Гендік инженерия мәні

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

Мазмұны:

Кіріспе . . . 3 б
Негізгі бөлім

2. 1 Гендік инженерия мәні . . . 4 б

2. 2 Эмбриогенетикалық инженерия . . . 5-6 б

2. 3 Гендік инженерияны пайдалану . . . 7б

2. 4 Гендік инженерия жоспары . . . 8-9 б

2. 5 Гендік инженерия қауіптілігі . . . 10-11 б

Қорытынды . . . 12 б
Пайдаланылған әдебиет тізімі . . . 13 б

Кіріспе

Ген инженериясы молекулалық биологияның жаңа саласы. Ол лабораториялық әдіс арқылы генетикалық жүйелер мен тұқымы өзгерген организмдерді алу жолын қарастырады. Ген инженериясының пайда болуы генетиканың, биохимияның, микробиологияның және молекулалалық биологияның жетістіктерімен байланысты.

Молекулалық биология ғылыми жетістіктерінің нәтижесінде пайда болған ген инженериясы организмнің бағалы қасиетін сақтап қана қоймай оған жаңа әрі саналы қасиет те бере алады. Ген инженериясы дегенді ген кұрастыру деп түсіну қажет. Ген инженериясының дәуірі басталмай тұрып 1969 жылы Г. Корана нуклеотидтерді белгілі бір жүйемен орналасқан ДНҚ синтезінің методологиясын жасап берген. Жекеленген дербес амин қышқылы - ашытқының аланиндік тРНҚ-ның бастауыш жүйесі ашылғаннан кейін Г. Корана химиялық жолмен осы РНҚ-ның көлемі 77 полинуклеотидтен тұратын кодтық бөлігін синтездеді. Кейіннен 1979 жылы осы лабораторияда ішек таяқшасының тирозиндік тРНҚ-сы синтезделді және ол Т4 бактериофагының

Гендік инженерия әр түрлі организмдер геномының бөлігінен рекомбинатты ДНҚ құрастырумен қатар, ол рекомбинатты молекулаларды басқа ағза геномына енгізіп, жұмыс істеуін (экспрессиясын) қамтамасыз етеді. Гендік инженериядағы тұңғыш тәжірибені 1972 ж. американ биохимигі Т. Берг (Нобель сыйл. лауреаты) іске асырды. Ол маймылдың онноген вирусы SV-40-тың толық геномын, бактериофаг - L геномының бір бөлігін және Е. Colі бактериясының галактоза генін біріктіру арқылы рекомбинантты (гибридті) ДНҚ алды. 1973 - 74 ж. Америка биохимиктері С. Коэн, Г. Бойер, т. б. түрлі ағзалардан бөліп алынған генді бактерия плазмидасының құрамына енгізді. Бұл тәжірибе басқа организмдер гендерінің жаңа ағза ішінде жұмыс істей алатынын дәлелдеді. Жануарлар клеткаларымен жүргізілген тәжірибелерде бір клетканың ядросын екіншісімен алмастыруға, екі немесе бірнеше эмбриондарды қосып біріктіруге, оларды бірнеше бөлікке бөлшектеуге болатыны анықталды. Мыс., генотиптері әр түрлі тіндердің клеткаларын біріктіру арқылы тышқанның аллофенді особьтары (фенотипі әр түрлі дарабастар) алынды. Гендік инженерия-ның теориялық негізіне генетикалық кодтың әмбебаптылығы жатады. Бір ғана кодтың (триплиттің) әр түрлі ағзадағы белок молекулаларының құрамына енетін амин қышқылдарын бақылай алатындығына байланысты, ДНҚ молекуласының кез келген бөлігін басқа бөтен клеткаға апарып салу, яғни молек. деңгейде будандастырылу теориялық тұрғыдан алғанда мүмкін екені анықталды. Жануарлар, өсімдіктер және микроорганизмдер гендерінің қызметін қолдан басқаруға болатындығы дәлелденді.

Негізгі бөлім

2. 1 Гендік инженерия мәні

Гендік (генетикалық) инженерияны - молекулалық және клеткалық инженерия белгілі бір мақсатпен жасанды айқын қасиеттері бар генетикалық материалдарды алдын ала құрастырып, оларды басқа клеткаға енгізіп, көбейтіп, зат алмасу процесін өзгеше жүргізу. Бұл әдіспен организмдердегі тұқым қуалайтын информацияны көздеген мақсатқа сай өзгертіп, олардың геномдарын белгілеген жоспармен қайта құруға болады.

Гендік инженерия ол функциональдық активті генетикалық құрылымдарды рекомбинаттық (ата-ана екі ДНК молекулалары арасынан пайда болған будан) ДНК молекулалары түрінде қолдан құрастыру. Гендік инженерияның мәні жеке гендерді бір организмнен алып, басқа организмге көшіріп орналастыру.

Бұл рестриктаза деген фермент пен лигаза ферментінің ашылуы негізінде мүмкін болды. Рестриктаза ферменті ДНК молекуласын нақты белгіленген жерлерін кесіп алады да, осылай фрагменттерді (рестрикция сайттарын) түзеді. Ал лигаза ферменті гетерогендік ДНК-ның фрагменттерін бүтін тігеді. Құрамында шығу тегі әр түрлі ДНК-лары бар молекуланы рекомбинаттық молекула деп атайды.

Рекомбинаттық ДНК = прокариоттардың және / немесе вирустардың ДНК-ы (вектор) + эукариоттардың ДНК-ы (бөтен ДНК) .

Вектордың көмегімен эукариоттардың бөтен ДНК-ы клеткаға еніп, геномға интеграциялана алады. Сонымен, прокариоттар мен вирустардың зерттелетін ДНК молекулалары нақты белгіленген жерден кесіліп, одан кейін бұл жерге эукариоттардың қажетті бөтен гені енгізіледі, осылайша рекомбинаттық (гибридтік) ДНК түзіледі.

Түзілген рекомбинаттық ДНК тірі клеткаға енгізіледі, жаңа геннің экспрессиясы (көріну күші) басталғаннан соң, клетка сол ген белгілеген белокты синтездей бастайды. Сонымен, клеткаға рекомбинаттық ДНК молекуласы түрінде жаңа генетикалық информацияны енгізіп, соңында жаңа белгісі бар организмді алуға болады. Мұндай организмді трансгендік немесе трансформацияланған организм дейді. Осылайша, гендік инженерияның дамуына негіз болған молекулалық биология мен молекулалық генетиканың мынадай жетістіктері бар:

Рестриктазалар мен лигаза ферменттерінің ашылуы;

- Гендерді химиялық заттарды және ферменттерді қолдану арқылы синтездеу;

- Бөтен генді клеткаға тасымалдаушы-векторларды пайдалану;

- Бөтен генге ие болған клеткаларды таңдап, бөліп алу жолдарының ашылуы.

2. 2 Эмбриогенетикалық инженерия

Эбриогенетикалық инженерия - жануарлар геномын, олардың өсіп өнуіне онтогенездің (жеке даму) алғашқы сатыларында белсенді араласу арқылы қайта құру. Геномды қайта құру - клондау арқылы ұрықты (эмбрионды) реконструкциялау, біріктіру немесе олардың ядроларына бөгде ДНҚ-ны енгізу. Бірақ эмбриондық өркендерді, химерлерді (грек. "chimaira" - әртүрлі генетикалық тканьдардан тұратын мозаик-организм), немесе трансгендік жануарларды алу, тек қана реконструкцияланған эмбрионды ұқыпты трансплантациялау нәтижесінде ғана мүмкін.

Трансплантация(лат. "transplantare" - көшіріп отырғызу) - жоғарғы өнімді малдардың (донорлар) бір немесе бірнеше эмбрионын алып, өнімі төмен малдарға (рецепиенттерге) салу арқылы жүргізіледі. Трансплантацияны қолдану генетикалық құнды бір аналықтан ондаған есе көп ұрпақ алуға мүмкіндік береді.

Трансплантация технологиясы жануарлар өсіп-өну биологиясының зор табыстарына негізделген, оның ішіне мынадай тәсілдер кіреді:

гормондар арқылы суперовуляция (лат. "super" - «көп», "ovum" - «жұмыртқа») туғызу;
ұрпақтары бойынша бағаланған аталықтардың ұрығымен донорларды ұрықтандыру;
эмбрионды тауып алу және оның сапасын анықтап, сақтау және рецепиентке көшіріп отырғызу немесе оны сұйық азотта криоконсервациялау (грек. "kryos" - «суық», "conservare" - «сақтау»), жібіту және отырғызу.

Ұрықты трансплантациялауды төмендегі мақсаттар үшін пайдаланады

генетикалық құнды тұлғаларды көбейту үшін; осы әдістің көмегімен жоғарғы өнімді, ауруға төзімді аталық іздері (линиялар) және ұяларды (семейства) шығаруды тездету;
алғашқы эмбриондарды бөлшектеу арқылы ұқсас жануарларды алу. Бұл әдіс генотип- қоршаған орта өзара қатынасын, тұқым қуудың шаруашылыққа пайдалы әсерін зерттеуге мүмкіндік береді. Эмбриондарды бөлу технологиясы алынған жарты бластоцистаны терең мұздатып, ал екінші жартысынан жануар өсіруге мүмкіндік береді. Егер аталық (бластоцистаның бір жартысынан алынған) генетикалық жағынан құнды болса, онда оның көшірмесін белгілі бір уақыттан кейін екінші жартысынан өндіруге болады;
аз популяциялардың және тұқымның генофондының мутантты гендерін сақтау;
генетикалық құнды, бірақ бедеу жануарлардан ұрпақ алу;
зиянды рецессивті гендерді және хромосомалық аномалияларды анықтау;
жануарлардың ауруларға төзімділігін арттыру;
ауруларды болдырмау үшін сыртқа шығарылатын және ішке кіргізілетін малдардың орнына бұл мақсаттар үшін олардың криоконсервацияланған ұрықтарын қолдану;
ұрықтын жынысын анықтау және белгілі жыныстағы жануарларды алу;
түр аралық трансплантация;
әртүрлі алғашқы сатыдағы эмбриондардан, әртүрлі жануарлар бластомерлерінен құралған химерлік жануарларды алу.

2. 3 Гендік инженерияны пайдалану

Гендік инженерияда гендерді тасымалдау арқылы түраралық кедергілерді жойып, қажетті тұқым қуалайтын белгілерді бір организмнен екіншісіне беру іске асырылады.

Инженерия түсінігінің өзі құрастыру деген мағынаны береді. Олай болса, гендік инженерия организмнің жағымды белгілерін сақтай отырып, оған арнайы мақсатта қосымша жаңа қасиет беріп, генотипін қалаған бағытта өзгерту болып табылады. Гендік инженерияны ауыл шаруашылығында, медицинада пайдалану арққылы өсімдіктер, жануарлар мен микроорганизмдердің қажетті гендерінің қызметін басқаруға мүмкіндік туды.

Соңғы жылдары гендік инженерияның көмегімен бактериялық клеткадан вирустық ауруларды емдеуге қолданылатын интерферон және өсу гормоны - соматотропин нәруыздарын алуға қол жетті. Қант диабеті ауруын емдеуге қолданылатын инсулин гормонын алудың арзан жолы табылды. Бұрын инсулин жануарлардың ұйқы безінен өте қымбатқа түсетін жолмен алынатын еді. Қазіргі кезде гендік инженерия әдісімен ішек таяқшасы бактериясынан бөлініп алынатын болды.

Жануарлар селекциясында гендік инженерияға байланысты аустралиялық ғалымдар гендер құрамына өсу гормонының генін енгізе отырып, кәдімгі шошқаға қарағанда екі еседей жылдам өсетін шошқаның жаңа қолтұқымын шшығарды.

Ағылшын ғалымдары геномына қанның ұюын тездететін ген енгізілген қой алды. Мұндай қойдан бөліп алынған арзанға түсетін препаратты гемофилия ауруын емдеуде қолданады.

Бұршақ тұқымдас өсімдіктердің тамыр жүйесінде ауадағы азотты тұтатын қасиеті бар бүйнек бактериялары селбесіп тіршілік ететіні белгілі. Олар топырақты азотты қосылыстармен байытады. Қазіргі кезде осы бактериялардағы азотты тұтатын генді астық тұқымдастар геномына енгізу жұмыстары жүргізілуде.

Ауыл шаруашылығында өсімдіктің атмосфералық азотты өзіне жинақтап алуы - үлкен мәселе. Осыған байланысты 1970 жылдары азотты фиксациялауға қабілеті жоқ пішен таяқшасына азотты жинақтай алатын, басқа бір бактерияның гені салынып, азотты жинақтау қасиетіне ие болды. Мед. саласында жаңа гендерді енгізу арқылы тұқым қуалайтын ауруларды емдеуге болады. Қазіргі кезде ауру адамдардан зат алмасудың 1000-нан аса әр түрлі тұқым қуалайтын өзгерістері табылған.

2. 4 Гендік инженерия жоспары

Қазіргі уақытта гендік инженерия жоспары 1996 жылы қабылданған заңмен қадағалынады. Олар екі түрге бөлінеді - «жабық» немесе «ашық» жүйеде жүретіндер. Жабық жүйелі жұмыстарда гендік-инженерия ағзаларымен қоршаған орта арасында химиялық, биологиялық, физикалық барьер бар. Ашық жүйеде мұндай контак жүзеге асырылады (мысалы, генді-инженерияның көкеністерді культивирлеуі) .

Жабық жүйедегі жұмыстар қатерлі деңгейіне қарай төрт топқа бөлінеді:

Жұмыс адам денсаулығына зиянын келтірмейді. Қауіпсіз шаралары патогенді емес микроорганизмдермен жұмыс істегенмен бірдей.
Жұмыс адам денсаулығына шамалы қауіп төндіреді. Қауіпсіздік шаралары белгілі бір жағдайлардағы патогенді микроорганизмдермен салыстырғандай.
Жұмыс адам денсаулығына біршама қатер туғызады. Қауіпсіздік шаралары инфекциялық аурулардың жұғуы ықтимал микроорганизмдермен жасаған жұмыс кезіндей.
Жұмыс адам денсаулығына едәір қауіп туғызады. Қауіпсіздік шаралары өте қатерлі аурулар тудыратын микроорганизмдермен жұмыс жасағандай.

Жұмыс кезінде биологиялық агенттердің қоршаған ортаға, адамға таралуын тоқтататын және дене бітімін қорғау үшін арнайы құралдармен қондырғыларды құрастыру мен қолдану қажет. Бұл шаралар өз сипаттамасына қарай көптеген жылдар бойы медициналық, микробиологиялық және вирусологиялық зертханаларда қауіпті микроорганизмдермен жұмыс істегендегі қауіпсіздікпен бірдей.

Физиологиялық қорғаныстың минимальді (ф1) деңгейі (арнайы қорғаныс құралынсыз жасалатын жұмыс) қауіпсіз микроорганизмдермен жұмыс жасағанда қолданылады. Төменгі (Ф2) деңгей биоматериалдарды (рекомбинантты ДНҚ) арнайы бокстер мен герметизациялық ыдыстарға қатаң бөліп сақтау арқылы жүзеге асады. Орташа (ф3) деңгей физиологиялық қорғаныстың қатерлі объектілермен жұмыс жасағанда қажет. Ол бүкіл зертхананы герментизациялау арқылы жасалады, бірақ органдардан бөлінбейді. Адам денсаулығына, өсімдік, жасушаларға өте қауіпті микроорганизмдермен жұмыс істегенде жоғары (ф4) деңгейі физиологиялық қорғаныс болуы керек. Мұнда зертхананы толығымен бөліп изоляциялайды.

Биологиялық қорғаныс үшін құрастырылып отырған рДНҚ потенциалды қатерінің үш деңгейі қарастырылған.

Б1 (ең әлсіз қорғаныс) E. coli К-12 жасушаларын қолданғанда және конъюгативті плазмид пен бактериофаг негізінде алынған векторларды қолдануға пайдаланады.
Б2 деңгейі клондалушы ДНҚ фрагменттері, қоршаған ортаға көшуінің 10-ден болған жағдайда қамтамасыз етіледі.
Б3 деңгейі вектор жасушасының Б2 типінің жүйесін қолданғанда, жануарларда сыналған немесе табиғи экологиялық жағдайда апробацияланған кезінде қолдануды көздейді.

Биологиялық және физиологиялық қауіпсіздікті таңдау нақты бір гендік инженерлік экспериментке байланысты. Клондалушы ДНҚ тазалығы, сипаттамасы, ұзындығы және т. б. қасиеттеріне қарай анықталады.

2. 5 Гендік инженерияның қауіптілігі

Генетикалық инженерия туындау кезінен бастап ғалымдар қоғамда кейбір зерттеулердің қауіптілігіне назар аудартты. Мұндай қорқыныштын туындаған қауіпсіздік пікір 1974 жылы айтылған болатын. Кейін бірнеше сәтті эксперименттен соң in vitro әдісі арқылы рекомбинантты молекуланың ДНҚ алынды. П. Берг бастаған әйгілі молекулярлы биологтар тобы гендік инженерия эксперименттерін жүргізуді шектеуге шақырды. Айтылған пікір екі жақты болды. Алдымен рекомбинантты ДНҚ молекулаларының зертхана сыртында немесе өнеркәсіп орнында шынымен жасушалардың «жоғалып» кетуі ескертілсе, сонымен қатар адам және жануарлар ағзасына келтірілетін зиян бақылаусыз концентрацияда өте жоғары екендігі айтылды. Екіншіден клондалған ДНҚ фрагментіндегі құрылымы мен қызметі туралы білімнің жетіспеушілігі, оларды реципиентті жасушаға енгізгенде олар қалаған затымызды ғана емес, одан да басқа қауіпті (токсиндер, онкоген) өнімдерді синтездеу ықтимал.

1975 жылы бұл мәселелер Халықаралық конференцияларда сөз болды, онда рекомбинантты ДНҚ молекулаларын алу сұрағына тоқталды. Онда биологиялық әр аумағын зерттейтін ғалымдар (медициналық микробиологтар, бактериальді генетиктер, эпидемиологтар, биохимикиер, ботаниктер, даму биологтар т. б. ) жәнезаңгерлер, ақпарат көздерінің мүшелері, мемлекеттік және жеке өнеркәсіп иелері қатысты. Конференцияға қатысушылар гендік инженерия әдісімен жүретін эксперименттер жалғасуы керек деп шешті, бірақ белгігленген ережелер мен ұсыныстарды сақтауы қажет. Бұл ережелер келесі жылдары Англия, АҚШ, Франция мен басқа елдерде жасалынды. Олар бірнеше рет қайта қаралып, жеңілдіктер ұсынылды, себебі жинақталған мәліметтер олардың шектен тыс қаталдығын дәлеледеді, әсіресе дәстүрлі зертханалық штаммдармен жұмыс істеуге қатысты.

Генотипке әсер ету адам, өсімдік, жануарлар мен қоршаған орта үшін қайта қалпына келмес өзгерістерге ұшыратуы мүмкін. Бақылаудан шығып кеткен немесе арнайы дайындалған генетикалық агенттер, тіршілікті жоятын, әдейілеп қолданылуы оларды биологиялық қару деп қарауға құқық береді.

Дамыған елдерде азық-түлік сапасын бақылау оның шығаруына дейін жүзеге асады., ал дамушы елдерде - шыққаннан кейін.

Трансгенді өнімдердің шығуына тыйым салудан жеңілген кей ұйымдар енді оларға арнайы маркировка берілуін талап етіп отыр. ТМД елдерінде биоқауіпсіздік туралы заң қабылдауды - «Гендік-инженерия әрекеті аумағында мемлекеттік бақылау жүгізу туралы».

Қазақстанда гендік-инженерия өнімдері мен препараттарын маркілеу жөніндегі келісім шартқа қол қойды.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.