Ingineria genetică (6) - abstract, pagina 1

1.1. concepte de bază

Biotehnologia - este producerea de agenți sau sisteme biologice pentru producerea de produse valoroase și de punere în aplicare transformări specifice.

Agenții biologici în acest caz - microorganisme, celule vegetale sau animale, componente celulare (membrana celulelor, ribozomi, mitocondrii, cloroplaste) și macromolecule biologice (ADN, ARN, proteine ​​- majoritatea enzime). Biotehnologie, de asemenea, folosind ADN viral sau ARN pentru transferul de gene străine în celule.

Omul folosind biotehnologia de mii de ani, oameni copt pâine, bere preparată, brânza făcută folosind o varietate de microorganisme, astfel, nu știu de existența lor.

De fapt, termenul a apărut în limba noastră, nu atât de mult timp în urmă, în loc să-l folosește cuvântul „microbiologie industrială“, „Biochimie tehnică“ și altele.

Probabil cel mai vechi proces de fermentație a fost biotehnologic folosind microorganisme. Acest lucru este susținut de descrierea procesului de fabricare a berii, a descoperit în 1981. în timpul Babilonului excavare pe bord, care datează aproximativ al 6-lea mileniu î.Hr.. e.

Nu există procese biotehnologice mai vechi sunt vinificație, panificație și produse lactate fermentate.

În tradițional, clasic, înțelegerea biotehnologia - știința metodelor și tehnologiilor de producere a diferitelor substanțe și produse folosind obiecte și procese biologice naturale.

Termenul „nou“ Biotehnologie în contrast Biotehnologie „vechi“ este folosit pentru separarea bioprocese, folosind metode de inginerie genetică și mai multe forme tradiționale de bioprocese.

Astfel, producția convențională de alcool în timpul procesului de fermentare - „vechi“ biotehnologia, dar utilizarea drojdiei în proces, îmbunătățit prin inginerie genetică, cu scopul de a crește randamentul de alcool - „noi“ biotehnologiei.

Biotehnologie ca știință este o ramură importantă a biologiei moderne, care, la fel ca fizica, a început la sfârșitul secolului XX. una dintre prioritățile de top din lumea științei și economiei.

Un val de cercetare in biotehnologie în lumea științei a avut loc în anii '80, dar, în ciuda unei astfel de perioadă scurtă de existență, biotehnologia a atras atentia atat de aproape de oameni de știință și publicul larg.

Se estimează că, în începutul secolului 21, produse de biotehnologie va reprezenta un sfert din producția mondială totală.

În ceea ce privește mai multe procese biotehnologice moderne, ele se bazează pe metodele tehnologiei ADN-ului recombinant, precum și cu privire la utilizarea enzimelor imobilizați, celule sau organite celulare.

biotehnologia modernă - știința tehnicilor de inginerie genetică și crearea de celule și utilizarea transformate genetic pentru a îmbunătăți producția biologică sau producerea de noi tipuri de produse pentru diverse scopuri.

1.2. Principalele direcții ale biotehnologiei

Convențional, următoarele domenii principale ale biotehnologiei:

biotehnologii alimentare;

produse biotehnologice pentru agricultură;

produse de biotehnologie și produse de uz casnic și industrial;

medicamente biotehnologie;

Biotehnologie și reactivi de diagnostic.

Biotehnologie include, de asemenea, metale de leșiere și concentrare, mediul de contaminare, degradarea deșeurilor toxice și crește producția de petrol.

1.3. Ingineria genetică - baza biotehnologiei

Ingineria genetică - o zonă de biotehnologie, care include acțiuni pentru restructurarea genotipurilor. Deja astăzi, ingineria genetică vă permite să activa și dezactiva anumite gene, controlând astfel, activitatea organismelor, și - pentru a transporta instructiunile genetice de la un organism la altul, inclusiv - organisme ale altor specii. De îndată ce genetica tuturor afla mai multe despre gene si proteine, tot mai reală este posibilitatea de genotip arbitrar programate (în special uman), ușor de a ajunge la toate rezultatele: cum ar fi rezistența la radiații, capacitatea de a trăi sub apă, capacitatea de a pentru a regenera organe deteriorate și chiar nemurire.

2. Ingineria genetică

2.1. Istoria de inginerie genetică

Ingineria genetică a fost văzut ca activitatea multor cercetători în diferite domenii de biochimie si genetica moleculara.

Timp de mulți ani, clasa principala a macromolecule considerate proteine. A existat chiar și o sugestie că genele sunt de natură de proteine.

Abia în 1944, Avery, McLeod și McCarthy au arătat că purtătorul informației genetice este ADN.

Din acel moment studiul intensiv al acizilor nucleici. Un deceniu mai târziu, în 1953, George. Watson și Crick a construit un ADN dublu-catenar model. În acel an este considerat anul de naștere al biologiei moleculare.

La rândul său, 50-60-e au fost elucidate proprietățile codului genetic, și până la sfârșitul anilor '60 versatilitatea sa a fost confirmată experimental.

A existat dezvoltare intensivă a geneticii moleculare, care oțelul obiecte Escherichia coli (E. coli), virusuri și plasmide sale.

Au fost elaborate metode de izolare a preparatelor înalt purificate de molecule intacte de ADN, plasmide și virusuri.

ADN-ul virusului și plasmida administrat celulelor într-o formă activă biologic, prin furnizarea de replicare și expresia genelor corespunzătoare.

In anii '70 a deschis o serie de enzime care catalizează reacția de conversie ADN. Un rol deosebit în dezvoltarea tehnicilor de inginerie genetică aparține enzime de restricție și ligaza.

Istoria dezvoltării ingineriei genetice pot fi împărțite în trei etape:

Prima etapă este legată dovada de principiu posibile molecule de ADN recombinant in vitro. Aceste studii se referă la obținerea de hibrizi între diferitele plasmide. Sa dovedit posibilitatea de a crea molecule recombinante folosind molecule de ADN pornind de la diferite specii și tulpini de bacterii și viabilitatea acestora, stabilitatea și funcția.

A doua etapă este asociat cu începutul lucrărilor la prepararea moleculelor de ADN recombinant intre gene cromozomiale procariote și diferite plasmide, dovada stabilității și viabilității acestora.

A treia etapă - inceperea incorporare in molecule vector ADN (ADN-ul folosit pentru transferul de gene și sunt capabile încorporate în aparatul genetic al celulei gazdă) genelor eucariote în principal animale.

Formal, data nașterii ingineriei genetice ar trebui luate în considerare în 1972, când Universitatea Stanford P. Berg și S. Cohen și colaboratorii creat primul ADN recombinant care conține fragmente de ADN ale virusului SV40, bacteriofag și E. coli.

2.2. Obiective și metode de inginerie genetică

Aplicarea Scopul ingineriei genetice este de a construi astfel de molecule de ADN recombinant, care atunci când sunt încorporate în aparatul genetic atașat la proprietățile corpului utile omului.

In tehnologia ADN-ului recombinant bazat obtinere sonde ADN foarte specifice prin care se studiaza expresia genelor in tesuturi, localizarea genelor pe cromozomi, identifica genele care au funcții legate (de exemplu, om și pui). sonde de ADN sunt de asemenea utilizate în diagnosticarea diferitelor boli.

Tehnologia ADN-ului recombinant a făcut posibilă o abordare neconvențională „genei proteinei“, numite „genetica inversa.“ In aceasta abordare, celulele sunt izolate dintr-o proteină, această proteină a fost donată gena, acesta este modificat prin crearea unei gene care codifică mutante pentru o formă modificată a proteinei. Gena rezultată este introdusă în celulă. În acest fel, este posibil să se corecteze genele defecte si tratarea bolilor ereditare.

Dacă ADN-ul hibrid introdus într-un ovul fertilizat poate fi obținut prin organisme transgenice care transmit descendenții genei mutante.

Transformarea genetică permite animalelor să stabilească rolul genelor individuale și produsele lor de proteine, cum ar fi în reglarea altor gene, precum și în diverse procese patologice.

Tehnologia ADN-ului recombinant utilizează următoarele metode:

clivaj specific al ADN-ului cu nucleaze de restricție accelerând selecție și manipulare a genelor individuale;

succesiunea rapida a nucleotidelor din fragmentul de ADN purificat, care permite definirea limitelor genei și secvența de aminoacizi codificată de aceasta;

construirea unui ADN recombinant;

hibridizarea acidului nucleic, care permite detectarea secvențelor specifice de ADN sau ARN cu o mai mare acuratețe și sensibilitate;

DNA Cloning: in amplificarea in vitro utilizând reacția de polimerizare în lanț sau introducerea unui fragment de ADN în celula bacteriană, care după transformarea produce un fragment în milioane de exemplare;

introducerea ADN-ului recombinant în celule sau organisme.

2.3. Posibilitatile de inginerie genetică.

Progrese semnificative au fost înregistrate în dezvoltarea practică a unor noi produse pentru industria medicala si tratamentul bolilor umane

În prezent, industria farmaceutica a câștigat o poziție de lider în lume, care se reflectă nu numai în volumul producției industriale, dar și în resursele financiare investite în această industrie (economiști estimează că a intrat în grupul de lider pe volumul de cumpărare și vânzare de acțiuni pe piața valorilor mobiliare titluri de valoare). O noutate importantă a fost faptul că companiile farmaceutice incluse în domeniul său de dezvoltare a unor noi soiuri de plante agricole și animale, precum și cheltui zeci de milioane de dolari pe an, au mobilizat, de asemenea, eliberarea de substanțe chimice la viață. Aditivi pentru produse din industria de construcții și așa mai departe. Nu este de zeci de mii, poate sute de mii de profesioniști cu înaltă calificare angajate în cercetare și sectoarele industriale ale industriei farmaceutice, și este în aceste domenii de interes în cercetare inginerie genetica genomica si este extrem de mare. Este evident de ce orice instalație de biotehnologie progresul va depinde de dezvoltarea sistemelor genetice și instrumente care vor permite o gestionare mai eficientă a transgenelor. Pentru a curăța excizia ADN transgenic în genomul plantei, este utilizat din ce în ce împrumutată de genetică microbiană sisteme de recombinare omoloagă, cum ar fi sistemul Cre-lox și Flp-FRT. Viitorul fi evident controlat pentru transferul de gene la o varietate de clase bazate pe utilizarea de material vegetal preparat anterior, care conține deja porțiunile dorite ale cromozomilor de omologie necesar pentru inserția omolog transgenei. În plus față de sistemele de expresie integratoare vor fi testate replicare autonomă vectori. De interes particular sunt cromozomi de plante artificiale, care, teoretic, nu impun nicio restricție asupra sumei contribuit de informațiile teoretice.

Metode de a efectua profilare expresie: hibridizare substraktsionnaya, comparația electronică a EST-biblioteci „gena chips-uri“ și așa mai departe. Acestea permit stabilirea unei corelații între una sau alta trăsătură fenotipică și activitatea genelor specifice.