Генна інженерія

3.2 Генна інженерія

Суть генної інженерії полягає в штучному створенні (хімічний синтез, перекомбінації відомих структур) генів з конкретними необхідними для людини властивостями і введення його у відповідну клітину (на сьогодні це частіше всього бактеріальні клітини, наприклад, кишкова паличка) – створення “штучної” бактерії – лабораторії по виготовленню необхідного для людини продукту.

3.2.1 Генна інженерія в тваринництві

Багато спеціалістів, що працюють в області нових методів розведення сільськогосподарських тварин, вважають, що вже в найближчий час генна інженерія, пов’язана з пересадкою генів, стане наймогутнішим методом отримання тварин з необхідними властивостями. Так, ще в 1986 році австралійські вчені вперше в світі створили трансгенну вівцю шляхом введення в ембріон гену, відповідального за синтез гормону росту овець. Були експерименти по передачі гену людського гормону росту в генетичний апарат (ДНК) свині. В 1999 році вчені з Гарвардського університету (США) виділили ген, присутній в кур’ячих ніжках і відповідальний за їхній ріст. Ген пересадили в крила курчат, і через кілька місяців були створені перші в світі чотириногі кури. Вчені вважають, що ці тварини будуть мати велике значення в тваринництві майбутнього.

Великі можливості відкриваються для біотехнології при використанні методу клонування ссавців. Цей метод вже застосовується, наприклад, в ембріології корів і овець. Ембріони, що складаються з 60-80 клітин, роздрібнюють в спеціальних посудинах їх підрощують до утворення ембріонів, а потім трансплантують самицям. Таким чином, в принципі, з одного ембріону можна отримати кілька десятків тварин.

Найбільш розвинутий в наш час напрям в біотехнології тварин – це трансплантація ембріонів. Цей метод дозволяє перш за все пришвидшити розведення тварин з високими спадковими якостями, а також зберегти цінний генофонд, так як отримані ембріони можна консервувати замороженням і зберігати скільки завгодно. З допомогою цього методу вже отримують до 80 нащадків з однієї корови за два роки. В США таким способом було отримано ще 1980 році 23 тисячі телят, а в Канаді – 7 тис.

3.2.2 Генна інженерія в рослинництві

Важливе значення для генетичної інженерії і біотехнології має розроблений в останні 220-25 років метод ізольованих протопластів. Він дозволяє з допомогою ферментативного гідролізу руйнувати клітинні стінки і виділяти в великій кількості “гай” клітини, позбавлені клітинної оболонки і оточені тільки плазмалемою. Такі кулеподібні клітинні утворення були названі протопластами. Протопласти відрізняються від звичайних клітин такими важливими властивостями, як здатність зливатись одне з одним при визначених умовах, поглинати з навколишнього розчину різні молекули (білки, нуклеїнові кислоти) і різні органели та мікроорганізми. І особливо цінно, що протопласти здатні на спеціальному середовищі ренегерувати (синтезувати знову) клітинну оболонку, ділитись, утворюючи калус, і ренегерувати цілу рослину.

До 1985 року вважалось, що вивести однодольні рослини з протопласту неможливо. Але в цьому році в деяких наукових інститутах Японії відтворили рис. Були подані заявки на реєстрацію мутантних сортів рису: короткостебельний міцуї байосаса №1 (вивела хімічна фірма “Міцуї тоацу кагаку”) і низькостебельний пізній хацуюме (вивів науково-дослідницький інститут фітоінженерії Японії). Це доводить практичну цінність селекції з використанням протопласту.

При праці з однодольними рослинами використовують плазмиди кишкової палички, для введення генів застосовують поліетиленгліколь або електроперфорацію. Але відомих корисних генів небагато: інсектицидні гени, гени стійкості до вірусів, гербицидів, гени забарвлення кольорів. Ця технологія набагато складніша зливання клітин. Саме відтворення цієї методики потребує великих витрат. В зв’язку з цим актуальні різні форми міжнародного співробітництва, але при цьому виникає проблема права на інтелектуальну власність.

Прибутки, що можна отримувати, застосовуючи досягнення генної інженерії, дуже зацікавили фірми зовсім інших галузей промисловості. Так, фірма “Саппоро біру” (один з провідних виробників пива в Японії) розробила технологію масового вирощування клональної розсади орхідей. Хімічна фірма “Ніппон сьокубай кагаку” розробила систему вирощування декоративних рослин для прикрашення службових приміщень.

Нові досягнення в генній інженерії можуть мати дуже велике значення для сільського господарства. І вже зараз деякі сорти виведених за новими технологіями рослин знаходять собі місце на посівних площах різних країн. Для прикладу можна взяти сорти картоплю, що містять ген Bt. Цей ген, що походить від значно поширеної грунтової бактерії Bacillus thuringiensis, виробляє інсектицидний кристалічний білок. Коли комаха-шкідник з’їдає бактерію або клітини рослини, які містять цей білок, він викликає у комах розклади, що унеможливлює травлення. Бактерія (Bt) має багато видів. Кожен вид бактерії здатен чинити негативний вплив тільки на один або декілька видів комах. Вид Bacillus thuringiensis вбиває тільки жуків тінебріонідів, до яких належить колорадський жук, який знищує велику кількість урожаю в Україні.

Використовуючи тонку методику наукової генної інженерії, генетикам вдалось трансплантувати ген, який є носієм коду Bt-білка, з бактерії в організми кількох різних видів рослин (деякі сорти картоплі, кукурудзи, бавовника т. ін.). Агентство США з охорони навколишнього середовища, Агентство США з контролю за продуктами харчування та медичними препаратами, Міністерство сільського господарства в США та тисячі вчених-професіоналів з усього світу встановили, що кристалічні Bt- білки та їхні гени-перемикачі не можуть завдати жодної шкоди здоров’ю чи життю людини.

Трансгенна картопля не вирішує всіх проблем у сільському господарстві, проте вона, поза сумнівом, є кроком на шляху до ефективного сільського господарства, яке значною мірою зменшить використання тицидів, покращить сільськогосподарську технологію і, що найважливіше, збільшить виробництво картоплі шляхом боротьби зі шкідниками (вчені вважають, що продуктивність сільського господарства до 2010 р. в країнах, що розвиваються, за рахунок використання біотехнології зросте на 25-30%).

3.2.3 Генна інженерія на користь людини

Успіхи генної інженерії можуть бути використані на користь самій людині – у боротьбі зі спадковими хворобами (нині з’явилась можливість отримувати білок таким шляхом, який визначає синтез трамбопластину – перший етап засідання крові); отримана сироватка проти однієї із форм гепатиту; ведуться дослідження з вірусами грипу, створені продуценти біологічно активних речовин – інсулін (необхідний для лікування діабету), самотропний гормон (природний стимулятор росту), інтерферон (білкова речовина, яка сприяє активній боротьбі клітин організму з вірусами).

А в 1999 році група генетиків на чолі з Саймоном Мак-Квін Мезоном з університету Йорку (Великобританія) зуміла отримати унікальний природний клей. Він створений на основі білка, що виробляється мідіями виду “Мутілус галопровінціаліс”. Білок володіє незвичайною клейкістю, еластичністю і одночасно з цим відштовхує воду. Хімічна структура дозволяє йому проходити між молекулами двох різних речовин, об’єднуючи їх ще міцніше. Для отримання цього клею не потрібно вбивати тисячі молюсків. Вчені вже перемістили генетичний код білка в тютюнові рослини, і з листків цих рослин тепер клейка речовина буде добуватися промисловим шляхом. Дуже важливою особливістю клею стало те, що він не відштовхується людським організмом і може скріплювати живі тканини. Вчені вважають, що новий клей зробить революцію в медицині.

ВИСНОВОК

 

Працюючи над цією роботою, я дійшов висновку, що найбільш економічно ефективними (при їхньому комплексному застосуванні і створенні безвідходних виробництв, не порушуючих екологічної рівноваги) є біотехнології, засновані на досягненнях мікробіології та генної інженерії. Їхній розвиток дозволить замінити багато великих заводів хімічної промисловості на екологічно чисті компактні виробництва.

Отже, біотехнологія спроможна допомогти людству вирішити деякі питання його розвитку (проблеми здоров’я, харчування т. ін.).

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

 

1.  Беляев Д.К., Рувинский А.О. “Общая биология”, М.:”Просвещение”. 1992, 270 ст.

2.  Вервес Ю.Г., Кучеренко М.Є., Балан П.Г. “Загальна біологія” – К.: Генеза, 1998, 464 ст.

3.  Слюсарев А.О. “Біологія” – К.: Вища школа, 1995, 607 ст.

4.  “Промышленное освоение биотехнологии” – Казаку кейдзай, 1989, №8, 164 ст.

5.  Химизация сельского хозяйства, “Успехи биотехнологии в Японии”, Мельников А.Г., №3, 1990.

6.  Наука і суспільство, “Нові біопрепарати”, №11, 1990.

7.  Пропозиція, “Біотехнологія і розвиток агросфери”, СозіновО., №7, 1998.

8.  Новини захисту рослин “Біотехнологія в Україні: проблема трансгенної картоплі”, Владимиров В., №8, 1999.

9.  Викладання біології “Біотехнологія: перспективи розвитку”, Маруненко І.М., №7, 1997.

ЗМІСТ

 

1	Вступ	3
2	Перспективи розвитку традиційної біотехнології	4
	2.1 Ферментація в біотехнології	4
	2.2 Засоби захисту рослин	4
	2.3 Традиційна біотехнологія в інших сферах життя	10
3	Перспективні напрямки нової біотехнології	11
	3.1 Клітинна інженерія	11
	3.2 Генна інженерія	16
	3.2.1 Генна інженерія в тваринництві	16
	3.2.2 Генна інженерія в рослинництві	17
	3.2.3 Генна інженерія на користь людині	20
4	Висновок	21
5	Список використаної літератури	22