Gene или генно инженерство (генно инженерство, генетична модификация технология) - колекция на биотехнологичните методи за създаване на синтетични система на молекулярно биологично ниво
Генното инженерство прави възможно да се изработи функционално активни структури във формата на рекомбинантни нуклеинови киселини: rekDNK (recDNA) или rekRNK (recRNA) - е биологични системи (ин витро) и след въвеждането им в клетки.
Способност линия (хоризонтално) прехвърляне на генетична информация от един вид в друг е доказано в експерименти с пневмококи Е. Griffith (1928).
Въпреки това, като технология генното инженерство rekDNK излезе през 1972 г., когато гр. Лаборатория P. Berg (Stanford University Press, САЩ) се получава първи рекомбинантен (хибридни) ДНК (rekDNK), които са свързани ДНК фрагменти и ламбда фаг на Е.коли с пръстеновидното ДНК от маймунски вирус 40 SV.
От началото на 1980-те години. генното инженерство започват да се използват в практиката.
Задачи на генното инженерство
Основните направления на генетично модифицирани организми:
- придаване устойчивост на токсични химикали (например, някои хербициди);
- придаване устойчивост на вредители и болести (например Bt-модификация);
- повишаване на производителността (например, бързото нарастване на трансгенни сьомга);
- като специални качества (например, промяна на химическия състав).
Методите на генното инженерство
Генетични инженерни методи се основават на получаване на изходни ДНК фрагменти и техните модификации.
За получаване на първоначалните ДНК фрагменти от различни организми, използвайки няколко метода:
- Получаване на ДНК фрагменти от естествен материал чрез разрязване изходен ДНК, използвайки специфични нуклеази (ендонуклеази).
- Direct химически синтез на ДНК, например, да се създаде сонди.
- Синтез на комплементарна ДНК (кДНК) на шаблона на иРНК, като се използва обратна транскриптаза ензим (обратна транскриптаза).
Изолираната ДНК сегменти вмъкват във вектори за трансфер на ДНК. ДНК вектори - са малки ДНК молекули са способни да проникнат в други клетки и се реплицира в тях.
Структурата на ДНК вектор включва поне три групи гени:
1. целевите гени от интерес за опита.
2. гените, отговорни за репликация на вектора, интегрирането му в ДНК на клетката гостоприемник и експресия на желаните гени.
3. маркерни гени (селективен, репортерни гени), в която активност може да се съди за успеха на трансформация (например, гени за антибиотична резистентност или гени, отговорни за синтеза на протеини, луминесцентни под ултравиолетова светлина).
Различни методи се използват за въвеждане на вектори в прокариотни или еукариотни клетки, например:
1. биотрансформацията. Използвайте вектори, които могат да проникнат в самите клетки. Специфичен случай е Agrobacterium-медиирана трансформация на биотрансформация.
2. микроинжектиране. Възможно използва, ако клетките да бъдат достатъчно големи преобразуване (например, яйца, поленови тръби).
3. Bioballistika (биолистика). Вектори "изкован" в клетката с помощта на специален "пистолет".
4. комбинирани методи, например, комбинация от Agrobacterium-медиирана трансформация и биолистика.
Тъй като вектори често са плазмиди (кръгови ДНК молекули прокариотни клетки), както и ДНК вируси. В еукариоти като вектори, използващи мобилни генетични елементи - хромозомни места, способни да образуват множество интегрирани копия и в друга хромозома. Като част от един вектор могат да бъдат комбинирани в различни ДНК фрагменти (различни гени). На новообразуваните ДНК фрагменти, наречени рекомбинантен.
ДНК трансфер вектори с различни начини за въвеждане на ДНК фрагменти, въведени в прокариотни или еукариотни клетки, за да се получат трансгенни клетки. По време на отглеждането на трансгенни клетки са необходими за клониране на ДНК фрагменти, по-специално на отделни гени. Клонирани гени на еукариоти са подложени на различни модификации (например, добавен към тях специфични промотори) и се въвежда в производители клетки. Основният проблем се крие във факта, че чуждите гени са изразени непрекъснато, това е, трябва да бъде синтез на основни вещества, без да се засягат клетките на приемника.
Практически постижения на съвременната генното инженерство са както следва:
- създаване на генни банки. или klonoteki. представлява сбор от бактериални клонове. Всеки един от тези клонове съдържа ДНК фрагменти от организъм (Drosophila, човек и други).
- На базата на трансформираните щамове на вируси, бактерии, дрожди и се извършва промишленото производство на инсулин, интерферон, хормонални препарати. В етапа на тестване е производството на протеини, което позволява да се запази съсирването на кръвта в хемофилия и други лекарства.
- да се създадат трансгенни висшите организми (много растения, някои риби и бозайници) в клетките, които успешно функционират гени абсолютно различни организми. Широко известни генетично защитени генетично модифицирани растения (HMR), устойчиви на високи дози от някои хербициди, и модифицирани оксид Bt растения, устойчиви на вредители. Сред трансгенните растения заемат водеща позиция: соя. царевица, памук и рапица.
Екологични и генетични рискове от GM технология
Генното инженерство се отнася до технологията на високо равнище (високи технологии). За разлика от технологията на ниско ниво, високо биотехнологията характеризиращ високите технологии, т.е. използване на операционни системи, произведени с помощта на най-съвременните методи на екологията, генетика, микробиология, цитология и молекулярната биология. Материалите, използвани за високо биотехнологии, често се нуждаят от специално обучение. За изпълнение на тези технологии изисква специално технологично оборудване обслужван от квалифициран техник. Поради недостиг на такива специалисти разширяване на производството на високотехнологични се придружава от неговия автоматизация и компютъризация.
GM технология (GM - технология) се използват в нормалния ход на селскостопанското производство, както и в други области на човешката дейност: в областта на здравеопазването, промишлеността, в науката, в планирането и осъществяването на мерки за опазване на околната среда.
Всяка технология на високо ниво може да бъде опасно за хората и околната среда, както и последиците от тяхното прилагане непредсказуем. Ето защо, технология на генното инженерство (GM - технология) причина населението разбираемо недоверие.
За да се намали възможността от неблагоприятни екологични и генетични последици от прилагането на техники на генното инженерство, нови подходи постоянно се развиват. Например, трансгенеза (въвеждане в генома на чужди гени генетично модифицирана организъм) в близко бъдеще може да се елиминира tsisgenezom (въвеждане в генома на организма генетично променливите гени в същия или тясно свързани видове).
Доктор на земеделска , Професор по Брянск State University
Head. Цитогенетика лаборатория по Население изследователски институт FIPI БСУ
главната страница Общи и теоретична биология HTTP: // afonin -59- био. Narod. RU
Свързани статии