Урок 15
Тема: Основи генетичної та клітинної інженерії. Роль генетичної інженерії в сучасних біотехнологіях і медицині.
1. Основи генної інженерії
Генна інженерія – це сукупність методик для цілеспрямованоо переносу потрібних генів від одного виду живих організмів до іншого. Організм, в геном яких введено «чужі» гени, називаються трансгенними (рослини та тварини) або трансформованими (бактерії та гриби).
Питання про перспективу використання генної інженерії під час вирощування сільськогосподарської сировини продовжує спричиняти серйозні суперечки серед дослідників і споживачів. Серед позитивних аргументів — підвищена врожайність, екологічні переваги, захист від шкідників. З іншого боку — непевність частини споживачів у безпечності нових технологій.
Теоретично негативний вплив, наприклад, трансгенних рослин на інші організми можливий через наявність у організмі рослин біологічно активних речовин (інсектициди, фунгіциди та ін.). Вплив цих речовин може бути прямої або опосередкованої дії через трофічні ланцюги. Однак до сьогодні достовірних експериментальних даних про негативний вплив трансгенних рослин, стійких до шкідників, на нецільові організми не отримано.
У Європі модифіковані рослини сої та кукурудзи для виготовлення харчових продуктів дозволено з 1997 року, а харчові ферменти, добавки, одержані в результаті генної інженерії, використовують понад двадцять років. Слід відмітити, що ГМО-продукти є дешевшими, ніж продукти звичайної селекції, і можуть містити корисні для людей сполуки. Так, генетично модифікований сорт рису (золотий рис) містить значну кількість бета-каротину.
Генна інженерія є перспективним напрямком, який у майбутньому дозволить цілеспрямовано поліпшувати спадкові якості організмів, отримувати в необмеженій кількості цінні біологічно активні речовини. Однак, деякі вчені застерігають, що неконтрольовані роботи у галузі генної інженерії можуть призвести до створення небезпечних для людини організмів.
Досягненнями генної інженерії на сьогодні є:
1) Створено високопродуктивні штами мікроорганізмів, які синтезують інсулін, інтерферони, соматотропні (гормон росту), різноманітні ферменти та вітаміни
2) Створено банк генів (колекції генів різних організмів), що є необхідним для подальших досліджень і розвитку генної інженерії
3) Розвиток гемотерапії (лікування спадкових, онкологічних та деяких вірусних захворювань шляхом введення генів у соматичні клітини хворих людей)
Застосування в наукових дослідженнях
Генетична інженерія надзвичайно широко використовується в сучасній біології та медицині. Вона стала одним з головних інструментів як науки, так і виробництва. У наукових дослідженнях генетична інженерія дозволяє цілеспрямовано «вимикати» потрібні гени. Це допомагає досліджувати їхні функції. Також можна вводити в організм ген, якого він не мав раніше, і попередньо тестувати наслідки застосування нових технологій.
Важливі результати з допомогою цієї методики можна отримати в галузі аналізу шляхів реалізації генетичної інформації. Більшість генів еукаріотів можуть синтезувати кілька варіантів білків, і розібратися в роботі цього механізму можна тільки за допомогою генетичної інженерії.
Виробництво лікарських препаратів
Без генетично модифікованих організмів, які виробляють лікарські препарати, наразі важко уявити сучасну медицину. Деякі препарати просто неможливо отримати в інший спосіб. Використовують такі ліки вже досить давно. З 1982 року розпочалося масове застосування інсуліну, виробленого генетично модифікованою бактерією. Ген людського інсуліну згадуваній бактерії дістався штучно. До цього в лікуванні діабету використовували інсулін свиней, який часто спричиняв ускладнення й алергічні реакції.
Крім інсуліну, за допомогою генетично модифікованих організмів виробляють гормон росту, інтерферон, препарати для лікування інфаркту міокарда, препарати для лікування муковісцидозу, низки форм раку та інших захворювань.
Діагностика захворювань
Активно використовують технології генетичної інженерії для діагностики захворювань. Діагностувати таким чином можна інфекційні, спадкові захворювання, а також різні форми раку.
Ця діагностика ґрунтується на розпізнаванні специфічних ділянок нуклеїнових кислот — ДНК або РНК. Такий метод має дуже велику чутливість і високу надійність.
Генна терапія
Генна терапія — це сукупність технологій, яка забезпечує внесення змін у генетичний апарат соматичних клітин людини. Головне її призначення — лікування спадкових захворювань. Основна ідея — замінити дефектний ген у клітинах на нормальний. Для цього з організму спочатку виділяють клітини, вводять у них здоровий ген і поміщають клітини назад. Таку терапію проводять, наприклад, для гена тимідинкінази у людей з тяжкою формою імунодефіциту.
Генна терапія вже має приклади успішного застосування, але поки що всі ці дослідження проводять як експериментальні. Адже технологія є складною й потребує докладного вивчення можливих ризиків і негативних наслідків.
2. Основи клітинної інженерії
Клітинна інженерія – це конструювання клітин нового типу на основі їхнього культивування, гібридизації та реконструкції. Заснована на культивуванні окремих клітин або тканин на штучних поживних середовищах (білковий бульйон або агар-агар). Такі клітинні культури використовують для синтезу цінних речовин, виготовлення посадкового матеріалу, отримання клітинних гібридів.
Якщо взяти клітини різних органів і тканин або клітини різних організмів, об’єднати їх за допомогою спеціальних прийомів у одну, то утворюється нова гібридна клітина. Властивості цієї клітини істотно різняться від властивостей батьківських клітин. Таким шляхом можна отримувати клітини, що виробляють необхідні людині ліки.
Вирощування клітинних (тканинних) культур
Окремі клітини вирощують на поживних середовищах, в результаті чого утворюються клітинні культури. Клітини тварин і рослин, за їх переміщення на поживне середовище, здатні до поділу. Окрім цього клітини рослин є ще й тотипотентними, тобто за певних умов здатні утворити повноцінну рослину. Це надає можливість отримувати цінні речовини. Наприклад, культура клітин женьшеню, так само як і ціла рослина, здатна утворювати біологічно активні речовини. Також можна розмножувати цінні і рідкісні рослини в пробірках. Таким чином створюються безвірусні сорти картоплі та інших рослин.
Гібридизація соматичних клітин
На сьогодні розроблена методика гібридизації протопластів соматичних клітин. При цьому видаляються клітинні оболонки і зливаються протопласти клітин організмів, що належать до різних видів – картоплі та томату, яблуні та вишні. Отримані гібридні клітини можуть бути основою для створення нових гібридних форм рослин.
Соматичні клітини містять увесь об'єм генетичної інформації. Це дає можливість вивчати багато питань генетики людини, які неможливо досліджувати на цілому організмі.
Зробити конспект + зробити схему проведення генної терапії
Немає коментарів:
Дописати коментар