Модификацияланған ағзаға генді вектормен енгізу

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 12 бет
Таңдаулыға:

Жоспар:

Кіріспе

1. Генетикалық инженерия

1.1. Гендік инженерия тарихы

1.2. Гендік инженерия мүмкіндіктері

2. Гендік инженерияны практикалық қолдану салалары

2.1. Трансгендік өсімдіктерді құру

2.2. Генотерапия

3. Жануарларды клондау перспективалары

Қорытынды

Қолданылған әдебиеттер тізімі

Кіріспе

Гендік инженерия-қазіргі биотехнологияның құрамдас бөлігі, оның теориялық негізі молекулалық биология, генетика болып табылады. Жаңа технологияның мәні ағзадан тыс молекулалық генетикалық жүйелерді (in vitro) құрастырудың алдын ала берілген бағдарламасы бойынша бағытталған. Нәтижесінде осы ағзада және оның ұрпақтарында олардың қосылуы мен белсенділігіне қол жеткізіледі. Гендік инженерияның мүмкіндіктері-генетикалық трансформация, бөтен гендерді және тұқым қуалаушылықты басқа да материалдық тасымалдаушыларды өсімдіктер, жануарлар және микроорганизмдер жасушаларына көшіру, жаңа бірегей генетикалық, биохимиялық және физиологиялық қасиеттері мен белгілері бар гендік-инженерлік түрлендірілген (генетикалық түрлендірілген, трансгендік) организмдерді алу, бұл бағытты стратегиялық етеді.
Адам биотехнологияны мыңдаған жылдар бойы пайдаланды: адамдар нан пісіріп, сыра қайнатып, әртүрлі микроорганизмдерді пайдалана отырып, ірімшік жасады, тіпті олардың бар екендігі туралы күдіктенбей. Шын мәнінде, термин біздің тілде бұрыннан пайда болған жоқ, оның орнына "Өнеркәсіптік микробиология", "техникалық биохимия" және т.б. сөздерді қолданған. Бұған 1981 жылы табылған сыра дайындау процесінің сипаттамасы дәлел. қазба жұмыстары кезінде Вавилон арналған дощечке, ол орналасқан шамамен 6-мың жыл. б. э. дейінгі
Кемінде ежелгі Биотехнологиялық процестер шарап жасау, нан пісіру және сүт қышқылды өнімдерді алу болып табылады.
Дәстүрлі, классикалық ұғымда биотехнология-бұл табиғи биологиялық объектілер мен процестерді пайдалана отырып, түрлі заттар мен өнімдерді өндірудің әдістері мен технологиялары туралы ғылым.
"Жаңа" биотехнология "термині" ескі " биотехнологияға қарама-қарсы гендік инженерия әдістерін және Биопроцестердің дәстүрлі түрлерін пайдаланатын биопроцестерді бөлу үшін қолданылады.
Ашыту процесінде спирттің әдеттегі өндірісі - "ескі" биотехнология, бірақ бұл процесте спирттің шығуын арттыру мақсатында гендік инженерия әдістерімен жақсартылған ашытқыларды пайдалану - "жаңа" биотехнология.
Биотехнология ғылым ретінде физика сияқты қазіргі биологияның маңызды бөлімі болып табылады. Әлемдік ғылымдағы биотехнология бойынша зерттеулердің көбеюі 80-ші жылдары болды,бірақ, өзінің өмір сүруінің қысқа мерзіміне қарамастан, биотехнология ғалымдардың да, сондай-ақ қалың жұртшылықтың да назарын аударды.
Болжам бойынша, 21 ғасырдың басында биотехнологиялық тауарлар бүкіл әлемдік өнімнің төрттен бір бөлігін құрайтын болады. Гендік инженерия-биотехнологияның негізі. Гендік инженерия-генотиптерді қайта құру бойынша әрекеттерді қамтитын биотехнология саласы. Бүгіннің өзінде гендік инженерия жеке гендерді қосуға және өшіруге мүмкіндік береді, осылайша ағзалардың қызметін, сондай -- ақ - генетикалық нұсқауларды бір ағзадан екіншісіне, соның ішінде-басқа түрдегі организмдерге ауыстыруға мүмкіндік береді. Генетиктер гендер мен белоктардың жұмысы туралы көбірек білуіне қарай, кез келген нәтижелерге оңай қол жеткізе отырып, генотипін (ең алдымен, адам) еркін түрде бағдарламалау мүмкіндігі неғұрлым нақты болады: радиацияға тұрақтылық, су астында өмір сүру қабілеті, зақымдалған органдарды қалпына келтіру қабілеті және тіпті өлмес. Осылайша, 70-ші жылдардың басында тірі ағзадағы нуклеин қышқылдары мен белоктардың негізгі жұмыс істеу принциптері қалыптасты және гендік инженерияның теориялық алғышарттары құрылды
Академик А. А. Баев біздің еліміздегі ең бірінші ғалым болды, ол гендік инженерия келешегіне сенім білдіріп, осы саладағы зерттеулерді басқарды. Генетикалық инженерия (оның анықталуы бойынша) - функционалды белсенді генетикалық құрылымдарды (рекомбинантты ДНК) in vitro конструкциялау, немесе басқаша - жасанды генетикалық бағдарламалар жасау.
Бұл жұмыстың мақсаты гендік инженерияны зерттеу болып табылады.
Бұл жұмысты зерттеу бірқатар міндеттерді анықтады:
1. Гендік инженерия тарихын қарастыру.
2. Гендердің адамға әсерін талдау.

Генетикалық инженерия

Генетикалық инженерия - рекомбинантты ДНҚ алудағы, ағзадан генді бөліп алудағы, гендермен шараларды жүзеге асырудағы және оларды басқа ағзаға енгізудегі әдістер мен технологиялардың жиынтығы.
Гендік-инженерлік әдістер негізгі кезеңдерден тұрады:
1. Оқшауланған генді алу.
2. Алынған генді ағзаға енгізу үшін рекомбинантты ДНҚ құрастыру.
3. Модификацияланған ағзаға генді вектормен енгізу
4. Ағзадағы жасушалардың өзгеруі.
5. Генетикалық модификацияланған ағзаларды бөліп алу және модификацияға ұшырамағандарды жою.

Гендік инженерия тарихы

Гендік инженерия биохимия мен молекулалық генетика саласындағы көптеген зерттеушілердің жұмыстарының арқасында пайда болды. Көптеген жылдар бойы макромолекул басты класымен ақуыздар саналды. Гендердің ақуыз табиғаты бар деген болжам да болды. Тек 1944 жылы Эйвери, Мак Леод және мак Карти тұқым қуалайтын ақпараттың тасымалдаушысы ДНК екенін көрсетті. Осы уақыттан бастап нуклеин қышқылдарын қарқынды зерттеу басталады. Он жылдан кейін, 1953 жылы Дж. Уотсон мен Ф. Крик ДНҚ екі табысты моделін жасады. Осы жыл молекулалық биологияның туған жылы деп саналады.
50-60-ші жылдардың шегінде генетикалық кодтың қасиеттері анықталды, ал 60-шы жылдардың соңында оның әмбебаптығы эксперименталды расталды. Ішек таяқшасы (e.Coli), оның вирустары мен плазмидтері болатын молекулалық генетика қарқынды дамыды. ДНҚ, плазмид және вирустардың зақымданбаған молекулаларының жоғары тазаланған препараттарын бөлу әдістері әзірленді.
ДНҚ вирустар мен плазмид жасушаларға биологиялық белсенді түрде енгізіп, тиісті гендердің репликациясы мен экспрессиясын қамтамасыз етті. 70-ші жылдары ДНҚ айналу реакцияларын катализдейтін бірқатар ферменттер ашылды. Гендік инженерия әдістерін дамытуда рестриктазалар мен ДНК-лигазалар ерекше рөл атқарады. Генетикалық инженерияның даму тарихын шартты түрде үш кезеңге бөлуге болады.
Бірінші кезең in vitro ДНҚ рекомбинантты молекулаларын алудың принциптік мүмкіндігін дәлелдеумен байланысты. Бұл жұмыстар түрлі плазмидтердің арасында гибридтерді алуға қатысты. Бактериялардың әртүрлі түрлері мен штаммдарынан ДНҚ бастапқы молекулаларын пайдалана отырып, рекомбинантты молекулаларды құру мүмкіндігі, олардың өміршеңдігі, тұрақтылығы және жұмыс істеуі дәлелденді.
Екінші кезең прокариоттардың хромосомалық гендері мен түрлі плазмидтердің арасындағы ДНҚ рекомбинантты молекулаларын алу бойынша жұмыстардың басталуымен, олардың тұрақтылығы мен өміршеңдігін дәлелдеумен байланысты.
Үшінші кезең-ДНҚ векторлық молекулаларына (ДНҚ, гендерді тасымалдау үшін пайдаланылатын және реципиент клеткасының генетикалық аппаратына енгізілуі мүмкін) эукариот гендерін, негізінен, жануарларды қосу бойынша жұмыстардың басталуы.
Стенфорд университетінің қызметкерлерімен бірге sv40, бактериофаг және e.coli ДНҚ фрагменттері бар алғашқы рекомбинантты ДНҚ құрылған 1972 жыл генетикалық инженерияның туған күні болып саналады.

Гендік инженерия мүмкіндіктері.

Медициналық өнеркәсіп және адам ауруларын емдеу үшін жаңа өнімдер жасаудың практикалық саласында айтарлықтай ілгерілеуге қол жеткізілді.
Қазіргі уақытта фармацевтика өнеркәсібі әлемдегі жетекші орынға ие болды, бұл өнеркәсіп өндірісінің көлемінде ғана емес, сонымен қатар осы өнеркәсіпке салынатын қаржы қаражатында да көрініс тапты (экономистердің бағалауы бойынша, ол бағалы қағаздар нарықтарында акцияларды сатып алу-сату көлемі бойынша жетекші топқа кірді). Фармацевтикалық компаниялардың өз саласына ауыл шаруашылығы өсімдіктері мен жануарларының жаңа сорттарын шығаруды қосып, жылына ондаған миллион доллар жұмсағаны да маңызды жаңалық болды. Сондықтан өсімдіктер биотехнологиясының кез келген прогресі трансгендерді неғұрлым тиімді басқаруға мүмкіндік беретін генетикалық жүйелер мен құралдарды әзірлеуге байланысты болады. Өсімдік геніне трансгендік ДНҚ таза кесу үшін Cre-lox және Flp-frt жүйелері сияқты гомологиялық рекомбинация жүйесінің микробтық генетикасынан алынған. Болашақ, әлбетте, гендерді сорттан сортқа көшірумен басқарылатын, алдын ала дайындалған өсімдік материалын қолдануға негізделген, трансгеннің гомологиялық кірленуі үшін қажетті гомологиядағы қажетті хромосомаларда бар. Экспрессияның интегративтік жүйелерінен басқа, автономды репликацияланатын векторлар сыналатын болады. Теориялық тұрғыдан енгізілетін теориялық ақпараттың көлеміне ешқандай шектеу қоймайтын өсімдіктердің жасанды хромосомалары ерекше қызығушылық тудырады.
Сонымен қатар Марк Адам (Мэриленд - АҚШ штатындағы геномдық зерттеулер институтының жетекші қызметкері, гендерді карталау саласында ерекше жұмыспен айналысатын жеке зерттеу компаниясы), Крэйк Вентер (осы институттың директоры) және тең авторлар сияқты ғалымдар тобы "Адам геномы"жобасын әзірлеуде. Бұл жобаның мақсаты адам жасушаларындағы ДНҚ молекулаларының барлық негіздерінің бірізділігін анықтау болып табылады. Сонымен қатар, көптеген тұқым қуалайтын аурулардың себебін анықтауға және оларды емдеуге жол ашуға көмектесетін барлық гендердің локализациясы орнатылуы тиіс.
"Адам геномы" жобасы шеңберіндегі жұмысты жеделдету қарқынын қарастырып, осы жобаның басшылары 1998 жылдың 23 қазанында жариялады. бағдарлама жоспарланғаннан бұрын толығымен аяқталады.
Болашақтың басты стратегиялық міндеті келесі түрде тұжырымдалған: әртүрлі мүшелерде және жеке индивидуумдардың жасушаларында ДНҚ бірнуклеотидті вариацияларын зерттеу және индивидуумдар арасындағы айырмашылықтарды анықтау. Мұндай вариацияларды талдау адамдардың жеке гендік портреттерін жасауға ғана емес, сонымен бірге таралымдар арасындағы айырмашылықтарды анықтауға мүмкіндік береді. Сондай-ақ жоғары қауіпті географиялық аудандарды анықтау, бұл аумақты ластанудан тазарту қажеттілігі туралы нақты ұсыныстар беруге және персонал геномдарын зақымдау қаупі бар өндірісті анықтауға көмектеседі.
Қолданбалы генетикалық инженерияның мақсаты ДНҚ-ның рекомбинантты молекулаларын құрастыру болып табылады, олар генетикалық аппаратқа енгізгенде ағзаға адам үшін пайдалы қасиеттер береді.
Рекомбинантты ДНҚ технологиясына жоғары спецификалық ДНҚ-зондтар алуға негізделген, олардың көмегімен тіндердегі гендердің экспрессиясын, хромосомалардағы гендердің оқшаулануын зерттейді, туыстық функциялары бар гендерді анықтайды (мысалы, адам мен тауықта). ДНК-зондалар түрлі ауруларды диагностикалауда да қолданылады.
Рекомбинантты ДНҚ технологиясы "кері генетика" атауын алған "белок-ген"дәстүрлі емес тәсіліне мүмкіндік берді. Бұл жағдайда жасушадан ақуызды бөліп, осы ақуыздың генін клондайды, ақуыздың өзгертілген пішінін кодтайтын мутантты ген жасай отырып, оны өзгертеді. Алынған генді торға енгізеді. Осылайша, ақаулы гендерді түзетуге және тұқым қуалайтын ауруларды емдеуге болады.Егер гибридті ДНҚ ұрықтандырылған аналық жасушаға енгізілсе, мутантты гендерді ұрпақтарға беретін трансгендік организмдер алынуы мүмкін. Жануарлардың генетикалық өзгеруі басқа Гендердің белсенділігін реттеуде, сондай-ақ әртүрлі патологиялық процестерде де жеке гендер мен олардың ақуыз өнімдерінің рөлін белгілеуге мүмкіндік береді.

Трансгендік өсімдіктерді құру

Осыдан 10 жыл бұрын өсімдіктер биотехнологиясы өз дамуында айтарлықтай артта қалды,бірақ соңғы 3 жылда нарыққа жаңа пайдалы белгілері бар трансгендік өсімдіктердің тез шығарылғаны байқалады. АҚШ-та трансгендік өсімдіктер 1996 жылы 3 млн.акров алаңын алды, 1997 жылы алаң 15 млн. акраға дейін, 1998 жылы 60 млн. акраға дейін, ал өткен жылы 80 млн. акраға дейін ұлғайды. Гербицидтер мен жәндіктерге төзімді жүгерінің, сояның, мақтаның негізгі трансгендік нысандары өзін жақсы көрсете білгендіктен, келешекте (2001 жылы) гендік-гендік өсімдіктер алаңы 4-5 есе ұлғаяды деп күтуге барлық негіздер бар.
Соңғы жүз жылдықта тұрғындар саны 1.5-ден 5.5 млрд.адамға дейін артқандықтан, 2020 жылға қарай 8 млрд. - қа дейін өсуі болжанып отыр, осылайша адамзат алдында тұрған үлкен проблема туындайды. Бұл мәселе соңғы 40 жылда өндіріс 2.5 есеге ұлғайғанына қарамастан, азық-түлік өндірісін ұлғайту болып табылады. Осыған байланысты әлемде әлеуметтік тоқырау байқалады, ол одан да жоғары. Тағы бір мәселе медициналық емдеу болды. Қазіргі заманғы медицинаның орасан зор жетістіктеріне қарамастан, бүгінгі күні өндірілетін дәрілік препараттар, Жер халқының (34) қазіргі таңда дәстүрлі сауығып емдеу әдістеріне, ең алдымен өсімдік тектес тазаланбаған дәрі-дәрмектерге сүйенеді.
Дамыған елдерде 25% дәрілік заттар өсімдіктерден бөлінген табиғи заттардан тұрады. Соңғы жылдардың ашылуы (ісікке қарсы препараттар: таксол, подофиллотоксин) өсімдіктердің әлі де ұзақ уақыт бойы биологиялық белсенді заттардың көзі болып қала беретінін және өсімдік клеткасының күрделі БТА синтезіне қабілеттілігі инженер-химиктің синтетикалық қабілеттілігінен әлі де асып түсетінін куәландырады. Сондықтан ғалымдар трансгендік өсімдіктерді құру мәселесін қолға алды.
Өсімдіктердің генетикалық инженериясының тарихын есептеу 1982 жылдан бастап, алғаш рет генетикалық түрлендірілген өсімдіктер алынған кезде жүргізіледі. Бастапқыда трансформация гендік-инженерлік қосжарнақты өсімдіктер үшін қолданылған, алайда соңғы жылдардағы жұмыстар бұл әдіс жүгері, күріш, бидайға қатысты да тиімді екенін куәландырады. Трансформацияның басқа кең таралған ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.