Биотехнология. Клеточная и генная инженерия.

Биотехнология (от био …, греч. techne - искусство, мастерство и … логия) -

это использование живых организмов и биологических процессов в производстве.

Основные направления: микробиологический синтез, клеточная и генная инженерия.

Научная основа микробиологической промышленности – умение создавать микроорганизмы с новыми, заранее заданными генетическими свойствами и умение использовать их в промышленных масштабах.

Главные направления: получение веществ (сырья для промышленности) и энергии.

Генная инженерия – раздел молекулярной генетики, связанный с целенаправленным созданием in vitro новых комбинаций генетического материала, способного размножаться в клетке хозяине и синтезировать конечные продукты обмена.

Система экспериментальных приемов генной инженерии позволяет конструировать лабораторным путем in vitro (в пробирке) искусственные генетические структуры в виде так называемых рекомбинантных (гибридных) молекул ДНК. Рекомбинантная ДНК содержит ген (гены), составляющие объект генетических манипуляций, и вектор – фрагмент ДНК, обеспечивающий размножение рек. ДНК и синтез конечных продуктов деятельности генетической системы - белков. Вектор подгоняется к клетке-хозяину и его выбор зависит от видовой специфичности и целей исследования.

Обязательный этап составляет селекция и молекулярное клонирование рекомбинантной ДНК, введенной путем трансформации в клетку-хозяина (клетку бактерии, дрожжей, животного или растения).

Основные задачи: 1) пересаживать гены человеку, заменяя дефектные;

2) получение растений и животных с генами, обеспечивающими значительный рост

их продуктивности, устойчивости к болезням и неблагоприятным условиям среды;

3) конструирование микроорганизмов, синтезирующих нужные человеку вещества.

Клеточная инженерия – метод конструирования клеток нового типа на основе их культивирования, гибридизации и реконструкции. При гибридизации искусственно объединяют целые клетки с образованием гибридного генома. Клеточная реконструкция связана с созданием жизнеспособной клетки из отдельных фрагментов разных клеток.

Направления исследований: 1) Преодоление биологической нескрещиваемости.

Примеры: а) редька + капуста = рафанобрассика (Г.Д. Карпеченко);

б) рожь + пшеница = тритикале; пшеница + пырей = зернокормовая пшеница (Н.В.Цицин).

2) Воспроизведение одинаковых растений с ценными признаками в огромном количестве.

Примеры: Для получения культуры клеток используют каллюсную ткань – раневую ткань растений, способствующую заживлению. Помещают ее на питательную среду, затем рзделяют на клетки, переносят их в питательную среду, содержащую вещества, способствующие росту, развитию и дифференцировке. Из каждой соматической клетки образуется самостоятельное растение.

3) Получение многоблизнецового потомства сельскохозяйственных животных.

Пример: На стадии бластоцисты эмбрион разбивают на клетки, помещают в питательную среду, где клетки дробятся, растут и развиваются вне организма матери. Эмбрионы сохраняются

в кариостатическом состоянии. Гормонально подготовленным самкам вживляют эмбрионы

для вынашивания плода).

4) Гибридизация соматических клеток в культуре вне организма с целью картирования генов человека и получения специфических продуктов жизнедеятельности клеток.

Пример: культура миеломы + лимфоциты → гибридомы → специфические антитела – лекарственный препарат)

Значение. С помощью клеточной инженерии удается соединять геномы весьма далеких видов (принадлежащих даже к разным классам). Изучение гибридных клеток позволяет решать многие теоретические проблемы биологии и медицины: выяснять взаимные влияния ядра и цитоплазмы, механизмы цитодифференцировки и регуляции клеточного размножения, превращения нормальной клетки в раковую и др. Клеточная инженерия широко применяется в биотехнологии, напр. использование гибридом для получения моноклональных антител. На основе генетически измененных клеток возможно создание новых форм растений, обладающих полезными признаками и устойчивых к неблагоприятным условиям среды и болезням.

Дата добавления: 2015-07-12