Генная инженерия,возможности и последствия

Содержание

Ведение ……………………………………………………………………….3

Генная  инженерия…………………………………………………...…..….. 4

Возможности генной инженерии……………………………………....…... 6                                                                                            

Перспективы генной инженерии………………………………………..…..9

Проблемы………………………………………………………………….... 11                                                                                                                                    

Заключение  ………………………………………………………………..... 13                                                                                                                               

Список  используемой литературы …………………………………………14 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Ведение

     Центральная проблема биологии - это управление жизнью, основанное на позиции ее сущности. Главная  цель биологии - решение практических задач сельского хозяйства, медицины и управление эволюцией жизни. Задача состоит в создании условий для  резкого подъёма продуктивности растений, животных и микроорганизмов; в овладении способами борьбы за здоровье, долголетие, длительную юность человека; в разработке методов управления генетическими процессами, лежащими в основе эволюции видов; в решении проблем, связанных с широким использованием атомной энергии, с химизацией на родного хозяйства, с полётами космических кораблей. Решение этих задач идет по тернистым тропам науки. Ещё много неожиданных, ломающих наши обычные представления открытий предстоит сделать ученым. Эта работа будет идти в гармоническом единстве с практикой, с глубоким развитием прикладных биологических наук.

     В данном реферате рассматриваются  основные характеристики, проблемы и перспективы такой новейшей технологии, как генная инженерия. В настоящее время эта тема весьма актуальна. На начало 21-го века в мире проживает около 5 млрд. человек. По прогнозам учёных к концу 21-го века население Земли может увеличиться до 10 миллиардов. Как прокормить такое количество людей качественной пищей, если и при 5 миллиардах в некоторых регионах население голодает? Впрочем, даже если бы такой проблемы не существовало, то человечество, для решения других своих проблем, стремилось бы внедрять в сельское хозяйство наиболее производительные биотехнологии. Одной из таких технологий как раз и является генная инженерия. 
 
 
 

     Генная  инженерия 

     Генная инженерия - это метод биотехнологии, который занимается исследованиями по перестройке генотипов. Генотип является не просто механическая сумма генов, а сложная, сложившаяся в процессе эволюции организмов система. Генная инженерия позволяет путем операций в пробирке переносить генетическую информацию из одного организма в другой.

     Перестройка генотипов, при выполнении задач генной инженерии, представляет собой качественные изменения  генов не связанные с видимыми в микроскопе изменениями строения хромосом. Изменения генов прежде всего связано с преобразованием  химической структуры ДНК. Информация о структуре белка, записанная в  виде последовательности нуклеотидов, реализуется в виде последовательности аминокислот в синтезируемой  молекуле белка. Изменение последовательности нуклеотидов в хромосомной ДНК, выпадение одних и включение  других нуклеотидов меняют состав образующихся на ДНК молекулы РНК, а это, в свою очередь, обуславливает новую последовательность аминокислот при синтезе. В результате в клетке начинает синтезироваться  новый белок, что приводит к появлению  у организма новых свойств. Сущность методов генной инженерии заключается  в том, что в генотип организма  встраиваются или исключаются из него отдельные гены или группы генов. В результате встраивания в генотип  ранее отсутствующего гена можно  заставить клетку синтезировать  белки, которые ранее она не синтезировала.

     Наиболее распространенным методом генной инженерии является метод получения рекомбинантных, т.е. содержащих чужеродный ген, плазмид. Плазмиды представляют собой кольцевые  двухцепочные молекулы ДНК, состоящие  из нескольких тысяч пар нуклеотидов. Этот процесс состоит из нескольких этапов.

     Рестрикция - разрезание ДНК, например, человека на фрагменты.

     Лигирование - фрагмент с нужным геном включают в плазмиды и сшивают их. Трансформация - введение рекомбинантных плазмид в бактериальные клетки. Каждая из трансформированных бактерий размножается и образует колонию из многих тысяч потомков - клон.

     Скрининг - отбор среди клонов трансформированных бактерий тех, которые плазмиды, несущие нужный ген человека.

     Весь этот процесс  называется клонированием. С помощью  клонирования можно получить более  миллиона копий любого фрагмента  ДНК человека или другого организма. Если клонированный фрагмент кодирует белок, то экспериментально можно изучить  механизм, регулирующий транскрипцию этого гена, а также наработать этот белок в нужном количестве. Кроме того, клонированный фрагмент ДНК одного организма можно ввести в клетки другого организма. Этим можно добиться, например, высокие  и устойчивые урожаи благодаря введенному гену, обеспечивающему устойчивость к ряду болезней. Клонированная овечка Доли была создана нетрадиционным путем. Ядро из клетки вымени 6-летней взрослой овцы одной породы пересадили в безъядерное  яйцо овцы другой породы. Развивающийся  зародыш поместили в овцу третей породы. Так как родившаяся овечка получила все гены от первой овцы - донора, то является ее точной генетической копией. Этот эксперимент открывает массу новых возможностей для клонирования элитных пород, взамен многолетней селекции.

     Еще с 80-х годов  появились программы по изучению генома человека. В процессе выполнения этих программ уже прочитано около 5 тысяч генов (полный геном человека содержит 50-100 тысяч). Обнаружен ряд  новых генов человека. Генная инженерия  приобретает все большее значение в генотерапии. Потому, что многие болезни заложены на генетическом уровне. Именно в геноме заложена предрасположенность  ко многим болезням или стойкость  к ним. Многие ученые считают, что  в XXI веке будет функционировать  геномная медицина и генная инженерия. 

Возможности генной инженерии 

     Значительный прогресс достигнут в практической области  создания новых продуктов для  медицинской промышленности и лечения  болезней человека

     В настоящее время  фармацевтическая промышленность завоевала  лидирующие позиции в мире, что  нашло отражение не только в объёмах  промышленного производства, но и  в финансовых средствах, вкладываемых в эту промышленность (по оценкам  экономистов, она вошла в лидирующую группу по объёму купли-продажи акций  на рынках ценных бумаг). Важной новинкой стало и то, что фармацевтические компании включили в свою сферу выведение  новых сортов сельскохозяйственных растений и животных, и тратят на это десятки миллионов долларов в год, они же мобилизировали выпуск химических веществ для быта. Добавок  к продукции строительной индустрии  и так далее. Уже не десятки  тысяч, а возможно, несколько сот  тысяч высококвалифицированных  специалистов заняты в исследовательских  и промышленных секторах фарминдустрии,и  именно в этих областях интерес к  геномным и генно-инженерным исследованиям  исключительно высок. Очевидно поэтому  любой прогресс биотехнологий растений будет зависеть от разработки генетических систем и инструментов, которые позволят более эффективно управлять трансгенами. Для чистого вырезания трансгенного ДНК в растительный геном, всё  больше применяют заимствованные из микробной генетики системы гомологичной рекомбинации, такие как системы Cre-lox и Flp-frt. Будущее, очевидно, будет  за управляемым переносом генов  от сорта к сорту, основанного  на применении предварительно подготовленного  растительного материала, который  уже содержит в нужных хромосомах участки гомологии, необходимого для  гомологичного встраивания трангена. Помимо интегративных систем экспрессии, будут опробованы автономно реплицирующиеся  векторы.осбый интерес представляют `скусственные хромосомы растений, которые теоретически не накладывают никаких ограничений на объём вносимой теоретической информации.

     Кроме этого учёные занимаются поиском генов, кодирующих новые полезные признаки. Ситуация в этой области меняется радикальным  образом, прежде всего, существованию  публичных баз данных, которые  содержат информацию о большинстве  генов, бактерий, дрожжей, человека и  растений, а также в следствии  разработки методов, позволяющих одновременно анализировать экспрессию большого количества генов с очень высокой  пропускной способностью. Применяемые  на практике методы можно разделить  на две категории:

     Методы, позволяющие  вести экспрессионное профилирование: субстракционная гибридизация, электронное  сравнение EST-библиотек, «генные чипы»  и так далее. Они позволяют  устанавливать корреляцию между  тем или иным фенотипическим признаком  и активностью конкретных генов.

     Позиционное клонирование, заключается в создании за счет инсерционного  мутагенеза мутантов с нарушениями  в интересующем нас признаке или  свойстве, с последующим клонированием  соответствующего гена как такового, который заведомо содержит известную  последовательность (инсерция).

     Вышеназванные методы не предполагают ни каких изначальных  сведений о генах, контролирующих тот  или иной признак. Отсутствие рационального  компонента в данном случае является положительным обстоятельством, поскольку  неограничен нашими сегодняшними представлениями  о природе и генном контроле конкретного  интересующего нас признака.

     Кроме всего этого  группа ученых, таких как Марк Адам (ведущий сотрудник института  геномных исследований в штате Мэриленд - США, частной исследовательской  компании, занимающейся исключительной работой в области картирования генов), Крэйк Вентер (директор этого  института) и соавторами, разрабатывается  проект «Геном человека». Цель этого проекта заключается в выяснении последовательности оснований во всех молекулах ДНК в клетках человека. Одновременно должна быть установлена локализация всех генов, что помогло бы выяснить причину многих наследственных заболеваний и этим открыть пути к их лечению. Что бы последовательно приближаться к решению проблемы картирование генов человека, было сформулировано пять основных целей:

     Ожидалось, что, когда  все указанные цели будут постигнуты, исследователи определят все  функции генов и разработают  методы биологического и медицинского применения полученных данных.

     Рассмотрев темпы  ускорения работы в рамках проекта  «Геном человека», руководители этого  проекта объявили 23 октября 1998г., что  программа будет полностью завершена  гораздо раньше, чем планировалось, и сформулировали «Новые задачи проекта  «Геном человека»:

     полностью завершить  в декабре 1998 года работу по секвенирование генома «Круглого червя» c. Elegans (это  было сделано в срок);

     закончить предварительный  анализ последовательности ДНК человека к 2001 году, а полную последовательность к 2003 году;

     картировать к 2002 году геном плодовой мухи;

     начать секвенирование генома мыши с использованием методов  ДНК искусственных хромосом дрожжей (завершить этот проект к 2005 году).

     Помимо этих целей, официально включен в поддерживаемый правительством США и рядом других правительств проект, некоторые исследовательские  центры объявили о задачах, которые  будут решаться в основном за счет частных фондов и пожертвователей. Так, ученые калифорнийского университета (Беркли), Орегонского университета и Ракового исследовательского центра имени Фрейда Хатчинсона начали программу  «Геном собаки».

     Международное общество секвенирование в феврале 1996 года приняло  решение о том, что любая последовательность нуклиотидов размером 1-2 Кб должна быть обнародована в течение 24 часов после  ее установления.

     Перспективы генной инженерии 

     Некоторые особенности  новых технологий 21 века могут привести к большим опасностям, чем существующие средства массового уничтожения. Прежде всего, - это способность к саморепликации. Разрушающий и лавинно самовоспроизводящийся объект, специально созданный или случайно оказавшийся вне контроля, может стать средством массового поражения всех или избранных. Для этого не потребуются комплексы заводов, сложная организация и большие ассигнования. Угрозу будет представлять само знание: устройства, изобретённые и изготовленные в единичных экземплярах, могут содержать в себе всё, необходимое для дальнейшего размножения, действия и даже дальнейшей эволюции – изменению своих свойств в заданном направлении. Конечно, выше описаны вероятные, но не гарантированные варианты развития генной инженерии. Успех в этой отрасли науки сможет радикально поднять производительность труда и способствовать решению многих существующих проблем, прежде всего, подъему уровня жизни каждого человека, но, в то же время, и создать новые разрушительные средства.