Genetikai mérnöki
A genetikai technika, a genetikai módosítási technológia olyan biotechnológiai módszerek kombinációja, amelyek lehetővé teszik szintetikus rendszerek létrehozását a molekuláris-biológiai szinten
A géntechnológia lehetővé teszi, hogy tervezzen egy funkcionálisan aktív szerkezetek formájában rekombináns nukleinsavak: rekDNK (recDNA) vagy rekRNK (recRNA) - van a biológiai rendszerekben (in vitro), majd bevitelük sejtekbe.
A genetikai információ egy biológiai fajtából a másikba való közvetlen (vízszintes) átvitelének lehetősége F. Griffith pneumococcusokkal (1928) történt kísérleteiben bizonyult.
Azonban, mint a géntechnológiai rekDNK alakult 1972-ben, amikor g. Laboratóriumi P. Berg (Stanford University Press, Egyesült Államok) kaptuk első rekombináns (hibrid) DNS (rekDNK), amelyeket összekapcsolt DNS-fragmenseket és a lambda-fág az E. coli a gyűrű alakú SV 40 majomvírus.
Az 1980-as évek eleje óta. a géntechnológia eredményeit a gyakorlatban kezdik használni.
A géntechnikai feladatok
A szervezetek genetikai módosításának fő irányai:
- rezisztencia a peszticidekkel (például bizonyos herbicidekre);
- kártevők és betegségek elleni rezisztencia (pl. Bt-módosítás);
- A termelékenység növekedése (például a transzgenikus lazac gyors növekedése);
- különleges tulajdonságok biztosítása (pl. a kémiai összetétel megváltoztatása).
A géntechnológia módszerei
A géntechnikai módszerek az eredeti DNS fragmenseinek és azok módosításának megalapozásán alapulnak.
A különböző organizmusoktól származó DNS eredeti fragmenseinek megszerzéséhez számos módszert alkalmazunk:
- A DNS-fragmensek természetes anyagokból való előkészítése az eredeti DNS specifikus nukleázzal (restrikciós enzimekkel) történő vágásával.
- A DNS direkt kémiai szintézise, például próbák készítése.
- A komplementer DNS (cDNS) szintézise az mRNS-templáton a reverzáz enzim reverz transzkriptáz enzim alkalmazásával.
Az izolált DNS-régiókat bejuttatjuk a DNS transzfer vektorba. A DNS vektorok olyan kisméretű DNS-molekulák, amelyek képesek behatolni és más sejtekben replikálódni.
Legalább három géncsoport a DNS vektor része:
1. A célzó géneket, amelyek érdeklődnek a kísérletezőtől.
2. A vektor replikációjáért felelős gének, beépítve a gazdasejt DNS-jébe, és a kívánt gének kifejeződésével.
3. Marker gének (szelektív, riporter gének), amelyben aktivitást tudja ítélni a siker a megváltozása (például, antibiotikum-rezisztencia gének, vagy olyan gének szintéziséért felelős fehérjék, lumineszcens UV fény alatt).
A vektorok prokarióta vagy eukarióta sejtekbe történő beviteléhez különböző módszereket alkalmazunk, például:
1. Biotranszformáció. Olyan vektorokat használnak, amelyek maguk is áthatolnak a sejteken. A biotranszformáció speciális esete az agrobaktériás transzformáció.
2. Microinjection. Használt, ha a transzformálni kívánt sejtek elég nagyok (pl. Tojások, pollencsövek).
3. Bioballisztika (biolisztika). A vektorok speciális "fegyverek" segítségével "meghajtják" a sejtekbe.
4. Kombinált módszerek, például agrobakteriális transzformáció és biolisztika kombinációja.
Vektorokként gyakran alkalmaznak plazmidokat (a prokarióta sejtek kör alakú DNS-molekuláit), valamint a vírusok DNS-ét. Az eukariótákban a mozgó genetikai elemeket vektorok kromoszóma régióként használják, amelyek képesek többszörös másolatok készítésére és integrálódni más kromoszómákba. Egyetlen vektorban különböző DNS-fragmentumokat (különböző géneket) kombinálhatunk. Az újonnan létrehozott DNS-fragmenseket rekombinánsnak nevezik.
A DNS-transzfer vektorokat, a beágyazott DNS-fragmensekkel együtt, különböző módokon vezetik be prokarióta vagy eukarióta sejtekbe, és transzgenikus sejteket állítanak elő. A transzgenikus sejtek szaporítása során a kívánt DNS-fragmensek, különösen az egyes gének klónozása történik. A klónozott eukarióta géneket különböző módosítások alá vontuk (például bizonyos promotereket adtunk hozzá), és beillesztettük a termelő sejtekbe. A fő probléma az, hogy az idegen géneket folyamatosan fejezzük ki, vagyis a szükséges anyagok szintézisét a gazdasejt károsodása nélkül kell elvégezni.
A modern géntechnológia gyakorlati eredményei a következők:
- Génbankokat hoztak létre. vagy klóntárcsák. amelyek a baktériumok klónjainak gyűjteményei. Mindegyik klón tartalmaz egy DNS-fragmenst egy specifikus organizmusból (Drosophila, humán és mások).
- Vírusok, baktériumok és élesztő transzformált törzsek alapján az inzulin, az interferon, a hormonkészítmények ipari előállítása történik. A tesztelési szakaszban olyan fehérjék előállítása, amelyek lehetővé teszik a véralvadási képesség megőrzését a hemofíliában és más gyógyszerekben.
- Transzgenikus, magasabb organizmusok (sok növény, néhány hal és emlős) keletkeznek azokban a sejtekben, amelyekben teljesen különböző organizmusok génjei sikeresen működnek. Az egyes herbicidek magas dózisainak ellenálló genetikailag módosított, genetikailag módosított növények (HMP) széles körben ismertek, valamint a kártevőknek ellenálló Bt-módosított növények. A transzgenikus növények közül a vezető pozíciók a következők: szójabab. kukorica, gyapot, repce.
A GM technológiák ökológiai és genetikai kockázata
A genetikai technika a csúcstechnológiát jelenti. Az alacsony szintű technológiákkal ellentétben a magas biotechnológiákat magas tudományintenzitás jellemzi, azaz az ökológia, a genetika, a mikrobiológia, a citológia, a molekuláris biológia legmodernebb módszereivel szerzett munkarendszereket használva. A magas biotechnológiában használt anyagok gyakran speciális képzésre szorulnak. Az ilyen technológiák kivitelezéséhez különleges technológiai felszerelésre van szükség, amelyet képzett szakemberek végeznek. Az ilyen szakértők hiánya miatt a csúcstechnológiai termelés bővülését az automatizálás és a számítógépesítés kísérte.
A GM technológia (GM technológia) mind a hagyományos mezőgazdasági termelés, mind az emberi tevékenység más területein használatos: az egészségügyben, az iparban, a tudomány különböző területein, a környezeti intézkedések tervezésében és végrehajtásában.
Bármilyen magas szintű technológia veszélyes lehet az emberekre és környezetükre, mert használatuk következményei kiszámíthatatlanok. Ezért a géntechnológia technológiája (GM - technológia) a lakosság számára érthető bizalmatlanságot okoz.
A genetikai mérnöki technológiák használatának kedvezőtlen környezeti és genetikai következményeinek valószínűségének csökkentése érdekében folyamatosan új megközelítéseket fejlesztenek ki. Például a transzgenezis (idegen gének beépítése a genetikailag módosított szervezet genomjába) a közeljövőben helyettesíthető cis genezissel (az azonos vagy szorosan összefüggő faj génjeinek beillesztése a genetikailag módosított szervezet genomjába).
A mezőgazdasági tudomány doktora. Sci., Professzor, Bryansk Állami Egyetem
Head. Populációs citogenetika laboratóriuma
A honlap főoldala ÁLTALÁNOS ÉS ELMÉLETI BIOLÓGIA http: // afonin -59- bio. Narod. ru