Ingineria genetică - definirea cuvântului

Ingineria genetică - un set de tehnici, metode și tehnologii pentru producerea de ARN și ADN-ul recombinant, izolarea de gene de la un organism (celulă) a manipulării genelor și introducerea lor în alte organisme. Ingineria genetică este folosită pentru a produce calitatea dorită variază în corp.

Ingineria genetică nu este o știință în sens larg, dar este un instrument de biotehnologie. Folosind studiul științelor biologice, biologie moleculara, biologie celulara, genetica, microbiologie. Evenimentul cel mai izbitor, privlokshim cea mai mare atenție și este foarte importantă în consecințele sale, a fost o serie de descoperiri care a dus la crearea eredității de gestionare a organismelor vii, cu penetrarea de către conducere în „Sfânta Sfintelor“, a celulelor vii - în aparatul său genetic.

Oamenii de stiinta, biochimisti si biologi moleculara au invatat sa modifice genele, sau pentru a crea complet noi, prin combinarea gene de la diferite organisme. De asemenea, au învățat cum de a sintetiza gene, cu exact un model predeterminat. Ei au învățat cum să se introducă astfel de gene artificiale în organismele vii, și le-a forțat să lucreze acolo. Acesta a fost începutul ingineriei genetice. Luați în considerare următorul fapt.

Baza industriei microbiologice, biosintetică - o celulă bacteriană. Necesar pentru celulele de producție industriale sunt selectate pentru anumite caracteristici, dintre care cel mai important - capacitatea de a produce, sintetiza, în care numărul maxim posibil de, anumite compus - aminoacid sau un antibiotic, un hormon steroid, sau un acid organic.

Uneori este necesar să existe un microorganism capabil, de exemplu, să fie utilizat ca ulei sau apă uzată „hrană“ și să le reciclați în biomasă, sau chiar destul de util pentru aditivii alimentari cu proteine. Uneori au nevoie de organisme care cresc la temperaturi ridicate sau în prezența substanțelor este cu siguranță letală pentru celelalte specii de microorganisme. Sarcina prepararea unor astfel de tulpini industriale sunt foarte importante pentru modificarea si selectarea lor dezvoltat numeroase tehnici pentru influențarea în mod activ de celule - de la procesarea otrăvuri potent la radiații.

Scopul acestor tehnici este una - pentru a realiza schimbări ereditare, aparat genetic al celulei. Rezultatul lor - obtinerea de numeroase microbi mutante de sute și mii de oameni de știință care apoi încearcă să selecteze cele mai potrivite pentru un anumit scop. Metode Crearea de mutageneză chimică sau de radiații a fost o realizare remarcabilă biologie.

Dar posibilitățile lor sunt limitate la natura microorganismelor propriu-zise. Ei nu sunt capabili de a sintetiza un număr de substanțe valoroase care se acumulează în plante, în special în ulei medicinal și esențial. Nu se poate sintetiza substanțe care sunt foarte importante pentru viața animalelor și oamenilor, un număr de enzime, hormoni peptide, proteine ​​imune, interferoni și mulți compuși mai simplu construite care sunt sintetizate în corpul animalelor și oamenilor. Desigur, posibilitatea de microorganisme sunt departe de a fi epuizat. Din abundența totală de microorganisme utilizate în știință, și în special industria, doar o mica parte.

Pentru scopuri de reproducere microorganisme sunt de mare interes, cum ar fi bacteriile anaerobe capabile de a trăi în absența oxigenului, fototroty folosind energia luminii ca plantele, chemoautotrophs, bacterii termofile capabile de a trăi la o temperatură așa cum a apărut recent, aproximativ 250 ° C (staniu se topesc la o temperatură 232 ° C), și altele.

Cu toate acestea, limitările „material natural“ este evident. Bypass restricțiile au încercat și încearcă cu ajutorul culturilor de celule și țesuturi vegetale. Aceasta este o modalitate foarte importantă și promițătoare. De-a lungul ultimelor decenii, oamenii de știință au creat o metodă prin care se poate face celulele individuale ale țesuturilor unei plante sau de animale să crească și să se reproducă separat de corp, ca celulele bacterii.

Aceasta a fost o realizare importantă - derivate experimente culturi de celule și utilizate pentru producția industrială a anumitor substanțe, care prin intermediul unor culturi de bacterii nu pot fi obținute. Dar și aici există probleme, cum ar fi incapacitatea celulelor de animale într-o cultură pentru a partaja un număr infinit de ori, așa cum este cazul cu bacterii.

In plus, pentru a obține și mai greu de a dezvolta celule culturi decât cultura bacteriană. (Există unele avantaje, dar ele vor fi discutate în continuare, așa cum au fost de altfel deja în noile condiții, atunci când biotehnologia a fost format și a început dezvoltarea independentă.) Și oamenii de știință au încercat să învețe cum să modifice genele pentru a introduce genele dorite într-un organism viu, ca să spunem așa, „edita“ cartea naturii.

Acum Colo zece ani, au fost realizate o serie de descoperiri fundamentale. Vporvye obținut a fost izolat, „chimic pură“ genă. Apoi, enzimele au fost descoperite - o enzimă de restricție și ligaza. Cu gena enzimei de restricție poate fi tăiat în bucăți - nucleotide. Cu ligases astfel de piese pot fi „lipite“ pentru a conecta diferite combinații de construire a unei gene noi.

Aproape în același timp, finalizat cu succes de ani de încercări de a „citi“ informațiile biologice care este „scris“ in gene. Această lucrare a fost făcută de către omul de știință britanic F. Segner și omul de știință american William Gilbert. Pentru aceasta, oamenii de știință au primit Premiul Nobel pentru Chimie (1980). Sanger pentru premiul a fost al doilea; el a fost primul chimist care a primit premiul de două ori; prima dată a fost acordat pentru descifrarea structurii proteinelor.

După cum se știe, genele conținute în informațiile de instrucțiuni pentru sinteza moleculelor proteice în enzimele corpului. Deci, în scopul de a face celula sintetiza nou, neobișnuit pentru substanța ei, este necesar ca acesta sintetizat seturile respective de enzime. Și pentru aceasta este necesară schimbarea sau scop sunt în genele ei, sau de a introduce noi gene în el, străin să-l. Modificări de gene in celulele vii - aceasta mutatie. Ei vin sub influența, de exemplu, mutageni - otrăvuri chimice sau radiații. Cu toate acestea, astfel de modificări nu pot fi controale sau direct MENT. Prin urmare, oamenii de stiinta s-au concentrat pe încercarea de a dezvolta metode pentru introducerea noii celule, este anumite gene necesare pentru persoana. Pentru a face acest lucru, în primul rând, a fost necesar să învețe pentru a obține genele dorite.

Elaborarea unei metode de ambele prima și a doua etape a fost extrem de dificil. Cu toate acestea, într-o perioadă foarte scurtă de biochimisti au învățat pentru a sintetiza gene. Acum, procesul de sinteză a genei dezvoltat foarte bine si chiar automatizate. Există mașini speciale, dotate cu un calculator, în memoria programului de sinteză, care sunt stabilite diferite gene structurale. Pe zi un astfel de aparat sintetizeze segmente de ADN necesare lungime 100-120 baze azotate (care conțin informații pentru sinteza porțiunii de proteină a lanțului polipeptidic de 30-40 de resturi de aminoacizi).

Principalele dificultăți au fost legate de introducerea genei finite în celulele Appa-sobolan ereditare. De fapt, este din cauza acestor dificultăți, chiar și în urmă cu 15-20 de ani, cu risc-katsiey Modificarea aparatului genetic considerat fără speranță, și chiar și un loc de muncă fantastică.

A fost necesară stabilirea unei metode comune și reproductibilă pentru incorporarea pieselor genei într-un aparat genetic complet al celulei. Cu acest fragment de genă nouă a trebuit să fie plasate foarte precis, în conformitate cu anumite condiții, în scopul de a porni într-adevăr celula pentru a sintetiza noi enzime. A fost, de asemenea, necesară pentru a eluda rezistența celulei gazdă: Ca regulă generală, toate modificările aparatului genetic al celulei sunt văzute ca o „eroare de date“ și corectate prin mecanisme speciale.

Cu toate acestea, în natură există cazuri în care ADN-ul străin (viral sau bacteriofag) este inclusă în aparatul genetic al celulei și prin mecanismele sale de schimb începe să sintetiza de proteine ​​„proprii“. Oamenii de știință au investigat caracteristicile de introducere a ADN-ului străin și utilizat ca principiu de a introduce material genetic în celulă.
A se vedea. De asemenea,
• transgene
• chimie supramoleculara
• Biotehnologie
• biocomputer Edlmana
• bioavtomat End Shapiro
• biopunk