Start-365.ru

Работа и Занятость
8 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Генная инженерия плюсы и минусы

Генетическая инженерия плюсы и минусы

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 11 Декабря 2011 в 07:34, реферат

Краткое описание

Возможности, открываемые генетической инженерией перед человечеством, как в области фундаментальной науки, так и во многих других областях, весьма велики и нередко даже революционны. Так, она позволяет осуществлять индустриальное массовое производство нужных белков, значительно облегчает технологические процессы для получения продуктов ферментации — энзимов и аминокислот, в будущем может применяться для улучшения растений и животных, а также для лечения наследственных болезней человека.

Содержание

Введение 3
1. Краткая история становления генетики 2
2. Генетическая инженерия как наука 4
3. Теоретическое и практическое значение современной генетики 6
4.Плюсы и минусы генетической инженерии 9
5.Перспективы контроля над генами 10
Заключение 13
Список литературы 15

Вложенные файлы: 1 файл

КСЕ Генетическая инженерия плюсы и минусы.docx

Разработка широкого спектра современных антибиотиков возможна только на основе глубокого изучения частной генетики микроорганизмов — продуцентов антибиотиков и применения генетических методов их селекции, а с недавнего времени и методов генетической инженерии по конструированию микроорганизмов с заданными свойствами. Методы генетической инженерии и биотехнологии , основанные на генетических подходах, находят применение и при получении таких препаратов, как инсулин человека, интерферон, гормон роста и ряд других физиологически активных веществ, в том числе получение пищевых продуктов из трансгенных растений (т.е. генетически измененных с заданными параметрами).

С помощью генной инженерии:

-разработаны диагностические препараты, позволяющие обнаружить генетические аномалии в период беременности;

-разрабатываются методы лечения наследственных болезней путем введения генов с правильной информацией – генотерапия;

-культивирование генов больных и здоровых людей в клетках других с целью изучения молекулярных основ наследственных заболеваний человека.

С помощью биотехнологии получено множество продуктов для здравоохранения, сельского хозяйства, продовольственной и химической промышленности. Причем важно то, что многие из них не могли быть получены без применения биотехнологических способов. Особенно большие надежды связываются с попытками использования микроорганизмов и культур клеток для уменьшения загрязнения среды и производства энергии.

Селекционеры с помощью генетики увеличили производство сельскохозяйственной продукции и наращивание продовольственного потенциала, получили новые породы животных и сортов растений, но неизвестно повлияют ли биогенные продукты на генетику человека.

Немало спекуляций и домыслов появилось в последнее время относительно нового способа «изготовления» людей путем клонирования. Тут и страхи появления нового Гитлера и ему подобных, и рассуждения в духе апокалипсиса о том, что в будущем клоны вытеснят и уничтожат «нормальных людей», и другие тому подобные ужасы.

За всю историю человечество сотворило немало глупостей, но возможный запрет клонирования рискует побить все рекорды. Ибо оно, клонирование, не просто гуманно по своей сути, но способно кардинально решить такие проблемы, как трансплантация органов, возможность иметь детей при самых тяжелых случаях бесплодия и одиноким людям, а также шанс потерявшим ребенка родителям хоть немного смягчить свое горе, воспитывая двойника.

Трансплантация клонируемых органов способна спасти миллионы людей, умирающих по всему свету из-за дефицита органов, который создается, кстати, из-за всевозможных ограничений, навязанных «моралистами»: целостность трупа и его неприкосновенность после смерти.

Вторым важным следствием трансплантации клонируемых частей тела может стать пересадка утраченных органов: рук, ног, глаз и т.д. Лишить людей надежды забыть про инвалидность и стать нормальными людьми — разве это не в высшей степени негуманно?

Генетика человека не только использует достижения, полученные в исследованиях на других организмах, но и сама обогащает теоретические познания. Выбор нового объекта или применение новых методов, вызывающих расцвет генетики, каждый раз лишь на короткое время, сменяется периодом стабилизации, за которым следует новый подъем, появление новой области генетических исследований. Каждая новая фаза развития генетики не снимает предыдущих достижений, а, наоборот, расширяет и углубляет их. Генетические исследования постоянно расширяются, ибо именно генетика призвана осветить проблемы жизни, ее возникновения и развития.

4.Плюсы и минусы генетической инженерии

  1. Генетическая трансформация растений может ускорить селекционный процесс, сохранить наиболее желательные признаки сорта и привить два-три новых полезных
  2. С помощью применения ГМР создают более дешевые лекарства (инсулин), обеспечивают промышленность сырьем
  3. Генетически модифицированные продукты в силу своих качеств адаптации к среде, высокой стабильной урожайности могут решить проблему «голодающих стран»
  4. С помощью методов генетической инженерии возможно лечение тяжелых заболеваний человека: онкологических, наследственных заболеваний мозга и нервной системы, для исследования воспалительных и иммунологических заболеваний человека.
  1. Некоторые ГМ-растения, устойчивые к насекомым-вредителям, могут быть мутагенными и оказывать сильное негативное влияние на человеческие эмбрионы.
  2. Риск образования опухолей существует и при использовании трансгенных растений, отличающихся повышенной урожайностью за счет ряда ферментов. В результате внутриклеточных процессов в некоторых ГМ-сортах табака и риса накапливаются биологически активные продукты разложения этих ферментов, способные спровоцировать развитие рака.
  3. Некоторые чужеродные гены могут встраиваться в кишечную микрофлору человека. Большинство ГМ-растений содержит гены устойчивости к антибиотикам. Использование таких продуктов питания может привести к тому, что традиционные методы лечения с помощью антибиотиков будут малоэффективны.
  4. Введение в пищевую цепочку человека мутагенной еды может привести к распространению новых штаммов болезнетворных бактерий, а также к увеличению числа людей страдающих пищевыми аллергиями.
  5. Введение чужеродных генов в клетки млекопитающих, в частности человека, опасно возникновением химер и гибридов.
  6. В России не существует законодательства о генетически-модифицированных продуктах, человек зачастую не имеет информации о покупаемом им продукте, который может быть вреден.

5.Перспективы контроля над генами

Развитие генной инженерии сделает возможным улучшение генотипа человека. Масштабные задачи, стоящие сегодня перед человечеством требуют людей талантливых во многих отраслях, совершенных и высокоразвитых личностей, обладающих идеальным здоровьем, высочайшими физическими и умственными способностями. Таких людей можно будет создать методами генной, генетической и клеточной инженерии. Эти методы будут применимы как к только появляющимся на свет детям, так и к уже взрослым людям. Человек сможет многократно усилить свои собственные способности, и увеличить способности своих детей. С объективной точки зрения в этом нет ничего плохого или не этичного. Уже сегодня многие всемирно известные учёные, такие как Уотсон, один из первооткрывателей ДНК, говорят о том, что человеческая глупость, например, является по сути своей генетическим заболеванием и в будущем будет излечима 9 .

Будут полностью ликвидированы генетические причины заболеваний, все люди будут совершенно здоровыми. Старение будет остановлено и никому не придётся сталкиваться с увяданием, с упадком сил, с дряхлостью. Люди станут практически бессмертными — смерть будет становиться всё более редким явлением, перестав быть неизбежностью.

Известно, например, что одной из причин старения является сокращение теломер при каждом делении клетки. Теломеры — это копии фрагмента TTAGGG, расположенные на концах всех хромосом и защищающие ДНК как металлические наконечники шнурков. Обычно клетка умирает, пережив около 50 процессов деления, однако учёным удалось добиться неограниченного деления клеток. В конце 1990-х ученым удалось внедрить в клетки открытый ими ген, отвечающий за выработку белка теломеразы, восстанавливающего теломеры, и тем самым сделать их бессмертными 10 .

Конечно, отдельные группы, не отягченные соответствующими знаниями, но, преследующие какие то личные, идеологические или лоббистские цели могут пытаться запретить подобные технологии, но как показывает история развития науки, надолго это сделать им не удастся.

Прогресс вряд ли остановится на исправлении недостатков. Излечив болезни и остановив старение, человек примется за улучшение собственного организма, за его перестройку по собственным планам и желаниям. Люди смогут произвольным образом лепить свое собственное тело и мозг, добавлять себе новые способности, возможность жить под водой, летать, питаться энергией солнечного света, добавлять новые отделы мозга, новые органы тела. Любители модификации своего тела смогут сделать свои тела похожими на тела животных или даже химер, таких как кентавры или русалки.

Человек вряд ли ограничится собственной перестройкой. Он сможет воссоздать организмы, исчезнувшие ранее с лица Земли — мамонтов, птицу дронта, динозавров, а также создавать совершенно новые организмы — драконов, единорогов, живые дома, летающие деревья. Любой организм, существование которого не противоречит законам природы, сможет быть создан. Новые виды животных, растений и даже совершенно новых существ будут создаваться в промышленных целях, как форма творчества, для освоения космоса. Кроме того, человек наверняка захочет помочь братьям своим меньшим подняться с животного уровня. С помощью генной модификации можно будет усилить интеллект собак, шимпанзе, дельфинов, других животных. Человек больше не будет одинок в царстве жизни на Земле.

Но генная революция не будет длиться бесконечно. Идущий параллельно прогресс в области нанотехнологий приведёт к тому, что границы между живым и неживым будут стёрты. Нанороботы и роботы смогут выполнять все функции биологических объектов, кибернетические организмы будут сочетать в себе биологические и машинные части, андроиды будут неотличимы от биологических людей. Искусственный интеллект и загруженные в компьютер люди будут разумны так же как и личности, существующие в живых мозгах. В конце концов, неизбежна перестройка всей косной материи в умную материю, организованную на нано-уровне, обладающую способностью перестраивать себя и служить носителем разума. Но это уже совсем другая история

Заключение

В заключении к своей работе хочу сказать, что генетика — сравнительно молодая наука. Но перед ней стоят очень серьезные для человека проблемы. Так генетика очень важна для решения многих медицинских вопросов, связанных прежде всего с различными наследственными болезнями нервной системы (эпилепсия, шизофрения), эндокринной системы (кретинизм), крови (гемофилия, некоторые анемии), а также существованием целого ряда тяжелых дефектов в строении человека.

Читать еще:  Где учат на биоинженера

Разделы генетики, связанные с изучением действия мутагенов на клетку (такие как радиационная генетика), имеют прямое отношение к профилактической медицине.

В результате интенсивного развития методов генетической инженерии получены клоны множества генов рибосомальной, транспортной и 5S РНК, гистонов, глобина мыши, кролика, человека, коллагена, овальбумина, инсулина человека и др. пептидных гормонов, интерферона человека и прочее. Это позволило создавать штаммы бактерий, производящих многие биологически активные вещества, используемые в медицине, сельском хозяйстве и микробиологической промышленности.

Особую роль генетика стала играть в фармацевтической промышленности с развитием генетики микроорганизмов и генной инженерии. Несомненно, многое остается неизученным, например, процесс возникновения мутаций или причины появления злокачественных опухолей. Именно своей важностью для решения многих проблем человека вызвана острая необходимость в дальнейшем развитии генетика. Тем более что каждый человек ответственен за наследственное благополучие своих детей, при этом важным фактором является его биологическое образование, так как знания в области аномалии, физиологии, генетики предостерегут человека от совершения ошибок.

Минусы и проблемы генной инженерии

У этой медали есть и оборотная сторона. Эта сторона разительно отличается от блестящего фасада, созданного поклонниками генетической революции. Здесь нет победных реляций и аплодисментов, а лица людей отнюдь не светятся счастьем. Суровая проза жизни уже сейчас показывает во всей красе неприглядные последствия воздействия трансгенных организмов на сбалансированный природой органический мир голубой планеты.

Начать можно с того самого колорадского жука, который, в своё время, так любил лакомиться картошкой. Введённый в её клубни модифицированный ген навсегда отбил охоту у бедного насекомого зариться на чужое добро. Жук просто стал вымирать в массовых масштабах, а урожайность полезного корнеплода расти.

И что же, если кому-то это и принесло счастье, то только тем, кто эту картошку выращивает и продаёт, и то при условии, что они её сами не едят. А дело всё в том, что таким способом защищённые клубни дали попробовать лабораторным мышам. Через небольшой период времени у них развился рак пищевода. Несчастные грызуны стали умирать ничуть не хуже, чем колорадский жук.

Есть вполне обоснованное подозрение, что эту картошку едят и люди. У них конечно организм побольше, покрепче, они не какие-то там лабораторные мыши, но чем чёрт не шутит. Последствия могут отразиться не обязательно на тех, кто эти клубни ест, а скажем, на только что родившемся ребёнке.

Разве мало сейчас случаев, когда рождаются дети с шестью пальцами, со сросшимися ногами, с полным отсутствием гениталий или без глаз и ушей. Это говорит о том, что надёжный генетический аппарат, созданный природой, по каким-то непонятным причинам дал сбой. Винить во всём картошку естественно нельзя, хотя бы потому, что эта сельскохозяйственная культура только вершина айсберга.

Никогда не надо забывать, что генная инженерия – абсолютно новая технология. Необдуманное и неумелое использование этого инструмента не просто разрушает, а вносит хаос в созданные природой генетические барьеры между людьми, животными, растениями и бактериями. Сейчас все кому не лень объединяют гены, не состоящие даже отдалённо в родстве, навсегда и окончательно изменяя их генетический код.

Впервые в истории цивилизации человек стал конструктором и архитектором органической жизни. Биоинженеры уже в ближайшие годы могут создать десятки тысяч новых организмов. Только представив такое, волосы на голове встают от ужаса. Последствия могут быть страшными, так как никто не имеет даже элементарного представления к чему приведут подобные трансформации.

Нельзя сказать, что всем наплевать на конечные результаты столь смелых и дерзких преобразований в такой тонкой области, как генетика. Равнодушных здесь нет. Работы, направленные на прогнозирование здоровья человека, животных, на состояние растительного мира, ведутся, но их ничтожно мало, к тому же выводы не возможно сделать за один день, здесь нужен очень длительный период времени.

Страшные смертельные мутации могут проявиться только во втором или третьем поколении, а никак непроверенные генетические модификации доступны всем уже сейчас. Но даже при тщательном анализе и прогнозировании последствий от вновь изобретённого трансгенного продукта, никто и никогда на все 100% не сможет гарантировать его полную безопасность. Окончательное заключение могут дать результаты экспериментов, которые нужно проводить десятки лет. Ждать столько никто не будет.

Генная инженерия может нанести смертельный вред сельскому хозяйству, хотя бы потому, что генетически изменённые растения, устойчивые перед вирусами, могут спровоцировать мутацию этих вирусов. Те станут более опасными, примут совсем другие формы и начнут атаковать другие виды растений.

Уже доказано, что некоторые трансгенные растения могут выделять токсины и другие вредные вещества, способные нанести вред птицам, животным, а также насекомым. Те же пчёлы, «наевшись» таких геномодифицированных выделений, просто погибнут, а их мёд будет медленно действующим ядом.

Генетически изменённые сельскохозяйственные культуры и животные уже провоцируют развитие токсических и аллергических реакций у людей. Употребление таких продуктов может привести к фатальным последствиям. Впрочем подобное уже случалось, когда генетически созданные пищевые добавки убивали людей, вызывая смертельные заболевания крови.

Немало учёных считает, что технологии генной инженерии страшнее ядерных технологий. Масштаб бедствий может быть на порядки выше, а нравственная деградация людей, попрание морально-этических норм вообще не поддаются никаким измерениям.

Последнее во многом связывают с клонированием человека. Здесь существуют две абсолютно полярные точки зрения. Одни придерживаются того мнения, что создание идеально похожих людей аморально по сути. Напрочь также отрицают получение эмбрионных стволовых клеток, считая это убийством зарождающейся жизни.

Их оппоненты, наоборот, не видят в клонировании ничего ужасного, считая даже необходимым в некоторых случаях такое воспроизводство человека. Например при бесплодии или при однополых браках вполне возможен подобный сценарий. Получение же эмбрионных стволовых клеток одобряется даже в некоторых странах на государственном уровне.

Издевательства над животными тоже весомый аргумент, широко используемый для критики неэтических методов, применяемых генной инженерией. В результате экспериментов с ДНК часто получаются абсолютно нежизнеспособные организмы с серьёзными отклонениями: две головы, шесть ног и др. Это вызывает мучения живых существ, страдания. Здесь трудно что либо возразить – оставим это на совести экспериментаторов.

Всё плохо, в то же время нельзя забывать о терапевтических возможностяхгенной инженерии. Введение в организм больного человека гена, способного синтезировать повреждённый белок – это сегодняшний день медицины. Такие технологии спасли уже не один десяток людей. Генной терапией лечат диабет, анемию, пытаются победить рак, борются с наследственными нарушениями в иммунной системе. Этот список можно продолжать до бесконечности.

При объективном рассмотрении получается, что генная инженерия – палка о двух концах. Точнее не палка, а остро-заточенный нож. Оказавшись в умелых руках мудрого человека, он превращается в оружие созидания, добра и защиты. В руках же жадного, амбициозного и недалёкого господина – это оружие агрессии, разрушения и, если хотите, самовредительства. Очень хочется верить, что этот нож окажется у достойного представителя рода человеческого.

Генная инженерия. Плюсы и минусы

Автор: Пользователь скрыл имя, 21 Января 2011 в 09:05, реферат

Описание работы

Важной составной частью биотехнологии является генетическая инженерия. Родившись в начале 70-х годов, она добилась сегодня больших успехов. Методы генной инженерии 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.

Содержание

Введение…………………………………………………………….стр. 2
1. История развития генной инженерии ……………. ………..….стр. 3
2. Влияние генов на человека ………………………………………стр. 4-5
3. Научно-исследовательские аспекты …………………………….стр. 5-6
4. Схема, используемая в генной инженерии ……………………..стр. 6-11
5. Среда и наследственность ……………………………………….стр. 11-13
6. Плюсы Генной инженерии ………………………………………стр. 13-14
7. Минусы Генной инженерии…………………………………….. стр. 14
8. Уменьшение риска, связанного с генными технологиями ……стр. 14
Заключение…………………………………………………………. стр. 15-16
Список литературы…………………………………………………. стр. 17
Приложение. стр. 18

Читать еще:  Инженер it технологий
Работа содержит 1 файл

реферат Генная инженерия.docx

То же случилось и с геном гомосексуализма. Вопреки устремлениям и уверениям, ученым не удалось отыскать ген, заставляющий мужчину предпочитать особей своего пола «всем красавицам Шираза». Гены определяют многое, но не все!

Нет, и не будет найдено никаких особенных генов, отвечающих, например, за интеллект. Исследования показали, что новорожденные дети мало различаются по своему интеллекту. Все довершает воспитание, заботливое или небрежное. Дети — при своих-то врожденных способностях — чаще всего бывают именно «запущены» родителями и близкими. Или же они сами «запускают» себя, ленясь, зарывая свой талант, не развивая свои способности. Если б отвергнутый нами одиозный политик проповедовал в своей жизни только одно: «Учиться, учиться и учиться!», цены бы этому лапушке не было. Да и нам тоже, если б мы одного этого завета и слушались.

Гены решают многое, но не все. Мы уступаем им нашу конституцию, но то, что восстает против всеобщего закона — дух, — становится достоянием нашего знания, нашей воли. Да, мы часто идем на поводу у генов. Мы наследуем цвет глаз и окраску волос, форму носа и оттенок кожи. Мы наследуем многие недуги. Все, с чем мы приходим в жизнь, впрямь заложено в наших генах. Они — инструкция нашей конструкции. (Если точно говорить: наследственность определяет норму реакции, норму изменчивости.) Именно они определяют строение ферментов и протеинов, жизненно важных для работы всех клеток нашего организма. И все же, если в генах нет какого-то уж очень серьезного изъяна, любые их вариации можно как-то компенсировать путем влияния, воздействия окружающих, подражания им.

Генная инженерия — экспериментальная наука. Возникла на стыке молекулярной биологии и генетики официально в 1972 г., когда в лаборатории П. Берга (Стенфордский университет, США) была получена первая рекомбинантная (гибридная) ДНК на базе объединения генетического материала, полный геном вируса обезьян 40, часть генома изомерного бактериофага и гены галактозного оперона.

Генная инженерия нацелена на создание организмов с новыми комбинациями наследственных свойств путем конструирования функционально-активных генетических структур в форме рекомбинантных ДНК из фрагментов геномов разных организмов, которые вводились в клетку.

Как отмечалось, впервые рекомбинантную ДНК получила группа П. Берга в 1972 г. В 1973-74 гг. С. Коэном, Д. Хелинским, Г. Бойером и другими учеными впервые сконструированы функционально активные молекулы гибридной ДНК, то есть удалось их клонирование. Были созданы первые, не существующие в Природе, плазмиды (стабилизатор наследства) на базе ДНК из разных видов бактерий и высших организмов, из ДНК лягушки (кодирующей синтез рРНК), морского ежа (контролирующей синтез белков-гистон), и от мыши.

Вскоре аналогичная работа была выполнена в нашей стране группой специалистов под руководством С. И. Алиханяна и А. А. Баева.

Работы в направлении синтеза гена начались еще до 1972 г. Так в 1969 г. появились публикации по выделению генов при помощи физических и генетических методов.

На начальном этапе развития генной инженерии широко использовался способ получения генов из природных источников, и он до сих пор применяется для создания банка генов.

Метод химического синтеза генов и введения их в клетки микроорганизмов обеспечил возможность получения продуцентов инсулина человека для лечения больных диабетом, открылся путь для производства продуктов белковой природы.

Широкое распространение нашел метод ферментативного синтеза генов по механизму обратной транскрипции. Он позволяет синтезировать практически любой ген. С его помощью созданы и клонированы в бактериях гены, кодирующие глобины человека, животных, птиц и т. п., интерферон человека, который используют для борьбы с вирусными инфекциями, злокачественными опухолями и рядом других заболеваний.

Однако остается нерешенной проблема стабильности гибридных молекул. Вектор должен обеспечивать стабильное наследование ДНК в автономном состоянии, иметь генетические маркеры для обнаружения трансформированных клеток, содержать сайт узнавания и др. Он используется для получения банка генов, так как клонированные в них большие фрагменты ДНК легко хранить, выделять и анализировать. Создаются специальные векторы и для клонирования ДНК в клетках животных и растений, при этом в клетках животных могут быть некоторые вирусы, а растений — агробактерии на основе специальных плазмид и передаваться клеткам в естественных условиях бактериями.

Генную инженерию составляет совокупность различных экспериментальных приемов (методик), обеспечивающих конструкцию (реконструкцию) и клонирование молекул ДНК (генов) с заданными целями.

Методы генной инженерии используют в определенной последовательности, причем различают несколько стадий в выполнении типичного генно-инженерного эксперимента, направленного на клонирование какого-либо гена, а именно:

1. Выделение ДНК из клеток интересующего организма (исходного) и выделение ДНК-вектора.

2. Разрезание (рестрикция) ДНК исходного организма на фрагменты, содержащие интересующие гены, с помощью одного из ферментов- рестриктаз и выделение этих генов из образованной рестрикционной смеси. Одновременно разрезают ( рестрикциируют) векторную ДНК, превращая ее из кольцевой структуры в линейную.

3. Смыкание интересующего сегмента ДНК (гена) с ДНК вектора с целью получения гибридных молекул ДНК.

4. Введение гибридных молекул ДНК путем трансформации в какой-либо другой организм, например, в Е. coli или в соматические клетки.

5. Высев бактерий, в которые вводили гибридные молекулы ДНК, на питательные среды, позволяющие рост только клеток, содержащих гибридные молекулы ДНК.

6. Идентификация колоний, состоящих из бактерий, содержащих гибридные молекулы ДНК.

7. Выделение клонированной ДНК (клонированных генов) и ее характеристика, включая секвенирование азотистых оснований в клонированном фрагменте ДНК.

ДНК (исходная и векторная), ферменты, клетки, в которых клонируют ДНК — все это называют «инструментами» генной инженерии.

Рассмотрим методику выделения ДНК на примере ДНК плазмид. ДНК из плазмидосодержащих бактериальных клеток выделяют с помощью традиционной техники, заключающейся в получении клеточных экстрактов в присутствии детергентов и последующем удалении из экстрактов белков фенольной экстракцией Полная очистка плазмидной ДНК от белков, РНК и других соединений проводится в несколько стадий. После того как клетки разрушены, например, с помощью лизоцима (растворены их стенки), к экстракту добавляют детергент, чтобы растворить мембраны и инактивировать некоторые белки. Большинство хромосомной ДНК удаляют из получаемых препаратов обычным центрифугированием.

Часто для полной очистки используют хроматографию. Если требуется очень тщательная очистка, используют высокоскоростное центрифугирование в градиенте плотности CsCI с использованием этидия бромида. Оставшаяся хромосомная ДНК будет фрагментирована в линейную, тогда как плазмидная ДНК останется ковалентно закрытой. Поскольку этидия бромид менее плотен, чем ДНК, то при ультрацентрифугировании в центрифужной пробирке будет «выкручиваться» два кольца — плазмидная ДНК и хромосомная ДНК Плазмидную ДНК отбирают для дальнейшей работы, хромосомную ДНК выбрасывают.

4.2. Ферменты-рестриктазы и рестрикция ДНК

В ходе эволюции бактерии развили способность синтезировать так называемые рестрицирующие ферменты (эндонуклеазы), которые стали частью клеточной (бактериальной) системы рестрикции-модификации. У бактерий системы рестрикции-модификации являются внутриклеточной иммунной системой защиты от чужеродной ДНК. В отличие от высших организмов, у которых распознание и разрушение вирусов, бактерий и других патогенов происходит внеклеточно, у бактерий защита от чужеродной ДНК (ДНК растений и животных, в организме которых они обитают) происходит внутриклеточно, т. е. тогда, когда чужеродная ДНК проникает в цитоплазму бактерий. С целью защиты бактерии в ходе эволюции развили также способность «метить» собственную ДНК метилирующими основаниями на определенных последовательностях. По этой причине чужеродная ДНК из-за отсутствия в ней метальных групп на тех же последовательностях плавится (разрезается) на фрагменты разными бактериальными рестриктазами, а затем деградируется бактериальными экзонуклеазами до нуклеотидов. Можно сказать, что таким образом бактерии защищают себя от ДНК растений и животных, в организме которых они обитают временно (как патогены) или постоянно (как сапрофиты).

Рестриктазы впервые были выделены из Е. coli в 1968 г- Оказалось, что они способны разрезать (плавить) молекулы ДНК на разных сайтах (местах) рестрикции. Эти ферменты получили название эндонуклеаз класса I. Затем у бактерий были обнаружены эндонуклеазы класса II, которые распознают в чужеродной ДНК сайты рестрикции специфически и на этих сайтах тоже осуществляют рестрикцию. Именно ферменты этого класса стали использовать в генной инженерии. Тогда же были открыты ферменты класса III, которые плавят ДНК рядом с сайтами распознания, но эти ферменты не имеют значения в генной инженерии.

Действие системы рестрикции-модификации «рационализуется» так называемыми палиндромными (распознающими последовательностями) азотистых оснований, которые являются сайтами рестрикции ДНК. Палиндромные последовательности — это последовательности оснований, которые одинаково читаются вперед и назад, как, например, последовательность букв радар. Поскольку цепи ДНК обладают антипараллельным направлением, то считают, что последовательность является палиндромной, если она идентична, когда читается в направлении от 5′- к 3′-концу на верхней и 3′- к концу на нижней цепи, а именно:

Читать еще:  Инженер земельного кадастра

Палиндромы могут быть любых размеров, но большинство тех палиндромов, которые используют в качестве сайтов узнавания рестриктазами, состоят из 4, 5, 6 и реже 8 оснований.

Рестриктазы — это абсолютно необходимый инструмент в генной инженерии для вырезания интересующих фрагментов (генов) из больших молекул ДНК. Поскольку известно более 100 ферментов рестрикции, то это позволяет выбор рестриктазы и селективное вырезание фрагментов из исходной ДНК.

Замечательной особенностью рестриктазы является то, что они продуцируют разрезы молекул на несколько фрагментов (рестрик-тов) ДНК уступами, в результате чего в образующихся концах одна цепь длиннее другой, образуя своеобразный хвост. Такие концы (хвосты) получили название «липких» концов т. к. они способны к самокомплементарности.

Рассмотрим результаты рестрикции на примере одной из наиболее известных рестриктазы Eco RI из системы рестрикция-модификация Е. coli. Вместо того, чтобы плавить ДНК в центре па-линдромной последовательности узнавания, этот фермент плавит ДНК за пределами центра и продуцирует 4 самокомплементарных («липких») конца, состоящих из разного количества нуклеотидов, а именно:

Эти «липкие» концы в генно-инженерных опытах полезны по той причине, что они могут быть воссоединены комплементарно при низких температурах, что позволяет эффективное смыкание ДНК-фрагментов.

Сайты распознания и сайты плавления в случае других рестриктазы имеют другое содержание, а именно:

Вслед за рестрикцией ДНК из рестрикционной смеси выделяют рестрикционные ДНК-фрагменты (ДНК-рестрикты), которые необходимы затем для объединения с вектором. Для выделения ДНК-рестриктов прибегают к электрофорезу, поскольку с помощью этого метода рестрикцированную ДНК очень легко фракционировать благодаря размерам фрагментов-рестриктов и благодаря константным отношениям электрический заряд-масса. Фрагменты в электрическом поле мигрируют в ходе электрофореза при частоте, зависимой от их размеров (массы). Чем больше (длиннее) фрагмент, тем медленнее он мигрирует в электрическом поле. Материалом, в котором проводят электрофорез, являются незаражающиеся агарозы и полиакриламид. Для опознания фрагментов используют этидия бромид, который красит фрагменты, что ведет к их более легкому обнаружению

Результативность электрофореза очень высока, поскольку с его помощью могут быть разделены фрагменты, размеры которых составляют от 2 до 50 000 оснований.

После электрофореза фрагменты из агарозы выделяют с помощью разных методов. На основании результатов сравнения размеров рестрик-тов одной и той же ДНК, полученных с помощью разных рестриктазы, строят рестрикционные карты, на которых показывают сайты рестрикции каждой из использованных рестриктазы. В практическом плане рестрикционные карты позволяют определять не только размеры рестрик-тов, но и выяснять расположение в молекулах ДНК локусов тех или иных генов.

ГМО есть или не есть?

ГМО, Генетически Модифицированные Организмы — организмы (микроорганизмы, растения, животные), геном которых был искусственно и целенаправленно изменен ( модифицирован) введением определенных генов другого живого организма, методами генной инженерии. Эти изменения производятся с целью получить организм с новыми, ожидаемыми свойствами. Так, для сельскохозяйственных культур это повышение устойчивости к вредителям, увеличение сроков хранения, улучшение вкусовых свойств. Трансгенными называют организмы, измененные с применением генетического материала организма другого вида, при естественном скрещивании это невозможно.
Отношение к ГМО — один из самых неоднозначных вопросов на сегодняшний день. На протяжении последних десятилетий в научной среде, СМИ, интернет- пространстве не утихают споры о пользе или потенциальном вреде ГМО. Однозначное мнение на данный момент не сформировано и пока мир прочно разделен на убежденных сторонников и яростных противников ГМО.
Реалии же таковы: в 2015 году генетически модифицированные культуры составили 99% собранного в США урожая сахарной свеклы, 94% соевых бобов, 94% хлопка и 92% кормовой кукурузы. Значительны доли модифицированной пшеницы, табака, картофеля, клубники.
На сегодня уже 12% всех земель планеты сельхозназначения заняты модифицированными культурами.
Страны, где наиболее массово выращивают модифицированные растения : США (60%), второе место у Аргентины и Бразилии, третье у Парагвая и Уругвая, четвертое у Канады, пятое у Индии.
На сегодня ГМО – компоненты, в том или ином виде присутствуют практически во всех сферах нашей жизни. Это — реальность, в которой мы уже живем, обратный путь, вряд ли возможен.

Плюсы ГМО
— Ускорение селекции и гибридизации. На создание нового сорта с заданными признаками без использования методов генной инженерии ранее уходили десятилетия. Сейчас возможно получить измененное растение в сроки до года. Так получают виды, устойчивые к негативным погодным условиям, вредителям.
— Снижение расходов на производство ( требуется меньше удобрений, гербицидов, инсектицидов), следовательно возможность наращивать объемы выращиваемой продукции.
— Сокращение потерь при хранении (модифицированные сорта лучше переносят хранение и транспортировку)
— Сокращение трат на борьбу с вредителями ( сорта картофеля, устойчивые к калорадскому жуку)
Как мы видим- плюсы неоспоримы и однозначны. Фактически, использование модифицированных организмов- реальная возможность избавить человечество от голода .

Минусы ГМО
В обществе, в первую очередь, благодаря позиции СМИ, активно эксплуатирующим эту гарантированно вызывающую эмоциональный отклик тему , отношение к ГМО сложилось крайне отрицательное. К сожалению, большинство информационных материалов подаются в агрессивной, ультимативно-осуждающей использование модифицированных организмов форме. Однако, все не настолько однозначно, на сегодняшний день мировым научным сообществом ГМО тактично оцениваются как потенциально опасные.
Противники ГМО ссылаются на следующие гипотетически возможные последствия употребления модифицированных продуктов:
— Аллергические реакции, либо на сам продукт-ГМО, либо на исходный материал.
-Употребление генетически модифицированных продуктов, предположительно, может спровоцировать развитие онкологических заболеваний, возникновение новых вирусов.
-Вероятность исчезновения некоторых видов растений.

Cложившаяся ситуация парадоксальна- ученые отрицают негативное воздействие ГМО на здоровье человека, подтверждая это результатами многолетних исследований. Потребители же пищевой продукции, не утруждая себя логическими размышлениями, идут на поводу у СМИ, которые в погоне за громкими заголовками, передергивают факты, нагнетая истерию вокруг ГМО.
В России законодательные и регуляторные органы, во многом под давлением общественного мнения, жестко ограничивают и контролируют использование ГМО в сельском хозяйстве.
Запрет на выращивание ГМО-культур действует во Франции, Венгрии, Швеции, в большинстве других стран обязательна маркировка продукции о присутствии в ней ГМО-элементов. Допустимые нормы содержания модифицированных генов в продуктах: в США – 10%, в Японии – 5%, в Евросоюзе – не более 0,9%.
В 2016 году опубликованы результаты самого масштабного исследования о влиянии ГМО на человека “Genetically Engineered Crops: Experiences and Prospects (2016)”. Для выяснения, каковы же потенциальные риски использования ГМО были проанализированы более 900 научных статей, изданных за последние 30 лет, на тему влияния ГМ-культур на организм человека и окружающую среду. Анализ статей продолжался два года комитетом из 50 учёных, исследователей и специалистов от сельского хозяйства и биотехнологий. Документ рецензировали 26 независимых экспертов. Заключение, полученное в результате анализа информации таково — употребление продуктов из ГМ-культур не имеет корреляции (связи) с заболеваниями раком, ожирением, диабетом, болезнями ЖКТ, заболеваниями почек, аутизмом и аллергиями. Не установлено долговременного повышения заболеваемости после массового распространения продуктов питания из ГМ-культур в США и Канаде в 90-е годы. Обнаружены определённые свидетельства положительного влияния ГМО на здоровье людей из-за сокращения количества инсектицидных отравлений и повышения уровня витаминов у населения развивающихся стран.
Вывод ученых однозначен: негативное влияние на живые организмы употребление ГМО не оказывает, возможность потенциально негативного влияния употребления модифицированной продукции на здоровье на сегодняшний день научно не доказана. Однако, общественное мнение, сформированное некомпетентными СМИ, резко отрицательно воспринимает растущее распространение ГМО- продукции. Судя по опросам, более половины населения России уверены, что употребление ГМО наносит несомненный урон здоровью. Наиболее часто ГМО представляют как потенциальный аллерген или канцероген. Такой настрой потребителей послужил причиной появления на пищевом рынке нового элемента маркетингового разделения — маркировки «без ГМО».
Однако, утверждать, что отложенное, проявляющееся в следующих поколениях людей пагубное влияние ГМО исключено, тоже нет оснований. Данная сфера науки развивается стремительно, и на сегодня прошло недостаточно времени, для окончательных выводов. Плоды генной инженерии, как и любые блага цивилизации имеют свою цену, которая, к сожалению, пока неизвестна.
В связи с этим, в России с 2016 запрещается использовать для посева (посадки) семена растений, генетическая программа которых изменена с использованием методов генной инженерии, содержащие генно-инженерный материал, внесение которого не может являться результатом естественных (природных) процессов, за исключением посева (посадки) таких семян при проведении экспертиз и научно-исследовательских работ.
Как в дальнейшем будет развиваться генная инженерия, каковы отсроченные последствия возрастающего производства и потребления ГМО продукции, предполагать сложно. Наиболее вероятный вариант -одновременное сосуществование трансгенных и обычных организмов с предоставлением потребителю гарантированной возможности самостоятельного выбора.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector