10 продуктов генной инженерии

Важное на тему: 10 продуктов генной инженерии с полным описанием и комментариями специалистов.

Генная инженерия для выращивания продуктов питания

Продовольственная проблема является одной из важнейших проблем человечества. Особенно остро она стоит в развивающихся странах, где происходит стремительный рост населения до 100 млн. человек в год, и очень слабо развито сельское хозяйство. Постоянные поставки гуманитарной помощи со стороны развитых стран и международных организаций являются явно недостаточными для борьбы с голодом.

По прогнозам ЮНЕСКО, к 2050 г. Численность населения в мире приблизится к 10 млрд. человек, что потребует резкого увеличения объемов производства продуктов питания и других товаров широкого потребления. Несмотря на то, что за последние 40 лет производство сельскохозяйственной продукции выросло более, чем в 2 раза, дальнейший его рост представляется маловероятным. В течение последних 20 лет человечество потеряло свыше 15% плодородного почвенного слоя. Большая часть пригодных к возделыванию земель уже вовлечена в сельскохозяйственное производство.

Каждую неделю население нашей планеты увеличивается на 1.2 млн. человек, при этом темпы производства продукции все больше отстают от темпов роста населения. Уже сейчас дефицит пищевых продуктов в мире превышает 60 млн. тонн, а число людей страдающих от недостаточного питания, выросло на 25 млн. лишь за период с 2002 по 2003 гг., а общая цифра голодающих приближается к 1 млрд. человек. Таким образом, современная стратегия производства пищевых продуктов должна быть направлена на поиск выхода из продовольственного кризиса в кратчайшие сроки. Возникла необходимость в применении принципиально новых подходов к созданию высокопродуктивных агросистем обеспечивающих значительное повышение урожайности сельскохозяйственных культур и продуктивности скота.

Одним из способов решения поставленной задачи, как утверждают некоторые ученые, является применение новейших способов селекции. Этому способствуют огромные возможности, появившиеся в результате революционных достижений в области генетики и биотехнологии.

Новейшая биотехнология — это наука о генно-инженерных и клеточных методах и технологиях создания и использования генетически трансформированных биологических объектов для интенсификации производства или получения новых видов продуктов различного назначения.

Основная цель современной биотехнологии – получений трансгенных организмов методами клеточной и генетической инженерии. Отличие генетической инженерии от традиционной селекции состоит в том, что при селекции перенос генов осуществляется только между близкородственными растениями, генная же инженерия позволяет перенести в растение гены из любого организма.

Генетическая инженерия известна довольно давно, ее рождение условно относят к 1972 г., когда в лаборатории Бэрга впервые была синтезированная рекомбинантная молекула ДНК. Существует несколько определений раскрывающих понятие генной инженерии. В федеральном законе « О государственном регулировании в области генно-инженерной деятельности » закреплено, что «генная инженерия — совокупность методов и технологий, в том числе технологий получений рекомбинантных рибонуклеиновых и дезоксирибонуклеиновых кислот, по выделению генов из организма, осуществлению манипуляций с генами и введению их в другие организмы».

Всего выделяют 4 группы метода генной инженерии:

— методы получения рекомбинантных ДНК и РНК;

— методы выделения генов из организмов;

— методы создания искусственных генетических программ

— методы введения трансгенов в микроорганизмы;

Каждая группа методов в настоящее время активно развивается и совершенствуется. Использования методов генной инженерии приводит к созданию генетически модифицированных организмов. В директиве 2001/18/ЕС Европейского Парламента и Совета определенно что « генетически модифицированный микроорганизм означает организм, за исключением людей, генетический материал которого изменен способом, который не может быть достигнут естественным путем скрещивания или рекомбинации»

Можно выделить следующие основные характеристики генетически модифицированного организма:

— это любой биологический организм способный к воспроизводству или передаче генетического материала;

— содержит искусственную генетическую программу;

— получен, с применением методов генной инженерии;

Примеры генетических модификаций продуктов питания:

С помощью генной модификации получен морозоустойчивый помидор в ДНК которого внедрили ген североамериканской морской камбалы. Для создания пшеницы устойчивой к жаре, использовался ген скорпиона. Устойчивость к насекомым. Используют гены которые кодируют белки являющиеся токсичными для насекомых – вредителей, но абсолютно безвредны для человека и животных. Использование в научных целях. С помощью генетически модифицированных организмов исследуются закономерности развития многих заболеваний ( рак, болезнь Альцгеймера ), функционирования нервной системы, процессы старения и регенерации, ряд актуальных проблем биологии, медицины. В 2009 г вышел в продажу ГМ – сорт розы «Applase» с цветками синего цвета. Сбылась многолетняя мечта селекционеров, пытавшихся вывести «синие розы». В 2003 г появилась аквариумная рыбка Данио рерио с ярко красной, зеленой, оранжевой окраской.Некоторые ученые рассматривают ГМО как ускоренное развитие селекции животных и растений.

В 2010 году две группы ученых, работая над повышением урожайности риса, независимо друг от друга добились увеличения продуктивности на 10%, сообщает Nature Genetics. И готовятся к полевым испытаниям нового сорта этой пищи всех времен и народов.

Изучая различные сорта риса, ученые обеих групп обнаружили один и тот же ген, который отвечает за увеличение продуктивности растения. Путем перекрестного опыления, ученым удалось вывести новый, до сих пор неизвестный сорт риса. Поскольку обе группы исследователей одновременно получили практически идентичные результаты, то они решили представить на суд общественности свои работы также одновременно.

Следующим этапом развития успеха ученых-генетиков будут полевые испытания новых культур в течение следующих 5-ти лет на различных почвах и в различных климатических зонах. Эту процедуру проходят все новые растительные культуры и животные полученные искусственным образом, чтобы доказать их жизнеспособность и безвредность для человека и окружающей среды. Как правило, ни один ГМО продукт не попадает в широкое использования без прохождения всех обязательных тестов на безопасность.

Засоление почв просто и быстро убивает растения. По всему миру фермерские хозяйства становятся заложниками того, что солевые отложения подрывают урожайность и губят земли. Помимо фермеров, над проблемой впору задуматься всем: ряд соединений, которые благодаря нам активно попадают в атмосферу, образуют самые всевозможные солевые, щелочные и кислотные образования, которые с осадками попадают в почву и делают ту намного хуже.

Думать, откуда берется соль – это легче, чем догадаться, куда деваются деньги и откуда же возникает пыль. Но сути проблемы такое сравнение не меняет, поэтому австралийские ученые решили просто: раз невозможно повлиять на засоленность почв сегодня, пора заняться выведением сортов растений, которые к такому засолению окажутся стойкими.

Сорта пшеницы и ячменя, которые были презентованы после таких экспериментов, могут стать залогом будущих посевов на тех территориях, на которых с урожаями не сложилось исторически как раз из-за высокой концентрации в земле солей. Урожайность удастся без всяких пестицидов и прочих вмешательств повысить на немыслимые 70-80%, превратив бедные почвы в нормальные и даже неплохие поля.

Читайте так же:  Что делать, если вы – источник проблем на работе

Марк Тестер уже расхвалил созданную технологию получения таких растений, однако время и спросить, каким же образом профессор Университета Аделаиды получил новые виды растений. Оказывается, от проблемы с засолением почв мы возвращаемся к проблеме генно-модифицированных семян.

Иного пути у ученых не оказалось, так что на значительный плюс с возможностью получить растения, не реагирующие на неблагоприятную концентрацию соли для них мы получаем минус в виде ГМО. При этом оптимизм профессора многих смутит: его сорта растений настолько хорошо приживаются на плохих землях, что быстро могут эти земли захватить. А значит, ГМО идет в наступление.

При этом австралийские ученые оказались честны: они признали страх многих людей перед ГМО, но они понимают и то, что пищевая отрасль сегодня примет с радостью все возможные варианты увеличения своей прибыли. И если ГМО-сорта растений станут единственным вариантом, способным увеличить владельцам пищевого бизнеса прибыли, то, скорее всего, слово «ГМО» стеснительно спрячут, оставив увеличение урожайности.

Видео: ЧАС ЭКСПЕРТА: Игры с генами.

LiveInternet

LiveInternet

Рубрики

  • Аудиокниги (1)
  • Изучаем иностранные языки (1)
  • Искусство — 1 (50)
  • Искусство — 2 (50)
  • Искусство — 4 (17)
  • Искусство-3 (50)
  • КОМПЬЮТЕР. (42)
  • ЛЕЧЕБНОЕ ПИТАНИЕ — 1 (50)
  • ЛЕЧЕБНОЕ ПИТАНИЕ — 5 (16)
  • ЛЕЧЕБНОЕ ПИТАНИЕ -3 (48)
  • Лечебное питание -4 (50)
  • ЛЕЧЕБНОЕ ПИТАНИЕ- 2 (50)
  • Люди и судьбы — 2 (37)
  • Люди и судьбы -1 (50)
  • МЕДИЦИНА ДЛЯ ВАС — 1 (50)
  • МЕДИЦИНА ДЛЯ ВАС — 13 (50)
  • Медицина для Вас — 16 (49)
  • МЕДИЦИНА ДЛЯ ВАС — 17 (50)
  • МЕДИЦИНА ДЛЯ ВАС — 19 (50)
  • МЕДИЦИНА ДЛЯ ВАС — 2 (50)
  • МЕДИЦИНА ДЛЯ ВАС — 20 (50)
  • МЕДИЦИНА ДЛЯ ВАС — 22 (50)
  • МЕДИЦИНА ДЛЯ ВАС — 23 (49)
  • МЕДИЦИНА ДЛЯ ВАС — 24 (34)
  • МЕДИЦИНА ДЛЯ ВАС — 4 (50)
  • МЕДИЦИНА ДЛЯ ВАС — 5 (50)
  • МЕДИЦИНА ДЛЯ ВАС — 6 (50)
  • Медицина для Вас — 7 (49)
  • МЕДИЦИНА ДЛЯ ВАС — 9 (49)
  • МЕДИЦИНА ДЛЯ ВАС -10 (50)
  • МЕДИЦИНА ДЛЯ ВАС -11 (50)
  • МЕДИЦИНА ДЛЯ ВАС -12 (50)
  • МЕДИЦИНА ДЛЯ ВАС -14 (50)
  • МЕДИЦИНА ДЛЯ ВАС -15 (50)
  • МЕДИЦИНА ДЛЯ ВАС -18 (50)
  • МЕДИЦИНА ДЛЯ ВАС -3 (50)
  • МЕДИЦИНА ДЛЯ ВАС -8 (50)
  • МЕДИЦИНА ДЛЯ ВАС _21 (50)
  • МУЗЫКА — 2 (50)
  • МУЗЫКА -1 (50)
  • МУЗЫКА -3 (12)
  • НАРОДНАЯ МЕДИЦИНА — 1 (50)
  • НАРОДНАЯ МЕДИЦИНА — 2 (0)
  • Научная медицина (22)
  • Очерки о Венеции. (2)
  • Очерки о Париже. (29)
  • ПЛЕЕРЫ (2)
  • Поздравления (19)
  • Полезное для Дневника (15)
  • Психология (50)
  • ПСИХОЛОГИЯ — 2 (21)
  • РАССКАЗЫ. (25)
  • РЕЛАКСАЦИЯ (2)
  • Сатира и Юмор (2)
  • СЕКС И ЗДОРОВЬЕ — 2 (50)
  • СЕКС и ЗДОРОВЬЕ — 3 (50)
  • СЕКС И ЗДОРОВЬЕ — 4 (6)
  • СЕКС И ЗДОРОВЬЕ -1 (50)
  • СОВРЕМЕННЫЕ ХУДОЖНИКИ . (8)
  • Страны и континенты. (27)
  • ФИЛЬМЫ (11)
  • Фотографии (31)
  • ЭНЦИКЛОПЕДИИ И СЛОВАРИ (1)

Приложения

  • Всегда под рукойаналогов нет ^_^ Позволяет вставить в профиль панель с произвольным Html-кодом. Можно разместить там банеры, счетчики и прочее
  • ОткрыткиПерерожденный каталог открыток на все случаи жизни
  • Онлайн-игра «Empire»Преврати свой маленький замок в могущественную крепость и стань правителем величайшего королевства в игре Goodgame Empire. Строй свою собственную империю, расширяй ее и защищай от других игроков. Б
  • Онлайн-игра «Большая ферма»Дядя Джордж оставил тебе свою ферму, но, к сожалению, она не в очень хорошем состоянии. Но благодаря твоей деловой хватке и помощи соседей, друзей и родных ты в состоянии превратить захиревшее хозяйст
  • Программа телепередачУдобная программа телепередач на неделю, предоставленная Akado телегид.

Музыка

Всегда под рукой

Поиск по дневнику

Подписка по e-mail

Статистика

СЪЕДОБНЫ ЛИ ПРОДУКТЫ, СОЗДАННЫЕ ГЕННОЙ ИНЖЕНЕРИЕЙ?

Воскресенье, 08 Июня 2014 г. 22:24 + в цитатник

Что мы знаем о генной инженерии? А знаете ли вы о том, что каждый день мы сталкиваемся с продуктами, созданными с помощью этой науки? Мы складываем их в тележку ближайшего супермаркета, приобретаем в торговых палатках и на рынке. Еще более удивительным покажется то, что влияние таких продуктов на организм человека еще не изучено досконально.

Давайте попытаемся разобраться, что же собой представляют генетически модифицированные продукты. Почему они так называются, и что отличает их от давно привычной «обычной» еды? И вообще, почему вокруг так много говорят об этом?

Генетически модифицированный организм. Что это?

Давайте позволим нашей памяти вернуться на несколько лет назад, на школьный урок биологии. Помните? У любого растения или животного имеются тысячи определенных признаков. За наличие какого-либо конкретного признака отвечает определенный ген, маленький отрезок молекулы ДНК. Именно он определяет наличие какого-нибудь признака у животного или растения. Стоит убрать ген, отвечающий за появление этого признака, тут же исчезнет и сам признак. И наоборот: если добавить растению новый ген, то у него появится и новый признак. Измененное генетически растение может теперь именоваться мутантом, или генетически модифицированным организмом. Так что современная наука достигла такого уровня развития, что для нее убрать или добавить пару-тройку генов не составляет особого труда, и уже к концу XX века эксперименты по искусственному изменению (модифицированию) растений и животных получили очень широкое распространение.

Приведем пример всем известных продуктов. Задумывались ли вы о том, почему помидоры могут долго храниться, не теряя своего товарного вида и вкусовых качеств? Оказывается, они получили ген морозоустойчивости от полярной камбалы. Томат долгое время способен быть зеленым при температуре +12 градусов С, но, попадая в тепло, он сразу краснеет. Еще примеры. Наверняка каждый дачник знаком с вредителем огородов, и в особенности картофеля, – колорадским жуком. Так вот, благодаря генной инженерии и полученному от скорпиона гену картофель теперь потерял всю привлекательность для своего извечного врага. Хлеб с добавлением генетически модифицированных ферментов долго не черствеет, а табак получает устойчивость к ядохимикатам.

ЗА и ПРОТИВ

Прежде чем рьяно отвергать или фанатично принимать любое нововведение, давайте подумаем о том, что у любой медали все же две стороны. Для этого нужно изучить все положительные и все отрицательные стороны новшества.

Генетически модифицированные организмы способны не только расти, как их предшественники, но и выживать там, где старые сорта погибали из-за различных погодных условий. Многим из них не страшны неожиданные заморозки, наводнения или засуха. Некоторые растения стали обладать такой развитой корневой системой, которая позволяет им удерживать максимальное количество влаги. А те сорта, которые ранее были чувствительны к пониженным температурам, стали устойчивее к ним, а это, в свою очередь, повлияло на то, что растения теперь раньше вступают в весенний период активного роста. Также были созданы новые быстрорастущие сорта зерновых культур

Читайте так же:  Как справиться с комплексами

Генные изменения проводят для того, чтобы придать растению полезные свойства:

устойчивость к вредителям, морозостойкость, урожайность и т.д.;
• население Земли увеличивается с каждым годом, генетически модифицированные продукты призваны спасти растущее население планеты от голода;
• генетически модифицированные продукты, способные защитить себя от насекомых и сорняков, обладающие высокой урожайностью, снижают и себестоимость продукции;
• устойчивость к действию различных вредителей позволяет использовать меньше пестицидов, чем это принято в традиционных технологиях;
• появились такие овощи и фрукты, которые способны противостоять вирусам, бактериям, грибкам;
• ученые работают над выведением сортов помидор и картофеля, содержащих вакцины и лекарства для стран третьего мира, где они будут выращиваться и не будут нуждаться в специальных методах хранения;
• некоторые виды деревьев выведены специально для уничтожения загрязнений.

Ну и другая сторона медали. Почему многие выступают против ГМ-продуктов?

Большинство стран не имеет законов, регулирующих производство и потребление ГМ-продуктов.
• Потребители не знают, что покупают, не знают, как это отражается на их здоровье. Например, ген из подснежника, внедренный в картофель для устойчивости к колорадскому жуку, вызывает повышенное содержание растительных лектинов, что неблагоприятно для млекопитающих. От такого продукта страдают иммунная система, кишечник, возникают болезни почек, печени и головного мозга.
• На товарах отсутствуют сведения о содержащихся в продуктах веществах, их количестве.
• Опасения экологов заключаются в том, что может наступить экологическая катастрофа, если генетически измененные формы проникнут в дикую природу. Например, при перекрестном опылении сорняки получат ген устойчивости к пестицидам и вредителям, и их размножение станет неконтролируемым.

Кроме экологического риска существует и пищевой. Некоторые продукты могут вызывать аллергическую реакцию. Обычный продукт, тот же помидор, содержащий невидимый глазу ген рыбы, может спровоцировать аллергическую реакцию у человека, которому рыба противопоказана.

ГМ-продукты на наших прилавках

Большая часть зарегистрированных в России генетически модифицированных продуктов относятся к соевым. Соя входит в состав рафинированных масел, маргаринов, жиров для выпечки, майонезов и других салатных соусов, вареных колбас, хлопьев для завтрака, макаронных изделий и даже детского питания, если сухое молоко в них заменяет соевое. Из сои получены эмульгаторы, наполнители, загустители, которые используются в кулинарных изделиях.

Наряду с соевыми продуктами генетически измененными являются те, которые содержат в себе кукурузу. Попкорн, которым повсеместно торгуют на улицах, стопроцентно изготовлен из генетически модифицированной кукурузы.

Красивые, глянцевые, крупные, лишенные малейшего изъяна помидоры, перцы, клубника и другие привезенные в нашу страну овощи и фрукты с большой долей вероятности могут быть генетически измененными. В процессе созревания овощи и фрукты выделяют газ этилен, который ускоряет их увядание. Генетически модифицированные продукты содержат ген, устойчивый к этилену, что позволяет долго не портиться плодам и сохранять товарный вид.

Практически все генетически измененные продукты на наших прилавках – импортные. К сожалению, пока у нас не помечают, какие из них натуральные, а какие нет. Тогда как на Западе на прилавках уже давно и открыто лежат генетически измененные продукты со специальными наклейками, и покупатель знает, что он покупает.

Наука генетическая инженерия

Предпосылки формирования генной инженерии как науки

Начальные работы американских учёных Уотсона и Крика были произведены в 1953 году. Они дали возможность развиваться генной инженерии в качестве самостоятельного раздела науки. Эти открытия заключены в следующем: была открыта двойная структура ДНК и постулирован её матричный синтез. Двойная спираль ДНК при репликации разделится и вдоль нити ДНК, специальные ферменты-полимеры, собирают точные копии материнской ДНК, таким образом, в клетке перед делением две совершенно одинаковые молекулы ДНК, одна из которых после деления клетки попадает в дочернюю клетку. Таким образом, дочерняя клетка несет ту же самую информацию, что и материнская, следовательно, выполняет те же самые функции. Итак, в клетках живого организма возможен особый тип реакции – матричный синтез. Одна молекула – матрица, а вторая строится по её программе.

По тому же самому механизму осуществляется сборка РНК, только не двух спиралей, а одной. Этот процесс получил название – транскрипция. Поток информации в клетке обеспечивает реакции матричного синтеза: репликация ДНК (необходима для передачи наследственной информации дочерним клеткам), транскрипция (синтез и-РНК в ядре клетки) и трансляция (сборка белковой цепи на и-РНК при помощи рибосомы).

В прошлом генетика и медицинская генетика развивалась как относительно независимые отрасли науки, теперь многие из их разделов оказались вовлечёнными в общее русло молекулярно-генетических исследований, и провести между ними грань – трудно.

Общая характеристика генетической инженерии

Генетическая инженерия – это методы получения рекомбинантных ДНК, объединяющих последовательности равного происхождения, т.е. осуществляется перенос целых хромосом от клеток-доноров в клетки-реципиенты.

Видео (кликните для воспроизведения).

В основу генно-инженерных методов заложена способность ферментов рестриктаз расщеплять ДНК на отделочные нуклеотидные последовательности, которые могут быть использованы для встраивания их в гены бактериальных клеток с целью получения гибридных или химерных форм, эти гибридные формы состоят из собственной ДНК и дополнительно встроенных фрагментов несвойственной им ДНК. Поэтому методами генетической инженерии добиваются клонирования генов. Это когда выделяют нужный отрезок ДНК из какого-либо биообъекта и затем получают любое количество его, выращивая колонии генетически идентичных клеток, содержащих заданный участок ДНК. Клонирование ДНК – это получение ее генетически идентичных колоний.

Генетическая инженерия подразделяется на генную, геномную и хромосомную.

Сущность первой (генной) состоит в целенаправленном использовании перестроек естественного генома, для изменения генетических характеристик известных вирусов и клеток. В качестве примера можно привести перемещение в вирусные геномы некоторых клеточных генов, придающих вирусам свойства онкогенности.

Сущность геномной инженерии заключается в целенаправленной глубокой перестройке генома прокариот вплоть до создания новых видов. При геномной инженерии вносят большое количество дополнительной генетической информации и получают гибридный организм, который отличается от исходного по многим признакам.

Хромосомная инженерия – сеть генетической инженерии, объектами ее является хромосомы клеток высших и низших микроорганизмов (прокариоты, эукариоты), благодаря хромосомной инженерии стало возможным лечение наследственных заболеваний, селекция пород животных, различных видов растений.

Возможности генной инженерии

Родившись в начале 70-х годов, генетическая инженерия добилась сегодня больших успехов. Ее методы преобразуют клетки бактерий, дрожжей и млекопитающих в «фабрики» для масштабного производства любого белка. Это дает возможность детально анализировать структуру и функции белков и использовать их в качестве лекарственных средств.

Читайте так же:  Модное лето 9 горячих тенденций жаркого сезона

В настоящее время кишечная палочка (E. coli) стала поставщиком таких важных гормонов как инсулин и соматотропин. Ранее инсулин получали из клеток поджелудочной железы животных, поэтому стоимость его была очень высока. Для получения 100 г. кристаллического инсулина требуется 800–1000 кг поджелудочной железы, а одна железа коровы весит 200 – 250 грамм. Это делало инсулин дорогим и труднодоступным для широкого круга диабетиков. В 1978 году исследователи из компании «Genetec» впервые получили инсулин в специально сконструированном штамме кишечной палочки. Было показано, что он не содержит белков E. coli, эндотоксинов и других примесей, не дает побочных эффектов, как инсулин животных, а по биологической активности от него не отличается.

Соматотропин – гормон роста человека. Недостаток этого гормона приводит к карликовости. Если вводить соматотропин в дозах 10 мг на кг веса три раза в неделю, то за год ребенок, страдающий от его недостатка, может подрасти на 6 см. Ранее его получали из трупного материала, из одного трупа: 4–6 мг соматотропина в пересчете на конечный фармацевтический препарат. Таким образом, доступные количества гормона были ограничены, кроме того, гормон, получаемый этим способом, был неоднороден и мог содержать медленно развивающиеся вирусы. Компания «Genentec» в 1980 году разработала технологию производства соматотропина с помощью бактерий, который был лишен перечисленных недостатков. В 1982 году гормон роста человека был получен в культуре E. coli и животных клеток в институте Пастера во Франции.

На технологии рекомбинантных ДНК основано получение высокоспецифичных ДНК-зондов, с помощью которых изучают экспрессию генов в тканях, локализацию генов в хромосомах, выявляют гены, обладающие родственными функциями (например, у человека и курицы). ДНК-зонды также используются в диагностике различных заболеваний.

Технология рекомбинантных ДНК сделала возможным нетрадиционный подход «белок-ген», получивший название «обратная генетика». При таком подходе из клетки выделяют белок, клонируют ген этого белка, модифицируют его, создавая мутантный ген, кодирующий измененную форму белка. Полученный ген вводят в клетку. Если он экспрессируется, несущая его клетка и ее потомки будут синтезировать измененный белок. Таким образом, можно исправлять дефектные гены и лечить наследственные заболевания.

Если гибридную ДНК ввести в оплодотворенное яйцеклетку, могут быть получены трансгенные организмы, экспрессирующие мутантный ген и передающие его потомками. Генетическая трансформация животных позволяет установить роль отдельных генов и их белковых продуктов, как в регуляции активности других генов, так и при различных патологических процессах. С помощью генетической инженерии созданы линии животных, устойчивых к вирусным заболеваниям, а также породы животных с полезными для человека признаками. Например, микроинъекция рекомбинантной ДНК, содержавшей ген соматотропина быка, в зиготу кролика позволила получить трансгенное животное с гиперпродукцией этого гормона. Сейчас даже трудно предсказать все возможности, которые будут реализованы в ближайшие несколько десятков лет.

Результаты развития генной инженерии

Повышение устойчивости растений к стрессовым условиям

Растения очень часто подвергаются воздействию различных неблагоприятных факторов окружающей среды: высокие и низкие температуры, недостаток влаги, засоление почв и загазованность среды, недостаток или, напротив, избыток некоторых минеральных веществ и т. д. Этих факторов множество, поэтому и способы защиты от них многообразны — от физиологических свойств до структурных приспособлений, позволяющих преодолевать их пагубное действие.

Устойчивость растений к тому или иному стрессовому фактору является результатом воздействия множества разных генов, поэтому говорить о полной передаче признаков толерантности от одного вида растения другому генноинженерными методами не приходится. Тем не менее у генетической инженерии имеются определенные возможности для повышения устойчивости растений. Это касается работы с отдельными генами, контролирующими метаболические ответы растений на стрессовые условия, например сверхпродукцию пролина в ответ на осмотический шок, на действие засоления, синтез особых белков в ответ на тепловой шок и т. д. Дальнейшее углубленное изучение физиологической, биохимической и генетической основы ответной реакции растения на условия среды, несомненно, позволит применять методы генетической инженерии для конструирования устойчивых растений.


Биотопливо из ГМО растений — результат развития генной инженерии. Фото: Walmart

Повышение эффективности биологической азотфиксации

Хорошо изучен фермент ответственный за восстановление молекулярного азота до аммония. — нитрогеназа. Структура нитрогеназы одинакова у всех азотфиксирующих организмов. При фиксации азота непременным физиологическим условием является защита нитрогеназы от разрушения под действием кислорода. Лучше всех среди азотфиксаторов изучены ризобии, образующие симбиоз с бобовыми растениями, и свободноживущая бактерия Klebsiella pneumoniae. Установлено, что у этих бактерий за фиксацию азота ответственно 17 генов — так называемых nif-генов. Все эти гены сцеплены друг с другом и расположены в хромосоме между генами ферментов биосинтеза гистидина и генами, определяющими усвоение шикимовой кислоты. У быстрорастущей ризобии nif-гены существуют в форме мегаплазмиды, содержащей 200—300 тысяч пар нуклеотидов.

Среди генов азотфиксации выявлены гены, контролирующие структуру нитрогеназы, белковый фактор, принимающий участие в транспорте электронов, регуляторные гены. Регуляция генов азотфиксации довольно сложна, поэтому генноинженерный перенос азотфиксирующей функции от бактерий непосредственно высшим растениям в настоящее время уже не обсуждается. Как показали эксперименты, даже в самом простом эукариотическом организме — дрожжах не удалось добиться экспрессии nif-генов, хотя они и сохранялись в течение 50 генераций.

Традиционными методами генетики и селекции удалось получить лабораторные штаммы ризобий с более высокой колонизирующей способностью. Но они в полевых условиях испытывают конкуренцию со стороны местных штаммов. Повышение их конкурентоспособности, видимо, можно осуществить генноинженерными методами. Повышение эффективности процесса азотфиксации возможно применением генноинженерных приемов, основанных на увеличении копий гена, усилении транскрипции тех генов, продукты которых образуют «узкое» место в каскадном механизме азотфиксации, путем введения более сильных промоторов и т. п. Важно повышение коэффициента полезного действия самой нитро-геназной системы, осуществляющей непосредственное восстановление молекулярного азота в аммиак.

Получение растений с новыми свойствами

В последние годы ученые используют новый подход для получения трансгенных растений с «antisense RNA» (перевернутой или антисмысловой РНК), который позволяет управлять работой интересуемого гена. В этом случае при конструировании вектора копию ДНК (к-ДНК) встраиваемого гена переворачивают на 180°. В результате в трансгенном растении образуется нормальная молекула мРНК и перевернутая, которая в силу комплементарности нормальной мРНК образует с ней комплекс и закодированный белок не синтезируется.
Такой подход использован для получения трансгенных растений томатов с улучшенным качеством плодов. Вектор включал к-ДНК гена PG, контролирующего синтез полигалактуроназы — фермента, участвующего в разрушении пектина, основного компонента межклеточного пространства растительных тканей. Продукт гена PG синтезируется в период созревания плодов томатов, а увеличение его количества приводит к тому, что томаты становятся более мягкими, что значительно сокращает срок их хранения. Отключение этого гена в трансгенах позволило получить растения томатов с новыми свойствами плодов, которые не только значительно дольше сохранялись, но и сами растения были более устойчивы к грибным заболеваниям.

Читайте так же:  3 главные ошибки в воспитании детей

Такой же подход можно применить для регулирования сроков созревания томатов, а в качестве мишени в этом случае используют ген EFE (ethylene-forming enzyme), продуктом которого является фермент, участвующий в биосинтезе этилена. Этилен — это газообразный гормон, одной из функций которого является контроль за процессом созревания плодов.
Cтратегия антисмысловых конструкций широко применима для модификации экспрессии генов. Эта стратегия используется не только для получения растений с новыми качествами, но и для фундаментальных исследований в генетике растений. Следует упомянуть еще об одном направлении в генной инженерии растений, которое до недавнего времени в основном использовали в фундаментальных исследованиях — для изучения роли гормонов в развитии растений. Суть экспериментов заключалась в получении трансгенных растений с комбинацией определенных бактериальных гормональных генов, например только iaaM или ipt т.д. Эти эксперименты внесли существенный вклад в доказательство роли ауксинов и цитокининов в дифференцировке растений.

В последние годы этот подход стали использовать в практической селекции. Оказалось, что плоды трансгенных растений с геном iaaM, находящимся под промотором гена Def (ген, который экспрессируется только в плодах), являются партенокарпическими, то есть сформировавшимися без опыления. Партенокарпические плоды характеризуются либо полным отсутствием семян, либо очень небольшим их количеством, что позволяет решить проблему «лишних косточек», например в арбузе, цитрусовых и т.д. Уже получены трансгенные растения кабачков, которые в целом не отличаются от контрольных, но практически не содержат семян.

Обезоруженную, лишенную онкогенов Ti-плазмиду ученые активно используют для получения мутаций. Этот метод носит название Т-ДНК-инсерционного мутагенеза. Т-ДНК, встраиваясь в геном растения, выключает ген, в который она встроилась, а по утрате функции можно легко отбирать мутанты (явление сайлесинга – замолкания генов). Этот метод замечателен также тем, что позволяет сразу обнаружить и клонировать соответствующий ген. В настоящее время таким способом получено множество новых мутаций растений и соответствующие гены клонированы. М. А. Раменской на основе Т-ДНК мутагенеза получены растения томатов с неспецифической устойчивостью к фитофторозу. Не менее интересен и другой аспект работ — получены трансгенные растения с измененными декоративными свойствами. Один из примеров — это получение растений петунии с разноцветными цветками. На очереди голубые розы с геном, контролирующим синтез голубого пигмента.

Видео: Генетическая инженерия сегодня.

Современные возможности генной инженерии

Генная инженерия — это метод биотехнологии, который занимается исследованиями по перестройке генотипов. Генотип является не просто механическая сумма генов, а сложная, сложившаяся в процессе эволюции организмов система. Генная инженерия позволяет путем операций в пробирке переносить генетическую информацию из одного организма в другой. Перенос генов дает возможность преодолевать межвидовые барьеры и передавать отдельные наследственные признаки одних организмов другим.

Носителями материальных основ генов служат хромосомы, в состав которых входят ДНК и белки. Но гены образования не химические, а функциональные. С функциональной точки зрения ДНК состоит из множества блоков, хранящих определенный объем информации — генов. В основе действия гена лежат его способность через посредство РНК определять синтез белков. В молекуле ДНК как бы записана информация, определяющая химическую структуру белковых молекул. Ген — участок молекулы ДНК, в котором находится информация о первичной структуре какого-либо одного белка (один ген — один белок). Поскольку в организмах присутствуют десятки тысяч белков, существуют и десятки тысяч генов. Совокупность всех генов клетки составляет ее геном. Все клетки организма содержат одинаковый набор генов, но в каждой из них реализуется различная часть хранимой информации. Поэтому, например, нервные клетки и по структурно-функциональным, и по биологическим особенностям отличаются от клеток печени.

Перестройка генотипов, при выполнении задач генной инженерии, представляет собой качественные изменения генов не связанные с видимыми в микроскопе изменениями строения хромосом. Изменения генов прежде всего связано с преобразованием химической структуры ДНК. Информация о структуре белка, записанная в виде последовательности нуклеотидов, реализуется в виде последовательности аминокислот в синтезируемой молекуле белка. Изменение последовательности нуклеотидов в хромосомной ДНК, выпадение одних и включение других нуклеотидов меняют состав образующихся на ДНК молекулы РНК, а это, в свою очередь, обуславливает новую последовательность аминокислот при синтезе. В результате в клетке начинает синтезироваться новый белок, что приводит к появлению у организма новых свойств. Сущность методов генной инженерии заключается в том, что в генотип организма встраиваются или исключаются из него отдельные гены или группы генов. В результате встраивания в генотип ранее отсутствующего гена можно заставить клетку синтезировать белки, которые ранее она не синтезировала.

Наиболее распространенным методом генной инженерии является метод получения рекомбинантных, т.е. содержащих чужеродный ген, плазмид. Плазмиды представляют собой кольцевые двухцепочные молекулы ДНК, состоящие из нескольких тысяч пар нуклеотидов. Этот процесс состоит из нескольких этапов.

1. Рестрикция — разрезание ДНК, например, человека на фрагменты.

2. Лигирование — фрагмент с нужным геном включают в плазмиды и сшивают их.

3. Трансформация —введение рекомбинантных плазмид в бактериальные клетки. Трансформированные бактерии при этом приобретают определенные свойства. Каждая из трансформированных бактерий размножается и образует колонию из многих тысяч потомков — клон.

4. Скрининг — отбор среди клонов трансформированных бактерий тех, которые плазмиды, несущие нужный ген человека.

Весь этот процесс называется клонированием. С помощью клонирования можно получить более миллиона копий любого фрагмента ДНК человека или другого организма. Если клонированный фрагмент кодирует белок, то экспериментально можно изучить механизм, регулирующий транскрипцию этого гена, а также наработать этот белок в нужном количестве. Кроме того, клонированный фрагмент ДНК одного организма можно ввести в клетки другого организма. Этим можно добиться, например, высокие и устойчивые урожаи благодаря введенному гену, обеспечивающему устойчивость к ряду болезней. Если ввести в генотип почвенных бактерий гены других бактерий, обладающих способностью связывать атмосферный азот, то почвенные бактерии смогут переводить этот азот в связанный азот почвы. Введя в генотип бактерии кишечной палочки ген из генотипа человека, контролирующий синтез инсулина, ученые добились получения инсулина при посредстве такой кишечной палочки. При дальнейшем развитии науки станет возможным введение в зародыш человека недостающих генов, и тем самым позволит избежать генетических болезней.

Эксперименты по клонированию животных ведутся давно. Достаточно убрать из яйцеклетки ядро, имплантировать в нее ядро другой клетки, взятой из эмбриональной ткани, и вырастить ее — либо в пробирке, либо в чреве приемной матери. Клонированная овечка Доли была создана нетрадиционным путем. Ядро из клетки вымени 6-летней взрослой овцы одной породы пересадили в безъядерное яйцо овцы другой породы. Развивающийся зародыш поместили в овцу третей породы. Так как родившаяся овечка получила все гены от первой овцы — донора, то является ее точной генетической копией. Этот эксперимент открывает массу новых возможностей для клонирования элитных пород, взамен многолетней селекции.

Читайте так же:  11 советов, как запомнить информацию

Ученые Техасского университета смогли продлить жизнь нескольких типов человеческих клеток. Обычно клетка умирает, пережив около 7-10 процессов деления, а они добились сто делений клетки. Старение, по мнению ученых, происходит из-за того, что клетки при каждом делении теряют теломеры, молекулярные структуры, которые располагаются на концах всех хромосом. Ученые имплантировали в клетки открытый ими ген, отвечающий за выработку теломеразы и тем самым сделали их бессмертными. Возможно это будущий путь к бессмертию.

Еще с 80-х годов появились программы по изучению генома человека. В процессе выполнения этих программ уже прочитано около 5 тысяч генов (полный геном человека содержит 50-100 тысяч). Обнаружен ряд новых генов человека. Генная инженерия приобретает все большее значение в генотерапии. Потому, что многие болезни заложены на генетическом уровне. Именно в геноме заложена предрасположенность ко многим болезням или стойкость к ним. Многие ученые считают, что в XXI веке будет функционировать геномная медицина и генная инженерия.


Протесты против ГМО продуктов. Фото: Luther Blissett

Возможности генной инженерии

Значительный прогресс достигнут в практической области создания новых продуктов для медицинской промышленности и лечения болезней человека

Кроме этого учёные занимаются поиском генов, кодирующих новые полезные признаки. Ситуация в этой области меняется радикальным образом, прежде всего, существованию публичных баз данных, которые содержат информацию о большинстве генов, бактерий, дрожжей, человека и растений, а также в следствии разработки методов, позволяющих одновременно анализировать экспрессию большого количества генов с очень высокой пропускной способностью. Применяемые на практике методы можно разделить на две категории:

Методы, позволяющие вести экспрессионное профилирование: субстракционная гибридизация, электронное сравнение EST-библиотек, «генные чипы» и так далее. Они позволяют устанавливать корреляцию между тем или иным фенотипическим признаком и активностью конкретных генов.

Позиционное клонирование, заключается в создании за счет инсерционного мутагенеза мутантов с нарушениями в интересующем нас признаке или свойстве, с последующим клонированием соответствующего гена как такового, который заведомо содержит известную последовательность (инсерция).

Вышеназванные методы не предполагают ни каких изначальных сведений о генах, контролирующих тот или иной признак. Отсутствие рационального компонента в данном случае является положительным обстоятельством, поскольку неограничен нашими сегодняшними представлениями о природе и генном контроле конкретного интересующего нас признака.

Кроме всего этого группа ученых, таких как Марк Адам (ведущий сотрудник института геномных исследований в штате Мэриленд – США, частной исследовательской компании, занимающейся исключительной работой в области картирования генов), Крэйк Вентер (директор этого института) и соавторами, разрабатывается проект «Геном человека». Цель этого проекта заключается в выяснении последовательности оснований во всех молекулах ДНК в клетках человека. Одновременно должна быть установлена локализация всех генов, что помогло бы выяснить причину многих наследственных заболеваний и этим открыть пути к их лечению. Что бы последовательно приближаться к решению проблемы картирование генов человека, было сформулировано пять основных целей:

Завершить составление детальной генетической карты, на которой были бы помечены гены, отстоящие друг от друга на расстоянии не превышающем в среднем 2 млн. оснований (1 млн. оснований принято называть мегобазой);

► составить физические карты каждой хромосомы (разрешение 0.1 Мб);
► получить карту всего генома в виде охарактеризованных клонов (5 тыс. оснований в клоне или 5 Кб);
► завершить к 2004 году полное секвенирование ДНК (разрешение одного основание);
► нанести на полностью завершенную секвенсовую карту все гены человека (к 2005 году).

Ожидалось, что, когда все указанные цели будут постигнуты, исследователи определят все функции генов и разработают методы биологического и медицинского применения полученных данных.

Рассмотрев темпы ускорения работы в рамках проекта «Геном человека», руководители этого проекта объявили 23 октября 1998г., что программа будет полностью завершена гораздо раньше, чем планировалось, и сформулировали «Новые задачи проекта «Геном человека»:

► полностью завершить в декабре 1998 года работу по секвенирование генома «Круглого червя» c. Elegans (это было сделано в срок);
► закончить предварительный анализ последовательности ДНК человека к 2001 году, а полную последовательность к 2003 году;
► картировать к 2002 году геном плодовой мухи;
► начать секвенирование генома мыши с использованием методов ДНК искусственных хромосом дрожжей (завершить этот проект к 2005 году).

Помимо этих целей, официально включен в поддерживаемый правительством США и рядом других правительств проект, некоторые исследовательские центры объявили о задачах, которые будут решаться в основном за счет частных фондов и пожертвователей. Так, ученые калифорнийского университета (Беркли), Орегонского университета и Ракового исследовательского центра имени Фрейда Хатчинсона начали программу «Геном собаки».

Международное общество секвенирование в феврале 1996 года приняло решение о том, что любая последовательность нуклиотидов размером 1-2 Кб должна быть обнародована в течение 24 часов после ее установления.

Перспективы генной инженерии

Видео (кликните для воспроизведения).

Некоторые особенности новых технологий 21 века могут привести к большим опасностям, чем существующие средства массового уничтожения. Прежде всего, — это способность к саморепликации. Разрушающий и лавинно самовоспроизводящийся объект, специально созданный или случайно оказавшийся вне контроля, может стать средством массового поражения всех или избранных. Для этого не потребуются комплексы заводов, сложная организация и большие ассигнования. Угрозу будет представлять само знание: устройства, изобретённые и изготовленные в единичных экземплярах, могут содержать в себе всё, необходимое для дальнейшего размножения, действия и даже дальнейшей эволюции – изменению своих свойств в заданном направлении. Конечно, выше описаны вероятные, но не гарантированные варианты развития генной инженерии. Успех в этой отрасли науки сможет радикально поднять производительность труда и способствовать решению многих существующих проблем, прежде всего, подъему уровня жизни каждого человека, но, в то же время, и создать новые разрушительные средства.

10 продуктов генной инженерии
Оценка 5 проголосовавших: 1

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here