Генетическая инженерия (генная инженерия)

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

на тему: «Генетическая инженерия (генная инженерия)»

Выполнила: Семижон Марина

Проверила: Видягина Татьяна Павловна

Содержание

Введение

1. Генная инженерия

2. История развития генной инженерии

3. Болезни и наследственность

4. Цели и методы генной инженерии

5. Достижения генетической инженерии

6. О влиянии генов на человека

Заключение

Введение

Возможности, открываемые генетической инженерией перед человечеством как в области фундаментальной науки, так и во многих других областях, весьма велики и нередко даже революционны.

Так, она позволяет осуществлять индустриальное массовое производство нужных белков, значительно облегчает технологические процессы для получения продуктов ферментации - энзимов и аминокислот, в будущем может применяться для улучшения растений и животных, а также для лечения наследственных болезней человека.

1. Генетическая инженерия

Генетическая инженемрия (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.

2. История развития генной инженерии

Генная инженерия появилась благодаря работам многих исследователей в разных отраслях биохимии и молекулярной генетики.

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.

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.

3. Болезни и наследственность

Медицина сталкивается с множеством неполадок в человеческом организме. Наиболее известны инфекционные заболевания, вызываемые бактериями (чума, холера, дизентерия, туберкулез, дифтерия и др.) и вирусами (грипп, бешенство, оспа, корь, гепатит, полиомиелит и т. д.). Сюда попадают болезни, возбудители которых низшие эукариоты, т. е. грибки и простейшие (малярия, сонная болезнь, амебная дизентерия, стригущий лишай). Иногда считают, что причина, вызывающая заболевание, внешняя -- попадание в организм возбудителя, а наследственность здесь роли не играет.

Это далеко не так, вернее, совсем не так. Известно, что предрасположение к какой-либо болезни может варьировать у разных представителей рода человеческого, и это свойство наследственное. Этнограф и путешественник Н. Н. Миклухо-Маклай, страдавший в тропиках от тропической малярии, поражался тем, что коренные жители -- папуасы -- ею практически не болеют. Мы теперь знаем причину этого: у аборигенов низких широт часто встречаются аномальные гемоглобины, ядовитые для малярийного плазмодия. Следовательно, малярия, вернее способность болеть ею, -- наследственная болезнь.

Вот другой пример. Существуют четыре группы крови: I, II, III, IV (или О, А, В и АВ в современном обозначении). Оказалось, что люди с группой крови 0 (универсальные доноры) -- первые жертвы в чумной эпидемии, носители группы А чаще заболевают гриппом, АВ наиболее устойчивы к оспе. Известно, что туберкулез вызывается внешним, фактором -- палочкой Коха. Это так, но... Однояйцевые близнецы имеют одинаковый генотип, и если один заболевает туберкулезом, то и другой тоже (в 87% случаев). А у генетически разнородных двуяйцевых близнецов, развивающихся из разных яйцеклеток, совпадение лишь в 25%. Муж может заразить жену (или наоборот) лишь в 7% случаев. Что же, туберкулез -- наследственное или инфекционное заболевание? Пожалуй, и то и другое. Палочка Коха может развиваться в организме человека, если он к этому наследственно предрасположен.

Существуют и такие болезни, которые полностью наследуются от родителей. Обычно это генетические дефекты, мутации какого-либо гена, унаследованные от обоих родителей. К ним же относят потомки хромосом. Примерами могут быть серповидноклеточная анемия (мутантные гемоглобины не только защищают от малярии, но, к сожалению, в гомозиготном состоянии приводят к смерти в раннем возрасте); гемофилия, при которой кровь не свертывается (гемофилик может погибнуть от царапины), и многие другие (всего известно свыше трех тысяч наследственных болезней). Генетический механизм расшифрован только у 10% заболеваний.

4. Цели и методы генной инженерии

Цель прикладной генетической инженерии заключается в конструировании таких рекомбинантных молекул ДНК, которые при внедрении в генетический аппарат придавали бы организму свойства, полезные для человека. 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. Таким способом можно исправлять дефектные гены и лечить наследственные заболевания.

Если гибридную ДНК ввести в оплодотворенное яйцеклетку, могут быть получены трансгенные организмы, передающие мутантный ген потомками.

Генетическая трансформация животных позволяет установить роль отдельных генов и их белковых продуктов как в регуляции активности других генов, так и при различных патологических процессах.

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;

· 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.

генный инженерия биотехнология наследственность

5. Достижения генетической инженерии

1.С помощью генетической инженерии созданы линии животных, устойчивых к вирусным заболеваниям, а также породы животных с полезными для человека признаками.

2.Генная инженерия открыла путь для производства продуктов белковой природы путем введения в клетки микроорганизмов, искусственно синтезированных генов, где они могут экспрессироваться (встраиваться) в состав гибридных молекул.

3. Еще один важнейший этап - это синтез биополимеров по установленной структуре. Первые коммерческие приборы, производящие автоматизированный синтез полипептидов, были разработаны на основе исследований Меррифилда в 1963г. Они используются в исследовательских лабораториях и в фармацевтической промышленности.

Метод химического синтеза генов обеспечил также возможность получения штаммов бактерий продуцентов инсулина человека, важного лечебного препарата для больных диабетом.

4. Ю. А. Овчинников и В. Г. Дебабов с сотрудниками получили микроорганизмы, эффективно синтезирующие интерфероны человека. Этим исследователям удалось сконструировать рекомбинантные плазмиды, обуславливающие синтез интерферона человека в Е. coli.

Сейчас, даже трудно предсказать все возможности, которые будут реализованы в ближайшие несколько десятков лет.

6. О влиянии генов на человека

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.

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.

С помощью генетической инженерии созданы линии животных, устойчивых к вирусным заболеваниям, а также породы животных с полезными для человека признаками. Сейчас, даже 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.

На основе генетической инженерии возникла отрасль фармацевтической промышленности, названная «индустрией ДНК». Это одна из современных ветвей биотехнологии.

Размещено на Allbest.ru