ГЕНЕТСКИОТ ИНЖЕНЕРИНГ(Син. генетскиот инженеринг) - насока на истражување во молекуларната биологија и генетика, чија крајна цел е да се добијат, користејќи лабораториски техники, организми со нови, вклучително и оние што не се наоѓаат во природата, комбинации на наследни својства. Во срцето на Г. и. лежи можноста за насочена манипулација со фрагменти од нуклеински киселини поради најновите достигнувања на молекуларната биологија и генетиката. Овие достигнувања го вклучуваат воспоставувањето на универзалноста на генетскиот код (види), т.е. фактот дека кај сите живи организми вклучувањето на истите амино киселини во протеинската молекула е кодирана од истите нуклеотидни секвенци во синџирот на ДНК; успесите на генетската ензимологија, која му обезбеди на истражувачот збир на ензими кои овозможуваат да се добијат поединечни гени или фрагменти од нуклеинска киселина во изолирана форма, да се спроведе ин витро синтеза на фрагменти од нуклеинска киселина и да се комбинираат добиените фрагменти во единствена целина. Така, менување на наследните својства на телото со помош на G. и. се сведува на конструирање на нов генетски материјал од различни фрагменти, внесување на овој материјал во организмот примател, создавање услови за негово функционирање и стабилно наследување.

Еден од начините за добивање гени е хемиски. синтеза. Откако А. Холи во САД, А. А. Баев во СССР и други истражувачи успеаја да ја дешифрираат структурата на различни транспортни RBHA (tRNA), X. Korana и сор. синтеза на ДНК што го кодира пекарскиот квасец аланин tRNA.

Но, најефективниот метод за синтеза на вештачки гени е поврзан со употребата на ензимот РНК-зависна ДНК полимераза (реверзна транскриптаза), откриена од Д. Балтимор и Х. Темин кај онкогените вируси (види). Овој ензим беше изолиран и прочистен од клетки инфицирани со одредени онкогени вируси кои содржат РНК, вклучително и вирусот на птичји миелобластоза, вирусот на саркома Рус и вирусот на леукемија на глувци. Обратна транскриптаза обезбедува синтеза на ДНК на шаблон за гласник РНК (mRNA). Употребата на мРНК молекули како шаблони за синтеза на ДНК во голема мера ја олеснува вештачката синтеза на поединечни структурни гени на повисоките организми, бидејќи секвенцата на азотни бази во молекулата на мРНК е точна копија на низата на азотни бази на соодветните структурни гени, и техниката за изолирање на различни mRNA молекули е доста добро развиена. Напредокот во изолацијата на глобинскиот протеин mRNA, кој е дел од хемоглобинот на луѓето, животните и птиците, протеинот mRNA на очните леќи, имуноглобинската mRNA и mRNA на специфичен протеин на малигнен тумор (миелом), го овозможи тоа, користејќи реверзна транскриптаза, за да се синтетизира структурниот дел од гените кои кодираат некои од овие протеини.

Меѓутоа, во телото, структурните гени функционираат заедно со регулаторните гени, чија нуклеотидна секвенца не се репродуцира со молекула на mRNA. Затоа, ниту еден од овие методи не дозволува синтеза на збир на структурни и регулаторни гени. Решението на овој проблем стана можно по развојот на методи за изолирање на поединечни гени. За да се изолираат бактериските гени, се користат мали цитоплазматски структури кои содржат ДНК кои можат да се реплицираат (види Репликација) независно од бактерискиот хромозом. Овие структури формираат единствена група на екстрахромозомски генетски елементи на бактерии - плазмиди (види Плазмиди). Некои од нив може да се инкорпорираат во бактерискиот хромозом, а потоа спонтано или под влијание на предизвикувачки агенси, на пр. УВ зрачење, се движи од хромозомот во цитоплазмата, земајќи ги со себе соседните хромозомски гени на клетките домаќини. Екстрахромозомските генетски елементи на бактериите кои имаат такви својства се нарекуваат епизоми [F. Џејкоб, Волман (Е. Волман)]. Епизомите (види) вклучуваат умерени фази (види Бактериофаг), половиот фактор на бактерии, фактори на отпорност на лекови на микроорганизми (види), бактериоциногени фактори (види). Во цитоплазмата, гените заробени од епизоми се реплицираат во нив и често формираат повеќе копии. Развојот на ефикасен метод за изолирање на плазмидите, особено умерените фаги, кои го носат генетскиот материјал на бактерискиот хромозом и изолирањето на фрагмент од хромозомот на бактериската клетка вклучена во геномот на бактериофагот, дозволено во 1969 година, J. ​​Beckwith et al., да се изолира лактозен оперон - група гени кои ги контролираат ензимите за синтеза неопходни за апсорпција на лактоза од E. coli. Слична техника беше искористена за да се изолира и прочисти генот кој ја контролира синтезата на РНК за трансфер на тирозин на Escherichia coli (види Рибонуклеински киселини).

Употребата на плазмиди овозможува да се добијат речиси сите бактериски гени во изолирана форма, а со тоа и способноста да се конструираат молекули на ДНК од различни извори. Ваквите хибридни структури можат да се акумулираат во клетките во значителни количини, бидејќи многу плазмиди, под одредени услови, интензивно се реплицираат во цитоплазмата на бактериите, формирајќи десетици, стотици, па дури и илјадници копии.

Успесите на Г. и. се поврзани со развојот на техники за комбинирање на генетски структури од различни извори во една молекула на ДНК. Одлучувачка во изградбата на хибридни молекули ин витро беше употребата на рестриктивни ендонуклеази - специјални ензими способни да ги исечат молекулите на ДНК во строго дефинирани области. Вакви ензими се пронајдени во клетките на Escherichia coli кои носат плазмиди од типот R, кои ја одредуваат отпорноста на бактериите на одредени лекови, во клетките на Haemophilus influenzae, Serratia marcescens и други микроорганизми. Еден од најчесто користените ензими од овој тип е рестриктивната ендонуклеаза EcoRI, синтетизирана од RI плазмидот во клетките на E. coli. Ензимот препознава дел од ДНК со единствена секвенца од шест нуклеотидни парови и ја пресекува структурата на двоверижна ДНК во овој дел, така што на двете страни се формираат едноверижни краеви на четири нуклеотиди (т.н. лепливи краеви). Бидејќи ензимот ги пресекува молекулите на ДНК, без оглед на нивното потекло, на строго дефиниран начин, сите ДНК фрагменти формирани како резултат на дејството на ензимот ќе ги имаат истите лепливи краеви. Комплементарните лепливи краеви на кои било фрагменти на ДНК се обединети со водородни врски, формирајќи хибридна кружна ДНК (сл.). За да се стабилизира хибридната молекула на ДНК, се користи друг ензим - полинуклеотидната лигаза, која ги обновува ковалентните врски скршени од рестриктивниот ензим. Секвенцата конкретно препознаена од EcoRI се јавува во ДНК не почесто од 4000-16000 базни парови. Следствено, фрагментот на ДНК формиран под дејство на EcoRI може да вклучува барем еден ген кој не е оштетен од ензимот (еден ген во просек содржи 1000-1500 нуклеотидни парови).

Употребата на рестриктивни ендонуклеази и голем број други ензими овозможува да се добие комплексна рекомбинантна ДНК. Група истражувачи во САД под водство на П. Берг успеаја да комбинираат генетски информации од три извори во една молекула на ДНК: целосниот геном (види) на онкогениот симиски вирус SV40, дел од геномот на умерениот бактериофаг λ и група на гени на E. coli одговорни за асимилација на галактоза. Конструираната рекомбинантна молекула не била тестирана за функционална активност бидејќи авторите на ова дело биле соочени со потенцијална опасност од ширење на онкогени животински вируси во популацијата на бактерии кои живеат во човечкото црево. Познато е дека прочистената вирусна ДНК може да навлезе во различни клетки на цицачи и да биде стабилно наследена од нив.

За прв пат, функционално активните хибридни молекули на ДНК беа конструирани во САД од С. Коен и сор. Групата на Коен постојано го решаваше проблемот со здружување и клонирање (селективна акумулација) на молекулите на ДНК изолирани од видови кои се повеќе се оддалечени еден од друг во филогенетска смисла. Постапката за клонирање обично се состои од фрагментирање на ДНК од различни извори со користење на рестриктивни ендонуклеази, потоа овие фрагменти се комбинираат in vitro во заедничка структура и се внесуваат во организмот примател, кој во експериментите на Коен е Escherichia coli. Утврдено е дека клетките на неколку видови бактерии (вклучувајќи Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Staphylococcus aureus) можат да се трансформираат (види Трансформација) со помош на рекомбинантни молекули на ДНК. Во овој случај, плазмидниот дел од хибридната молекула (или еден од плазмидите, ако два плазмиди од различни извори се комбинираат во хибридната молекула) служи како вектор, т.е., обезбедува трансфер на филогенетски туѓ генетски материјал во клетките примачи и нејзината репродукција во нив. Првиот плазмид користен од Коен и соработниците како вектор беше плазмидот pSC101, кој тој го доби ин витро, кој ја контролира бактериската отпорност на тетрациклин. Овој мал плазмид се состои од само 8000 базни парови. Тој е нападнат од ензимот EcoRI само на едно место, а ензимот не ја оштетува способноста на плазмидот последователно да се реплицира во клетките на E. coli и да ја контролира отпорноста на тетрациклин. Овие карактеристики овозможија да се користи за ин витро изградба на хибридни молекули на ДНК. Во првите фази, плазмидната ДНК изолирана од различни видови бактерии, а потоа од повисоки организми беше прикачена на pSC101. Така, беа создадени „химерични“ плазмиди (т.е. не способни да се појават во природни услови), комбинирајќи го во нивниот состав генетскиот материјал на E. coli, дел од ДНК од ооцитите на жабата со канџи Xenopus laevis, која ја контролира синтезата на рибозомална РНК и дел од ДНК од морски еж, кој ја контролира синтезата на хистонските протеини или митохондријалната ДНК на глувчето. Во клетките на E. coli во кои беа воведени такви хибридни, „химерични“ плазмиди, беше забележано функционирањето на гените на повисоките организми.

За разлика од pSC101, кој е присутен во само 4-6 копии во клетката, некои други плазмиди кои се користат како вектори можат, под одредени услови, да се реплицираат повеќе пати, создавајќи неколку илјади копии во една клетка. Таквите својства ги поседува, на пример, плазмидот ColEI, кој ја контролира синтезата на колицинот (види Бактериоциногененост). Како pSC101, ColEI се сече од ензимот EcoRl само на едно место, а странската ДНК, исто така третирана со EcoRI, лесно се прикачува на добиената линеарна молекула со лепливи краеви. Така, беше можно да се „поврзат“ гените на триптофан-оперонот на Escherichia coli со ColEI. Во клетките кои носат повеќе копии на конструираниот хибриден плазмид, производството на ензимски протеини контролирани од гените за биосинтеза на триптофан нагло се зголеми. Во ин витро систем, беше можно да се прикачи ColEI плазмидот за одредени R фактори и умерен фаг. Слична работа за прв пат беше спроведена во СССР под водство на академик А. А. Баев и професор С. И. Алихајан. Комбинираните векторски плазмиди формирани од ColEI и R фактори се способни интензивно да се размножуваат во бактериските клетки, како што е ColEI, и во исто време да ја одредуваат отпорноста на клетките на антибиотици, што во голема мера го поедноставува изборот на бактерии кои носат хибридни плазмиди.

Умерените фаги се користат и како вектори. Во ин витро системот, беа конструирани хибридни бактериофаги честички кои во нивната структура вклучуваа бактериски гени, ДНК на други фаги или повисоки организми (на пример, ДНК на мушичката Drosophila).

Функционалната активност на хибридната ДНК се определува со можноста за нивно пренесување во клетките на организмите приматели и последователно размножување (засилување) во овие клетки. Не само бактериите, како што беше споменато погоре, туку и клетките на повисоките организми веќе ефективно се користат како примачи, но досега само во форма на ткивна култура култивирана надвор од телото. Постојат индикации дека ДНК на фагите кои носат бактериски гени може да навлезе во клетките на човековото сврзно ткиво (фибробласти), протопласти или недиференцирана култура (калус) на растителни клетки. Во 1971 година, Амер. Истражувачот S. R. Merril и сор., известија за експерименти за корекција на наследниот дефект - галактоземија (види) со воведување во „болните“ клетки галактозни гени на бактерии вклучени во ДНК на трансдукцискиот фаг. Како резултат на тоа, клетките од пациент со галактоземија, неисправни во ензимот бета-Д-галактоза-1-фосфат уридилтрансфераза и неспособни да ја метаболизираат галактозата, ја вратија нивната нормална способност да растат во присуство на галактоза, а претходно беше забележана отсутна ензимска активност во нивните екстракти. Сличен резултат беше добиен од J. Horst et al, при воведување на бактериски ген кој ја контролира синтезата на бета-галактозидаза во фибробластите на пациент со генерализирана ганглиозидоза, која се карактеризира со тежок дефицит на овој ензим. Munyon (В. Munyon) и неговите соработници. користејќи вирус на херпес, тие го пренеле генот што ја контролира синтезата на тимидин киназа од човечки клетки во клетки на глувчето, враќајќи ја способноста на неисправните фибробласти на глувчето да го синтетизираат овој ензим.

Еден од начините за пренос на генетски информации во културата на човечки, животински и растителни клетки е хибридизацијата на соматските клетки, развиена од Ефруси и Г. Барски. Ефективноста на овој метод беше значително зголемена со откритието дека инактивираните честички на вирусот Sendai parainfluenza ја зголемија фреквенцијата на фузија на клетки од различни извори. Демонстрирана е можноста за пренесување на поединечни гени од изолирани хромозоми на кинески хрчак во клетките на сврзното ткиво на глувчето. Опишани се хибриди на човечки и глувчешки клетки во кои дел од човечките хромозоми се отстрануваат, а дел останува функционално активен. Развојот на методи на клеточна микрохирургија овозможи да се трансплантираат клеточните јадра од соматски клетки во оплодени јајца и, како резултат на тоа, да се добијат апсолутно идентични организми. Хибридизацијата на клетките овозможи да се индуцира синтеза на човечки глобин во герминативните клетки на жаба. Сите овие примери ги покажуваат потенцијалните способности на G. и.

Практично значење на G. и. за медицината е поврзана со изгледите за корекција на наследни метаболички дефекти кај луѓето (види Генска терапија), создавање на микроорганизми кои ја изгубиле својата патогеност, но ја задржуваат способноста да формираат имунитет, синтеза на антибиотици, аминокиселини, хормони, витамини, ензими, имуноглобулини итн., врз основа на употребата на микроорганизми кои ги вклучиле соодветните гени. Исклучителни резултати може да се добијат во блиска иднина од страна на G. и. растенијата. Користејќи ги методите на Г. и. Тие се обидуваат да создадат растенија кои можат да го апсорбираат атмосферскиот азот и да го подобрат протеинскиот состав на растителната храна. Успешното решавање на овие проблеми драматично ќе ја зголеми продуктивноста на растенијата, ќе го намали производството и потрошувачката на минералниот азот и со тоа значително ќе ја подобри животната средина (види). Се проучува можноста за создавање сосема нови форми на животни и растенија со надминување на меѓуспецифичните бариери за вкрстување. Меѓутоа, при оценувањето на Г. како нова форма на истражување на живата природа, треба да се земе предвид не само нејзината можна револуционерна улога во биологијата, медицината и земјоделството, туку и можноста за појава на нови форми на патогени микроорганизми кои произлегуваат во врска со нејзиниот развој, опасноста за ширење на хибридна ДНК во популации на бактерии кои живеат кај луѓето, кои носат онкогени вируси, итн. Се разбира, намерната употреба на научни достигнувања, вклучително и Г.И., за нехумани, мизантропски цели е можна само во општество во кое доброто на човекот се жртвува за профит и агресија.

Од дополнителни материјали

Генетскиот инженеринг продолжува да биде истражувачки метод кој брзо напредува во молекуларната биологија и генетика. Треба да се забележи дека концептите „генетски инженеринг“ и „генетски инженеринг“ не се целосни синоними, бидејќи истражувањата поврзани со генетскиот инженеринг не се ограничени само на манипулација со гени како такви. Во моментов, методите на генетски инженеринг овозможуваат да се спроведе најдлабока и детална анализа на природните нуклеински киселини - супстанции одговорни за складирање, пренос и имплементација на генетски информации (види Нуклеински киселини.), како и создавање модифицирани или сосема нови кои не се наоѓаат во гени во природата (види Ген), комбинации на гени и ги изразуваат со висока ефикасност во жива клетка (види Експресивност на гени). Од специфичните практични достигнувања на генетскиот инженеринг во последната деценија, најважно треба да биде создавањето на производители на биолошки активни протеини - инсулин (види), интерферон (види), хормон за раст (види Соматотропен хормон) итн. како развој на методи на генетски инженеринг активирање на оние врски на метаболизмот, кои се поврзани со формирање на биолошки активни супстанции со мала молекуларна тежина. На овој начин се добиени производители на одредени антибиотици, амино киселини и витамини, многукратно поефикасни од производителите на овие супстанции одгледувани со традиционални методи на генетика и селекција. Се развиваат методи за добивање чисти протеински вакцини против хепатитис, грип, херпес и шап и лигавка; имплементирана е идејата за употреба на вакцинација со вирусот вакцинија, чиј геном содржи гени кои ја кодираат синтезата на протеините. на други вируси (на пример, хепатитис или вируси на грип): како резултат на вакцинација со вирус конструиран на овој начин, телото развива имунитет не само против големи сипаници, туку и против хепатитис, грип или друга болест предизвикана од тој вирус, протеинот од кои е кодиран од вградениот ген.

Светската колекција на рестриктивни ендонуклеази, рестриктивни ензими, главните „алатки“ за манипулации со генетско инженерство, значително се зголеми. Изолирани се повеќе од 400 рестриктивни ензими кои „препознаваат“ прибл. 100 структурно различни специфични региони (локации) во молекулите на ДНК (види Деоксирибонуклеински киселини) и расцепување на полинуклеотидниот синџир на ДНК на овие места. Со користење на еден таков ензим или комбинација од неколку рестриктивни ензими, речиси секој ген може да се изолира од еден или повеќе фрагменти на ДНК (т.н. рестриктивни фрагменти). Ова ги прошири можностите на генетскиот инженеринг не само во однос на изолирање на гените, туку и во однос на активирање на нивната работа, анализа на структурата на гените и нивната молекуларна средина. Развиени се методи за синтеза на цели гени со дадена нуклеотидна секвенца; стана возможно да се снабдат синтетизирани и природни гени со различни регулаторни нуклеотидни секвенци, да се заменат, вметнат, бришат поединечни нуклеотиди во строго дефинирани делови од генот, да се скратат или комплетираат неговиот нуклеотиден ланец со точност од еден нуклеотид.

Достигнувањето на генетскиот инженеринг беше неговото навлегување во организацијата и функционирањето на механизмите на наследноста на клетките на повисоките организми, вклучително и луѓето. Токму за повисоките еукариоти се добиени најинтересните податоци користејќи методи на генетски инженеринг. Успесите на генетскиот инженеринг во голема мера се поврзани со производството на нови специјализирани вектори кои овозможуваат ефективно клонирање (репродуцирање) на поединечни ДНК фрагменти (гени) и синтетизирање на протеини кодирани од овие гени.

Рестриктивните фрагменти поврзани со вектори на ДНК се клонираат во жива клетка, искористувајќи ја способноста на таквите вектори да се репродуцираат (реплицираат) во клетката во повеќе копии. Во зависност од големината на фрагментите што треба да се клонираат и целта на студијата, се користат вектори од еден од четирите типа - плазмиди (види), фаги (види Бактериофаг), космиди или деривати на фаги со едноверижна ДНК.

За клонирање на релативно мали фрагменти на ДНК (до 10 илјади базни парови), се користат плазмидни вектори (pBR322, pAT 153, pUR250, pUC19, итн.). Достигнување на генетскиот инженеринг во последниве години е производството на вектори базирани на фагот X (Charon 4A, gtwes-B), во кој дел од геномот се заменува со фрагмент од туѓа ДНК. Хибридниот геном е вештачки „спакуван“ во протеинска обвивка, а бактериите се инфицирани со овој реконструиран фаг. Формирајќи неколку илјади копии за време на репродукцијата во клетката, реконструираниот фаг го лизира и се ослободува во медиумот за култура. Користејќи такви вектори, се клонираат ДНК фрагменти долги 10-25 илјади базни парови.

Космидните вектори (pIB8, MUA-3) се хибрид на фагот X и плазмид. Тие содржат т.н. COS секвенци на ДНК на фагот, неопходни за пакување на геномите на фагот во протеинска обвивка и дел од плазмидната ДНК што им овозможува на космидните вектори да се реплицираат во бактериите на ист начин како што тоа го прават плазмидите. Така, добиениот рекомбинантен геном ги инфицира бактериите со висока ефикасност како бактериофаг, но се размножува во нив како плазмид, без да предизвика смрт на бактериската клетка. Космидите се користат за клонирање на фрагменти на ДНК до 35-45 илјади базни парови во должина.

Векторите, кои се деривати на фаги со едноверижна ДНК (M13 mp8, M13, mp73, итн.), се конструирани врз основа на кружната ДНК молекула на бактериофагот М13. За да се интегрира туѓа ДНК, се користи репликативна двоверижна молекула на ДНК на фагот. Вектор кој носи туѓ ДИЦ се внесува во бактериските клетки, каде што рекомбинантните молекули се размножуваат без да ја изложат клетката и „пупкаат“ во медиумот за култура како вирусна честичка со едноверижна молекула на ДНК. Овие вектори се користат за клонирање на фрагменти на ДНК (до 300-400 нуклеотидни парови).

Генот потребен за манипулации со генетски инженеринг се добива со клонирање на соодветните рекомбинантни молекули на ДНК и избирање на такви клонови. Во случаи кога гените на повисоките организми и луѓето се клонирани и изразувањето во E. coli (најчесто се користи за такви цели) е невозможно, постапката на клонирање и селекција се спроведува во неколку фази. Во првата фаза, тие создаваат т.н. библиотека на гени од фрагменти на ДНК (клонирани директно од геномот на клетката) или од клонирани ДНК копии (cDNA) на соодветниот гласник РНК. Со споредување на структурата на фрагментите на геномската ДНК и соодветната cDNA, се добиваат важни информации за организацијата на генетскиот материјал, а во случај на наследни болести, за природата на аномалиите во генетскиот материјал, чија последица е ова болест. Од генската библиотека, користејќи современи техники, можно е да се извлече потребниот ген со неговите околни геномски региони. Во моментов, создадени се целосни библиотеки на гени на многу микроорганизми, растенија и животни (вклучувајќи цицачи и луѓе). Неколку стотици гени и други нуклеотидни секвенци во човечката ДНК веќе се клонирани и проучени до еден или друг степен.

Можностите за истражување на генетскиот инженеринг не се ограничени само на клонирање на ген и добивање на голем број негови копии. Често е неопходно не само да се клонира ген, туку и да се обезбеди негово изразување во клетката, односно да се имплементираат информациите содржани во него во амино киселинската секвенца на полипептидниот синџир на протеинот кодиран од овој ген. Ако генот внесен во бактериска клетка е добиен од бактерии од ист (или сличен) вид, тогаш доволно е генот да се изолира со регулаторни елементи кои го контролираат неговото изразување. Меѓутоа, со исклучок на неколку исклучоци, регулаторните нуклеотидни секвенци на организми кои се еволутивно оддалечени еден од друг не се заменливи. Затоа, за да се постигне, на пример, изразување на еукариотски ген во клетките на E. coli, од него се отстранува регулаторниот регион, а структурниот дел од таквиот ген е прикачен (на одредено растојание) за регулаторната област. на бактерискиот ген. Значителен напредок во развојот на оваа техника беше постигнат по откривањето на ензимот нуклеаза Ba131, кој има единствена особина да ги хидролизира двете нишки на двоверижна линеарна ДНК молекула почнувајќи од крајот на молекулата, т.е. овој ензим отстранува „дополнителен „Нуклеотидни секвенци со која било должина од крајот на фрагментот на ДНК. Во моментов, структурните и регулаторните региони се изолирани одделно со помош на оние рестриктивни ензими, чии места за „препознавање“ се најуспешно лоцирани на полинуклеотидниот синџир, потоа се отстрануваат „екстра“ нуклеотидните секвенци и се поврзува структурниот регион на еукариотскиот ген. до регулаторниот регион на бактерискиот ген. На овој начин, можно е да се постигне не само изразување на еукариотските гени во бактериските клетки, туку и, обратно, бактериските гени во клетките на повисоките и пониските еукариоти.

Успесите на генетскиот инженеринг се тесно поврзани со развојот и подобрувањето на методите за одредување на низата на нуклеотиди (секвенционирање) во молекулите на ДНК. Значителен број рестриктивни ензими со кои располагаат истражувачите овозможуваат да се изолираат одредени фрагменти на ДНК со апсолутна специфичност, а развојот и подобрувањето на методите на клонирање овозможуваат да се добијат фрагменти од дури и единствени гени во количини потребни за анализа. Методите на секвенционирање на ДНК се покажаа како толку ефикасни што често, со одредување на низата на нуклеотиди на ДНК, се добиваат податоци за низата на нуклеотиди во соодветните молекули на РНК и за низата на остатоци од аминокиселини во синтетизираната протеинска молекула. Кога се обработуваат резултатите од секвенционирањето на ДНК, компјутерите се широко користени. За поцелосно и побрзо толкување на добиените експериментални податоци, се создаваат национални и меѓународни компјутерски „банки“ на нуклеотидни секвенци. Во моментов, утврдени се целосните нуклеотидни секвенци на геномите на голем број бактериски плазмиди и вируси, а проблемот со определување на целосните нуклеотидни секвенци на првите поединечни хромозоми, а потоа и на целиот геном на повисоките организми, вклучително и луѓето, веќе се поставува. решено.

Користејќи методи на генетско инженерство, откриени се отстапувања во структурата на одредени делови од човечките гени, што беше причина за наследни болести. Најчесто, овој метод е т.н. б анализа на многу. Изолираната клеточна ДНК е подложена на рестриктивна ензимска хидролиза, а добиените фрагменти се одвојуваат по големина со помош на електрофореза во агароза или полиакриламид гел. Одделените фрагменти се пренесуваат („препечатени“) на специјално третирана хроматографија, нитроцелулоза или најлонски филтер и повторно се подложени на електрофоретско сепарирање. Се отсечени областите на електрофореграм што одговараат на поединечни фракции и содржат слични фрагменти на ДНК; исечените делови од електроферограмите се инкубираат со претходно клониран ген или дел од него или со хемиски добиен. синтеза со низа нуклеотиди кои содржат радиоактивна ознака. Означената ДНК се врзува само за оние фрагменти од анализираната клеточна ДНК кои имаат комплементарни нуклеотидни секвенци. Промената во дистрибуцијата и количината на фиксна ознака во споредба со нормата ни овозможува да судиме за преуредувањата во анализираниот ген или нуклеотидните секвенци во близина.

Местата за „препознавање“ на одредени рестриктивни ензими во молекулата на ДНК се наоѓаат нерамномерно, затоа, кога се хидролизираат од овие ензими, молекулата на ДНК се дели на голем број фрагменти со различна должина. Реструктуирањето на структурата на ДНК, како резултат на што исчезнуваат постоечките области на „препознавање“ или се појавуваат нови области на „препознавање“, доведува до промена на множеството на овие фрагменти (т.н. фрагменти за ограничување), т.е. на полиморфизам со должина на рестриктивен фрагмент (RFR). Преуредувањето во молекулата на ДНК може или не може да предизвика промени во процесот на синтеза или во структурата на кодираниот протеин; преуредувањата кои не предизвикуваат промени се мнозинство и тие предизвикуваат нормален RFLP. Се покажа дека RFLP е јасна генетска карактеристика. Во моментов, анализата на RFLP стана една од најточните методи што се користат во човечката генетика и медицинската генетика. За голем број наследни болести, опишани се форми на RFLP кои директно укажуваат на присуство на болеста или на превоз на патолошки изменет ген.

Генетскиот инженеринг го означи почетокот на новата насока на истражување, наречена „обратна генетика“. Традиционалната генетска анализа (види) се врши во следната секвенца: се избира особина, се воспоставува врската на особината со генетска детерминанта и се утврдува локализацијата на оваа детерминанта во однос на веќе познатите. Во „обратна генетика“, сè се случува во обратен редослед: се избира фрагмент на ДНК со непозната функција, се воспоставува поврзаноста на овој фрагмент на ДНК со другите региони на геномот и неговата поврзаност со одредени особини. Овој пристап овозможи да се развијат методи за рана дијагноза и идентификација на носители на болести како што се Хантингтонова хореа, Душенова болест, цистична фиброза; биохемиската природа на наследни дефекти кај кои сè уште не е позната. Користејќи го генеалошкиот метод за воспоставување на модели на наследен пренос на Хантингтоновата хореа, се покажа дека фрагментот на ДНК Г8 изолиран од човечкиот геном е тесно поврзан со генот што ја одредува болеста и со користење на RFLP формата на фрагментот G8 во дадена популација, можно е да се дијагностицира оваа болест и да се идентификуваат носители на неисправни гени.

Сè уште има многу технички тешкотии на патот кон воведување на методите што се користат во генетскиот инженеринг во медицинската пракса. Многу лаборатории ширум светот активно развиваат практично соодветни дијагностички методи од генетско инженерство и може да се надеваме дека таквите методи ќе најдат примена во блиска иднина, ако не за масовно генетско просејување (скрининг) при медицински преглед на населението, тогаш барем за селективно испитување на високоризични групи за наследни болести.

Генетскиот инженеринг овозможува не само да се копираат природните соединенија и процеси, туку и да се модифицираат и да се направат поефикасни. Пример за ова е новото поле на истражување наречено инженерство на протеини. Пресметките направени врз основа на податоците за аминокиселинската секвенца и просторната организација на протеинските молекули покажуваат дека со одредени замени на одредени амино киселински остатоци во молекулите на голем број ензими, можно е значително зголемување на нивната ензимска активност. Во изолиран ген кој ја кодира синтезата на специфичен ензим, строго контролирана замена на одредени нуклеотиди се врши со помош на методи на генетски инженеринг. За време на синтезата на ензимски протеин под контрола на таков модифициран ген, се случува однапред планирана замена на строго дефинирани остатоци од аминокиселини во полипептидниот синџир, што предизвикува зголемување на ензимската активност многукратно во споредба со активноста на природниот прототип. .

Во областа на земјоделството, генетскиот инженеринг се очекува да даде голем придонес во изборот на нови високоприносни растителни сорти кои се отпорни на суша, болести и штетници, како и во развојот на нови високопродуктивни земјоделски раси. животни.

Како и секое достигнување на науката, успесите на генетскиот инженеринг можат да се користат не само во корист, туку и на штета на човештвото. Специјално спроведените студии покажаа дека опасноста од неконтролирано ширење на рекомбинантна ДНК не е толку голема како што се мислеше досега. Се покажа дека рекомбинантната ДНК и бактериите што ги носат се многу нестабилни за влијанијата од околината и не се одржливи во човечките и животинските тела. Познато е дека во природата, и без човечка интервенција, постојат услови кои обезбедуваат активна размена на генетски информации, ова е т.н. генски тек. Сепак, природата создаде многу ефективни бариери за пенетрација на странски генетски информации во телото. Сега е очигледно дека кога се работи со повеќето рекомбинантни молекули на ДНК, вообичаените мерки на претпазливост се сосема доволни, кои ги користат, на пример, микробиолозите кога работат со заразен материјал. За посебни случаи, развиени се ефективни методи и за биолошка заштита и за физичка изолација на експерименталните објекти од луѓето и околината. Затоа, многу строгите први верзии на правилата за работа со рекомбинантна ДНК беа ревидирани и значително омекнати. Што се однесува до намерната употреба на достигнувањата од генетскиот инженеринг за да им наштети на луѓето, и научниците и јавноста мора активно да се борат за да се осигураат дека оваа опасност останува само теоретски можна.

Видете исто така Биотехнологија.

Библиографија:Алихајан С.И. Напредоци и перспективи на генетскиот инженеринг, Генетика, том 12, Jvft 7, стр. 150, 1976, библиогр.; АлихајанС. I. et al Подготовка на функционални рекомбинантни (хибридни) молекули на ДНК, ин витро, на истото место, том I, бр.11, стр. 34, 1975, библиогр.; Баев А. А. Генетски инженеринг, Природа, М1, стр. 8, 1976; Тихомирова Л.П. и др. Хибридни ДНК молекули на фагот X и плазмидот ColEl, Dokl. Академија на науките на СССР, том 223, бр.4, стр. 995, 1975, библиогр.; Браун D. D. a. S t e r n R. Методи на генска изолација, Ен. Св. Биохем., с. 43, стр. 667, 1974, библиогр.; C h a n g A. C. Y. a. о. Студии на митохондријална ДНК на глувци во Escherichia coli, Cell, v. 6, стр. 231,1975, библиогр.; Хеџпет Ј., Гудман Х. М. а. B o y e r H. W. ДНК нуклеотидна секвенца ограничена од R1 ендонуклеазата, Proc. nat. акад. Sci. (Wash.), v. 69, стр. 3448, 1972, библиогр.; Хершфилд В. а. о. Плазмидот ColEl како молекуларно средство за клонирање и засилување на ДНК, исто, с. 71, стр. 3455, 1974; Мороу Ј.Ф. а. о. Репликација и транскрипција на еукариотска ДНК во Escherichia coli, исто, стр. 1743 година; T e m i n H. M. a. Mizu-t ani S. РНК-зависна ДНК полимераза во вирионите на вирусот на саркома Rous, Nature (Лонд.), v. 226, стр. 1211, 1970 година.

Биотехнологија, ед. A. A. Baeva, M., 1984; Б околу ч до околу во Н. П., Захаров А. Ф. и Иванов В. И. Медицинска генетика, М., 1984; M a n i a-tis G., FritschE. и Сембрук Ј. Методи на генетски инженеринг. Молекуларно клонирање, транс. од англиски, М., 1984; A n t o n a r a k i s S. E. a. о. ДНК полиморфизам и молекуларна патологија на генските кластери на човечки глобин, Hum. Генет., с. 69, стр. 1, 1985; Beaudet A. L. Библиографија на клонирани човечки и други избрани ДНК, Амер. J. потпевнувам. Генет., с. 37, стр. 386, 1985; V o t s t e i n D. a. о. Конструкција на карта на генетска поврзаност кај човекот користејќи полиморфизми со должина на рестриктивен фрагмент, исто, с. 32, стр. 314, 1980; G u s e 1 1 a J. E. a. о. ДНК маркери за болести на нервниот систем, Наука, с. 225, стр. 1320, 1984; Motulsky A. G. Влијанието на генетската манипулација врз општеството и медицината, исто, с. 219, стр. 135, 1983; Белата Р. о. Тесно поврзан генетски маркер за цистична фиброза, Nature (Лонд.), v. 318, стр. 382, 1985; Wo o S. L. C., L i d s k y A. S. a. Гутлер Ф. Пренатална дијагноза на класичната фенилкетонурија со генско мапирање, Ј. Амер. med. Асс., с. 251, стр. 1998, 1984 година.

Л. С. Чернин, В. Н. Калинин.

1. Можности за генетски инженеринг. 4

2. Историја на генетскиот инженеринг. 6

3. Генетскиот инженеринг како наука. Методи на генетски инженеринг. 10

4. Области на примена на генетскиот инженеринг. 12

5. Научни факти за опасностите од генетскиот инженеринг. 18

Заклучок. 22

Користена литература.. 23

Вовед

Темата за генетски инженеринг неодамна стана сè попопуларна. Најголемо внимание се посветува на негативните последици до кои може да доведе развојот на оваа наука, а многу малку се опфатени придобивките што може да ги донесе генетскиот инженеринг.

Најперспективната област на примена е производството на лекови со помош на технологии за генетско инженерство. Неодамна стана возможно да се добијат корисни вакцини врз основа на трансгенски растенија. Не помал интерес е и производството на прехранбени производи со користење на истите технологии.

Генетскиот инженеринг е наука за иднината. Во моментов низ целиот свет милиони хектари земја се засеани со трансгенски растенија, се создаваат уникатни медицински препарати и се создаваат нови производители на корисни материи. Со текот на времето, генетскиот инженеринг ќе овозможи да се постигне нов напредок во медицината, земјоделството, прехранбената индустрија и сточарството.

Целта на оваа работа е да се проучат карактеристиките на можноста, историјата на развојот и областите на примена на генетскиот инженеринг.

1. Можности за генетски инженеринг

Важен дел од биотехнологијата е генетскиот инженеринг. Родена во раните 70-ти, таа денес постигна голем успех. Техниките на генетско инженерство ги трансформираат клетките на бактериите, квасецот и цицачите во „фабрики“ за големо производство на кој било протеин. Ова овозможува детално да се анализира структурата и функциите на протеините и да се користат како лекови. Во моментов, Escherichia coli (E. coli) стана снабдувач на такви важни хормони како инсулин и соматотропин. Претходно, инсулинот се добиваше од животински клетки на панкреасот, па неговата цена беше многу висока. За да се добијат 100 g кристален инсулин, потребни се 800-1000 kg панкреас, а една жлезда од крава тежи 200 - 250 грама. Ова го направи инсулинот скап и тешко достапен за широк опсег на дијабетичари. Во 1978 година, истражувачите од Genentech првпат произведоа инсулин во специјално дизајниран вид на ешерихија коли. Инсулинот се состои од два полипептидни синџири А и Б, долги 20 и 30 амино киселини. Кога тие се поврзани со дисулфидни врски, се формира мајчин двосинџир на инсулин. Се покажа дека не содржи протеини од E. coli, ендотоксини и други нечистотии, не произведува несакани ефекти како животинскиот инсулин и нема биолошка активност.

е различен. Последователно, проинсулинот беше синтетизиран во клетките на E. coli, за кои беше синтетизирана копија на ДНК на шаблон РНК со помош на реверзна транскриптаза. По прочистувањето на добиениот проинсулин, тој беше поделен на природен инсулин, додека фазите на екстракција и изолација на хормонот беа минимизирани. Од 1000 литри културна течност може да се добијат до 200 грама хормон, што е еквивалентно на количината на инсулин што се лачи од 1600 kg панкреас на свиња или крава.

Соматотропин е човечки хормон за раст кој се лачи од хипофизата. Недостатокот на овој хормон доведува до џуџест раст на хипофизата. Ако соматотропин се администрира во дози од 10 mg на кг телесна тежина три пати неделно, тогаш за една година детето кое страда од негов недостаток може да порасне 6 см. Претходно, тој се добиваше од кадаверичен материјал, од еден труп: 4 - 6 mg соматотропин во однос на финалниот фармацевтски производ. Така, достапните количини на хормонот беа ограничени, покрај тоа, хормонот добиен со овој метод беше хетероген и може да содржи вируси кои бавно растат. Во 1980 година, компанијата Genentec разви технологија за производство на соматотропин со користење на бактерии, која беше лишена од овие недостатоци. Во 1982 година, човечкиот хормон за раст беше добиен во култура на E. coli и животински клетки во Институтот Пастер во Франција, а во 1984 година, индустриското производство на инсулин започна во СССР. Во производството на интерферон, се користат и E. coli, S. cerevisae (квасец) и култура на фибробласти или трансформирани леукоцити. Со слични методи се добиваат и безбедни и евтини вакцини.

Технологијата за рекомбинантна ДНК се заснова на производство на високо специфични ДНК сонди, кои се користат за проучување на експресијата на гените во ткивата, локализацијата на гените на хромозомите и идентификација на гени со сродни функции (на пример, кај луѓето и пилешкото). ДНК сонди се користат и во дијагнозата на разни болести.

Технологијата за рекомбинантна ДНК овозможи неконвенционален пристап со протеински ген наречен обратна генетика. Во овој пристап, протеинот се изолира од клетката, генот за овој протеин се клонира и се модифицира, создавајќи мутантен ген кој шифрира изменета форма на протеинот. Добиениот ген се внесува во клетката. Ако се изрази, клетката што ја носи и нејзините потомци ќе го синтетизираат изменетиот протеин. На овој начин може да се коригираат неисправните гени и да се лекуваат наследни болести.

Ако хибридната ДНК се внесе во оплодената јајце клетка, може да се произведат трансгенски организми кои го изразуваат мутантниот ген и го пренесуваат на нивните потомци. Генетската трансформација на животните овозможува да се утврди улогата на поединечните гени и нивните протеински производи и во регулирањето на активноста на другите гени и во различни патолошки процеси. Со помош на генетски инженеринг, создадени се линии на животни отпорни на вирусни заболувања, како и раси на животни со особини корисни за луѓето. На пример, микроинјектирањето на рекомбинантна ДНК што го содржи генот на говедата соматотропин во зигот од зајаци овозможи да се добие трансгенско животно со хиперпродукција на овој хормон. Добиените животни имале изразена акромегалија.

Носители на материјалната основа на гените се хромозомите, кои вклучуваат ДНК и протеини. Но, гените на формирање не се хемиски, туку функционални. Од функционална гледна точка, ДНК се состои од многу блокови кои складираат одредена количина на информации - гени. Дејството на генот се заснова на неговата способност да ја одредува синтезата на протеини преку РНК. Молекулата на ДНК содржи, како што беше, информации што ја одредуваат хемиската структура на протеинските молекули. Генот е дел од молекулата на ДНК што содржи информации за примарната структура на кој било протеин (еден ген - еден протеин). Бидејќи има десетици илјади протеини во организмите, постојат десетици илјади гени. Севкупноста на сите гени на клетката го сочинува нејзиниот геном. Сите клетки на телото содржат ист збир на гени, но секоја од нив имплементира различен дел од складираните информации. Затоа, на пример, нервните клетки се разликуваат од клетките на црниот дроб и по структурни, функционални и биолошки карактеристики.

Сега, дури е тешко да се предвидат сите можности што ќе се остварат во следните неколку децении.

2. Историја на генетскиот инженеринг

Историјата на високите биомедицински технологии, методите на генетско истражување, како и самиот генетски инженеринг, е директно поврзана со вечната желба на човекот да ги подобри расите на домашните животни и култивираните растенија одгледувани од луѓе. Избирајќи одредени поединци од групи животни и растенија и вкрстувајќи ги едни со други, човекот, без да има правилна претстава за внатрешната суштина на процесите што се случуваат во живите суштества, сепак, во текот на многу стотици и илјадници години, создавал подобрени раси на животни и сорти на растенија кои имале одредени корисни и неопходни својства за луѓето.

Во 18 и 19 век биле направени многу обиди да се открие како се пренесуваат особините од генерација на генерација. Едно важно откритие било направено во 1760 година од страна на ботаничарот Коелројтер, кој вкрстил два вида тутун, пренесувајќи полен од стомаците на еден вид на пестиците на друг вид. Растенијата добиени од хибридни семиња имаа посредни карактеристики помеѓу оние на двата родители. Коелројтер од ова го извлекол логичниот заклучок дека родителските карактеристики се пренесуваат и преку поленот (семенските клетки) и преку овулите (овулите). Сепак, ниту тој ниту неговите современици, кои се занимаваа со хибридизација на растенија и животни, не беа во можност да ја откријат природата на механизмот на пренесување на наследноста. Ова делумно се објаснува со фактот дека во тоа време сè уште не беше позната цитолошката основа на овој механизам, но главно со фактот дека научниците се обидоа да го проучуваат наследството на сите карактеристики на растенијата истовремено.

Научниот пристап за проучување на наследството на одредени особини и својства го развил австрискиот католички монах Грегор Мендел, кој во летото 1865 година ги започнал своите експерименти за хибридизација на растенијата (вкрстување на различни сорти грашок) на територијата на неговиот манастир. Тој беше првиот што ги откри основните закони на генетиката. Грегор Мендел постигна успех затоа што го проучувал наследството на индивидуалните, јасно различни (контрастни) особини, го броел бројот на потомци од секој тип и внимателно водел детална евиденција за сите негови експерименти со вкрстување. Запознавањето со основите на математиката му овозможи правилно да ги толкува добиените податоци и да ја изнесе претпоставката дека секоја особина е одредена од два наследни фактори. Еден талентиран монах-истражувач подоцна можеше јасно да покаже дека наследните својства не се мешаат, туку се пренесуваат на потомството во форма на одредени единици. Овој брилијантен заклучок подоцна беше целосно потврден кога беше можно да се видат хромозомите и да се дознаат карактеристиките на различните видови клеточна делба: митоза (соматски клетки - телесни клетки), мејоза (сексуална, репродуктивна, герминална) и оплодување.

Мендел ги пријавил резултатите од својата работа на состанокот на Друштвото на натуралисти Брун и ги објавил во постапките на ова друштво. Значењето на неговите резултати не беше разбрано од неговите современици, а овие студии не го привлекуваа вниманието на одгледувачите на растенија и природните научници речиси 35 години.

Во 1900 година, откако станаа познати деталите за клеточната делба по типот на митоза, мејозата и самата оплодување, тројца истражувачи - де Вриј во Холандија, Коренс во Германија и Чермак во Австрија - спроведоа серија експерименти и, независно еден од друг, повторно открија законите на наследноста, претходно опишани од Мендел. Подоцна, откако открија статија од Мендел во која овие закони беа јасно формулирани 35 години порано, овие научници едногласно му оддадоа почит на научникот монах со именување на двата основни закони на наследноста по него.

Во првата деценија на 20 век, беа спроведени експерименти со широк спектар на растенија и животни, а беа направени и бројни набљудувања во врска со наследувањето на карактерите кај луѓето, што јасно покажа дека кај сите овие организми наследноста ги почитува истите основни закони. Откриено е дека факторите опишани од Мендел кои одредуваат индивидуална карактеристика се наоѓаат во хромозомите на клеточното јадро. Последователно, во 1909 година, овие единици биле наречени гени од данскиот ботаничар Јохансен (од грчкиот збор „ge-nos“ - род, потекло), а американскиот научник Вилијам Сатон забележал изненадувачка сличност помеѓу однесувањето на хромозомите за време на формирањето на гамети (полови клетки), нивно оплодување и пренесување на Менделови наследни фактори - гени. Врз основа на овие генијални откритија, беше создадена таканаречената хромозомска теорија на наследноста.

Всушност, самата генетика, како наука за наследноста и варијабилноста на живите организми и методите за нивно контролирање, се појави на почетокот на 20 век. Американскиот генетичар Т. Морган, заедно со неговите соработници, спроведоа бројни експерименти кои овозможија да се открие генетската основа на определувањето на полот и да се објаснат голем број необични форми на наследување во кои преносот на некоја особина зависи од полот на поединецот. (т.н. особини поврзани со сексот). Следниот голем чекор напред беше направен во 1927 година, кога G. Möller утврди дека со зрачењето на мушичката Drosophila и другите организми со рентген, е можно вештачки да се предизвикаат генски промени кај нив, односно мутации. Ова овозможи да се добијат многу нови мутантни гени - дополнителен материјал за проучување на наследноста. Податоците за природата на мутациите служеа како еден од клучевите за разбирање и структурата на самите гени.

Во 20-тите години на нашиот век, советските научници од училиштето А.С. Серебровски ги извршил првите експерименти кои покажале колку е сложен генот. Овие идеи ги искористиле Џ. Вотсон и Ф. Крик, кои успеале во 1953 година во Англија да создадат модел на ДНК и да го дешифрираат генетскиот код. Последователната истражувачка работа поврзана со насоченото создавање на нови комбинации на генетски материјал доведе до појава на самиот генетски инженеринг.

Во исто време, во 40-тите, започна експериментална студија за односите помеѓу гените и ензимите. За таа цел, широко се користеше уште еден објект - мувлата Невроспора, од која беше можно вештачки да се добијат и проучат голем број биохемиски мутации поврзани со губење на еден или друг посебен ензим (протеин). Во текот на изминатите две децении, најчести цели на генетско истражување беа ешерихија коли и одредени бактериофаги кои ја инфицираат оваа бактерија.

Од самиот почеток на 20 век, постои континуиран интерес за проучување на наследувањето на одредени (специфични) особини кај луѓето и за наследното пренесување на пожелни и непожелни особини кај домашните животни и култивираните растенија. Врз основа на постојаното знаење за генетските обрасци, генетичарите и одгледувачите научија, речиси по нарачка, да одгледуваат раси на добиток што можат да преживеат во топла клима, крави кои произведуваат многу млеко со висока содржина на маснотии, кокошки кои несат големи јајца со тенки лушпи, и сорти на пченка и пченица, кои се многу отпорни на одредени болести.

Во 1972 година, првата хибридна (рекомбинантна) ДНК е добиена во САД во лабораторијата на П. Берг. Возбудливите идеи од областа на човечката генетика и методите на генетско истражување почнаа да се широко развиени и применувани во самата медицина. Во 70-тите, започна декодирањето на човечкиот геном. Повеќе од децении постои проект наречен Човечки геном. Од 3 милијарди нуклеотидни парови распоредени во континуирани континуирани пасуси, досега се прочитани само околу 10 милиони знаци. Во исто време се создаваат нови генетски техники кои ја зголемуваат брзината на читање на ДНК. Директорот на Медицинскиот генетски центар на Руската академија на медицински науки В.И. Иванов дефинитивно верува дека „целиот геном ќе биде прочитан околу 2020 година“.

3. Генетскиот инженеринг како наука. Методи на генетски инженеринг

Генетскиот инженеринг е ин витро изградба на функционално активни генетски структури (рекомбинантна ДНК), или со други зборови, создавање на вештачки генетски програми (Baev A.A.). Според Е.С. Пирузанскиот генетски инженеринг е систем на експериментални техники кои овозможуваат да се конструираат вештачки генетски структури во лабораторија (ин витро) во форма на таканаречени рекомбинантни или хибридни молекули на ДНК.

Станува збор за насочена, според однапред одредена програма, изградба на молекуларни генетски системи надвор од телото со нивно последователно воведување во жив организам. Во овој случај, рекомбинантната ДНК станува составен дел од генетскиот апарат на организмот примател и му дава нови уникатни генетски, биохемиски, а потоа и физиолошки својства.

Целта на применетиот генетски инженеринг е да се дизајнираат такви рекомбинантни молекули на ДНК кои, кога ќе се воведат во генетскиот апарат, ќе му дадат на телото својства корисни за луѓето.

Технологијата за рекомбинантна ДНК ги користи следниве методи:

Специфично расцепување на ДНК со рестриктивни нуклеази, забрзување на изолацијата и манипулацијата со поединечни гени;

Брзо секвенционирање на сите нуклеотиди во прочистен фрагмент на ДНК, што овозможува да се одредат границите на генот и аминокиселинската секвенца кодирана од него;

Конструкција на рекомбинантна ДНК;

Хибридизација на нуклеинска киселина, која овозможува откривање на специфични секвенци на РНК или ДНК со поголема точност и чувствителност, врз основа на нивната способност да врзуваат комплементарни секвенци на нуклеинска киселина;

Клонирање на ДНК: ин витро засилување со помош на верижна реакција на полимераза или внесување на фрагмент на ДНК во бактериска клетка, која, по таквата трансформација, го репродуцира овој фрагмент во милиони копии;

Воведување на рекомбинантна ДНК во клетки или организми.

4. Области на примена на генетскиот инженеринг

Тековните научни откритија во областа на човечката генетика се всушност од револуционерно значење, бидејќи зборуваме за можноста за создавање „мапа на човечкиот геном“ или „патолошка анатомија на човечкиот геном“. Оваа генетска карта ќе овозможи да се одреди локацијата на гените на долгата спирала на ДНК кои се одговорни за одредени наследни болести. Според генетските научници, овие неограничени можности ја формираа основата за идејата за користење на таканаречената генска терапија во клиничката пракса, која е насока на лекување на пациенти што вклучува замена на засегнатите гени со користење на високи биомедицински технологии и генетски инженеринг. Можна е инвазија во составот на човечките генски системи и обезбедување на нивната витална активност и на ниво на соматски (сите телесни клетки со одредени структурни и функционални разлики) клетки на телото и на ниво на репродуктивни, репродуктивни (герминални) и герминални (ембрионски) клетки.

Генетскиот инженеринг како вид на терапија - третман на специфична генетски детерминирана болест - е поврзан со снабдување со соодветна недефектна молекула на ДНК со цел да се замени со помош на ген - дел од хромозом кој содржи дефект, или за интеграција во човечки генетски материјал со спојување со таканаречените соматски клетки на човечкото тело кои имаат генетски дефект. Задачата на генетскиот инженеринг во однос на личноста е да обезбеди соодветен насочен ефект врз одреден ген за да го поправи кон правилно функционирање и да му обезбеди на лицето кое страда од наследна болест нормална, непроменета верзија на генот. За разлика од терапијата со лекови, оваа терапија, наречена генетски инженеринг, очигледно ќе може да му обезбеди на пациентот долгорочен, продолжен, високо ефективен третман кој носи големо олеснување и корист.

Меѓутоа, сите современи методи за внесување на ДНК во живите организми не се способни да ја насочат и доставуваат до одредена популација на клетки кои содржат изменет и затоа нефункционален ген. Со други зборови, таканаречениот насочен трансфер, транспортот на гени во телото (во моделот „ин виво“) во моментов е невозможен.

Друг методолошки пристап, заснован на извлекување од телото на пациентот одредена популација на клетки кои го содржат засегнатиот ген и манипулирање со генетскиот материјал со замена на неисправни гени во клетките користејќи генетски инженеринг (во моделот „ин витро“) и нивно враќање на тоа место во телото, каде што се земени од пациентот во моментов е можно во медицински генетски центри. Овој метод на генетска терапија преку генетски инженеринг веќе е користен во експериментален обид да се излечат двајца пациенти кои страдаат од ретка генетска болест наречена бета таласемија, која, како српеста анемија, е исто така предизвикана од присуството на неправилно и неправилно функционирање. протеин во црвените крвни зрнца. Суштината на манипулацијата беше што таканаречените матични клетки беа изолирани од коскената срцевина на овие пациенти, во чии хромозоми беше воведен делот на ДНК одговорен за производство на нормалниот протеин на хемоглобулин - генот. Откако нефункционалните матични клетки кои останале во коскената срцевина на пациентите биле речиси целосно уништени, на пациентите им биле инјектирани генетски модифицирани матични клетки. За жал, овие два обиди беа клинички неуспешни, бидејќи пациентите починаа. Овој прв случај на генетско инженерство во болничко опкружување не беше овластен или одобрен од релевантните комитети за ревизија, а неговите учесници беа остро осудени за грубо кршење на правилата за истражување во областа на човечката генетика.

Генетскиот инженеринг на репродуктивните (репродуктивните) клетки може да доведе до сосема различни последици, бидејќи воведувањето на ДНК во овие клетки се разликува од корекција на генетски дефект во соматските (телесни, нерепродуктивни) клетки. Познато е дека воведувањето на други гени во хромозомите на герминативните клетки доведува до нивно пренесување на следните генерации. Во принцип, може да се замисли додавање на одредени делови од ДНК за да се заменат неисправните делови на генетскиот материјал на секоја репродуцирана клетка на одредена личност која е зафатена од една или друга генетски детерминирана болест.

Навистина, ова е постигнато кај глувците. Така, јајце клетка е добиена од јајниците на женка, која последователно била оплодена ин витро (ин витро), а потоа во хромозомот на оплодената јајце клетка била внесена туѓа ДНК секција. Самата оплодена јајце клетка со изменет геном била вградена (воведена) во мајчината матка на женски глушец. Изворот на туѓа ДНК во едниот експеримент бил генетски материјал од зајаци, а во другиот човечки генетски материјал.

Со цел да се открие веројатноста за раѓање на дете со одредени генетски абнормалности, како што се Даунов синдром или болест Теј-Сакс, во периодот на развој на фетусот, се користи истражувачка техника наречена амниоцентеза - пренатална анализа, при која примерок од биолошка течност кои содржат герминативни клетки, земени од плодовата вода во почетокот на вториот триместар од бременоста. Покрај тоа, техниката на екстракција на различни фетални клетки од примерок од плацентарната крв на мајката беше дополнително развиена. Вака добиените клетки на матката во моментов можат да се користат само за идентификување на ограничен број генетски детерминирани болести кај кои има изразени, груби нарушувања во структурата на ДНК и промени утврдени со помош на биохемиски тестови. Генетскиот инженеринг со користење на рекомбинантна ДНК за време на пренаталните истражувања отвора можност за правилно дијагностицирање на различни и бројни наследни болести.

Во овој случај, се развиваат техники за создавање на таканаречени генски „сонди“, со кои е можно да се утврди дали хромозомот содржи нормален, непроменет ген или абнормален, дефектен ген. Покрај тоа, генетскиот инженеринг поврзан со употребата на рекомбинантна ДНК, која е во една од фазите на нејзиното формирање, во иднина ќе овозможи да се спроведе таканареченото „планирање“ на човечките гени, така што одреден ген што носи искривени, патолошки информации и затоа е од интерес за генетичарите, може да се идентификува навреме и доволно брзо по аналогија со методот на користење на друг „означен“ ген. Оваа сложена медицинска и биолошка техника треба да помогне во одредувањето на локацијата на кој било ген во клетките на матката, а не само во оние во кои најверојатно ќе се откријат различни нарушувања со помош на техниката на амниоцентеза.

Во овој поглед, во последниве години, се појавија нови делови од биомедицинските науки, како што се, на пример, технологиите за висока ДНК, ембриотерапијата и клеточната терапија (цитотерапија), односно интраутерина дијагноза и третман на генетски детерминирана болест и на образовна фаза и развој на ембрионот (ембрион), и во фаза на созревање на фетусот. Инвазијата и манипулацијата со ембрионскиот материјал има директно влијание врз наследувањето на генетските промени, бидејќи тие имаат способност да се пренесуваат од генерација на генерација. Покрај тоа, самата генетска дијагноза започнува да се развива во генетско предвидување, односно во одредување на идната судбина на една личност, консолидирање на главните револуционерни промени во самата медицина, кои, како резултат на сложени медицинско-генетски експерименти и техники, ја добија можноста долго пред појавата на „клиничката слика на болеста“, понекогаш дури и пред раѓањето на лицето, за да се утврди кои наследни заболувања му се закануваат. Така, благодарение на напорите на генетичарите и специјалистите од областа на генетскиот инженеринг, во длабочините на биомедицинските науки се роди таканаречената „предвидлива медицина“, односно медицината што „прави предвидувања за иднината“.

Во исто време, различни технологии и методи на генетски инженеринг овозможуваат да се предвиди во пренаталниот период на развојот на детето, пред неговото раѓање, не само присуството на одредена наследна болест, туку и детално да се опише медицинскиот и генетскиот својства на растечкиот ембрион и фетус.

Со акумулацијата на нови податоци за генетското мапирање на човечкиот геном и описот (секвенционирањето) на неговата ДНК, а исто така и поради тоа што современите методи за проучување на ДНК полиморфизмите што се развиваат овозможуваат да се направат достапни генетски информации за одредени структурни и функционални ( вклучително и патолошки) карактеристики на човечкото тело, кои, очигледно, ќе се појават во иднина, но сè уште не се забележливи сега, станува возможно да се добијат, со помош на медицинска генетска дијагностика, сите генетски информации за детето не само претклинички, односно пред појавата на одредена наследна болест, и пренатално, односно пред неговото раѓање, но и прецептивно, односно уште пред нејзиното зачнување.

Во догледна иднина, благодарение на успехот и напредокот на полето на медицинската генетска дијагностика, ќе биде можно, врз основа на дијагностички податоци од ДНК, прилично самоуверено да се процени, на пример, колкава е висината на една личност, менталните способности, предиспозицијата за одредени болести. (особено, рак) ќе биде. или ментална), осудена на манифестација и развој на какви било наследни болести.

Современите медицински и биолошки технологии овозможуваат откривање на различни нарушувања во гените кои можат да се манифестираат и да предизвикаат одредени заболувања, не само во фаза на клинички изразена болест, туку и кога сè уште нема знаци на патологија и самата болест нема да се манифестира толку брзо. Примери за ова се Алцхајмеровата болест и Хантингтоновата хореа, кои влијаат на лице над 40 години, па дури и 70 години. Сепак, дури и во овие случаи, можно е да се откријат гени кои можат да предизвикаат слични болести кај луѓето, дури и пред зачнувањето на пациентот. Исто така, познато е дека дијабетес мелитус може да се класифицира како една од овие болести. Предиспозицијата за оваа болест и самата генетски детерминирана патологија се наследни и можат да се манифестираат во случај на непочитување на одреден начин на живот во зрелоста или староста. Со разумна сигурност можеме да кажеме дека ако двајцата родители или еден од нив страдаат од дијабетес, тогаш веројатноста за наследување на генот за „дијабетес“ или комбинација од такви гени се пренесува на децата.

Во овој случај, се покажува дека е можно да се спроведат соодветни медицински и биолошки студии и да се постави правилна дијагноза во присуство на микроскопски мали количини биолошки материјал. Некогаш за ова се доволни неколку поединечни клетки кои ќе се размножуваат во култура ин витро, а од нив ќе се добие „генетски портрет“ на испитаното лице, се разбира, не за сите гени на неговиот геном (има десетици од илјадници од нив!), но за оние од нив, во однос на кои постојат разумни основи да се сомневаат во присуство на одредени дефекти. Истовремениот развој на методи на клеточно и генетско инженерство ќе овозможи, во следните фази на познавање на геномот, да се отвори практична можност за произволно, а пред сè, за терапевтски цели, промена на низата и редоследот на гените, нивниот состав и структура.

Медицината не е единствената област на примена на генетскиот инженеринг. Постојат генетски инженеринг на растенијата и генетски инженеринг на бактериолошки клетки.

Неодамна, се појавија нови можности за добивање на „јастиви“ вакцини базирани на трансгенски растенија.

Постигнат е голем напредок во трансгенските растенија во светот. Тие во голема мера се должат на фактот дека проблемот со добивање на организам од клетка, група клетки или незрел ембрион кај растенијата сега не е многу тежок. Клеточните технологии, ткивната култура и создавањето на регенеранти се широко користени во современата наука.

Ајде да ги разгледаме достигнувањата во областа на одгледување растенија кои беа добиени на Сибирскиот институт за физиологија и биохемија на растенијата на Сибирската филијала на Руската академија на науките.

Така, во последниве години, голем број трансгенски растенија се добиени со пренесување во нивниот геном гените ugt, acp, acb, accc и други изолирани од различни растителни објекти.

Како резултат на воведувањето на овие гени, се појавија трансгенски растенија од пченица, компири, домати, краставици, соја, грашок, семе од репка, јагоди, трепетлика и некои други.

Воведувањето гени беше спроведено или со „таргетирање“ на ткивата од „генски пиштол“ (чиј дизајн беше развиен во нашиот институт), или со генетски вектор базиран на агробактериски плазмид со вградени целни гени и соодветни промотери. .

Како резултат на тоа, беа формирани голем број на нови трансгенски форми. Еве некои од нив.

Трансгенската пченица (2 сорти), која има значително поинтензивен раст и одгледување, се претпоставува дека е поотпорна на суша и други неповолни фактори на животната средина. Се проучува нејзината продуктивност и наследството на стекнатите својства.

Трансгенски компири, кои се следени три години. Постојано произведува принос што е 50-90 проценти поголем од контролниот, има стекнато речиси целосна отпорност на хербициди на ауксин и, покрај тоа, неговите клубени значително помалку „поцрнуваат“ на сечењата поради намалувањето на активноста на полифенол оксидазата.

Трансгеничен домат (неколку сорти), кој се карактеризира со поголема бушност и принос. Во стаклена градина, неговиот принос е до 46 кг на метар квадратен (повеќе од два пати поголем од контролниот).

Трансгенската краставица (неколку сорти) дава поголем број плодни цветови и, следствено, плодови со принос до 21 кг на метар квадратен наспроти 13,7 во контролата.

Постојат трансгенски форми на други растенија, од кои многу имаат и голем број корисни економски особини.

Генетскиот инженеринг е наука за денес и утре. Веќе ширум светот се сеат десетици милиони хектари со трансгенски растенија, се создаваат нови лекови и нови производители на корисни материи. Со текот на времето, генетскиот инженеринг ќе стане сè помоќна алатка за нови достигнувања во медицината, ветеринарната медицина, фармакологијата, прехранбената индустрија и земјоделството.

5. Научни факти за опасностите од генетскиот инженеринг

Треба да се напомене дека заедно со напредокот што го носи развојот на генетскиот инженеринг, постојат и некои факти за опасностите од генетскиот инженеринг, од кои главните се претставени подолу.

1. Генетскиот инженеринг суштински се разликува од развојот на нови сорти и раси. Вештачкото додавање на туѓи гени во голема мера ја нарушува фино регулираната генетска контрола на нормалната клетка. Генската манипулација е фундаментално различна од комбинацијата на мајчините и татковските хромозоми што се јавува во природните вкрстувања.

2. Во моментов, генетскиот инженеринг е технички несовршен, бидејќи не може да го контролира процесот на вметнување нов ген. Затоа, невозможно е да се предвиди местото на вметнување и ефектите од додадениот ген. Дури и ако локацијата на генот може да се одреди откако ќе се вметне во геномот, достапните информации за ДНК се многу нецелосни за да се предвидат резултатите.

3. Како резултат на вештачко додавање на туѓ ген, неочекувано може да се формираат опасни материи. Во најлош случај, тоа може да се токсични материи, алергени или други материи штетни за здравјето. Информациите за овие видови можности сè уште се многу нецелосни.

4. Не постојат целосно сигурни методи за тестирање на безопасност. Повеќе од 10% од сериозните несакани ефекти на новите лекови не можат да се откријат, и покрај внимателно спроведените безбедносни студии. Ризикот дека опасните својства на новата генетски инженерска храна ќе останат неоткриени веројатно ќе биде значително поголем отколку во случајот со лековите.

5. Тековните барања за тестирање за безопасност се крајно недоволни. Тие се јасно дизајнирани да го поедностават процесот на одобрување. Тие дозволуваат употреба на исклучително нечувствителни методи за тестирање на безопасност. Затоа постои значителен ризик дека опасните прехранбени производи ќе можат да поминат низ инспекција неоткриени.

6. Прехранбените производи создадени до денес со помош на генетски инженеринг немаат некоја значајна вредност за човештвото. Овие производи задоволуваат главно само комерцијални интереси.

7. Знаењето за ефектите од генетски модифицираните организми внесени во животната средина е целосно недоволно. Сè уште не е докажано дека организмите модифицирани со генетски инженеринг нема да имаат штетни ефекти врз животната средина. Екологистите предложија различни потенцијални еколошки компликации. На пример, постојат многу можности за неконтролирано ширење на потенцијално штетните гени што ги користи генетскиот инженеринг, вклучително и трансфер на гени од бактерии и вируси. Компликациите предизвикани од околината веројатно е невозможно да се поправат бидејќи ослободените гени не можат да се вратат назад.

8. Може да се појават нови и опасни вируси. Експериментално е докажано дека вирусните гени вградени во геномот можат да се комбинираат со гените на заразните вируси (т.н. рекомбинација). Овие нови вируси можеби се поагресивни од оригиналните. Вирусите исто така може да станат помалку специфични за видовите. На пример, растителните вируси можат да станат штетни за корисните инсекти, животните, а исто така и за луѓето.

9. Познавањето на наследната супстанција, ДНК, е многу нецелосно. Позната е функцијата на само три проценти од ДНК. Ризично е да се манипулира со сложени системи за кои знаењето е нецелосно. Долгогодишното искуство во областа на биологијата, екологијата и медицината покажува дека тоа може да предизвика сериозни непредвидливи проблеми и нарушувања.

10. Генетскиот инженеринг нема да помогне да се реши проблемот со гладот ​​во светот. Тврдењето дека генетскиот инженеринг може да даде значаен придонес во решавањето на проблемот со гладот ​​во светот е научно неоснован мит.

Заклучок

Генетскиот инженеринг е метод на биотехнологија кој се занимава со истражување на реструктуирање на генотипови. Генотипот не е само механичка сума на гени, туку комплексен систем кој се развил за време на еволуцијата на организмите. Генетскиот инженеринг овозможува пренос на генетски информации од еден организам на друг преку ин витро операции. Преносот на гени овозможува да се надминат меѓувидовите бариери и да се пренесат индивидуалните наследни карактеристики на еден организам на друг.

Преуредувањето на генотиповите, при извршување на задачи од генетски инженеринг, претставува квалитативни промени во гените кои не се поврзани со промени во структурата на хромозомите видливи во микроскоп. Промените на гените првенствено се поврзани со трансформацијата на хемиската структура на ДНК. Информациите за структурата на протеинот, напишани како низа од нуклеотиди, се имплементирани како низа од амино киселини во синтетизираната протеинска молекула. Промената на низата нуклеотиди во хромозомската ДНК, губењето на некои и вклучувањето на други нуклеотиди, го менува составот на молекулите на РНК формирани на ДНК, а тоа, пак, одредува нова низа на амино киселини за време на синтезата. Како резултат на тоа, во клетката почнува да се синтетизира нов протеин, што доведува до појава на нови својства во телото. Суштината на методите на генетско инженерство е дека поединечни гени или групи на гени се вметнуваат или се исклучуваат од генотипот на организмот. Како резултат на вметнување на претходно отсутен ген во генотипот, клетката може да биде принудена да синтетизира протеини што претходно не ги синтетизирала.

Библиографија

2. Ли А., Тинланд Б. Интеграција на т-ДНК во растителниот геном: прототип и реалност // Физиологија на растенијата. 2000. - Том 47. - бр.3.

3. Лутова Л. А., Проворов Н. А., Тиходеев О. Н. и други Генетика на развојот на растенијата. - Санкт Петербург: Наука, 2000. - 539 стр.

4. Lyadskaya M. Генетскиот инженеринг може да направи сè - дури и да одгледува вакцина во градината // Фармацевтски билтен. - 2000. - бр.7.

5. Романов Г. А. Генетски инженеринг на растенијата и начини за решавање на проблемот со биосигурноста // Физиологија на растенијата, 2000. - Том 47. - бр. 3.

6. Салјаев Р. Митови и реалности на генетскиот инженеринг // Наука во Сибир. - 2002. - бр.7.

7. Фаворова О. О. Третман со гени - фикција или реалност? // Фармацевтски билтен. - 2002. - бр.5.

Кузмина Н.А. Основи на биотехнологијата: учебник. - Омск: OGPU, 2001. - 256 стр.

Лутова Л.А., Проворов Н.А., Тиходеев О.Н. и други Генетика на развојот на растенијата. - Санкт Петербург: Наука, 2000. - 539 стр.

Lyadskaya M. Генетскиот инженеринг може да направи сè - дури и да расте вакцина во градината // Фармацевтски билтен. - 2000. - бр.7.

Кузмина Н.А. Основи на биотехнологијата: учебник. - Омск: OGPU, 2001. - 256 стр.

Фаворова О. О. Третман со гени - фикција или реалност? // Фармацевтски билтен. - 2002. - бр.5.

Салјаев Р. Митови и реалности на генетскиот инженеринг // Наука во Сибир. - 2002. - бр.7.

Кузмина Н.А. Основи на биотехнологијата: учебник. - Омск: OGPU, 2001. - 256 стр.

Генетски (генетски) инженеринг

Генетски (генетски) инженеринг– вештачка конструкција на генетски структури и наследни модифицирани организми. Генетскиот инженеринг е дел (применета гранка) на молекуларната генетика поврзана со насоченото создавање на нови молекули на ДНК способни да се размножуваат во клетката домаќин. Во овој случај, се јавува вештачка, намерна промена на генотипот на организмот (микроорганизам) и формирање на нови карактеристики и својства. Генетскиот инженеринг се занимава со декодирање на структурата на гените, нивна синтеза и клонирање и со вметнување на гени изолирани од клетките на живите организми во клетките на растенијата и животните со цел конкретно да се променат нивните генетски карактеристики.

Добро развиени методи на генетски инженеринг се трансгенезата, микробиолошката синтеза итн.

Трансгенеза– трансфер на гени од еден вид на организам во друг. Трансгенезата се врши со сечење и шиење делови од ДНК со учество на ензими - рестриктивни ензими и лигази.

Фази на трансгенеза:

а) изолација на гени (фрагменти од ДНК) од бактериски, растителни или животински клетки со помош на ензим рестриктивни ензими;

б) поврзување (поврзување) на гените (фрагменти од ДНК) со плазмид со помош на ензим лигази;

в) воведување на хибридна плазмидна ДНК што го содржи саканиот ген во клетката домаќин;

г) копирање (клонирање) на овој ген во клетката домаќин и обезбедување на негово функционирање според шемата: „ДНК код – транскрипција – превод – протеин“

Алатки за генетско инженерствосе ензими откриени во 1974 година - рестриктивни ензими (рестриктивни ендонуклеази).Рестриктивните ензими препознаваат делови (локалитети) на ДНК и прават пресеци во жиците на ДНК. На краевите на секој фрагмент се формираат едножилни опашки, наречени „ лепливи краеви"бидејќи тие можат, како што рече, да се држат заедно поради комплементарноста.

Рестриктивните ензими препознаваат специфична низа на ДНК нуклеотиди во двоверижна ДНК. Рестриктивниот ензим потоа се прикачува на препознаеното нуклеотидно место и го пресекува на местото на прицврстување. Почесто, рестриктивните ензими препознаваат региони од 4-6 нуклеотидни парови во молекулата на ДНК и ги сечат двете ДНК нишки во средината на овие региони или обично со поместување. Примери на рестриктивни ензими: рестриктивен ензим Еко РИ, кој препознава ДНК фрагмент од шест нуклеотиди GAATTC (сеченото место помеѓу нуклеотидите G и A на двете ДНК нишки); рестриктивен ензим Хинд IIIго препознава регионот AAGCTT (сеченото место помеѓу нуклеотидите А и А на двете ДНК нишки); рестриктивен ензим Бам Иго препознава регионот GGATCC (сеченото место помеѓу нуклеотидите G и G на двете ДНК нишки); рестриктивен ензим Хае IIIго препознава местото на GGC (сеченото место помеѓу G и C нуклеотидите на двете ДНК нишки); рестриктивен ензим Hpa IIго препознава CCGG регионот (местото на пресекот помеѓу C и C нуклеотидите на двете ДНК нишки).

Следно, за да се изгради генетски модифициран организам, неопходно е да се внесе саканиот ген во клетката на овој организам. Воведувањето на туѓи гени во телото се врши со користење плазмиден вектор. Векторот е плазмид – мала кружна молекула на ДНКкоја се екстрахира од цитоплазмата на бактериска клетка. Плазмиди– фактори на наследност лоцирани надвор од хромозомите, кои претставуваат екстрахромозомска ДНК.

Ориз. 37.

А– Шема за внесување туѓа ДНК во бактериски плазмид со употреба на ензими (рестриктивна ендонуклеаза и лигаза).

Б– Шема на трансфер на човечки гени одговорни за синтеза на хормонот инсулин и формирање на векторска ДНК.

Својства на плазмидот: 1) има способност за автономна репликација; 2) содржи гени кои кодираат антибиотици; 3) се способни да се интегрираат во хромозомот на клетката примач; 4) препознава делови од ДНК кои можат да се исечат со рестриктивни ензими; 5) рестриктивен ензим може да го пресече плазмидот и да го пренесе во линеарна состојба. Истражувачите ги користат овие својства на плазмидот за да добијат рекомбинантна (хибридна) ДНК.

Редоследот на воведување ДНК во плазмид (плазмиден вектор) со помош на рестриктивен ензим(Сл. 37 А):

1) ограничување– сечење на молекулата на ДНК со рестриктивен ензим, формирање на фрагменти на ДНК и изолација на потребниот ген;

2) вклучување на изолираниот ген во плазмидт.е. добивање рекомбинантна (хибридна) ДНК со внесување на фрагмент од туѓа ДНК во плазмид;

3) лигатура– ензимско вкрстено поврзување лигазаплазмид (вектор) и туѓи фрагменти на ДНК; во овој случај, краевите на векторот и странската ДНК (т.н. „лепливи краеви“) се комплементарни едни со други;

4) трансформација- воведување на рекомбинантен плазмид во геномот на друга клетка (клетка примач), особено бактериска клетка.

Треба да се забележи дека плазмидите продираат само во дел од третираните бактерии. Трансформираните бактерии, заедно со плазмидите, стекнуваат отпорност на специфичен антибиотик, што овозможува нивно одвојување од нетрансформирани бактерии кои умираат на медиум што содржи антибиотик. Секоја од трансформираните бактерии, ставени на хранлива средина, се размножува и формира колонија од многу илјади потомци - клон.

5) скрининг– избор меѓу трансформираните бактерии на оние кои содржат плазмиди со саканиот ген.

Трансгенични животни и растенија

Клонираните гени се внесуваат во јајцата на цицачите или во растителните протопласти (изолирана клетка без клеточен ѕид) со помош на микроинјекција, а потоа од нив се одгледуваат животни или растенија, во чиј геном функционираат туѓи гени. Растенијата и животните чии геноми се изменети преку операциите на генетски инженеринг се нарекуваат трансгенски организации (трансгенски растенија и животни), бидејќи содржи туѓи гени. Добиени се трансгенски глувци, зајаци, свињи и овци. Нивниот геном содржи гени од бактерии, цицачи и луѓе. Добиени се трансгенски растенија (пченка, пиперки, домати, пченица, 'рж, мешунки, компири итн.) кои содржат гени од неповрзани видови. Трансгенските растенија се отпорни на хербициди, инсекти, неповолни услови за дожд итн. Проблемот со промена на наследноста на многу земјоделски растенија постепено се решава.

Генетска карта на хромозоми. Генска терапија

Генетска карта на хромозоми е дијаграм на релативната поставеност на гените лоцирани во иста група за поврзување. Ваквите карти се составуваат за секој пар хомологни хромозоми. Генетската карта го прикажува редоследот на гените на хромозомот и растојанието меѓу нив (процентот на вкрстување помеѓу одредени гени). Така, создавањето на нови соеви на микроорганизми способни да синтетизираат хормони, протеини и лекови се заснова на знаење за генетските карти на микроорганизмите. Човечките генетски карти се од суштинско значење за медицинската генетика. Знаењето за локализацијата на генот на специфичен хромозом се користи во дијагнозата на голем број наследни болести, како и во генската терапија за корекција на структурата и функцијата на гените.

Генска терапија -замена на неисправните гени со недопрени или корекција на нивната структура.

За борба против наследни, онколошки болести и болести поврзани со возраста, се развиваат методи на генска терапија кои се безбедни за човечките клетки. Користејќи ги методите на генска терапија, можно е да се заменат неисправните гени во телото во кои дошло до точкасти мутации со недопрени. Во денешно време, научниците ги совладуваат методите човечка биобезбедност:воведување на потребните гени во клетките на човечкото тело. Ова ќе ви овозможи да се ослободите од многу наследни болести.

Микробиолошка синтеза

Методите на генетски инженеринг овозможија да се имплементираат микробиолошка синтеза(Сл. 37 Б). Користејќи методи на генетско инженерство, микробиолозите успеале да добијат соеви на бактерии, благодарение на што успешно се врши микробиолошка синтеза. За да го направите ова, се избираат потребните бактериски клетки кои не содржат плазмиди. Изолирани се молекули на ДНК со дадена низа на нуклеотиди, кои го одредуваат развојот на саканата особина. Плазмид со интегриран ДНК дел (геном) се внесува во бактериска клетка, во која почнува да работи вградениот ДНК дел (се одвиваат процеси на репликација, транскрипција, преведување), а потребниот протеин (интерферон, генеферон, имуноглобулин, инсулин, соматотропин итн.) се синтетизира во бактериската клетка. ). Во индустриски количества се добиваат хормони (инсулин, соматотропин), многу аминокиселини, антибиотици, вакцини итн.. Таквите бактерии се размножуваат во индустриски размери и го произведуваат потребниот протеин.

Со помош на генетски методи, добиен е сој на микроорганизмот Pseudomonas denitrificans, кој произведува десетици пати повеќе витамин Ц и Б витамини од првобитната форма; нов вид на бактеријата Micrococcus glutamicus лачи стотици пати повеќе од аминокиселината лизин од оригиналната (дива) култура на бактеријата што произведува лизин.

Клеточно инженерство

Клеточно инженерство– одгледување на поединечни клетки или ткива во специјални вештачки подлоги, развој на методи за создавање нов тип на клетки со нивно хибридирање, замена на хромозоми и одгледување хибриди од нив.

1. Метод на ткивна култура

Методот се состои од одгледување на изолирани клетки или парчиња ткиво на вештачка хранлива средина под соодветни микроклиматски услови. Како резултат на одгледувањето, растителните клетки или парчиња ткиво се регенерираат во цело растение. Со микроклонално размножување на поединечни клетки или делови од ткиво (обично апикален меристем на стебло или корен), може да се добијат многу корисни растенија. Експериментално се избираат микроклиматски услови и хранливи материи за регенерација на украсни, културни и лековити растенија. Културата на ткиво исто така се користи за производство на диплоидни растенија по третирање на оригиналните хаплоидни форми со колхицин.

2. Соматска хибридизација

Соматската хибридизација вклучува производство на хибридни клетки, а од нив - нови форми; вештачко оплодување на јајца.

Добивање на нови хибридни растенија со фузија на протопласти (јадро и цитоплазма) на различни клетки во ткивна култура. За да се спојат протопластите, растителниот клеточен ѕид се уништува со помош на ензими и се добива изолиран протопласт. Кога се одгледуваат вакви протопласти од различни растителни видови, тие се спојуваат и формираат форми со нови корисни карактеристики. Вештачкото оплодување на јајце клетките се врши со методот на ин витро оплодување (ИВФ), кој овозможува оплодување на јајце клетките ин витро со последователна имплантација на ембрионот во рана фаза на развој и надминување на некои форми на неплодност кај луѓето.

3. Хромозомски инженеринг– замена на поединечни хромозоми во растителните клетки или додавање на нови. Диплоидите имаат парови на хомологни хромозоми, а таквите организми се нарекуваат дисомика. Ако еден хромозом остане во кој било пар, тогаш се формира моносомија. Ако додадете трет хомологен хромозом на кој било пар, се формира трисом, итн. Можно е да се заменат поединечни хромозоми од еден вид со хромозоми од друг вид. Примено формите се нарекуваат заменети.

Генетскиот инженеринг служи за добивање на посакуваните квалитети на променлив или генетски модифициран организам. За разлика од традиционалната селекција, при која генотипот е подложен на промени само индиректно, генетскиот инженеринг дозволува директна интервенција во генетскиот апарат со помош на техниката на молекуларно клонирање. Примери за примена на генетски инженеринг се производство на нови генетски модифицирани сорти на житни култури, производство на човечки инсулин со користење на генетски модифицирани бактерии, производство на еритропоетин во клеточна култура или нови раси на експериментални глувци за научни истражувања.

Се спроведуваат првите експерименти за употреба на бактерии со преуредена ДНК за лекување на пациенти.

Основата на микробиолошката, биосинтетичка индустрија е бактериската клетка. Клетките неопходни за индустриско производство се избираат според одредени карактеристики, од кои најважна е способноста да произведуваат, синтетизираат, во максимални можни количини, одредено соединение - аминокиселина или антибиотик, стероиден хормон или органска киселина. . Понекогаш треба да имате микроорганизам кој може, на пример, да користи масло или отпадна вода како „храна“ и да ги преработи во биомаса или дури и протеин сосема погодни за адитиви за добиточна храна. Понекогаш ни се потребни организми кои можат да се развијат на покачени температури или во присуство на супстанции кои се секако смртоносни за други видови на микроорганизми.

Задачата за добивање на такви индустриски соеви е многу важна, за нивна модификација и селекција, развиени се бројни методи за активно влијание на клетката - од третман со моќни отрови до радиоактивно зрачење. Целта на овие техники е една - да се постигнат промени во наследниот, генетскиот апарат на клетката. Нивниот резултат е производство на бројни мутантни микроби, од стотици и илјадници од кои научниците потоа се обидуваат да го изберат најсоодветниот за одредена цел. Создавањето техники за хемиска или радијациона мутагенеза беше извонредно достигнување во биологијата и широко се користи во модерната биотехнологија.

Но, нивните способности се ограничени од природата на самите микроорганизми. Тие не се способни да синтетизираат голем број вредни материи кои се акумулираат во растенијата, пред се во лековитите и етерични масла. Тие не можат да синтетизираат супстанции кои се многу важни за животот на животните и луѓето, голем број ензими, пептидни хормони, имунолошки протеини, интерферони и многу поедноставни соединенија кои се синтетизираат во телото на животните и луѓето. Се разбира, можностите на микроорганизмите се далеку од исцрпени. Од целото изобилство на микроорганизми, само мал дел е користен од науката, а особено од индустријата. За целите на селекција на микроорганизми, од голем интерес се, на пример, анаеробните бактерии кои можат да живеат во отсуство на кислород, фототрофите кои користат светлосна енергија како што се растенијата, хемоавтотрофите, термофилните бактерии кои можат да живеат на температури, како што неодамна беше откриено, околу 110 ° C, итн.

А сепак ограничувањата на „природниот материјал“ се очигледни. Тие се обидоа и се обидуваат да ги заобиколат ограничувањата со помош на клеточни и ткивни култури на растенија и животни. Ова е многу важен и ветувачки пат, кој се спроведува и во биотехнологијата. Во текот на изминатите неколку децении, научниците развија методи со кои поединечните ткивни клетки на растение или животно може да се натераат да растат и да се репродуцираат одделно од телото, како бактериски клетки. Ова беше важно достигнување - добиените клеточни култури се користат за експерименти и за индустриско производство на одредени супстанции кои не можат да се добијат со помош на бактериски култури.

Друга насока на истражување е отстранување од ДНК на гени кои се непотребни за кодирање на протеините и функционирањето на организмите и создавање на вештачки организми со „отсечен сет“ на гени врз основа на таквата ДНК. Ова овозможува драматично да се зголеми отпорноста на модифицираните организми на вируси.

Историја на развој и методи

Во втората половина на 20 век, беа направени неколку важни откритија и пронајдоци кои лежат во основата генетскиот инженеринг. Долгогодишните обиди да се „прочитаат“ биолошките информации што се „запишуваат“ во гените се успешно завршени. Оваа работа ја започнаа англискиот научник Фредерик Сангер и американскиот научник Волтер Гилберт (Нобеловата награда за хемија 1980 година). Како што е познато, гените содржат информации-инструкции за синтеза на РНК молекули и протеини, вклучително и ензими, во телото. За да се принуди клетката да синтетизира нови супстанции кои се невообичаени за неа, неопходно е во неа да се синтетизираат соодветните групи на ензими. И за ова е неопходно или намерно да се променат гените лоцирани во него, или да се воведат нови, претходно отсутни гени во него. Промените во гените во живите клетки се мутации. Тие се јавуваат под влијание, на пример, на мутагени - хемиски отрови или зрачење. Но, таквите промени не можат да бидат контролирани или насочени. Затоа, научниците ги насочија своите напори на обидот да развијат методи за воведување на нови, многу специфични гени кои им се потребни на луѓето во клетките.

Сите методи на генетски инженеринг Техники на генетски инженеринг ) се користат за спроведување на една од следните фази на решавање на проблем од генетскиот инженеринг:

1. Добивање на изолиран ген.
2. Воведување на ген во вектор за пренос во телото.
3. Трансфер на вектор со ген во модифицираниот организам.
4. Трансформација на телесните клетки.
5. Избор на генетски модифицирани организми ( ГМО) и елиминирање на оние кои не беа успешно изменети.

Процесот на синтеза на гени сега е многу добро развиен, па дури и во голема мера автоматизиран. Постојат специјални уреди опремени со компјутери, во чија меморија се чуваат програми за синтеза на различни нуклеотидни секвенци. Овој апарат синтетизира ДНК сегменти до 100-120 азотни бази во должина (олигонуклеотиди). Стана широко распространета техника која овозможува користење на полимеразна верижна реакција за синтетизирање на ДНК, вклучително и мутантна ДНК. Термостабилен ензим, ДНК полимераза, се користи во него за синтеза на ДНК на шаблон, за што како семиња се користат вештачки синтетизирани парчиња нуклеинска киселина - олигонуклеотиди. Ензимот реверзна транскриптаза овозможува, користејќи такви прајмери, да се синтетизира ДНК на шаблон на РНК изолиран од клетките. ДНК синтетизирана на овој начин се нарекува комплементарна ДНК (РНК) или cDNA. Изолиран, „хемиски чист“ ген може да се добие и од библиотека на фаги. Ова е името на препаратот на бактериофаг, во чиј геном се вградени случајни фрагменти од геномот или cDNA, репродуцирани од фагот заедно со целата негова ДНК.

Техниката на воведување гени во бактерии е развиена откако Фредерик Грифит го откри феноменот на бактериска трансформација. Овој феномен се заснова на примитивен сексуален процес, кој кај бактериите е придружен со размена на мали фрагменти од нехромозомска ДНК, плазмиди. Плазмидните технологии ја формираа основата за воведување на вештачки гени во бактериските клетки.

Значајни тешкотии беа поврзани со воведувањето на готов ген во наследниот апарат на растителните и животинските клетки. Меѓутоа, во природата има случаи кога странската ДНК (на вирус или бактериофаг) е вклучена во генетскиот апарат на клетката и со помош на неговите метаболички механизми почнува да го синтетизира „својот“ протеин. Научниците ги проучувале карактеристиките на воведувањето на туѓа ДНК и ја користеле како принцип за воведување генетски материјал во клетката. Овој процес се нарекува трансфекција.

Доколку едноклеточните организми или повеќеклеточните клеточни култури се предмет на модификација, тогаш во оваа фаза започнува клонирањето, односно селекцијата на оние организми и нивните потомци (клонови) кои претрпеле модификација. Кога задачата е да се добијат повеќеклеточни организми, клетките со изменет генотип се користат за вегетативно размножување на растенијата или се внесуваат во бластоцистите на сурогат мајка кога станува збор за животните. Како резултат на тоа, младенчињата се раѓаат со променет или непроменет генотип, меѓу кои само оние кои ги покажуваат очекуваните промени се избираат и вкрстуваат едни со други.

Примена во научно истражување

Иако во мал обем, генетскиот инженеринг веќе се користи за да им се даде шанса на жените со некои видови неплодност да забременат. За таа цел се користат јајца од здрава жена. Како резултат на тоа, детето го наследува генотипот од еден татко и две мајки.

Сепак, можноста за правење позначајни промени во човечкиот геном се соочува со голем број сериозни етички проблеми. Во 2016 година, во Соединетите држави, група научници добија одобрение за клинички испитувања на метод за лекување на рак со користење на сопствените имунолошки клетки на пациентот, подложени на генетска модификација со помош на технологијата CRISPR / Cas9.

На крајот на 2018 година, во Кина се родија две деца, чиј геном беше вештачки променет (генот CCR5 беше исклучен) во ембрионална фаза со помош на методот CRISPR/Cas9, како дел од истражувањето спроведено од 2016 година за борба против ХИВ. родителите (таткото) бил заразен со ХИВ, а децата, според соопштението, се родени здрави. Бидејќи експериментот беше неовластен (претходно, сите такви експерименти врз човечки ембриони беа дозволени само во раните фази на развој со последователно уништување на експерименталниот материјал, односно без имплантација на ембрионот во матката и раѓање на деца), научникот одговорен за тоа не обезбеди докази за неговите изјави кои беа дадени на меѓународната конференција за уредување на геномот. На крајот на јануари 2019 година, кинеските власти официјално ги потврдија фактите за овој експеримент. Во меѓувреме, на научникот му беше забрането да се занимава со научни активности и тој беше уапсен.

Клеточно инженерство

Клеточното инженерство се заснова на одгледување растителни и животински клетки и ткива способни да произведуваат супстанции неопходни за луѓето надвор од телото. Овој метод се користи за клонално (асексуално) размножување на вредни растителни форми; да се добијат хибридни клетки кои ги комбинираат својствата на, на пример, крвните лимфоцити и клетките на туморот, што овозможува брзо да се добијат антитела.

Генетски инженеринг во Русија

Забележано е дека по воведувањето на државната регистрација на ГМО, активноста на некои јавни организации и поединечни пратеници на Државната дума, обидувајќи се да го спречат воведувањето на иновативни биотехнологии во руското земјоделство, значително се зголеми. Повеќе од 350 руски научници потпишаа отворено писмо од Друштвото на научни работници за поддршка на развојот на генетскиот инженеринг во Руската Федерација. Во отвореното писмо се истакнува дека забраната за ГМО во Русија не само што ќе ѝ наштети на здравата конкуренција на земјоделскиот пазар, туку ќе доведе до значително заостанување во технологиите за производство на храна, зголемена зависност од увозот на храна и ќе го поткопа престижот на Русија како држава. во кој е официјално објавен курс кон иновативен развој [ значењето на фактот? ] .

исто така види

Белешки

1. Александар ПанчинТепајќи го Бог // Популарна механика. - 2017. - бр. 3. - стр. 32-35. - URL: http://www.popmech.ru/magazine/2017/173-issue/
2. Олга Волкова. 12 методи на слики: генетски инженеринг. I дел, историски (руски). Биомолекула. Преземено на 25 март 2019 година.
3. Мајкл ВалдхолцТрансформатори // Во светот на науката. - 2017. - бр.5-6. - стр. 126 - 135.
4. Ин виво уредување на геном со користење на високо-ефикасен систем TALEN(Англиски) . Природата. Преземено на 10 јануари 2017 година.
5. Елементи - научна вест: Мајмуни излечени од далтонизам со помош на генска терапија (недефинирано) (18 септември 2009 година). Преземено на 10 јануари 2017 година.
6. Трансгенските мајмуни го раѓаат првото потомство (недефинирано) . мембрана (29 мај 2009 година). Преземено на 10 јануари 2017 година.
7. Родени генетски изменети бебиња (недефинирано) . БиБиСи. Преземено на 26 април 2008 година. Архивирана на 22 август 2011 година.
8. Б. Албертс, А. Џонсон, Ј. Луис, М. Раф, К. Робертс, П. Волтер, 2008. „Молекуларна биологија на клетката“, 5-то издание, Гарланд наука, САД, стр. 1302-1303 година
9. Кимелман Ј. (2009) „Етика на клиничко истражување за трансфер на гени за рак“, Методи во молекуларна биологија 542, 423-445
10. Wagner AM, Schoeberlein A, Surbek D. (2009) „Фетална генска терапија: можности и ризици“, Напредни прегледи за испорака на лекови 61, 813-821
11. Гациду Е, Гациду Г, Теохарис С.Е. (2009) „Генетски трансформирани светски рекорди: реалност или во сферата на фантазијата?“, Medical Science Monitor 15, RA41-47
12. Ловенштајн ПР. (2008) „Клинички испитувања во генска терапија: етика на информирана согласност и иднината на експерименталната медицина“, Тековно мислење во молекуларната терапија 10, 428-430

Генетскиот инженеринг и модерната биотехнологија се појавија како резултат на развојот на микробиологијата, генетиката и биохемијата. Напредокот во молекуларната биологија, молекуларната генетика, клеточната биологија, како и новооткриените експериментални методи и новата опрема обезбедија неверојатни стапки на развој во генетскиот инженеринг и биотехнологијата.

Цел на генетскиот инженеринг

Целта на генетскиот инженеринг е да се промени структурата на гените, нивната локација на хромозомот и да се регулира нивната активност во согласност со човековите потреби. За да се постигне оваа цел, се користат различни методи за да се овозможи производство на протеини во индустриски размери, создавање на нови растителни сорти и животински раси кои најдобро ги задоволуваат барањата, како и дијагноза и третман на различни заразни и наследни болести кај луѓето.

Предметите на истражувањето на генетскиот инженеринг се вируси, бактерии, габи, животни (вклучувајќи го и човечкото тело) и растителни клетки. Откако молекулата на ДНК на овие живи суштества ќе се прочисти од други клеточни материи, материјалните разлики меѓу нив исчезнуваат. Прочистената молекула на ДНК може да се расцепи со помош на ензими во специфични сегменти, кои потоа може да се спојат заедно со користење на вкрстено поврзувачки ензими доколку е потребно. Современите методи на генетски инженеринг овозможуваат да се репродуцира кој било ДНК сегмент или да се замени кој било нуклеотид во ДНК синџир со друг. Се разбира, овие успеси беа постигнати како резултат на доследно проучување на законите на наследноста.

Генетскиот инженеринг (генетски инженеринг) настана како резултат на откривањето на ензими кои конкретно ја делат материјалната основа на наследноста - молекулата на ДНК во сегменти и ги поврзуваат овие сегменти со краевите едни со други, како и електрофоретскиот метод, што овозможува да се делат ДНК сегментите по должина со голема точност. Создавањето методи и опрема за одредување на специфичната низа на нуклеотиди кои формираат ДНК молекула, како и за автоматска синтеза на кој било посакуван ДНК сегмент, обезбеди развој на генетскиот инженеринг со брзо темпо.

Развојот на желбата на научниците да ја контролираат наследноста беше олеснет со докази кои укажуваат дека основата на наследноста на сите растенија и животни е молекулата на ДНК, дека бактериите и фагите исто така ги почитуваат законите на наследноста, дека процесот на мутација е заеднички за сите живи суштества. а може да се регулира со експериментални методи.

Луис Пастер

Големиот француски научник Луј Пастер, откако разви метод за добивање клонови, беше првиот што покажа дека бактериите се разновидни, имаат наследност и нивните својства се тесно поврзани со второто (сл. 1, 2).

Тверт и Д'Херел

Во 1915 година, Творт и Д'Херел докажаа дека фагите (фагите се вируси кои се размножуваат во бактериите), спонтано размножувајќи се во бактериите, можат да ги уништат. Микробиолозите ги положија своите надежи во употребата на фаги против микробите кои предизвикуваат опасни заразни болести. Сепак, бактериите се отпорни на фаги поради спонтани мутации. Наследувањето на овие мутации ги штити бактериите од уништување од фагите.

Со множење во клетката, вирусите и фагите можат да ја уништат или, со воведување во геномот на клетката, да ја променат нејзината наследност. За да се промени наследноста на организмот, широко се користат процесите на трансформација и трансдукција.

Џошуа и Естер Ледерберг

Во 1952 година, Џошуа и Естер Ледерберг, користејќи го методот на копирање (репликација) на бактериски колонии, го докажаа постоењето на спонтани мутации кај бактериите (сл. 3). Тие развија метод за изолирање на мутантните клетки користејќи репликација. Под влијание на надворешното опкружување, фреквенцијата на мутации се зголемува. Специјалните методи овозможуваат да се видат клонови на нови соеви формирани како резултат на мутации со голо око.

Метод на репликација бактериски колониисе врши на следниов начин. Стерилизирана кадифена ткаенина се растегнува над површината на дрвена направа и се нанесува на колонија на бактерии кои растат на површината на садот Петри наменет за пресадување реплики. Потоа колониите се пренесуваат во чиста петриева чинија со вештачки хранлив медиум. Материјал од страницата

Фази на генетски инженеринг

Генетскиот инженеринг се изведува во неколку фази.

• Се идентификува ген од интерес врз основа на неговата функција, потоа се изолира, клонира и се проучува неговата структура.
• Изолираниот ген се комбинира (рекомбинира) со ДНК на некој фаг, транспозон или плазмид кој има способност да се рекомбинира со хромозом и на тој начин се создава векторска конструкција.
• Векторската конструкција се вметнува во клетката (трансформација) и се добива трансгенска клетка.
• Зрели организми може да се добијат од трансгенска клетка под вештачки услови.