусов. ДНК вирусов и плазмид вводили вклетки в биологически активной форме, обеспечивая ее репликацию и экспрессиюсоответствующих генов. В 70-х годах был открыт ряд ферментов, катализирующихреакции превращения ДНК. Особая роль в развитии методов генной инженериипринадлежит рестриктазам и ДНК-лигазам.
Историюразвития генетической инженерии можно условно разделить на три этапа. Первыйэтап связан с доказательством принципиальной возможности получениярекомбинантных молекул ДНК in vitro. Эти работы касаются получения гибридовмежду различными плазмидами. Была доказана возможность создания рекомбинантныхмолекул с использованием исходных молекул ДНК из различных видов и штаммовбактерий, их жизнеспособность, стабильность и функционирование. Второй этапсвязан с началом работ по получению рекомбинантных молекул ДНК междухромосомными генами прокариот и различными плазмидами, доказательством ихстабильности и жизнеспособности.
Третийэтап — начало работ по включению в векторные молекулы ДНК (ДНК, используемые дляпереноса генов и способные встраиваться в генетический аппаратклетки-рецепиента) генов эукариот, главным образом, животных. Формально датойрождения генетической инженерии следует считать 1972 год, когда в Стенфордскомуниверситете П. Берг, С. Коэн, Х. Бойер с сотрудниками создали первуюрекомбинантную ДНК, содержавшую фрагменты ДНК вируса SV40, бактериофага и E.coli.
Генетическая инженерия — конструирование in vitroфункционально активных генетических структур (рекомбинантных ДНК), или иначе — создание искусственных генетических программ (Баев А. А.). По Э. С. Пирузянгенетическая инженерия — система экспериментальных приемов, позволяющихконструировать лабораторным путем (в пробирке) искусственные генетическиеструктуры в виде так называемых рекомбинантных или гибридных молекул ДНК [12,с.62].
Генетическаяинженерия — получение новых комбинаций генетического материала путем проводимыхвне клетки манипуляций с молекулами нуклеиновых кислот и переноса созданныхконструкций генов в живой организм, в результате которого достигается ихвключение и активность в этом организме и у его потомства. Речь идет онаправленном, по заранее заданной программе конструировании молекулярныхгенетических систем вне организма с последующим введением их в живой организм. Приэтом рекомбинантные ДНК становятся составной частью генетического аппаратарецепиентного организма и сообщают ему новые уникальные генетические,биохимические, а затем и физиологические свойства.
Цельприкладной генетической инженерии заключается в конструировании такихрекомбинантных молекул ДНК, которые при внедрении в генетический аппаратпридавали бы организму свойства, полезные для человека. Например, получение«биологических реакторов» — микроорганизмов, растений и животных, продуцирующихфармакологически значимые для человека вещества, создание сортов растений ипород животных с определёнными ценными для человека признаками. Методы геннойинженерии позволяют провести генетическую паспортизацию, диагностироватьгенетические заболевания, создавать ДНК-вакцины, проводить генотерапиюразличных заболеваний.
Технологиярекомбинантных ДНК использует следующие методы:
· специфическоерасщепление ДНК рестрицирующими нуклеазами, ускоряющее выделение и манипуляциис отдельными генами;
· быстроесеквенирование всех нуклеотидов очищенном фрагменте ДНК, что позволяетопределить границы гена и аминокислотную последовательность, кодируемую им;
· конструированиерекомбинантной ДНК;
· гибридизациянуклеиновых кислот, позволяющая выявлять специфические последовательности РНКили ДНК с большей точностью и чувствительностью, основанную на их способностисвязывать комплементарные последовательности нуклеиновых кислот;
· клонирование ДНК:амплификация in vitro с помощью цепной полимеразной реакции или введениефрагмента ДНК в бактериальную клетку, которая после такой трансформациивоспроизводит этот фрагмент в миллионах копий;
· введениерекомбинантной ДНК в клетки или организмы.
1.2 Среда и наследственность
Излечивая больного, предотвращая распространение инфекционныхзаболеваний, врач использует могучее влияние среды на живой организм. Лечить –это значит так изменить среду, чтобы эти изменения шли на пользу больному,помогая ему бороться с болезнью. В борьбе с инфекциями наука достиглапоразительных результатов. Лечение наследственных или врожденных заболеваний –дело гораздо более трудное. В случае врожденной болезни инфицирующийвозбудитель отсутствует. Нет врага, которого следует уничтожить. Излечимы линаследственные болезни, возможна ли их профилактика? Неужели действительно нетспособов воздействовать извне на наследственный недуг, снять с помощьюлекарства, диеты, лечебной гимнастики, хирургическим путем, наконец, симптомызаболевания?
Благодаря достижениям медицинской цитологии и биологическойхимии ученые начали понимать, в чем жезаключается разница междуздоровым организмом и организмом, отягощенным наследственной болезнью.Разработаны способы ранней диагностики многих наследственных заболеваний инайдены методы их лечения. По отношению к некоторым болезням открыласьвозможность предупредить рождение больных детей или предотвратить у нихразвитие болезни. Успех таился на стыке наук. Стена, отделяющая ученых-биологови врачей-практиков, рухнула. Этот процесс осуществляется одновременно во всеммире. Интерес к законам наследственности со стороны врачей значительно возрос.
Наследственно обусловленные болезни человека привлекают ксебе в настоящее время огромное внимание ученых всех стран. Создаютсяспециальные научные институты для их изучения, периодически созываются
съезды по медицинской генетике, издаются специальные журналы.Эта новая глава медицины развивается быстрым темпом. Современному человечествуудалось в какой-то мере справиться с рядом болезней, таких, как многие инфекции(туберкулез, оспа, тифы, сифилис, малярия и др.) или как многие хирургическиезаболевания, вследствие чего значительно увеличилась средняя продолжительностьжизни современных людей; в то же время в отношении наследственных болезней допоследнего времени почти ничего еще не было сделано. Понятен тот огромныйинтерес, который в настоящее время привлекают к себе эти заболевания [2, с.96].
Совершенствование методов биохимического исследованияпозволило выделить группу заболеваний почек, в развитии которых ведущую рольиграют наследственные факторы. Клинический диагноз этих заболеваний весьмазатруднен, т.к. по течению они напоминают нефритили пиелонефрит; ихпредложено называть нефритоподобными заболеваниями почек (нефропатиями). Важнаяроль при этом принадлежит тщательному изучению семейного анамнеза, составлениюи анализу родословной. Данные лабораторных исследований характеризуютсяотсутствием свойственных нефриту признаков – нет отеков или повышения кровяногодавления.
Успехи в ранней диагностике наследственных заболеваний обменавеществ в период, когда имеются лишь небольшие нарушения и заболевание еще непривело к необратимым морфологическим изменениям, способствуют разработке мерлечебного воздействия. Чаще всего это назначение диеты с исключением продуктов,содержащих вещества, которые не переносятся больным. С этой целью создаютсятакже специальные пищевые продукты. Современные достижения медицинской генетикипозволяют предупредить многие из болезней путем научно обоснованныхмероприятий. Эти вопросы решаются в медико-генетической консультации.
Генетическую основу своего здоровья нужно учитывать именнодля того, чтобы не болеть. Американские медики разработали тест под шуточнымназванием «Доживете ли до семидесяти?». Ученые собрали большой статистическийматериал и сделали выводы относительно влияния некоторых особенностей образажизни и наследственности человека на его долголетие. Оказалось, физический трудв отличие от умственного прибавляет несколько лет жизни. Спорт такжеувеличивает ее продолжительность. Установлено, что лица, занимающиеся спортом 5раз в неделю, живут на четыре года дольше; 2-3 раза в неделю – на два годадольше, чем те, кто игнорирует физические нагрузки или обращается к спорту лишьэпизодически. Как видим, занятия физической культурой благотворно влияют на человека,и людям, занятым умственным трудом, необходимо компенсировать ограничениедвигательной активности. Но вернемся к тесту. Длительный сон (свыше 10 часов всутки) отрицательно влияет на продолжительность жизни, сокращая ее на 4 года посравнению с 7-8-часовым сном, что также объясняется снижением двигательнойактивности, а значит, и ухудшением кровообращения. Тест показал, чтоагрессивные люди вспышками гнева укорачивают свой век, тогда как спокойные –продляют его благодаря собственной уравновешенности. Разница впродолжительности жизни этих двух категорий лиц составляет шесть лет. Напродолжительность жизни отрицательно влияют курение, употребление спиртного,наркотиков, избыточный вес, положительно влияет образование. Среднее удлиняетее на год, а высшее – на два. Образование развивает интеллект и культуру,которые влияют на всю организацию жизни человека.
Статистика свидетельствует, что долголетие бабушек и дедушек(срок жизни не менее 85 лет одного из них или не менее 80 – двух) повышаетшансы внуков на продолжительность жизни, превышающую среднестатистическую.Скоропостижная смерть одного из этих прародителей в возрасте до 50 лет отсосудистых или онкологических заболеваний говорит о необходимости профилактикиназванных болезней у их потомков. Сейчас стало модно рисовать генеалогическоедрево своей семьи. Вполне естественен интерес людей к своей родословной, ктому, чем занимались их прабабушки и прадедушки, участниками каких историческихсобытий они были, как жили. Полезно поинтересоваться и здоровьем родственниковстаршего поколения, так как предрасположенность ко многим заболеваниямпередается по наследству. Например, гипертония, диабет, рак. Другой пример:медики считают алкоголизм болезнью, предупреждая, что склонность кзлоупотреблению спиртным может наследоваться. Что это значит? Говоря бытовымязыком, человек быстрее втягивается в пьянство, быстрее спивается. Этообусловлено особенностями биохимических процессов в его организме. Однакопредрасположенность и предопределенность – понятия разные. Реализациягенетической программы зависит от целого комплекса условий. В рассматриваемомслучае она корректируется соответствующим образом жизни [7, с.46].
1.3 О влиянии генов на человека
Одни и те же вопросы, задаваемые уже не первый год, сближаютдушу и тело и тут же непоправимо разделяют их. Неужели гены полностью иизначально программируют нашу жизнь? Неужели мы не способны измениться вообще?Или же наше поведение можно объяснить влиянием внешней среды, умением чему-тоучиться? Итак, может ли человек развиваться, или все предопределено от века?
На протяжении всего XX столетия ученые по-разному отвечали на эти важнейшие вопросы бытия. Всамом начале века была популярна вульгарная теория наследственности. Вдвадцатые годы маятник качнулся в обратную сторону. Заговорили о теории«бихевиоризма». Внезапно первопричиной всему стала окружающая среда. Самого жечеловека, как утверждали поклонники «новоуча» (вот оно, «время перековки»!),можно научить буквально всему. Человек есть существо перевоспитываемое. Итак,из непокорного материала он прямо на глазах превращался в пластилин,поднесенный к перстам социальных и политических ваятелей. В конце семидесятыхгодов империя биологов нанесла ответный удар. Преемники «теориинаследственности» бросились в новую атаку. Они опирались на поразительныеоткрытия, сделанные генетиками.
Теперь битва велась уже за первооснову человека. Является лион марионеткой собственных генов? Может ли, например, «ген убийцы» определятьагрессивное поведение человека?
Поиски нематериального начала в человеческом естестве – души,духа, сознания, эго – вылились в череду беспрерывных поражений. Новые сведенияо нашей природе поступали одно за другим. В последние годы не проходило имесяца, чтобы не выявлялось: «Ген такой-то ответствен за то-то». Список казалсянеисчерпаемым. Среди десятков других «управделами» отрекомендовались генавантюризма, ген обжорства, ген верности, ген робости, ген алкоголизма. Дажерелигиозность, политические воззрения или социальная позиция якобы передавалисьпо наследству. Со времен иронических пассажей Джонатана Свифта мир не казалсятаким предопределенным, как это явствовало из откровений генетиков.
«За несколько дней до сотворения мира, – говорил он, –определено было, чтобы мой нос и этот столб столкнулись, и поэтому провидениесочло нужным послать нас в мир одновременно и сделать соотечественниками исогражданами. Если бы глаза мои были открыты, то, по всей вероятности, делокончилось бы гораздо хуже. Разве не оступаются ежедневно люди, несмотря на всюсвою предусмотрительность?» («Сказка бочки», пер. А. Франковского). Ретивыегенетики, пожалуй, подправили бы Свифта, сказав, что движением носа, чтошмякнулся о столб, конечно же, руководил «дефектный ген», мешавший индивидудержать нос по ветру и, наоборот, впутывавший его в разные неприглядные истории[3, с.62].
Впрочем, все вышеназванные открытия были сравнительнобезобидными, хотя и сейчас еще немало политических тиранов будут рады истребитьсвоих генетически неисправимых противников как тупиковую эволюционную ветвь,преграждающую дорогу в светлое будущее.
Между тем человек становился все «прозрачнее». Ученыезаявили, что такие наклонности человека, как агрессивность или гомосексуализм,тоже коренятся в наших генах. Подобные открытия провоцировали следующий вывод: генагрессивности управляет поведением человека, в то время как его обладатель ненесет никакой ответственности за совершенные им деяния. «Несчастного хозяинагена» – возьмем самый крайний случай – нельзя даже осудить за убийство. Ген,знаете ли, попутал. Под выстрелами биологов падает бездыханное телоюриспруденции. Оппоненты говорят обратное: мы всегда имеем дело не только сразличными генетическими факторами, но и с окружающим нас миром.
Понятие «окружающий мир» имеет мало общего с привычнымтермином «среда». Как считают генетики, «окружающий мир» не является чем-тонеизбежно-императивным для человека, чем-то вроде клетки, в которую заточенбедняга, «имевший несчастие родиться». Нет, человек сам выбирает, выискиваетсебе свою среду (даже в темном царстве ребенок может плениться лучиком света),воздействует на среду и, в свою очередь, ею же, своей избранницей,переделывается – таким образом, человек и окружающая его среда находятся, таксказать, в «диалоговом режиме»: «Она его заела, он ее достал».
У всех нас есть определенные качества, которые нам не избыть.Можем ли мы повлиять на это или нет – об этом мы узнаем, лишь попытавшись этосделать. Никогда не удастся предсказать, насколько человек способен преступитьсвои генетические задатки. Что же до точного поведения, то новооткрытые геныстали давать слабину.
Пресловутый «ген агрессивности» разделил участь большинствадругих генов, якобы предопределявших поведение человека. Встречали ихфанфарами, провожали короткой усмешкой. Их всемогущая власть опровергаласьболее тщательными научными изысканиями, и неудавшиеся диктаторы человеческойсути бесславно покидали «поле битвы за человека». Отныне «биологическимбонапартам» оставалось лишь будоражить умы менее сведущие, витать средизастольных бесед обывателей, равно взволнованных и экстрасенсами, и«экстрагенами», превращать вульгарную болтовню в подобие научных сентенций,которые можно поверить даже «точным бухгалтерским расчетом».
То же случилось и с геном гомосексуализма. Вопрекиустремлениям и уверениям ученым не удалось отыскать ген, заставляющий мужчинупредпочитать особей своего пола «всем красавицам Шираза». Гены определяютмногое, но не все! [5, с.44].
Нет и не будет найдено никаких особенных генов, отвечающих,например, за интеллект. Исследования показали, что новорожденные дети малоразличаются по своему интеллекту. Все довершает воспитание, заботливое илинебрежное. Дети – при своих-то врожденных способностях – чаще всего бываютименно «запущены» родителями и близкими. Или же они сами «запускают» себя, ленясь,зарывая свой талант, не развивая свои способности. Если б отвергнутый намиодиозный политик проповедовал в своей жизни только одно: «Учиться, учиться иучиться!», цены бы этому лапушке не было. Да и нам тоже, если б мы одного этогозавета и слушались.
Гены решают многое, но не все. Мы уступаем им нашуконституцию, но то, что восстает против всеобщего закона – дух, – становитсядостоянием нашего знания, нашей воли. Да, мы часто идем на поводу у генов. Мынаследуем цвет глаз и окраску волос, форму носа и оттенок кожи. Мы наследуеммногие недуги. Все, с чем мы приходим в жизнь, впрямь заложено в наших генах.Они – инструкция нашей конструкции. (Если точно говорить: наследственностьопределяет норму реакции, норму изменчивости.) Именно они определяют строениеферментов и протеинов, жизненно важных для работы всех клеток нашего организма.И все же, если в генах нет какого-то уж очень серьезного изъяна, любые ихвариации можно как-то компенсировать путем влияния, воздействия окружающих,подражания им.
Заключение
Проделаннаяработа позволяет сделать вывод о том, что на технологии рекомбинантных ДНКосновано получение высокоспецифичных ДНК-зондов, с помощью которых изучаютэкспрессию генов в тканях, локализацию генов в хромосомах, выявляют гены,обладающие родственными функциями (например, у человека и курицы). ДНК-зондытакже используются в диагностике различных заболеваний. Технологиярекомбинантных ДНК сделала возможным нетрадиционный подход«белок-ген», получивший название «обратная генетика». Притаком подходе из клетки выделяют белок, клонируют ген этого белка, модифицируютего, создавая мутантный ген, кодирующий измененную форму белка. Полученный генвводят в клетку. Если он экспрессируется, несущая его клетка и ее потомки будутсинтезировать измененный белок. Таким образом, можно исправлять дефектные геныи лечить наследственные заболевания.
Генетическаятрансформация животных позволяет установить роль отдельных генов и их белковыхпродуктов как в регуляции активности других генов, так и при различных патологическихпроцессах. С помощью генетической инженерии созданы линии животных, устойчивыхк вирусным заболеваниям, а также породы животных с полезными для человекапризнаками. Сейчас, даже трудно предсказать все возможности, которые будутреализованы в ближайшие несколько десятков лет.
Вприменении к человеку генная инженерия могла бы применяться для лечениянаследственных болезней. Однако, технически, есть существенная разница междулечением самого пациента и изменением генома его потомков.
Хотя ив небольшом масштабе, генная инженерия уже используется для того, чтобы датьшанс забеременеть женщинам с некоторыми разновидностями бесплодия. Для этогоиспользуют яйцеклетки здоровой женщины. Ребёнок в результате наследует генотипот одного отца и двух матерей.
Припомощи генной инженерии можно получать потомков с улучшенной внешностью,умственными и физическими способностями, характером и поведением. С помощью генотерапиив будущем возможно улучшение генома и нынеживущих людей. В принципе можносоздавать и более серьёзные изменения, но на пути подобных преобразованийчеловечеству необходимо решить множество этических проблем.
Таким образом,современное состояние науки о наследственности и хромосомных болезнях не даетникаких оснований для безучастного наблюдения над проявлением тяжелыхнаследственных пороков у человека, как это имело место еще недавно. Однакосегодня ученым удалось выяснить только связь между нарушениями хромосомногоаппарата, с одной стороны, с различными патологическими изменениями в организмечеловека – с другой. Касаясь вопроса о завтрашнем дне медицинской генетики,можно сказать, что установление взаимосвязи между наследственными заболеваниямии хромосомными повреждениями представляет для клинической медицины большойпрактический интерес. Выявление причин первоначальных нарушений в системехромосом, а также изучение механизма развития хромосомных болезней – такжезадача ближайшего будущего, причем задача первостепенного значения.
Список литературы
1. Бейсон Ж. Генетика. – М.: Просвещение, 2007. – 128с.
2. Берг Р. Наследственность и наследственные болезничеловека. – М.: Наука, 2007. – 140с.
3. Волков А. В поисках «человекапрозрачного»: Как гены влияют на человека // Знание-сила. – 2006. – № 10.–С.61-63
4. Гайсинович А.Е. Зарождение генетики. – М.: Наука, 2007. –194
5. Голубовский М. И снова: о наследовании приобретенныхпризнаков // Знание-сила. – 2007. – № 8. – С.44-52
6. Дубинин Н.П. Генетика вчера, сегодня и завтра. – М.:Наука, 2008. – 210с.
7. Иванова Л. Забота обокружающей среде – забота о здоровье // Воспитание школьников. – 2008. – № 10.– с.45 — 46
8. Лурия А.Р. О природе психологическихфункций и ее изменчивости в свете генетического анализа // Вопросы психологии.– 2007. – № 4. – С.4-19
9. Сойфер В. Арифметика наследственности. – М., 2007. – 253с.
10. Строганов Ю. Монстры из докторского альбома. // Труд,1996. – 2 апр. С.4.
11. Фишер Э. Дешифровщики наследственности: Об истории идостижениях генетики // ГКО. – 1999. – № 9. – С.131-140
12. Щелкунов С.Н. Генетическая инженерия. – Новосибирск,2006. – 304с.
www.ronl.ru
Министерство Сельского Хозяйства Российской Федерации
ФГОУ ВПО «Уральская Государственная сельскохозяйственная Академия»
Доклад
по дисциплине «Ветеринарная генетика»
на тему:«Генная инженерия – настоящее и будущее»
Выполнила:
Студентка ФВМ
2 курс 2 группа 3 п/группа
Шмакова Т.С.
Проверила:
Ерофеева Л.Ф.
Екатеринбург 2008
Содержание
Введение
1. Методы генной инженерии
2. Достижения генной инженерии
3. Генная инженерия: за и против
4. Перспективы генной инженерии
Список использованной литературы
Введение
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.
Современный уровень наших знаний биохимии, молекулярной биологии и генетики позволяет рассчитывать на успешное развитие новой биотехнологии – генной инженерии, т.е. совокупности методов, позволяющих 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. Цель генной инженерии – не воплощение в реальность мифов, а получение клеток (в первую очередь бактериальных), способных в промышленных масштабах нарабатывать некоторые «человеческие» белки.
1. Методы генной инженерии
Наиболее распространенным методом генной инженерии является метод получения рекомбинантных, т.е. содержащих чужой ген, плазмид. Плазмиды представляют собой кольцевые двухцепочечные молекулы ДНК, состоящие из нескольких пар нуклеотидов. Плазмиды являются автономными генетическими элементами, реплицирующимися (т.е. размножающимися) в бактериальной клетке не в то же время, что основная молекула ДНК. Хотя на долю плазмид приходится лишь небольшая часть клеточной ДНК, именно они несут такие жизненно важные для бактерии гены, как гены лекарственной устойчивости. Разные плазмиды содержат разные гены устойчивости к антибактериальным препаратам.
Большая часть таких препаратов – антибиотиков используется в качестве лекарств при лечении ряда заболеваний человека и домашних животных. Бактерия, имеющая разные плазмиды, приобретает устойчивость к различным антибиотикам, к солям тяжелых металлов. При действии определенного антибиотика на бактериальные клетки плазмиды, придающие устойчивость к нему, быстро распространяются среди бактерий, сохраняя им жизнь. Простота устройства плазмид и легкость, с которой они проникают в бактерии, используются генными инженерами для введения в клетки бактерий генов высших организмов.
Мощным инструментом генной инженерии являются ферменты – рестрикционные эндонуклеазы, или рестриктазы. Рестрикция буквально означает «ограничение». Бактериальные клетки вырабатывают рестриктазы для разрушения инородной, в первую очередь фаговой ДНК, что необходимо для ограничения вирусной инфекции. Рестриктазы узнают определенные последовательности нуклеотидов и вносят симметричные, расположенные наискось друг от друга, разрывы в цепях ДНК на равных расстояниях от центра участка узнавания. В результате на концах каждого фрагмента рестриктированной ДНК образуются короткие одноцепочечные «хвосты» (их еще называют «липкими» концами).
Весь процесс получения бактерий, называемый клонированием, состоит из последовательных стадий:
1. Рестрикция – разрезание ДНК человека рестриктазой на множество различных фрагментов, но с одинаковыми «липкими» концами. Такие же концы получают при разрезании плазмидной ДНК той же рестриктазой.
2. Лигитирование – включение фрагментов ДНК человека в плазмиды благодаря «сшиванию липких концов» ферментом лигазой.
3. Трансформация – введение рекомбинантных плазмид в бактериальные клетки, обработанные специальным образом – так, чтобы они на короткое время стали проницаемыми для макромолекул. Однако плазмиды проникают лишь в часть обработанных бактерий. Трансформированные бактерии вместе с плазмидой приобретают устойчивость к определенному антибиотику. Это позволяет их отделить от нетрансформированных бактерий, погибающих на среде, содержащей этот антибиотик. Для этого бактерии высеивают на питательную среду, предварительно разведя так, чтобы при рассеве клетки находились на значительном расстоянии друг от друга. Каждая из трансформированных бактерий размножается и образует колонию из многих тысяч потомков – клон.
4. Скрининг – отбор среди клонов тех бактерий, которые несут нужный ген человека. Для этого все бактериальные колонии накрывают специальным фильтром. Когда его снимают, на нем остается отпечаток колоний, так как часть клеток из каждого клона прилипает к фильтру. Затем проводят молекулярную гибридизацию. Фильтры погружают в раствор с радиоактивно меченым зондом. Зонд – это полинуклеотид комплементарной части искомого гена. Он гибридизуется лишь с теми рекомбинантными плазмидами, которые содержат нужный ген. После гибридизации на фильтр в темноте накладывают рентгеновскую фотопленку и через несколько часов ее проявляют. Положение засвеченных участков на пленке позволяет найти среди множества клонов трансформированных бактерий те, которые имеют плазмиды с нужным геном.
Не всегда удается вырезать нужный ген с помощью рестриктаз. Поэтому в ряде случаев процесс клонирования начинают с целенаправленного получения нужного гена. Для этого из клеток человека выделяют и-РНК, являющуюся транскрипционной копией этого гена, и с помощью фермента – обратной транскриптазы синтезируют комплементарную ей цепь ДНК. Затем и-РНК, служившая матрицей при синтезе ДНК, уничтожается специальным ферментом, способным гидролизовать цепь РНК, спаренную с цепью ДНК. Оставшаяся цепь ДНК служит матрицей для синтеза обратной транскриптазой, комплетентарной второй цепи ДНК.
Получившаяся двойная спираль ДНК носит название к-ДНК (комплементарная ДНК). Она соответствует гену, с которого была считана и-РНК, запущенная в систему с обратной транскриптазой. Такая к-ДНК встраивается в плазмиду, которой трансформируют бактерии и получают клоны, содержащие только выбранные гены человека.
Чтобы осуществить перенос генов, необходимо выполнить следующие операции:
·Выделение из клеток бактерий, животных или растений тех генов, которые намечены для переноса.
·Создание специальных генетических конструкций, в составе которых намеченные гены будут внедряться в геном другого вида.
·Внедрение генетических конструкций сначала в клетку, а затем в геном другого вида и выращивание измененных клеток в целые организмы.
2. Достижения генной инженерии
генная инженерия биотехнология наследственность
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.
Так, в 1980 году гормон роста – соматотропин – получили из бактерии кишечной палочки. До развития генной инженерии его выделяли из гипофизов от трупов. Соматотропин, синтезированный в специально сконструированных клетках бактерий, имеет очевидные преимущества: он доступен в больших количествах, его препараты являются биохимически чистыми и свободными от вирусных загрязнений.
В 1982 году гормон инсулин стали получать в промышленных масштабах из бактерий, содержащих ген человеческого инсулина. До этого времени инсулин выделяли из поджелудочных желез забиваемых коров и свиней, что сложно и дорого.
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).
Еще одно перспективное направление в медицине, связанное с рекомбинантной ДНК, – 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.
3. Генная инженерия: за и против
Несмотря на явную пользу от генетических исследований и экспериментов, само понятие «генная инженерия» породило различные подозрения и страхи, стало предметом озабоченности и даже политических споров. Многие опасаются, например, что какой-нибудь вирус, вызывающий рак у человека, будет введен в бактерию, обычно живущую в теле или на коже человека, и тогда эта бактерия будет вызывать рак. Возможно также, что плазмиду, несущую ген устойчивости к лекарственным препаратам, введут в пневмококк, в результате чего пневмококк станет устойчивым к антибиотикам и пневмония не будет поддаваться лечению. Такого рода опасности, несомненно, существуют.
Генная инженерия – это мощный способ изменить жизнь, но ее потенциал может представлять опасность, причем в первую очередь надо учитывать сложные и трудно предсказуемые эффекты, связанные с возможным воздействием на окружающую среду. Представьте себе некий яд, более дешевый в производстве, чем сложные гербициды с избирательным действием, но который не может быть использован в агротехнике из-за того, что он убивает полезные растения наравне с сорняками. Теперь представьте, что, допустим, в пшеницу, внедрили ген, делающий ее устойчивой к этому яду. Фермеры, засеявшие свои поля трансгенной пшеницей, могут безнаказанно опылять их смертоносным ядом, увеличивая свои доходы, но нанося непоправимый вред окружающей среде. С другой стороны, генетики могут достичь и противоположного эффекта, если выведут такую культуру, которая не нуждается в гербицидах.
Генная инженерия бросила человечеству уникальный вызов. Что несет нам генная инженерия, счастье или беду? О возможной опасности генетически измененных продуктов для здоровья человека трубит уже весь мир. Однозначного и единого мнения ученых по этому поводу нет. Одни считают, что генная инженерия спасет человечество от голодной смерти, другие – что генетически измененные продукты погубят все живое на земле вместе с человеком. Ученые, занимающиеся этим, утверждают, что генетически измененные растения более урожайны, более устойчивы к ядохимикатам, экономически выгоднее обычных. Поэтому за ними будущее. Однако специалисты, не связанные с производителями данного товара, далеки от оптимизма.
Предугадать отдаленные последствия, которые могут наступить в результате потребления генетически измененной продукции, на данный момент вообще невозможно. Относительно спокойно относятся к ГМ – продуктам (генетически модифицированным) – в США, где выращивается сегодня около 80 процентов всех генетических культур. Европа же относится к этому крайней негативно. Под натиском общественности и организаций потребителей, которые хотят знать, что они едят, в некоторых странах введен мораторий на ввоз таких продуктов (Австрия, Франция, Греция, Великобритания, Люксембург).
В других принято жесткое требование маркировать генетически измененное продовольствие, что, естественно, очень не понравилось поставщикам. 1 июля 2000 года в России была запрещена продажа генетически измененных продуктов без специальной предупредительной надписи на упаковке. Одним из первых ученых, забивших тревогу о потенциальной опасности ГМ – продуктов, был британский профессор Арпад Пуштай. Он назвал их “пищей для зомби”. Такие выводы позволили сделать результаты опытов на крысах, которых кормили генетически модифицированной пищей. У животных возник целый набор серьезных изменений желудочно-кишечного тракта, печени, зоба, селезенки. Наибольшее беспокойство вызвал тот факт, что у крыс уменьшился объем мозга.
Ученые полагают, что с помощью генетически измененных растений можно сократить потери урожая. Сегодня в России завершаются испытания американского картофеля, устойчивого к колорадскому жуку. Возможно, уже в этом году будет получено разрешение на его промышленное производство. Есть у подобных сортов одно существенное “но”. Когда получают растение с резко повышенной устойчивостью к какому-либо вредителю, через два-три поколения этот вредитель приспособится к растению, и будет пожирать его еще сильнее. Следовательно, устойчивый картофель может породить таких агрессивных вредителей, с которыми мир еще не сталкивался.
4. Перспективы генной инженерии
Настоящей находкой для генетиков стал янтарь, ископаемая древесная смола. В доисторические времена в ней часто застывали насекомые, цветочная пыльца, споры грибов, остатки растений. Текучая смола герметично обволакивала своих пленников, и биологический материал в целости и сохранности поджидал современных исследователей. И вот в 1990 году Джордж О. Пойнар из Калифорнийского университета сделал сенсационное открытие. Изучая термитов, попавших в янтарь 40 миллионов лет назад, он нашел хорошо сохранившуюся генетическую информацию. Позднее Пойнару удалось выделить из янтаря ДНК долгоносика, жившего 120 миллионов лет назад! Сейчас многие ученые работают над тем, чтобы воскресить динозавров, древних ящеров, мамонтов. И это уже не кажется фантастикой, как было всего лишь несколько лет назад. Однако ученые не намерены останавливаться на воскрешении животных. Если можно воскресить их, следовательно, то же самое можно проделать и с людьми.
Развитие науки дает нам потенциал как для плохого, так и для хорошего. Поэтому важно, что бы мы сделали правильный выбор. Основная трудность носит политический характер, – это решение вопроса кто есть «мы» в этом предложении. Если оставить этот вопрос на произвол рыночной стихии, скорее всего, пострадают долгосрочные интересы окружающей среды. Но это можно сказать и про многие другие аспекты жизни.
Список использованной литературы
1. Нейман Б.Я. Индустрия микробов. – Знание, 1983.
2. Рувинский А.О. Общая биология. – Просвещение, 1994.
3. Чебышев Н.В. Биология. − Новая волна, 2005.
www.ronl.ru
Курсовойпроект
«Генетическая инженерия»
Челябинск 2011
Введение
Вестествознании последних десятилетий доминируют проблемы биологии и медицины. Вцентре внимания научного познания фигурирует загадка жизни и, в частности,наследственность и изменчивость человека. Это обусловливает интенсивноеразвитие генетики – науки, изучающей эти свойства живых систем.
Новыеоткрытия, совершаемые в лабораториях различных стран мира, касаются расшифровкигенома человека и других организмов, познания сложнейших механизмов ихфункционирования. Ее открытия определяют темпы и направленностьсоциально-экономического развития общества, оказывают существенное влияние нафилософию, мораль, право, религию и другие сферы культуры, поскольку онизатрагивают проблемы управления природой человека и всего живого на Земле.
В настоящеевремя в центр молекулярной генетики становятся методы генетической инженерии, спомощью которых осуществляется целенаправленное изменение генетических свойстворганизмов. Генетическая инженерия – область молекулярной биологии и генетики,которая ставит перед собой задачи конструирования генетических структур поранее намеченному плану, создание организмов с новой генетической программой.Генно-инженерные исследования вносят уникальный вклад в изучениеструктурно-функциональной организации геномов различных организмов. Методологиягенной инженерии постоянно совершенствуется, и все больше исследователейиспользуют ее при решении самых разных задач биологической науки.
Возможности,открываемые генетической инженерией перед человечеством, как в областифундаментальной науки, так и во многих других областях, весьма велики и нередкодаже революционны. Так, она позволяет осуществлять индустриальное массовоепроизводство нужных белков, значительно облегчает технологические процессы дляполучения продуктов ферментации – энзимов и аминокислот, в будущем можетприменяться для улучшения растений и животных, а также для лечениянаследственных болезней человека.
Такимобразом, генетическая инженерия, будучи одними из магистральных направленийнаучно-технического прогресса, активно способствуют ускорению решения многихзадач, таких, как продовольственная, сельскохозяйственная, энергетическая,экологическая.
Но особеннобольшие возможности генетическая инженерия открывает перед медициной ифармацевтикой, поскольку ее применение может привести к кореннымпреобразованиям медицины. Многие болезни, для которых в настоящее время несуществует адекватных методов диагностики и лечения (раковые,сердечнососудистые, вирусные и паразитные инфекции, нервные и умственныерасстройства), с помощью генетической инженерии станут доступны и диагностике,и лечению.
1. Общие положения: предмет и история развития генетики
1.1Предмет генетики
По признанию многих современных биологов генетика в последние годыстала сердцевиной всей биологической науки. Лишь в рамках генетики разнообразиежизненных форм и процессов может быть осмыслено как единое целое.
У кошки всегда рождается котенок, а у собаки – щенок. Это значит,что во время скрещивания передается, а в ходе развития реализуется, информацияо специфике строения клеток, тканей, органов, скелета, мышц и общего внешнеговида, типов физиологических и поведенческих реакций, а также всего остального,что и делает муху мухой, а гиппопотама – гиппопотамом.
В пределах одного организма идентичная во всех клеткахгенетическая информация развертывается в формирование настолько различных типовклеток или тканей, что трудно поверить в единство их происхождения.
Такимобразом, генетика – наука о наследственности и ее реализации в развитии, озакономерностях наследования генетически закрепленных признаков.Наследственность можно определить как биологический процесс, обуславливающийсходство между родителями и потомством. В понятие наследственности по М.Е. Лобашевувходят четыре группы явлений: организация генетического материала, егоэкспрессия, воспроизведение и передача от одного поколения к другому. Такимобразом, генетика объединяет в одно целое эмбриологию и биологию развития,морфологию и физиологию, объединяет в единую науку – биологию.
Несмотря на то, что у собаки всегдарождается щенок, даже беглый взгляд на демонстрируемых участников выставкисобак позволит увидеть огромное разнообразие их форм, окрасок и размеров. Темне менее, все это – собаки. Проблемы изменчивости общего для любого конкретногогенотипа является другой проблемой генетики.
Очень велико и практическое значениегенетики, т. к. она служит теоретической основой селекции полезныхмикроорганизмов, культурных растений и домашних животных.
Из генетики выросли такие мощноразвивающиеся науки как биотехнология, генетическая инженерия, молекулярнаябиология. Трудно переоценить роль генетики в развитии медицины.
1.2Краткая история становления генетики
Тема моей курсовой работы – генетическаяинженерия и, т. к. она является одним из разделов молекулярной генетики, ясчитаю целесообразным кратко рассмотреть основные этапы возникновения самойгенетики.
Фактически вплоть до начала XX века гипотезы о механизмах наследственности имелиумозрительный характер. Тем не менее, они представляют интерес длялюбознательного читателя.
Первые и идеи о механизмахнаследственности высказывали древние греки уже в V векедо н.э., в первую очередь Гиппократ. По его мнению, половые задатки (т.е. внашем понимании яйцеклетки и сперматозоиды), участвующие в оплодотворении,формируются при участии всех частей организма, в результате чего признакиродителей непосредственно передаются потомкам, причем здоровые органыпоставляют здоровый репродуктивный материал, а нездоровые – нездоровый. Этотеория прямого наследования признаков.
Аристотель высказывал несколько инуюточку зрения: он полагал, что половые задатки, участвующие в оплодотворении,производятся не напрямую из соответствующих органов, а из питательных веществ,необходимых для этих органов. Это теория непрямого наследования.
Много лет спустя, на рубеже XVIII–XIXвеков, автор теории эволюции Ж.-Б. Ламарк использовал представленияГиппократа для построения своей теории передачи потомству новых признаков,приобретенных в течение жизни.
Теория пангенезиса, выдвинутая Ч. Дарвиномв 1868 году, также базируется на идее Гиппократа. По мнению Дарвина, от всехклеток организма отделяются мельчайше частицы – «геммулы», которые, циркулируяс током крови по сосудистой системе организма, достигают половых клеток. Затемпосле слияния этих клеток, в ходе развития организма следующего поколениягеммулы превращаются в клетки того типа, из которого произошли, со всеми особенностями,приобретенными в течение жизни родителей. Отражением представлений о передаченаследственности через «кровь» является существование во многих языкахвыражений: «голубая кровь», «аристократическая кровь», «полукровка» и т.д.
В 1871 году английский врач Ф. Гальтон,двоюродный брат Ч. Дарвина, опроверг своего великого родственника. Онпереливал кровь черных кроликов белым, а затем скрещивал белых между собой. Втрех поколениях он «не нашел ни малейшего следа какого-либо нарушения чистотысеребристо-белой породы». Эти данные показали, что по крайней мере в кровикроликов геммулы отсутствуют.
В 80-е годы XIX века с теориейпангенезиса не согласился Август Вейсман, который предложил свою гипотезу,согласно которой в организме существуют два типа клеток: соматические и особаянаследственная субстанция, названная им «зародышевой плазмой», которая в полномобъеме присутствует только в половых клетках.
Подходы к современной генетикенаметились в XVIII и, особенно, в XIX веке. Растениеводы – практики, такие как О. Сажреи Ш. Нодэн во Франции, А. Гершнер в Германии, Т. Найт в Англииобратили внимание на то, что в потомстве гибридов преобладают признаки одногоиз родителей. П. Люка во Франции сделал аналогичные наблюдения онаследовании различных признаков у человека.
Фактически всех их можно считатьнепосредственными предшественниками Грегора Иоганна Менделя. Однако, толькоМендель сумел глубоко продумать и провести спланированные эксперименты. Уже впервоначальной стадии работы он понял, что в эксперименте нужно выполнить дваусловия: растения должны обладать константно различающимися признаками игибриды должны быть защищены от влияния чужой пыльцы. Таким условиямудовлетворял род Pisum (горох). Константность признаков была предварительнопроверена в течение двух лет. Это были следующие признаки: «различия в длине иокраске стебля, в величине и форме листьев, в положении, в окраске и величинецветков, в длине цветочных побегов, в окраске, в форме и величине стручков, вформе и величине семян, в окраске семенной кожуры и белка». Часть из нихоказались недостаточно контрастными и дальнейшую работу он с ними не проводил.Остались только семь признаков. «Каждый из этих семи признаков у гибрида иливполне тождествен с одним из двух отличительных признаков основных форм, такчто другой ускользает от наблюдения, или же так похож на первый, что нельзяустановить точного различия между ними». Признаки, «которые переходят вгибридные соединения совершенно неизменными… обозначены как доминирующие, а те,которые становятся при гибридизации латентными, как рецессивные». Понаблюдениям Менделя «совершенно независимо от того, принадлежит ли доминирующийпризнак семенному или пыльцевому растению, гибридная форма остается в обоихслучаях той же самой».
Таким образом, заслугой Менделя являетсято, что из непрерывной характеристики растений он выделил дискретные признаки,выявил константность и контрастность их проявления, а также он ввел понятиедоминантности и рецессивности.
Работа Менделя не смогла заинтересоватьсовременников и не повлияла на распространенные в конце XIXвека представления о наследственности.
В 1906 году англичанин Уильям Бэтсонпредложил термин «генетика». В том же году английские генетики У. Бэтсон иР. Пернет в опытах с душистым горошком обнаружили явление сцеплениянаследственных признаков, а Л. Донкастер в опытах с бабочкой открылсцепленное с полом наследование. В 1909 году датчанин Вильгельм Иогансенпредложил термины «ген», «генотип» и «фенотип». В 1929 году А.С. Серебровскийи Н.П. Дубнин на основании результатов собственных исследований пришли квыводу о делимости гена. В 1952 году Дж. Ледергберг и М. Зиндероткрыли явление трансдукции, т.е. переноса вирусами генов хозяина, показав темсамым роль ДНК в осуществлении наследственности. Новый этап развития генетикиначинается с момента расшифровки структуры ДНК Джеймсом Уотсоном и ФренсисомКриком. Этот этап генетики богат выдающимися открытиями, особенно крупное былосвязано с расшифровкой генетического кода (Ф. Крик). А в 1969 году в США Г. Хоранас сотрудниками синтезировали химическим путем первый ген.
Достаточность знаний о механизмахнаследственности привела к развитию новой науки – генетической инженерии. Сиспользованием генно-инженерных приемов из многих живых организмов выделяют иизучают гены, переносят гены из одних организмов в другие.
2.Генетическая инженерия
2.1Теоретические предпосылки формирования генной инженерии как науки
Начальные работы американских учёныхУотсона и Крика были произведены в 1953 году. Они дали возможность развиватьсягенной инженерии в качестве самостоятельного раздела науки. Эти открытиязаключены в следующем: была открыта двойная структура ДНК и постулирован еёматричный синтез. Двойная спираль ДНК при репликации разделится и вдоль нитиДНК, специальные ферменты-полимеры, собирают точные копии материнской ДНК,таким образом, в клетке перед делением две совершенно одинаковые молекулы ДНК,одна из которых после деления клетки попадает в дочернюю клетку. Таким образом,дочерняя клетка несет ту же самую информацию, что и материнская, следовательно,выполняет те же самые функции. Итак, в клетках живого организма возможен особыйтип реакции – матричный синтез. Одна молекула – матрица, а вторая строится поеё программе.
По тому же самому механизмуосуществляется сборка РНК, только не двух спиралей, а одной. Этот процессполучил название – транскрипция. Поток информации в клетке обеспечивает реакцииматричного синтеза: репликация ДНК (необходима для передачи наследственнойинформации дочерним клеткам), транскрипция (синтез и-РНК в ядре клетки) итрансляция (сборка белковой цепи на и-РНК при помощи рибосомы).
Казалось бы, что на рубеже 70-х годовмолекулярная биология достигла определённой степени завершенности: былиустановлены структура и механизм репликации ДНК, провозглашена «центральнаядогма» экспрессии гена (транскрипция и трансляция), выявлены основные аспектырегуляции активности гена. В этот период главным объектоммолекулярно-генетических исследований были микроорганизмы. Переход к эукариотам(включая человека) встретился с дополнительными проблемами и трудностями, икроме того, существовавшие в то время методы не позволяли рассчитывать наполучение принципиально новых результатов. Стремительный порыв в развитиимолекулярной генетики в начале 70-х годов стал благодаря появлению новогоэкспериментального инструмента – рестриктационных эндонуклеаз. Был открыт путьдля широкомасштабного получения генных продуктов (физически значимых белков) идля генетического манипулирования с различными организмами. Достигнутые успехизаставили ученых задуматься об этической стороне манипулирования с человеческимзародышем, о возникновения возбудителей различных болезней в процессегенно-инженерных исследований. Многие из этих вопросов были подняты самимиучеными активно работающими в данной области. В настоящее время большинствоисследователей считают, что опасения касающиеся, генной инженерии, не имеютдостаточно оснований, но многие этические проблемы остаются нерешенными ипродолжают возникать новые.
В прошлом генетика и медицинскаягенетика развивалась как относительно независимые отрасли науки, теперь многиеиз их разделов оказались вовлечёнными в общее русло молекулярно-генетическихисследований, и провести между ними грань – трудно.
2.2Общая характеристика генетической инженерии
Генетическая инженерия – это методыполучения рекомбинантных ДНК, объединяющих последовательности равногопроисхождения, т.е. осуществляется перенос целых хромосом от клеток-доноров вклетки-реципиенты.
В основу генно-инженерных методовзаложена способность ферментов рестриктаз расщеплять ДНК на отделочныенуклеотидные последовательности, которые могут быть использованы длявстраивания их в гены бактериальных клеток с целью получения гибридных илихимерных форм, эти гибридные формы состоят из собственной ДНК и дополнительновстроенных фрагментов несвойственной им ДНК. Поэтому методами генетическойинженерии добиваются клонирования генов. Это когда выделяют нужный отрезок ДНКиз какого-либо биообъекта и затем получают любое количество его, выращиваяколонии генетически идентичных клеток, содержащих заданный участок ДНК.Клонирование ДНК – это получение ее генетически идентичных колоний.
Генетическая инженерия подразделяетсяна генную, геномную и хромосомную.
Сущность первой (генной) состоит вцеленаправленном использовании перестроек естественного генома, для изменениягенетических характеристик известных вирусов и клеток. В качестве примера можнопривести перемещение в вирусные геномы некоторых клеточных генов, придающихвирусам свойства онкогенности.
Сущность геномной инженерии заключаетсяв целенаправленной глубокой перестройке генома прокариот вплоть до созданияновых видов. При геномной инженерии вносят большое количество дополнительнойгенетической информации и получают гибридный организм, который отличается от исходногопо многим признакам.
Хромосомная инженерия – сетьгенетической инженерии, объектами ее является хромосомы клеток высших и низшихмикроорганизмов (прокариоты, эукариоты), благодаря хромосомной инженерии сталовозможным лечение наследственных заболеваний, селекция пород животных,различных видов растений.
2.3Возможности генной инженерии
Родившись в начале 70-х годов,генетическая инженерия добилась сегодня больших успехов. Ее методы преобразуютклетки бактерий, дрожжей и млекопитающих в «фабрики» для масштабногопроизводства любого белка. Это дает возможность детально анализироватьструктуру и функции белков и использовать их в качестве лекарственных средств.
В настоящее время кишечная палочка (E.coli) стала поставщиком таких важных гормонов как инсулин и соматотропин. Ранееинсулин получали из клеток поджелудочной железы животных, поэтому стоимость егобыла очень высока. Для получения 100 г. кристаллического инсулина требуется 800–1000кг поджелудочной железы, а одна железа коровы весит 200 – 250 грамм. Это делалоинсулин дорогим и труднодоступным для широкого круга диабетиков. В 1978 годуисследователи из компании «Genetec» впервые получилиинсулин в специально сконструированном штамме кишечной палочки. Было показано,что он не содержит белков E. coli, эндотоксинов и других примесей, не даетпобочных эффектов, как инсулин животных, а по биологической активности от негоне отличается.
Соматотропин – гормон роста человека.Недостаток этого гормона приводит к карликовости. Если вводить соматотропин вдозах 10 мг на кг веса три раза в неделю, то за год ребенок, страдающий от егонедостатка, может подрасти на 6 см. Ранее его получали из трупногоматериала, из одного трупа: 4–6 мг соматотропина в пересчете на конечныйфармацевтический препарат. Таким образом, доступные количества гормона былиограничены, кроме того, гормон, получаемый этим способом, был неоднороден и могсодержать медленно развивающиеся вирусы. Компания «Genentec» в 1980 годуразработала технологию производства соматотропина с помощью бактерий, которыйбыл лишен перечисленных недостатков. В 1982 году гормон роста человека былполучен в культуре E. coli и животных клеток в институте Пастера во Франции, ас 1984 года начато промышленное производство инсулина и в СССР.
На технологии рекомбинантных ДНКосновано получение высокоспецифичных ДНК-зондов, с помощью которых изучаютэкспрессию генов в тканях, локализацию генов в хромосомах, выявляют гены,обладающие родственными функциями (например, у человека и курицы). ДНК-зондытакже используются в диагностике различных заболеваний.
Технология рекомбинантных ДНК сделалавозможным нетрадиционный подход «белок-ген», получивший название «обратнаягенетика». При таком подходе из клетки выделяют белок, клонируют ген этогобелка, модифицируют его, создавая мутантный ген, кодирующий измененную формубелка. Полученный ген вводят в клетку. Если он экспрессируется, несущая егоклетка и ее потомки будут синтезировать измененный белок. Таким образом, можноисправлять дефектные гены и лечить наследственные заболевания.
Если гибридную ДНК ввести воплодотворенное яйцеклетку, могут быть получены трансгенные организмы,экспрессирующие мутантный ген и передающие его потомками. Генетическаятрансформация животных позволяет установить роль отдельных генов и их белковых продуктов,как в регуляции активности других генов, так и при различных патологическихпроцессах. С помощью генетической инженерии созданы линии животных, устойчивыхк вирусным заболеваниям, а также породы животных с полезными для человекапризнаками. Например, микроинъекция рекомбинантной ДНК, содержавшей генсоматотропина быка, в зиготу кролика позволила получить трансгенное животное сгиперпродукцией этого гормона. Сейчас даже трудно предсказать все возможности,которые будут реализованы в ближайшие несколько десятков лет.
2.4Области практического применения генной инженерии
генетика геннаяинженерия
· Создание трансгенных растений.
Еще 10 лет тому назад биотехнологиярастений заметно отставала в своем развитии, но за последние 3 года наблюдаетсябыстрый выброс на рынок трансгенных растений с новыми полезными признаками.Трансгенные растения в США в 1996 году занимали площадь 3 млн. акров, в 1997году площадь увеличилась до 15 млн. акров, в 1998 году – до 60 млн. акров, а в2000 году до 80 млн. акров. Темпы расширения площади просто поражают своейбыстротой. Поскольку основные трансгенные формы кукурузы, сои, хлопчатника сустойчивостью к гербицидам и насекомым хорошо себя зарекомендовали, то несложно догадаться, что площадь под генноиженерные растения в 2001 годуувеличилась примерно в 4–5 раз.
В апреле 1998 года доля в процентахтрансгенных форм растений в сельском хозяйстве составила: кукуруза – 6%; соя –12%; хлопчатник – 15%; томаты – <1%.
Так как число жителей за последнеестолетие увеличилось с 1.5 до 6.5 млрд. человек, а к 2020 году предполагаетсявырост до 9 млрд., таким образом, возникает огромная проблема, стоящая передчеловечеством. Эта проблема заключается в огромном увеличение производствапродуктов питания, несмотря на то, что за последние 40 лет производствоувеличилось в 2.5 раза, все равно этого не достаточно. Другая проблема возниклас медицинским лечением. Несмотря на огромные достижение современной медицины,производимые сегодня лекарственные препараты столь дороги, что часть населенияземли полностью полагаются на традиционные донаучные методы лечения, преждевсего, на неочищенные препараты растительного происхождения.
В развитых странах лекарственныесредства на 25% состоят из природных веществ, выделенных из растений. Открытияпоследних лет свидетельствуют о том, что растения еще долго будут оставатьсяисточником полезных биологически-активных веществ (БТА), и что способностирастительной клетки к синтезу сложных БТА все еще значительно превосходятсинтетические способности инженера-химика. Вот почему ученые взялись запроблему создания трансгенных растений.
Отсчёт истории генетической инженериирастений принято вести с 1982 года, когда впервые были получены генетически трансформированныерастения. Одним из наиболее распространенных методов трансформации является технология,основанная на обстреле ткани микрочастицами золота (или других тяжелых металлов),покрытыми раствором ДНК. Все выращиваемые ныне коммерческие сорта получены восновном с помощью данного метода.
Современный арсенал методовтрансформации, однако, довольно обширен и включает такие подходы, как введение ДНКв голые клетки (протопласты), электропорация клеток, микроинъекций ДНК в клетки,опосредованная вирусами инфекции и так далее.
Ученые пошли далее. Так как множество растенийподвержены нападению и поеданию со стороны насекомых, то ученые генетическойинженерии провели эксперимент с давно известной бактерией Bacillus-Thiringiensis,которая продуцирует белок. Оказалось, она является очень токсичной для многих видовнасекомых, но в то же время безопасна для млекопитающих. Активизированный белокспецифично связывается с рецепторами средней кишки насекомых, что приводит кобразованию пор и лизису клеток кишечного эпителия. Взаимодействие токсинов срецепторами строго специфично, что усложняет подбор комбинации токсин-насекомое.В природе найдено большое количество штаммов Bacillus-Thiringiensis, чьитоксины действуют только на определенные виды насекомых. Препараты Bacillus-Thiringiensisв течение десятилетий использовались для контроля насекомых на полях.
Встраивание гена этого белка в геномрастений дает возможность получить трансгенные растения, не поедаемые насекомые.Но этот метод потребовал большой работы со стороны генетической инженерии в планеподборов необходимых штаммов и созданию генно-инженерных конструкций, которые даютнаибольший эффект для конкретных классов насекомых. Кроме видоспецифичности подействию на насекомых встраивание прокариотических генов дельта-токсинов вгеном растений даже под контролем сильных эукариотических промоторов не привелок высокому уровню экспрессии. Предположительно такое явление возникло в связи стем, что эти бактериальные гены содержат значительно больше адениновых итиминовых нуклеотидных оснований, чем растительная ДНК. Эта проблема быларешена путем создания модифицированных генов, где один из природного генавырезали и добавили те или иные фрагменты с сохранением доменов, кодирующих активныечасти дельта-токсинов. Так, например, с помощью таких подходов был получен картофель,устойчивый к колорадскому жуку.
· Клонирование животных.
Клони́рование (от др.-греч. клюн –«веточка, побег, отпрыск») – в самом общем значении – точное воспроизведениекакого-либо объекта любое требуемое количество раз. Объекты, полученные врезультате клонирования (каждый по отдельности и вся их совокупность)называются клоном.
Создать животных и растения с заданнымикачествами всегда было чем-то чрезвычайно заманчивым потому, что это означалосоздать организмы уникальнейшие и нужнейшие, устойчивые к болезням,климатическим условиям, дающие достаточный приплод, необходимое количествомяса, молока, плодов, овощей и прочих продуктов. Использование технологииклонирования предполагает уникальную возможность получать фенотипически игенетически идентичные организмы, которые могут быть использованы для решенияразличных теоретических и прикладных задач, стоящих перед биомедициной исельским хозяйством. Благодаря технологии клонирования предполагается появлениеускоренной генетической селекции и тиражирования животных с исключительнымипроизводственными показателями. В сочетании с трансгенозом клонированиеживотных открывает дополнительные возможности для производства ценныхбиологически активных белков для лечения различных заболеваний животных ичеловека. Клонирование животных, возможно, позволит проводить испытаниямедицинских препаратов на идентичных организмах.
Первые успешные опыты по клонированиюживотных были проведены в 1960-е годы английским эмбриологом Дж. Гордономв экспериментах на шпорцевой лягушке. В этих первых опытах для пересадкииспользовались ядра клеток кишечника головастиков. Они были подвергнутыкритике, так как в кишечнике головастиков могли сохраниться первичные половыеклетки. В 1970 г. удалось провести опыты, в которых замена ядра яйцеклеткина генетически помеченное ядро из соматической клетки взрослой лягушки привелак появлению головастиков и взрослых лягушек. Это показало, что техникатрансплантации ядер из соматических клеток взрослых организмов вэнуклеированные (лишенные ядра) ооциты позволяет получать генетические копииорганизма, послужившего донором ядер дифференцированных клеток. Результатэксперимента стал основанием для вывода об обратимости эмбриональнойдифференцировки генома, по крайней мере, у земноводных.
Клонирование млекопитающих возможно спомощью экспериментальных манипуляций с яйцеклетками (ооцитами) и ядрамисоматических клеток животных in vitro и in vivo. Клонирование взрослых животныхдостигается в результате переноса ядра из дифференцированной клетки внеоплодотворённую яйцеклетку, у которой удалено собственное ядро(энуклеированная яйцеклетка) с последующей пересадкой реконструированнойяйцеклетки в яйцевод приёмной матери. Однако долгое время все попытки применитьописанный выше метод для клонирования млекопитающих были безуспешными. Первоеуспешное клонирование млекопитающего (домовой мыши) осуществили советскиеисследователи в 1987 г. Они использовали метод электропорации для слиянияэнуклеированной зиготы и клетки эмбриона мыши с ядром.
Значительный вклад в решение этойпроблемы был сделан шотландской группой исследователей из Рослинского институтаи компании «PPL Therapeuticus» (Шотландия) под руководством Яна Вильмута. В1996 году появились их публикации по успешному рождению ягнят в результатетрансплантации ядер, полученных из фибробластов плода овцы, в энуклеированныеооциты. В окончательном виде проблема клонирования животных была решена группойВильмута в 1997, когда родилась овца по кличке Долли – первое млекопитающее,полученное из ядра взрослой соматической клетки: собственное ядро ооцита былозаменено на ядро клетки из культуры эпителиальных клеток молочной железывзрослой лактирующей овцы. В дальнейшем были проведены успешные эксперименты поклонированию различных млекопитающих с использованием ядер, взятых из взрослыхсоматических клеток животных (мышь, коза, свинья, корова), а также взятых умёртвых, замороженных на несколько лет, животных. Появление технологииклонирования животных вызвало не только большой научный интерес, но и привлекловнимание крупного бизнеса во многих странах. Подобные работы ведутся и вРоссии, но целенаправленной программы исследований не существует. В целомтехнология клонирования животных ещё находится в стадии развития. У большогочисла полученных таким образом организмов наблюдаются различные патологии,приводящие к внутриутробной гибели или гибели сразу после рождения, хотя приклонировании овец в 2007 году выжил каждый 5-й эмбрион (в случае в Долли – понадобилось277).
В 2004 году американцы началикоммерческое клонирование кошек, а в апреле 2008 года Южнокорейские таможенникиприступили к дрессировке семи щенков, клонированных из соматических клетоклучшего корейского розыскного пса породы «канадский лабрадор-ретривер». Помнению южнокорейских ученых, 90% клонированных щенков будут удовлетворятьтребованиям для работы на таможне, тогда как лишь менее 30% обычных щенковпроходят тесты на профпригодность.
Клонирование может быть использованодля воссоздания естественных популяций вымерших животных. Несмотря на наличиеопределённых проблем и трудностей, первые результаты в данном направлении ужеимеются.
В Испании в 2009 г. родилсяклонированный детеныш вымершего подвида пиренейского горного козла букардо(Capra pyrenaica pyrenaica). Сообщение о клонировании появилось в январском номережурнала Theriogenology. Несмотря на то, что созданный испанскими учеными клонвымершего животного прожил всего несколько минут, этот опыт уже признан первымв мире успешным экспериментом по воссозданию исчезнувшего подвида.
Данный подвид пиренейских козловполностью исчез к 2000 году (причины вымирания точно не известны). Последнийпредставитель вида, самка по имени Селия (Celia), погибла в 2000 году. Но дотого (в 1999-м) Хосе Фольк из Исследовательского центра сельского хозяйства итехнологий Арагона взял у Селии несколько клеток кожи с целью анализа исохранения в жидком азоте. Этот генетический материал был использован в первойпопытке клонировать вымерший подвид.
Экспериментаторы переносили ДНК букардов яйцеклетки домашней козы, лишенные собственного генетического материала.Полученные эмбрионы подсаживали суррогатным матерям – самкам других подвидовиспанского козла или гибридных видов, полученных скрещиванием домашних и дикихкоз. Таким образом, было создано 439 эмбрионов, 57 из которых были имплантированыв суррогатные матки. Всего семь операций закончилось беременностью и толькоодна коза, в конце концов, родила самку букардо, умершую спустя семь минутпосле рождения от проблем с дыхательной системой.
Несмотря на неудачное клонирование исмерть клонированного козлёнка, многие ученые полагают, что такой подход можетбыть единственным способом спасения видов, стоящих на грани вымирания. Этовселяет в ученых надежду на то, что подвергающиеся опасности и недавно вымершиевиды можно будет воскресить с использованием замороженных тканей.
· Генетическая инженерия человека
В применении к человеку геннаяинженерия могла бы применяться для лечения наследственных болезней. Однако,технически, есть существенная разница между лечением самого пациента и изменениемгенома его потомков.
Задача изменения генома взрослогочеловека несколько сложнее, чем выведение новых генноинженерных пород животных,поскольку в данном случае требуется изменить геном многочисленных клеток ужесформировавшегося организма, а не одной лишь яйцеклетки-зародыша. Для этогопредлагается использовать вирусные частицы в качестве вектора. Вирусные частицыспособны проникать в значительный процент клеток взрослого человека, встраиваяв них свою наследственную информацию; возможно контролируемое размножениевирусных частиц в организме. При этом для уменьшения побочных эффектов учёныестараются избегать внедрения генноинженерных ДНК в клетки половых органов, темсамым избегая воздействия на будущих потомков пациента. Также стоит отметитьзначительную критику этой технологии в СМИ: разработка генноинженерных вирусоввоспринимается многими как угроза для всего человечества.
С помощью генотерапии в будущемвозможно изменение генома человека. В настоящее время эффективные методыизменения генома человека находятся на стадии разработки и испытаний наприматах. Долгое время генетическая инженерия обезьян сталкивалась с серьёзнымитрудностями, однако в 2009 году эксперименты увенчались успехом: в журнале«Nature» появилась публикация об успешном применении генноинженерных вирусныхвекторов для исцеления взрослого самца обезьяны от дальтонизма. В этом же годудал потомство первый генетически модифицированный примат (выращенный измодифицированной яйцеклетки) – игрунка обыкновенная.
Хотя и в небольшом масштабе, геннаяинженерия уже используется для того, чтобы дать шанс забеременеть женщинам снекоторыми разновидностями бесплодия. Для этого используют яйцеклетки здоровойженщины. Ребёнок в результате наследует генотип от одного отца и двух матерей.
Однако возможность внесения болеезначительных изменений в геном человека сталкивается с рядом серьёзныхэтических проблем.
Что же касается клонирования человека,то проведение подобного рода экспериментов запрещено законодательствами всехстран мира, предусматривающими уголовную ответственность за клонирование.
Россия не осталась в стороне от мировыхтенденций и приняла Федеральный закон «О временном запрете на клонированиечеловека» от 20 мая 2002 г. №54-ФЗ.
Как было указано в его преамбуле, законвводил временный (сроком на пять лет) запрет на клонирование человека, исходяиз принципов уважения человека, признания ценности личности, необходимостизащиты прав и свобод человека и учитывая недостаточно изученные биологические исоциальные последствия клонирования человека. С учетом перспективыиспользования имеющихся и разрабатываемых технологий клонирования организмов,предусматривается возможность продления запрета на клонирование человека илиего отмены по мере накопления научных знаний в данной области, определенияморальных, социальных и этических норм при использовании технологийклонирования человека.
Под клонированием человека в Законепонимается «создание человека, генетически идентичного другому живому илиумершему человеку, путем переноса в лишенную ядра женскую половую клетку ядрасоматической клетки человека», то есть речь идет только о репродуктивном, а нетерапевтическом клонировании.
Согласно ст. 4 Закона, лица,виновные в его нарушении, несут ответственность в соответствии сзаконодательством Российской Федерации.
Срок действия закона истёк в июне 2007года, и в последующие два года вопрос клонирования человека никак нерегулировался российскими законами. Однако в конце марта 2010 г. запрет наклонирование человека в России был продлён.
Новый законопроект вносит в федеральныйзакон «О временном запрете на клонирование человека» поправки, продлевающиемораторий на клонирование на неопределенный срок – до вступления в силу закона,устанавливающего порядок применения биотехнологий в этой области. Причина запретауказывается в пояснительной записке к законопроекту: «Клонирование человекавстречается с множеством юридических, этических и религиозных проблем, которыена сегодняшний день еще не имеют очевидного разрешения». В новом законеоговорено, что клонирование других организмов, а также любых клеток, в томчисле человеческих, в исследовательских целях не запрещено.
Некоторые политические деятели выразилисожаление по поводу продления запрета на клонирование человека. В частности,вице-спикер Госдумы Владимир Жириновский заявил:
«Обязательно будем добиваться, чтобыснять запреты на клонирование людей – это нужно для экономики, для демографии,для семьи, для традиций, это только польза, тут вреда никакого нет».
6 декабря 2010 года,Минздравсоцразвития объявил о намерении провести через Думу Федеральный закон«О биомедицинских клеточных технологиях». Этим законом вводится бессрочныйзапрет на клонирование человека (гл. 1, ст. 5, п. 7). В ответ наэто, Российское трансгуманистическое движение организовало акцию по сборуподписей против запрета на клонирование человека с целью добиться отменызапретов на клонирование человека и использование эмбриональных стволовыхклеток, а также – пересмотр системы регулирующих правил в сторону их упрощения.
Заключение
Современная биологическая наука олицетворяет собойяркий пример плодотворного союза теории и практики. За столетие послевторичного открытия законов Грегора Иоганна Менделя генетика прошлатриумфальный путь от натурфилософского понимания законов наследственности иизменчивости через экспериментальное накопление фактов формальной генетики кмолекулярно-биологическому пониманию сущности гена, его структуры и функции.Это был тернистый путь от теоретических представлений о генах как абстрактныхединицах наследственности к пониманию их материальной природы как фрагментовмолекулы ДНК, кодирующих структуру белка.
На начальном этапе развития генетики как пауки еезадачей было открытие общих закономерностей передачи признаков от одногопоколения другому. Затем перед генетикой возникла новая цель – обнаружитьмеханизмы, лежащие в основе этих закономерностей, и выявить их связь смикроструктурами клетки. Позднее встал вопрос: как, каким образомфизико-химические свойства наследственного вещества и содержащаяся в немгенетическая информация «перевоплощаются» в признаки развивающегося организма?Так возникла молекулярная генетика. На этом этапе биологического познания былисделаны фундаментальные открытия. Значимость этих открытий инициировалапереоценку и переосмысление всего накопленного материала, способствовалавозникновению новых подходов в развитии биологического исследования. В арсеналбиологии были привнесены новые методы и приемы, такие как методыматематического моделирования, синергетические, кибернетические, информационно-вероятностныеи пр. Вместе с тем, все традиционные биологические методы (описательный,сравнительный, исторический, экспериментальный и т.п.) сегодня продолжаютуспешно использоваться. Это является свидетельством преемственности идей,разработанных на предыдущих этапах развития науки.
Молекулярная генетика существенно углубилапредставления об эволюции живой природы, сущности жизни,структурно-функциональных механизмах регуляции индивидуального развития и внастоящее время является фундаментом новых методов селекции, познаниябиологических основ человека и современной теории эволюции. Во многом благодаряуспехам молекулярной генетики и антропогенетики биология вступила в XXI векелидером естествознания. Выражением этого является усиление контактов науки оживом с естественными и гуманитарными отраслями знания, интенсивное развитиемеждисциплинарных исследований, укрепление взаимосвязи со сферой практическойдеятельности, направленность на решение глобальных проблем современности.
Вместе с тем, появившиеся возможности клонированияиндивидуальных генов, создания подробных генетических карт человека, животных,идентификации генов, мутации которых сопряжены с тяжелыми наследственныминедугами, разработки методов биотехнологии и генной инженерии, позволяющих получатьорганизмы с заданными наследственными признаками, а также проводить генотерапиюнаследственных заболеваний в свою очередь существенно увеличивают степеньответственности ученых за судьбы человечества. В руках исследователей оказаласьневиданная доселе власть не только над представителями видов растительного иживотного мира, но и над представителями вида, к которому принадлежим все мы свами. По сути, антропогенетика и генетическая инженерия человека впервые вистории позволили перенести в практическую плоскость вопросы совершенствованиянаследственной основы физических и духовных качеств личности. Таким образом,прогресс генетической науки порождает целый спектр проблем, требующихсерьезнейшего философского осмысления.
Списоклитературы
1. С.Н. Щелкунов «Генетическая инженерия», Сибирское университетскоеиздательство, Новосибирск, 2004
2. Е.Н. Гнатик «Генетика человека: былое и грядущее», М.: ИздательствоЛКИ, 2007
3. Мендель, «Опыты над растительными гибридами», 1935
www.ronl.ru
Генная инженерия — это метод биотехнологии, который занимается исследованиями по перестройке генотипов. Генотип является не просто механическая сумма генов, а сложная, сложившаяся в процессе эволюции организмов система. Генная инженерия 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. 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 лежат 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 одного белка (один ген — один белок).Поскольку в организмах присутствуют десятки тысяч белков, существуют и десятки тысяч генов. Совокупность всех генов клетки 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 по 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. Изменения генов прежде всего связано с преобразованием химической структуры ДНК. Информация о структуре белка, записанная в виде последовательности нуклеотидов, реализуется в виде последовательности аминокислот в синтезируемой молекуле белка. Изменение последовательности нуклеотидов в хромосомной ДНК, выпадение одних и включение других нуклеотидов меняют состав образующихся на ДНК молекулыРНК, 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. 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.
Наиболее распространенным методом генной инженерии является метод получения рекомбинантных, т.е. содержащих чужеродный ген, плазмид. Плазмиды представляют собой кольцевые двухцепочные молекулы ДНК, состоящие из нескольких тысяч пар нуклеотидов. Этот процесс состоит из нескольких этапов.1. Рестрикция — разрезание ДНК, например, человека на фрагменты.2. Лигирование — фрагмент с нужным геном включают в плазмиды и сшивают их.3. Трансформация —введение рекомбинантных плазмид в бактериальные клетки.Трансформированные бактерии при этом приобретают определенные свойства.Каждая из трансформированных бактерий размножается и образует колонию из многих тысяч потомков — клон.4. Скрининг — отбор среди клонов трансформированных бактерий тех, которые плазмиды, несущие нужный ген человека.
Весь этот процесс называется клонированием. С помощью клонирования можно получить более миллиона копий любого фрагмента ДНК человека или другого организма. Если клонированный фрагмент кодирует белок, то экспериментально можно изучить механизм, регулирующий транскрипцию этого гена, а также наработать этот белок в нужном количестве. Кроме того, клонированный фрагмент ДНК одного организма можно ввести в клетки другого организма. Этим можно добиться, например, высокие и устойчивые урожаи благодаря введенному гену, обеспечивающему устойчивость к ряду болезней.Если ввести в генотип почвенных бактерий гены других бактерий, обладающих способностью связывать атмосферный азот, то почвенные бактерии смогут переводить этот азот в связанный азот почвы. Введя в генотип бактерии кишечной палочки ген из генотипа человека, контролирующий синтез инсулина, ученые добились получения инсулина при посредстве такой кишечной палочки.При дальнейшем развитии науки станет возможным введение в зародыш человека недостающих генов, и тем самым позволит избежать генетических болезней.
Эксперименты по клонированию животных ведутся давно. Достаточно убрать из яйцеклетки ядро, имплантировать в нее ядро другой клетки, взятой из эмбриональной ткани, и вырастить ее — либо в пробирке, либо в чреве приемной матери. Клонированная овечка Доли была создана нетрадиционным путем. Ядро из клетки вымени 6-летней взрослой овцы одной породы пересадили в безъядерное яйцо овцы другой породы. Развивающийся зародыш поместили в овцу третей породы. Так как родившаяся овечка получила все гены от первой овцы — донора, то является ее точной генетической копией. Этот эксперимент открывает массу новых возможностей для клонирования элитных пород, взамен многолетней селекции.
Ученые Техасского университета смогли продлить жизнь нескольких типов человеческих клеток. Обычно клетка умирает, пережив около 7-10 процессов деления, а они добились сто делений клетки. Старение, по мнению ученых, происходит из-за того, что клетки при каждом делении теряют теломеры, молекулярные структуры, которые располагаются на концах всех хромосом.Ученые имплантировали в клетки открытый ими ген, отвечающий за выработку теломеразы и тем самым сделали их бессмертными. Возможно это будущий путь к бессмертию.
Еще с 80-х годов появились программы по изучению генома человека. В процессе выполнения этих программ уже прочитано около 5 тысяч генов (полный геном человека содержит 50-100 тысяч). Обнаружен ряд новых генов человека.Генная инженерия приобретает все большее значение в генотерапии. Потому, что многие болезни заложены на генетическом уровне. Именно в геноме заложена предрасположенность ко многим болезням или стойкость к ним. Многие ученые считают, что в XXI веке будет функционировать геномная медицина и генная инженерия.
www.neuch.ru
Реферат на тему:
Нокаутные мыши
Генетическая инжене́рия (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 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 путём использования генномодифицированных бактерий, производство эритропоэтина в культуре клеток или новых пород экспериментальных мышей для научных исследований.
Жители Кении проверяют, как растёт новый трансгенный сорт кукурузы, устойчивый к насекомым-вредителям
Основой микробиологической, биосинтетической промышленности является бактериальная клетка. Необходимые для промышленного производства клетки подбираются по определённым признакам, самый главный из которых — способность производить, синтезировать, при этом в максимально возможных количествах, определённое соединение — аминокислоту или антибиотик, стероидный гормон или органическую кислоту. Иногда надо иметь микроорганизм, способный, например, использовать в качестве «пищи» нефть или сточные воды и перерабатывать их в биомассу или даже вполне пригодный для кормовых добавок белок. Иногда нужны организмы, способные развиваться при повышенных температурах или в присутствии веществ, безусловно смертельных для других видов микроорганизмов.
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.
Но их возможности ограничиваются природой самих микроорганизмов. Они не способны синтезировать ряд ценных веществ, которые накапливаются в растениях, прежде всего в лекарственных и эфирномасличных. Не могут синтезировать вещества, очень важные для жизнедеятельности животных и человека, ряд ферментов, пептидные гормоны, иммунные белки, интерфероны да и многие более просто устроенные соединения, которые синтезируются в организмах животных и человека. Разумеется, возможности микроорганизмов далеко не исчерпаны. Из всего изобилия микроорганизмов использована наукой, и особенно промышленностью, лишь ничтожная доля. Для целей селекции микроорганизмов большой интерес представляют, например, бактерии анаэробы, способные жить в отсутствие кислорода, фототрофы, использующие энергию света подобно растениям, хемоавтотрофы, термофильные бактерии, способные жить при температуре, как обнаружилось недавно, около 110 °C, и др.
И всё же ограниченность «природного материала» очевидна. Обойти ограничения пытались и пытаются с помощью культур клеток и тканей растений и животных. Это очень важный и перспективный путь, который также реализуется в биотехнологии. За последние несколько десятилетий учёные создали методы, благодаря которым отдельные клетки тканей растения или животного можно заставить расти и размножаться отдельно от организма, как клетки бактерий. Это было важное достижение — полученные культуры клеток используют для экспериментов и для промышленного получения некоторых веществ, которые с помощью бактериальных культур получить невозможно.
Во второй половине XX 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.
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.
Нокаут гена. Для изучения функции того или иного гена может быть применен нокаут гена (gene knockout). Так называется техника удаления одного или большего количества генов, что позволяет исследовать последствия подобной мутации. Для нокаута синтезируют такой же ген или его фрагмент, изменённый так, чтобы продукт гена потерял свою функцию. Для получения нокаутных мышей полученную генно-инженерную конструкцию вводят в эмбриональные стволовые клетки, где конструкция подвергается соматической рекомбинации и замещает нормальный ген, а измененные клетки имплантируют в бластоцисту суррогатной матери. У плодовой мушки дрозофилы мутации инициируют в большой популяции, в которой затем ищут потомство с нужной мутацией. Сходным способом получают нокаут у растений и микроорганизмов.
Искусственная экспрессия. Логичным дополнением нокаута является искусственная экспрессия, то есть добавление в организм гена, которого у него ранее не было. Этот способ генной инженерии также можно использовать для исследования функции генов. В сущности процесс введения дополнительных генов таков же, как и при нокауте, но существующие гены не замещаются и не повреждаются.
Схема строения зелёного флуоресцентного белка
Визуализация продуктов генов. Используется, когда задачей является изучение локализации продукта гена. Одним из способов мечения является замещение нормального гена на слитый с репортёрным элементом, например, с геном зелёного флуоресцентного белка (GFP). Этот белок, флуоресцирующий в голубом свете, используется для визуализации продукта генной модификации. Хотя такая техника удобна и полезна, ее побочными следствиями может быть частичная или полная потеря функции исследуемого белка. Более изощрённым, хотя и не столь удобным методом является добавление к изучаемому белку не столь больших олигопептидов, которые могут быть обнаружены с помощью специфических антител.
Исследование механизма экспрессии. В таких экспериментах задачей является изучение условий экспрессии гена. Особенности экспрессии зависят прежде всего от небольшого участка ДНК, расположенного перед кодирующей областью, который называется промотор и служит для связывания факторов транскрипции. Этот участок вводят в организм, поставив после него вместо собственного гена репортерный, например, GFP или фермента, катализирующего легко обнаруживаемую реакцию. Кроме того, что функционирование промотора в тех или иных тканях в тот или иной момент становится хорошо заметным, такие эксперименты позволяют исследовать структуру промотора, убирая или добавляя к нему фрагменты ДНК, а также искусственно усиливать его функции.
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.
Задача изменения генома взрослого человека несколько сложнее, чем выведение новых генноинженерных пород животных, поскольку в данном случае требуется изменить геном многочисленных клеток уже сформировавшегося организма, а не одной лишь яйцеклетки-зародыша. Для этого предлагается использовать вирусные частицы в качестве вектора. Вирусные частицы способны проникать в значительный процент клеток взрослого человека, встраивая в них свою наследственную информацию; возможно контролируемое размножение вирусных частиц в организме. При этом для уменьшения побочных эффектов учёные стараются избегать внедрения генноинженерных ДНК в клетки половых органов, тем самым избегая воздействия на будущих потомков пациента. Также стоит отметить значительную критику этой технологии в СМИ: разработка генноинженерных вирусов воспринимается многими как угроза для всего человечества.
С помощью генотерапии в будущем возможно изменение генома человека. В настоящее время эффективные методы изменения генома человека находятся на стадии разработки и испытаний на приматах. Долгое время генетическая инженерия обезьян сталкивалась с серьёзными трудностями, однако в 2009 году эксперименты увенчались успехом: в журнале Nature появилась публикация об успешном применении генноинженерных вирусных векторов для исцеления взрослого самца обезьяны от дальтонизма.[1] В этом же году дал потомство первый генетически модифицированный примат (выращенный из модифицированной яйцеклетки) — игрунка обыкновенная.[2]
Хотя и в небольшом масштабе, генная инженерия уже используется для того, чтобы дать шанс забеременеть женщинам с некоторыми разновидностями бесплодия.[3] Для этого используют яйцеклетки здоровой женщины. Ребёнок в результате наследует генотип от одного отца и двух матерей.
Однако возможность внесения более значительных изменений в геном человека сталкивается с рядом серьёзных этических проблем[4][5][6][7][8][9][10].
wreferat.baza-referat.ru
| Код ссылки для вставки в веб-сайты, социальные сети и блоги :Генная инженерия |
Перед Вами представлен документ: Генная инженерия.
ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОЕ СОГЛАШЕНИЕ
| Пользовательское соглашение об использовании документа (вид: реферат, реферативный текст), именуемого как: Генная инженерия, опубликованного по адресу: http://referat7.ru/neo/source/edu-content-8538.html. Файл - реферат, реферативный текст на тему Генная инженерия является результатом учебной деятельности. Интеллектуальные права на данный (ую) реферат, реферативный текст принадлежат его автору. Данный документ представлен исключительно для ознакомительных целей, без вовлечения в коммерческий оборот. Копирование и публикация любой информации с данной страницы допустимы только при условии указания прямой индексируемой гиперссылки. Если Вы являетесь правообладателем информации, размещенной на этой странице и не согласны с её публикацией в открытом доступе - сообщите об этом администратору для решения данной проблемы. Загрузка и использование файла работы на тему "Генная инженерия" с веб-ресурса Referat7.ru означает согласие с данными пользовательскими соглашениям. |
2
Содержание
Введение
1 Генная инженерия
1.1 История генной инженерии
1.2 Среда и наследственность
1.3 О влиянии генов на человека
Заключение
Список литературы
ВведениеВажной составной частью биотехнологии является генетическая инженерия. Родившись в начале 70-х годов, она добилась сегодня больших успехов. Методы генной инженерии преобразуют клетки бактерий, дрожжей и млекопитающих в "фабрики" для масштабного производства любого белка. Это дает возможность детально анализировать структуру и функции белков и использовать их в качестве лекарственных средств.
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 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.
Наследственность - присущее всем организмам свойство сохранять и передавать потомству характерные для них признаки, особенности строения, функционирования и индивидуального развития.
Все дело в генах, с завистью говорим мы, объясняя чей-то блестящий талант: «У них в роду все такие способные!» Все дело в генах, с горечью говорим мы, видя, как человек страдает от наследственного недуга: «У них на роду написано болеть!»
Век биологии - век новых сражений за истину.
Одни и те же вопросы, задаваемые уже не первый год, сближают душу и тело и тут же непоправимо разделяют их. Неужели гены полностью и изначально программируют нашу жизнь? Неужели мы не способны измениться вообще? Или же наше поведение можно объяснить влиянием внешней среды, умением чему-то учиться? Итак, способен ли человек развиваться, или все предопределено от века?
На протяжении всего XX столетия ученые по-разному отвечали на эти важнейшие вопросы бытия.
За последние десятилетия ученые с известной степенью вероятности установили в каких именно хромосомах находятся гены, мутация которых вызывает ту или иную болезнь. Однако замена «дефектных» генов на здоровые не только крайне сложна, но и не очень эффективна - одно и то же заболевание бывает вызвано разными мутациями, из-за чего ход болезни часто не поддается прогнозированию.
Актуальность данной темы обусловлена тем, что за сто лет своего существования генетика добралась до человека, и теперь уже она его не оставит. Она нарисует его индивидуальный генетический портрет, даст ему в руки миниатюрный прибор, в котором будет собрана вся его наследственная информация. Каждый получит предупреждение: в каком возрасте болезнь Альцгеймера приступит к разрушению его памяти, насколько велик для него риск заболеть раком или диабетом. Генетика порождает новую медицину - к этому и стремились сто лет назад ее основатели.
Целью данной работы является изучение генной инженерии.Исследование данной работы предопределило ряд задач:Рассмотреть историю генной инженерии.Проанализировать влияние генов на человека.В качестве теоретической базы были использованы работы Ж. Бейсона, А. Волкова и других авторов. 1. Генная инженерия1.1 История генной инженерииГенная инженерия появилась благодаря работам многих исследователей в разных отраслях биохимии и молекулярной генетики. На протяжении многих лет главным классом макромолекул считали белки. Существовало предположение, что гены имеют белковую природу. Лишь в 1944 году Эйвери, Мак Леод и Мак Карти показали, что носителем наследственной информации является ДНК. С этого времени начинается интенсивное изучение нуклеиновых кислот. Спустя десятилетие, в 1953 году Дж. Уотсон и Ф. Крик создали двуспиральную модель ДНК. Именно этот год принято считать годом рождения молекулярной биологии.
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 генетики, объектами которой стали ее вирусы и плазмиды. Были разработаны методы 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.
Историю развития генетической инженерии можно условно разделить на три этапа. Первый этап связан с доказательством принципиальной возможности получения рекомбинантных молекул ДНК in vitro. Эти работы касаются получения гибридов между различными плазмидами. Была доказана возможность создания рекомбинантных молекул с использованием исходных молекул ДНК из различных видов и штаммов бактерий, их жизнеспособность, стабильность и функционирование. Второй этап связан с началом работ по получению рекомбинантных молекул ДНК между хромосомными генами прокариот и различными плазмидами, доказательством их стабильности и жизнеспособности.
Третий этап - начало работ по включению в векторные молекулы ДНК (ДНК, используемые для переноса генов и способные встраиваться в генетический аппарат клетки-рецепиента) генов эукариот, главным образом, животных. Формально датой рождения генетической инженерии следует считать 1972 год, когда в Стенфордском университете П. Берг, С. Коэн, Х. Бойер с сотрудниками создали первую рекомбинантную ДНК, содержавшую фрагменты ДНК вируса SV40, бактериофага и E. coli.
Генетическая инженерия - конструирование in vitro функционально активных генетических структур (рекомбинантных ДНК), или иначе - создание искусственных генетических программ (Баев А. А.). По Э. С. Пирузян генетическая инженерия - система экспериментальных приемов, позволяющих конструировать лабораторным путем (в пробирке) искусственные генетические структуры в виде так называемых рекомбинантных или гибридных молекул ДНК [12, с.62].
Генетическая 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 рекомбинантные ДНК становятся составной частью генетического аппарата рецепиентного организма и сообщают ему новые уникальные генетические, биохимические, а затем и физиологические свойства.
Цель прикладной генетической инженерии заключается в конструировании таких рекомбинантных 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 пород животных с определёнными ценными для человека признаками. Методы генной инженерии позволяют провести генетическую паспортизацию, диагностировать генетические заболевания, создавать ДНК-вакцины, проводить генотерапию различных заболеваний.
Технология рекомбинантных ДНК использует следующие методы:
· специфическое расщепление ДНК рестрицирующими нуклеазами, ускоряющее выделение и манипуляции с отдельными генами;
· быстрое секвенирование всех нуклеотидов очищенном фрагменте ДНК, что позволяет определить границы гена и аминокислотную последовательность, кодируемую им;
· конструирование рекомбинантной ДНК;
· гибридизация нуклеиновых кислот, позволяющая выявлять специфические последовательности РНК или ДНК с большей точностью и чувствительностью, основанную на их способности связывать комплементарные последовательности нуклеиновых кислот;
· клонирование ДНК: амплификация in vitro с помощью цепной полимеразной реакции или введение фрагмента ДНК в бактериальную клетку, которая после такой трансформации воспроизводит этот фрагмент в миллионах копий;
· введение рекомбинантной ДНК в клетки или организмы.
1.2 Среда и наследственность
Излечивая больного, предотвращая распространение инфекционных заболеваний, врач использует могучее влияние среды на живой организм. Лечить - это значит так изменить среду, чтобы эти изменения шли на пользу больному, помогая ему бороться с болезнью. В борьбе с инфекциями наука достигла поразительных результатов. Лечение наследственных или врожденных заболеваний - дело гораздо более трудное. В случае врожденной болезни инфицирующий возбудитель отсутствует. Нет врага, которого следует уничтожить. Излечимы ли наследственные болезни, возможна ли их профилактика? Неужели действительно нет способов воздействовать извне на наследственный недуг, снять с помощью лекарства, диеты, лечебной гимнастики, хирургическим путем, наконец, симптомы заболевания?
Благодаря достижениям медицинской цитологии и биологической химии ученые начали понимать, в чем же заключается разница между здоровым организмом и организмом, отягощенным наследственной болезнью. Разработаны способы ранней диагностики многих наследственных заболеваний и найдены методы их лечения. По отношению к некоторым болезням открылась возможность предупредить рождение больных детей или предотвратить у них развитие болезни. Успех таился на стыке наук. Стена, отделяющая ученых-биологов и врачей-практиков, рухнула. Этот процесс осуществляется одновременно во всем мире. Интерес к законам наследственности со стороны врачей значительно возрос.
Наследственно обусловленные болезни человека привлекают к себе в настоящее время огромное внимание ученых всех стран. Создаются специальные научные институты для их изучения, периодически созываются
съезды по медицинской генетике, издаются специальные журналы. Эта новая глава медицины развивается быстрым темпом. Современному человечеству удалось в какой-то мере справиться с рядом болезней, таких, как многие инфекции (туберкулез, оспа, тифы, сифилис, малярия и др.) или как многие хирургические заболевания, вследствие чего значительно увеличилась средняя продолжительность жизни современных людей; в то же время в отношении наследственных болезней до последнего времени почти ничего еще не было сделано. Понятен тот огромный интерес, который в настоящее время привлекают к себе эти заболевания [2, с.96].
Совершенствование методов биохимического исследования позволило выделить группу заболеваний почек, в развитии которых ведущую роль играют наследственные факторы. Клинический диагноз этих заболеваний весьма затруднен, т.к. по течению они напоминают нефрит или пиелонефрит; их предложено называть нефритоподобными заболеваниями почек (нефропатиями). Важная роль при этом принадлежит тщательному изучению семейного анамнеза, составлению и анализу родословной. Данные лабораторных исследований характеризуются отсутствием свойственных нефриту признаков - нет отеков или повышения кровяного давления.
Успехи в ранней диагностике наследственных заболеваний обмена веществ в период, когда имеются лишь небольшие нарушения и заболевание еще не привело к необратимым морфологическим изменениям, способствуют разработке мер лечебного воздействия. Чаще всего это назначение диеты с исключением продуктов, содержащих вещества, которые не переносятся больным. С этой целью создаются также специальные пищевые продукты. Современные достижения медицинской генетики позволяют предупредить многие из болезней путем научно обоснованных мероприятий. Эти вопросы решаются в медико-генетической консультации.
Генетическую основу своего здоровья нужно учитывать именно для того, чтобы не болеть. Американские медики разработали тест под шуточным названием «Доживете ли до семидесяти?». Ученые собрали большой статистический материал и сделали выводы относительно влияния некоторых особенностей образа жизни и наследственности человека на его долголетие. Оказалось, физический труд в отличие от умственного прибавляет несколько лет жизни. Спорт также увеличивает ее продолжительность. Установлено, что лица, занимающиеся спортом 5 раз в неделю, живут на четыре года дольше; 2-3 раза в неделю - на два года дольше, чем те, кто игнорирует физические нагрузки или обращается к спорту лишь эпизодически. Как видим, занятия физической культурой благотворно влияют на человека, и людям, занятым умственным трудом, необходимо компенсировать ограничение двигательной активности. Но вернемся к тесту. Длительный сон (свыше 10 часов в сутки) отрицательно влияет на продолжительность жизни, сокращая ее на 4 года по сравнению с 7-8-часовым сном, что также объясняется снижением двигательной активности, а значит, и ухудшением кровообращения. Тест показал, что агрессивные люди вспышками гнева укорачивают свой век, тогда как спокойные - продляют его благодаря собственной уравновешенности. Разница в продолжительности жизни этих двух категорий лиц составляет шесть лет. На продолжительность жизни отрицательно влияют курение, употребление спиртного, наркотиков, избыточный вес, положительно влияет образование. Среднее удлиняет ее на год, а высшее - на два. Образование развивает интеллект и культуру, которые влияют на всю организацию жизни человека.
Статистика свидетельствует, что долголетие бабушек и дедушек (срок жизни не менее 85 лет одного из них или не менее 80 - двух) повышает шансы внуков на продолжительность жизни, превышающую среднестатистическую. Скоропостижная смерть одного из этих прародителей в возрасте до 50 лет от сосудистых или онкологических заболеваний говорит о необходимости профилактики названных болезней у их потомков. Сейчас стало модно рисовать генеалогическое древо своей семьи. Вполне естественен интерес людей к своей родословной, к тому, чем занимались их прабабушки и прадедушки, участниками каких исторических событий они были, как жили. Полезно поинтересоваться и здоровьем родственников старшего поколения, так как предрасположенность ко многим заболеваниям передается по наследству. Например, гипертония, диабет, рак. Другой пример: медики считают алкоголизм болезнью, предупреждая, что склонность к злоупотреблению спиртным способен наследоваться. Что это значит? Говоря бытовым языком, человек быстрее втягивается в пьянство, быстрее спивается. Это обусловлено особенностями биохимических процессов в его организме. Однако предрасположенность и предопределенность - понятия разные. Реализация генетической программы зависит от целого комплекса условий. В рассматриваемом случае она корректируется соответствующим образом жизни [7, с.46].
1.3 О влиянии генов на человека
Одни и те же вопросы, задаваемые уже не первый год, сближают душу и тело и тут же непоправимо разделяют их. Неужели гены полностью и изначально программируют нашу жизнь? Неужели мы не способны измениться вообще? Или же наше поведение можно объяснить влиянием внешней среды, умением чему-то учиться? Итак, способен ли человек развиваться, или все предопределено от века?
На протяжении всего XX столетия ученые по-разному отвечали на эти важнейшие вопросы бытия. В самом начале века была популярна вульгарная теория наследственности. В двадцатые годы маятник качнулся в обратную сторону. Заговорили о теории «бихевиоризма». Внезапно первопричиной всему стала окружающая среда. Самого же человека, как утверждали поклонники «новоуча» (вот оно, «время перековки»!), можно научить буквально всему. Человек есть существо перевоспитываемое. Итак, из непокорного материала он прямо на глазах превращался в пластилин, поднесенный к перстам социальных и политических ваятелей. В конце семидесятых годов империя биологов нанесла ответный удар. Преемники «теории наследственности» бросились в новую атаку. Они опирались на поразительные открытия, сделанные генетиками.
Теперь битва велась уже за первооснову человека. Является ли он марионеткой собственных генов? Может ли, например, «ген убийцы» определять агрессивное поведение человека?
Поиски нематериального начала в человеческом естестве - души, духа, сознания, эго - вылились в череду беспрерывных поражений. Новые сведения о нашей природе поступали одно за другим. В последние годы не проходило и месяца, чтобы не выявлялось: «Ген такой-то ответствен за то-то». Список казался неисчерпаемым. Среди десятков других «управделами» отрекомендовались ген авантюризма, ген обжорства, ген верности, ген робости, ген алкоголизма. Даже религиозность, политические воззрения или социальная позиция якобы передавались по наследству. Со времен иронических пассажей Джонатана Свифта мир не казался таким предопределенным, как это явствовало из откровений генетиков.
«За несколько дней до сотворения мира, - говорил он, - определено было, чтобы мой нос и этот столб столкнулись, и по этой причине провидение сочло нужным послать нас в мир одновременно и сделать соотечественниками и согражданами. Если бы глаза мои были открыты, то, по всей вероятности, дело кончилось бы гораздо хуже. Разве не оступаются ежедневно люди, несмотря на всю свою предусмотрительность?» («Сказка бочки», пер. А. Франковского). Ретивые генетики, пожалуй, подправили бы Свифта, сказав, что движением носа, что шмякнулся о столб, конечно же, руководил «дефектный ген», мешавший индивиду держать нос по ветру и, наоборот, впутывавший его в разные неприглядные истории [3, с.62].
Впрочем, все вышеназванные открытия были сравнительно безобидными, хотя и сейчас еще немало политических тиранов будут рады истребить своих генетически неисправимых противников как тупиковую эволюционную ветвь, преграждающую дорогу в светлое будущее.
Между тем человек становился все «прозрачнее». Ученые заявили, что такие наклонности человека, как агрессивность или гомосексуализм, тоже коренятся в наших генах. Подобные открытия провоцировали следующий вывод: ген агрессивности управляет поведением человека, в то время как его обладатель не несет никакой ответственности за совершенные им деяния. «Несчастного хозяина гена» - возьмем самый крайний случай - нельзя осудить за убийство. Ген, знаете ли, попутал. Под выстрелами биологов падает бездыханное тело юриспруденции. Оппоненты говорят обратное: мы всегда имеем дело не только с различными генетическими факторами, но и с окружающим нас миром.
Понятие «окружающий мир» имеет мало общего с привычным термином «среда». Как считают генетики, «окружающий мир» не является чем-то неизбежно-императивным для человека, чем-то вроде клетки, в которую заточен бедняга, «имевший несчастие родиться». Нет, человек сам выбирает, выискивает себе свою среду ( в темном царстве ребенок способен плениться лучиком света), воздействует на среду и, в свою очередь, ею же, своей избранницей, переделывается - таким образом, человек и окружающая его среда находятся, так сказать, в «диалоговом режиме»: «Она его заела, он ее достал».
У всех нас есть определенные качества, которые нам не избыть. Можем ли мы повлиять на это или нет - об этом мы узнаем, лишь попытавшись это сделать. Никогда не удастся предсказать, насколько человек способен преступить свои генетические задатки. Что же до точного поведения, то новооткрытые гены стали давать слабину.
Пресловутый «ген агрессивности» разделил участь большинства других генов, якобы предопределявших поведение человека. Встречали их фанфарами, провожали короткой усмешкой. Их всемогущая власть опровергалась более тщательными научными изысканиями, и неудавшиеся диктаторы человеческой сути бесславно покидали «поле битвы за человека». Отныне «биологическим бонапартам» оставалось лишь будоражить умы менее сведущие, витать среди застольных бесед обывателей, равно взволнованных и экстрасенсами, и «экстрагенами», превращать вульгарную болтовню в подобие научных сентенций, которые можно поверить «точным бухгалтерским расчетом».
То же случилось и с геном гомосексуализма. Вопреки устремлениям и уверениям ученым не удалось отыскать ген, заставляющий мужчину предпочитать особей своего пола «всем красавицам Шираза». Гены определяют многое, но не все! [5, с.44].
Нет и не будет найдено никаких особенных генов, отвечающих, например, за интеллект. Исследования показали, что новорожденные дети мало различаются по своему интеллекту. Все довершает воспитание, заботливое или небрежное. Дети - при своих-то врожденных способностях - чаще всего бывают именно «запущены» родителями и близкими. Или же они сами «запускают» себя, ленясь, зарывая свой талант, не развивая свои способности. Если б отвергнутый нами одиозный политик проповедовал в своей жизни только одно: «Учиться, учиться и учиться!», цены бы этому лапушке не было. Да и нам тоже, если б мы одного этого завета и слушались.
Гены решают многое, но не все. Мы уступаем им нашу конституцию, но то, что восстает против всеобщего закона - дух, - становится достоянием нашего знания, нашей воли. Да, мы часто идем на поводу у генов. Мы наследуем цвет глаз и окраску волос, форму носа и оттенок кожи. Мы наследуем многие недуги. Все, с чем мы приходим в жизнь, впрямь заложено в наших генах. Они - инструкция нашей конструкции. (Если точно говорить: наследственность определяет норму реакции, норму изменчивости.) Именно они определяют строение ферментов и протеинов, жизненно важных для работы всех клеток нашего организма. И все же, если в генах нет какого-то уж очень серьезного изъяна, любые их вариации можно как-то компенсировать путем влияния, воздействия окружающих, подражания им.
Заключение
Проделанная работа позволяет сделать вывод о том, что на технологии рекомбинантных ДНК основано получение высокоспецифичных ДНК-зондов, с помощью которых изучают экспрессию генов в тканях, локализацию генов в хромосомах, выявляют гены, обладающие родственными функциями (например, у человека и курицы). ДНК-зонды также используются в диагностике различных заболеваний. Технология рекомбинантных ДНК сделала возможным нетрадиционный подход "белок-ген", получивший название "обратная генетика". При таком подходе из клетки выделяют белок, клонируют ген этого белка, модифицируют его, создавая мутантный ген, кодирующий измененную форму белка. Полученный ген вводят в клетку. Если он экспрессируется, несущая его клетка и ее потомки будут синтезировать измененный белок. Таким образом, можно исправлять дефектные гены и лечить наследственные заболевания.
Генетическая трансформация животных позволяет установить роль отдельных генов и их белковых продуктов как в регуляции активности других генов, так и при различных патологических процессах. С помощью генетической инженерии созданы линии животных, устойчивых к вирусным заболеваниям, а также породы животных с полезными для человека признаками. Сейчас, трудно предсказать все возможности, которые будут реализованы в ближайшие несколько десятков лет.
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.
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.
Таким образом, современное состояние науки о наследственности и хромосомных болезнях не дает никаких оснований для безучастного наблюдения над проявлением тяжелых наследственных пороков у человека, как это имело место еще недавно. Однако сегодня ученым удалось выяснить только связь между нарушениями хромосомного аппарата, с одной стороны, с различными патологическими изменениями в организме человека - с другой. Касаясь вопроса о завтрашнем дне медицинской генетики, можно сказать, что установление взаимосвязи между наследственными заболеваниями и хромосомными повреждениями представляет для клинической медицины большой практический интерес. Выявление причин первоначальных нарушений в системе хромосом, а также изучение механизма развития хромосомных болезней - также задача ближайшего будущего, причем задача первостепенного значения.
Список литературы
1. Бейсон Ж. Генетика. - М.: Просвещение, 2007. - 128с.
2. Берг Р. Наследственность и наследственные болезни человека. - М.: Наука, 2007. - 140с.
3. Волков А. В поисках «человека прозрачного»: Как гены влияют на человека // Знание-сила. - 2006. - № 10. -С.61-63
4. Гайсинович А.Е. Зарождение генетики. - М.: Наука, 2007. - 194
5. Голубовский М. И снова: о наследовании приобретенных признаков // Знание-сила. - 2007. - № 8. - С.44-52
6. Дубинин Н.П. Генетика вчера, сегодня и завтра. - М.: Наука, 2008. - 210с.
7. Иванова Л. Забота об окружающей среде - забота о здоровье // Воспитание школьников. - 2008. - № 10. - с.45 - 46
8. Лурия А.Р. О природе психологических функций и ее изменчивости в свете генетического анализа // Вопросы психологии. - 2007. - № 4. - С.4-19
9. Сойфер В. Арифметика наследственности. - М., 2007. - 253с.
10. Строганов Ю. Монстры из докторского альбома. // Труд, 1996. - 2 апр. С.4.
11. Фишер Э. Дешифровщики наследственности: Об истории и достижениях генетики // ГКО. - 1999. - № 9. - С.131-140
12. Щелкунов С.Н. Генетическая инженерия. - Новосибирск, 2006. - 304с.
| Другие документы по данной теме: | |
| Генная инженерия 23.01.2010/реферат, реферативный текст Понятие и основные методы генной инженерии. Методика выделения ДНК на примере ДНК плазмид. Принципы действия системы рестрикции-модификации. Перенос и обнаружение клонируемых генов в клетках. Конструирование и введение в клетки рекомбинантных молекул ДНК. Генная инженерия25.02.2003/реферат, реферативный текст Генная инженерия. Генетическая информация. Геннетическая карта и её значение в генной инженерии. Генетический анализ и его виды. Селекционный метод. Гибридологический метод. Цитогенетичедский метод. Молекулярно-генетический метод. Мутационый метод. Генная инженерия: возможности и перспективы4.09.2007/реферат, реферативный текст Генная инженерия - метод биотехнологии, который занимается исследованиями по перестройке генотипов. Возможности генной инженерии. Перспективы генной инженерии. Уменьшение риска, связанного с генными технологиями. Генная инженерия19.12.2010/презентация Понятие и сущность генно-модифицированных и трансгенных организмов, их влияние на организм человека и на окружающую среду. Анализ современного положения генно-модифицированных продуктов в России, а также анализ их положительных и отрицательных сторон. Генная модификация23.11.2009/реферат, реферативный текст Генная инженерия как раздел молекулярной генетики, связанный с целенаправленным созданием новых комбинаций генетического материала. История ее возникновения и развития, этапы генного синтеза. Безопасна ли генная модификация? Примеры ее применения. Генетика6.10.2006/реферат, реферативный текст Генетика пола. Генетические механизмы формирования пола. Наследование признаков, сцепленных с полом. Наследование признаков, контролируемых полом. Хромосомная теория наследственности. Механизм сцепления. Биотехнологии и генная инженерия. Достижения и проблемы генной инженерии2.01.2008/реферат, реферативный текст Предпосылки возникновения генетики. Основание мутационной теории. Генетика как наука о наследственности: ее исходные законы и развитие. Генная инженерия: научно-исследовательские аспекты и практические результаты. Клонирование органов и тканей. История генетики16.06.2010/контрольная работа История развития генетики как науки. Ее основные положения. В основе генетики лежат закономерности наследственности, обнаруженные австрийским биологом Г. Менделем при проведении им серии опытов по скрещиванию различных сортов гороха. Генная инженерия. Концепции современного естествознания28.01.2008/контрольная работа Цель естествознания: гипотезы, анализ вопроса. Математика как отправная точка естествознания. История развития химических концепций. Эволюционная химия. Динамическая биохимия. Генная инженерия: предпосылки ее возникновения, история развития. Этика науки и ответственность ученого20.01.2008/контрольная работа Влияние научно-технической революции на современное естествознание, на отношение ученых к проблеме ответственности. Этика науки как глобальная проблема XXI века. Проблема ответственности ученого. Генная инженерия: этика и ответственность ученых. | |
| Учебники и литература: | |
| Антропогенез и социогенез КСЕ и экология КСЕ. Учебник Концепции современного естествознания Генетика и молекулярная биология КСЕ. Конспект лекций |
Далее в список учебных работ по дисциплинеКонцепции современного естествознания и биология
Referat7.ru бесплатные учебные материалы (с) 2010-2018
referat7.ru
