Az Orosz Föderáció Mezőgazdasági Minisztériuma

Szövetségi Állami Szakmai Felsőoktatási Intézmény "Urali Állami Mezőgazdasági Akadémia"

az "Állatorvosi genetika" tudományágban

a témában: „Génsebészet – jelen és jövő”

Teljesített:

FVM hallgató

2. évfolyam 2. csoport 3. csoport

Shmakova T.S.

Ellenőrizve:

Erofeeva L.F.

Jekatyerinburg 2008

Bevezetés

1. Géntechnológiai módszerek

2. A géntechnológia eredményei

3. Génsebészet: előnyei és hátrányai

4. A génsebészet kilátásai

Felhasznált irodalom jegyzéke

Bevezetés

Génmanipuláció– technikák, módszerek és technológiák összessége rekombináns RNS és DNS kinyerésére, gének izolálására egy szervezetből (sejtekből), gének manipulálására és más szervezetekbe történő bejuttatására. A géntechnológia a módosított szervezet kívánt tulajdonságainak elérését szolgálja.

Génmanipuláció nem a tág értelemben vett tudomány, hanem a biotechnológia eszköze, amely olyan biológiai tudományok kutatásait használja fel, mint a molekuláris biológia, citológia, genetika, mikrobiológia. A legszembetűnőbb, a legtöbb figyelmet felkeltő és következményeiben nagyon fontos esemény a felfedezések sorozata volt, amelyek eredményeképpen az élőlények öröklődésének szabályozására és a „szentségbe való behatoláson keresztül történő szabályozásra” módszereket dolgoztak ki. egy élő sejt szentségei – genetikai apparátusa.

Biokémiai, molekuláris biológiai és genetikai ismereteink jelenlegi szintje lehetővé teszi, hogy új biotechnológia sikeres fejlesztésére számítsunk - génmanipuláció, azaz olyan módszerek összessége, amelyek in vitro műveletekkel lehetővé teszik a genetikai információ átvitelét egyik szervezetről a másikra. A géntranszfer lehetővé teszi a fajok közötti akadályok leküzdését és az egyik organizmus egyedi örökletes jellemzőinek átadását a másiknak. A génsebészet célja nem a mítoszok valósággá váltása, hanem olyan (elsősorban bakteriális) sejtek előállítása, amelyek képesek ipari méretekben bizonyos „emberi” fehérjék előállítására.

1. Géntechnológiai módszerek

A génsebészet legelterjedtebb módszere a rekombináns, azaz a rekombináns kinyerésének módja. idegen gént, plazmidot tartalmazó. A plazmidok körkörös, kétszálú DNS-molekulák, amelyek több pár nukleotidból állnak. A plazmidok autonóm genetikai elemek, amelyek a fő DNS-molekulától eltérő időpontban replikálódnak (azaz szaporodnak) a baktériumsejtben. Bár a plazmidok a sejt DNS-ének csak kis részét teszik ki, a baktériumok számára létfontosságú géneket, például gyógyszerrezisztencia-géneket hordoznak. A különböző plazmidok különböző antibakteriális rezisztencia géneket tartalmaznak.

Ezeknek a gyógyszereknek a többségét - az antibiotikumokat - számos ember és háziállat betegség kezelésére használják gyógyszerként. A különböző plazmidokkal rendelkező baktériumok rezisztenssé válnak különböző antibiotikumokkal és nehézfémsókkal szemben. Amikor egy bizonyos antibiotikum a baktériumsejtekre hat, a vele szemben rezisztenciát kölcsönző plazmidok gyorsan elterjednek a baktériumok között, életben tartva őket. A plazmidok tervezésének egyszerűségét és a baktériumokba való behatolásuk egyszerűségét a génmérnökök arra használják, hogy magasabb rendű szervezetekből származó géneket vigyenek be a baktériumsejtekbe.

Az enzimek – restrikciós endonukleázok vagy restrisztázok – a géntechnológia hatékony eszközei. A korlátozás szó szerint „korlátozást” jelent. A bakteriális sejtek restrikciós enzimeket termelnek az idegen, elsősorban a fág DNS elpusztítására, ami a vírusfertőzés korlátozásához szükséges. A restrikciós enzimek felismernek bizonyos nukleotidszekvenciákat, és szimmetrikus, ferdén elhelyezkedő töréseket vezetnek be a DNS-szálakba, amelyek egyenlő távolságra vannak a felismerési hely középpontjától. Ennek eredményeként rövid, egyszálú „farok” (más néven „ragadós” végek) képződik a korlátozott DNS-fragmensek végein.

A baktériumok megszerzésének teljes folyamata, az úgynevezett klónozás, egymást követő szakaszokból áll:

1. Restrikció – az emberi DNS restrikciós enzimmel történő felvágása sok különböző fragmentumra, de ugyanazokkal a „ragadós” végekkel. Ugyanezeket a végeket kapjuk a plazmid DNS-nek ugyanazzal a restrikciós enzimmel történő hasításával.

2. Ligálás – humán DNS-fragmensek beépítése a plazmidokba a „ragadós végek összekapcsolása” miatt a ligáz enzimmel.

3. Transzformáció - rekombináns plazmidok bejuttatása speciális módon kezelt baktériumsejtekbe, hogy azok rövid időre átjárhatóvá váljanak a makromolekulák számára. A plazmidok azonban csak a kezelt baktériumok egy részét hatolják be. A transzformált baktériumok a plazmiddal együtt rezisztenciát szereznek egy adott antibiotikummal szemben. Ez lehetővé teszi, hogy elkülönüljenek a nem transzformált baktériumoktól, amelyek ezt az antibiotikumot tartalmazó táptalajon elpusztulnak. Ehhez a baktériumokat táptalajra vetik, amelyet előzőleg úgy hígítottak, hogy vetéskor a sejtek jelentős távolságra legyenek egymástól. A transzformált baktériumok mindegyike elszaporodik, és sok ezer leszármazottból álló kolóniát - egy klónt - alkot.

4. Szűrés – szelekció azon baktériumok klónjai között, amelyek a kívánt humán gént hordozzák. Ehhez az összes baktériumkolóniát speciális szűrő borítja. Amikor eltávolítják, lenyomatot hagy a telepeken, mivel az egyes klónokból származó sejtek egy része a szűrőhöz tapad. Ezután molekuláris hibridizációt hajtanak végre. A szűrőket radioaktívan jelölt szondát tartalmazó oldatba merítjük. A próba a kívánt gén egy részével komplementer polinukleotid. Csak azokkal a rekombináns plazmidokkal hibridizál, amelyek tartalmazzák a kívánt gént. A hibridizáció után a röntgenfényképes filmet sötétben a szűrőre helyezik, és néhány óra múlva előhívják. A megvilágított területek elhelyezkedése a filmen lehetővé teszi, hogy a transzformált baktériumok számos klónja között megtaláljuk azokat, amelyek a kívánt gént tartalmazó plazmidokkal rendelkeznek.

Nem mindig lehet restrikciós enzimekkel kivágni a kívánt gént. Ezért bizonyos esetekben a klónozási folyamat a kívánt gén célzott megszerzésével kezdődik. Ennek érdekében emberi sejtekből mRNS-t izolálnak, amely ennek a génnek a transzkripciós másolata, és a reverz transzkriptáz enzim segítségével szintetizálják a vele komplementer DNS-szálat. Ezután a DNS-szintézis templátjaként szolgáló mRNS-t egy speciális enzim semmisíti meg, amely képes hidrolizálni a DNS-szálhoz párosított RNS-szálat. A fennmaradó DNS-szál templátként szolgál a reverz transzkriptáz szintéziséhez, amely komplementer a második DNS-szálhoz.

A kapott DNS kettős hélixet c-DNS-nek (komplementer DNS) nevezik. Ez annak a génnek felel meg, amelyből az mRNS-t kiolvasták és reverz transzkriptázzal a rendszerbe indították. Ezt a c-DNS-t egy plazmidba inszertálják, amely transzformálja a baktériumokat, és csak kiválasztott humán géneket tartalmazó klónokat állít elő.

A génátvitel végrehajtásához a következő műveleteket kell végrehajtania:

· Az átvitelre szánt gének izolálása bakteriális, állati vagy növényi sejtekből.

· Speciális genetikai konstrukciók létrehozása, amelyekben a kívánt gének bekerülnek egy másik faj genomjába.

·Genetikai konstrukciók bejuttatása először egy sejtbe, majd egy másik faj genomjába, és a módosított sejtek egész szervezetté történő termesztése.

2. A géntechnológia eredményei

géntechnológia biotechnológia öröklődés

Most már képesek géneket szintetizálni, és a baktériumokba bevitt ilyen szintetizált gének segítségével számos anyagot, különösen hormonokat és interferont nyernek. Előállításuk a biotechnológia fontos ágát alkotta.

Tehát 1980-ban a növekedési hormont - a szomatotropint - az Escherichia coli baktériumból nyerték. A géntechnológia kialakulása előtt a holttestek agyalapi mirigyéből izolálták. A speciálisan módosított baktériumsejtekben szintetizált szomatotropinnak nyilvánvaló előnyei vannak: nagy mennyiségben kapható, készítményei biokémiailag tiszták és vírusos szennyeződésektől mentesek.

1982-ben az inzulin hormont ipari méretekben kezdték előállítani a humán inzulin gént tartalmazó baktériumokból. Eddig az inzulint a levágott tehenek és sertések hasnyálmirigyéből izolálták, ami nehéz és drága.

Az interferon fehérje, amelyet a szervezet vírusfertőzésre válaszul szintetizál, jelenleg a rák és az AIDS lehetséges kezelését vizsgálják. Több ezer liter emberi vérre lenne szükség ahhoz, hogy olyan mennyiségű interferont nyerjünk, amelyet egyetlen liter baktériumtenyészet biztosít. Nyilvánvaló, hogy ennek az anyagnak a tömeggyártásából származó előnyök nagyon nagyok. Nagyon fontos szerepet játszik a mikrobiológiai szintézis alapján nyert inzulin is, amely a cukorbetegség kezeléséhez szükséges. A génsebészetet számos olyan vakcina megalkotására is alkalmazták, amelyeket jelenleg tesztelnek, hogy teszteljék hatékonyságukat az AIDS-t okozó humán immunhiány vírus (HIV) ellen.

A rekombináns DNS-hez kapcsolódó orvostudomány másik ígéretes területe a génterápia. Ezekben a munkákban, amelyek még nem hagyták el a kísérleti szakaszt, egy erős daganatellenes enzimet kódoló gén genetikailag módosított másolatát juttatják a szervezetbe a daganat elleni küzdelem érdekében. A génterápiát az immunrendszer örökletes rendellenességeinek leküzdésére is elkezdték alkalmazni.

A mezőgazdaságban több tucat élelmiszer- és takarmánynövényt módosítottak géntechnológiával. Az állattenyésztésben a biotechnológiai úton előállított növekedési hormon alkalmazása növelte a tejhozamot; A sertésekben előforduló herpesz elleni vakcinát genetikailag módosított vírus felhasználásával hoztak létre.

3. Génsebészet: előnyei és hátrányai

A genetikai kutatás és kísérletezés nyilvánvaló előnyei ellenére a „génsebészet” fogalma már maga is különféle gyanúkat és félelmeket keltett, és aggodalomra, sőt politikai vitákra is vált. Sokan például attól tartanak, hogy az emberben rákot okozó vírusok bekerülnek egy olyan baktériumba, amely normális esetben az ember szervezetében vagy bőrén él, és akkor ez a baktérium rákot okoz. Az is lehetséges, hogy gyógyszerrezisztencia-gént hordozó plazmidot juttatnak be egy pneumococcusba, amitől a pneumococcus rezisztenssé válik az antibiotikumokkal szemben, és a tüdőgyulladás kezelhetetlenné válik. Az ilyen veszélyek kétségtelenül léteznek.

A géntechnológia hatékony módja az életek megváltoztatásának, de potenciálisan kockázatokat rejt magában, összetett és nehezen megjósolható környezeti hatásokkal az élen. Képzeljünk el egy mérget, amelynek előállítása olcsóbb, mint a komplex szelektív gyomirtó szerek, de amely nem használható a mezőgazdasági technológiában, mert elpusztítja a hasznos növényeket, valamint a gyomokat. Most képzelje el, hogy mondjuk egy gént vittek be a búzába, amely ellenállóvá teszi ezt a méreggel szemben. Azok a mezőgazdasági termelők, akik transzgénikus búzával vetik be szántójukat, büntetlenül beporozhatják azokat egy halálos méreggel, ami növeli bevételét, de helyrehozhatatlan károkat okoz a környezetnek. Ezzel szemben a genetikusok ellenkező hatást érhetnek el, ha olyan növényt fejlesztenek ki, amely nem igényel gyomirtó szert.

A géntechnológia egyedülálló kihívás elé állította az emberiséget. Mit hoz nekünk a géntechnológia, boldogságot vagy szerencsétlenséget? Az egész világ már arról kürtöl, hogy a génmódosított termékek milyen veszélyt jelentenek az emberi egészségre. A tudósok között nincs egyértelmű és egyöntetű vélemény ebben a kérdésben. Egyesek úgy vélik, hogy a géntechnológia megmenti az emberiséget az éhezéstől, mások úgy vélik, hogy a génmódosított élelmiszerek az emberekkel együtt minden életet elpusztítanak a földön. Az ebben az állításban részt vevő tudósok azt állítják, hogy a géntechnológiával módosított növények termékenyebbek, ellenállóbbak a peszticidekkel szemben, és gazdaságilag jövedelmezőbbek, mint a hagyományos növények. Ezért ők jelentik a jövőt. A termék gyártóival kapcsolatban nem álló szakértők azonban messze nem optimisták.

Jelenleg lehetetlen megjósolni, hogy a génmódosított termékek fogyasztása milyen hosszú távú következményekkel járhat. Az USA-ban viszonylag nyugodt a hozzáállás a (génmódosított) GM termékekhez, ahol ma az összes genetikai növény mintegy 80 százalékát termesztik. Európa rendkívül negatívan viszonyul ehhez. A lakosság és a fogyasztói szervezetek nyomására, akik tudni akarják, mit esznek, egyes országok moratóriumot vezettek be az ilyen termékek behozatalára (Ausztria, Franciaország, Görögország, Nagy-Britannia, Luxemburg).

Mások szigorú előírást vezettek be a génmódosított élelmiszerek címkézésére, ami természetesen a beszállítóknak nem nagyon tetszett. 2000. július 1-jén Oroszország megtiltotta a géntechnológiával módosított termékek árusítását, anélkül, hogy a csomagoláson külön figyelmeztető felirat szerepelt. Pusztai Árpád brit professzor volt az egyik első tudós, aki megkongatta a vészharangot a GM-termékek lehetséges veszélyeiről. „Zombiételnek” nevezte őket. Ilyen következtetéseket vontak le a genetikailag módosított táplálékkal etetett patkányokon végzett kísérletek eredményeiből. Az állatok egy sor komoly elváltozást tapasztaltak a gyomor-bélrendszerben, a májban, a golyvában és a lépben. A legnagyobb aggodalomra ad okot, hogy a patkányok agyának térfogata csökkent.

A tudósok úgy vélik, hogy a génmódosított növények segítségével csökkenthető a termésveszteség. Oroszországban ma fejeződnek be a Colorado burgonyabogárral szemben ellenálló amerikai burgonya kísérletei. Talán még idén megkapják az engedélyt az ipari gyártására. Az ilyen fajtáknak van egy jelentős „de”. Ha egy növényt bármilyen kártevővel szemben erősen megnövekedett rezisztenciával kapunk, két-három generáció után ez a kártevő alkalmazkodik a növényhez, és még jobban felfalja. Következésképpen a rezisztens burgonya olyan agresszív kártevőket eredményezhet, amelyekkel a világ még soha nem találkozott.

4. A géntechnológia kilátásai

A genetikusok igazi lelet a borostyán volt, egy fosszilis fagyanta. A történelem előtti időkben gyakran megfagytak benne a rovarok, pollen, gombaspórák és növényi maradványok. A lefolyó gyanta hermetikusan beburkolta foglyait, a biológiai anyag pedig épségben várta a modern kutatókat. 1990-ben pedig George O. Poinar, a Kaliforniai Egyetem munkatársa szenzációs felfedezést tett. A 40 millió évvel ezelőtt borostyánban csapdába esett termeszek tanulmányozásával jól megőrzött genetikai információkat talált. Később Poinarnak sikerült elkülönítenie a borostyánból egy 120 millió évvel ezelőtt élt zsizsik DNS-ét! Most sok tudós dolgozik a dinoszauruszok, ősi gyíkok és mamutok feltámasztásán. És ez már nem tűnik fantasztikusnak, mint néhány évvel ezelőtt. A tudósok azonban nem kívánnak megállni az állatok feltámasztásánál. Ha fel tudod támasztani őket, akkor ugyanezt megteheted az emberekkel is.

A tudomány fejlődése lehetőséget ad a rosszra és a jóra egyaránt. Ezért fontos, hogy helyesen válasszunk. A fő nehézség politikai természetű - annak a kérdésnek a megoldása, hogy ki a „mi” ebben a mondatban. Ha ezt a kérdést a piac elemeire bízzuk, akkor valószínűleg a környezet hosszú távú érdekei sérülnek. De ez elmondható az élet sok más területéről is.

Felhasznált irodalom jegyzéke

1. Neiman B.Ya. Mikrobiális ipar. – Tudás, 1983.

2. Ruvinsky A.O. Általános biológia. – Felvilágosodás, 1994.

3. Csebisev N.V. Biológia. − Új hullám, 2005.

BIOLÓGIA, GÉNTECHNIKA

ÉS BIOTECHNOLÓGIA

„A tudást az határozza meg

amit állítunk

mint az Igazság"

P. A. FLORENSKY.

A modern biológia nemcsak a kognitív eszmék mélyebb fejlettségében, hanem a társadalom életével és a gyakorlattal való szorosabb kapcsolatában is gyökeresen eltér a hagyományos biológiától. Elmondhatjuk, hogy korunkban a biológia az élővilág átalakításának eszközévé vált a társadalom anyagi szükségleteinek kielégítése érdekében. Ezt a következtetést elsősorban a biológia és a biotechnológia szoros kapcsolata szemlélteti, amely az anyagtermelés legfontosabb területévé, a korábban ember által megalkotott mechanikai és kémiai technológiák egyenrangú partnerévé vált. Mi magyarázza a biotechnológia térnyerését?

Megalakulásuk óta a biológia és a biotechnológia mindig együtt fejlődött, és a biológia a kezdetektől a biotechnológia tudományos alapja. A saját adatok hiánya azonban sokáig nem tette lehetővé, hogy a biológia nagyon nagy befolyást gyakoroljon a biotechnológiára. A helyzet a 20. század második felében történt teremtéssel drámaian megváltozott. A génsebészet módszertana, amely génmanipulációként értendő, „új genotípusok létrehozása és rekonstrukciója céljából”, mivel természeténél fogva módszertani vívmány, a géntechnológia nem vezetett a biológiai jelenségekkel kapcsolatos meglévő elképzelések töréséhez, nem befolyásolta a géntechnológiát. a biológia alapelvei, ahogy a rádiócsillagászat sem rendítette meg az asztrofizika alapelveit, úgy a „hő mechanikai megfelelőjének” megállapítása sem vezetett a hővezetési törvények változásához, az anyag atomelméletének bizonyításához nem változtatta meg a termodinamika, a hidrodinamika és a rugalmasságelmélet összefüggéseit.

A géntechnológia új korszakot nyitott a biológiában, amiatt, hogy új lehetőségek nyíltak a biológiai jelenségek mélyére való behatolásra, az élő anyag létezési formáinak további jellemzésére, a gének szerkezetének és működésének hatékonyabb tanulmányozására. molekuláris szinten, és megérteni a genetikai apparátus működésének finom mechanizmusait. A géntechnológia sikerei forradalmat jelentenek a modern természettudományban. Meghatározzák az élőanyag molekuláris és sejtszintjének szerkezeti és funkcionális jellemzőiről alkotott modern elképzelések értékének kritériumait. Az élőlényekre vonatkozó modern adatok óriási oktatási jelentőséggel bírnak, mert a szerves világ egyik legfontosabb aspektusának megértését szolgálják, és ezáltal felbecsülhetetlen értékű hozzájárulást adnak a világról alkotott tudományos kép kialakításához. Így kognitív bázisának drámai kiterjesztésével a biológia a génsebészeten keresztül vezető befolyást gyakorolt ​​a biotechnológia térnyerésére is.

A géntechnológia megalapozza az új élőlények „építésének” vagy a meglévő szervezetek fejlesztésének módjait és eszközeit, amelyek nagyobb gazdasági értéket és nagyobb lehetőséget biztosítanak a biotechnológiai folyamatok termelékenységének éles növelésére.

A génsebészet keretein belül különbséget tesznek a génsebészet és a sejtsejtkezelés között. A génsebészet a rekombináns DNS-molekulák létrehozására irányuló manipulációkat jelenti. Ezt a módszert gyakran molekuláris klónozásnak, génklónozásnak, rekombináns DNS-technológiának vagy egyszerűen genetikai manipulációnak nevezik. Fontos hangsúlyozni, hogy a géntechnológia tárgyai DNS-molekulák és egyedi gének. Ezzel szemben a sejtmanipuláció a növények és állatok izolált egyedi sejtjeinek vagy sejtcsoportjainak genetikai manipulációját jelenti.

fejezet XIX

GÉNMANIPULÁCIÓ

A génsebészet különböző kísérleti technikák (technikák) összessége, amelyek biztosítják DNS-molekulák (gének) adott célokra történő tervezését (rekonstrukcióját) és klónozását.

A géntechnológiai módszereket egy bizonyos szekvenciában alkalmazzák (221. ábra), és több szakaszt különböztetnek meg egy tipikus, egy gén klónozását célzó géntechnológiai kísérlet végrehajtásában, nevezetesen:

1. DNS izolálása a kérdéses szervezet sejtjeiből (kezdeti) és a DNS vektor izolálása.

2. Az eredeti szervezet DNS-ének felvágása (restrikciója) a kérdéses géneket tartalmazó fragmensekre valamelyik restrikciós enzim segítségével, és ezen gének izolálása a kapott restrikciós keverékből. Ezzel egyidejűleg a vektor DNS-t levágják (korlátozzák), cirkuláris szerkezetből lineárissá alakítják.

3. A kérdéses DNS-szakasz (gén) összekapcsolása a vektor-DNS-sel hibrid DNS-molekulák előállítása érdekében.

4. Hibrid DNS-molekulák bevitele más szervezetbe, például E. coliba vagy szomatikus sejtekbe történő transzformációval.

5. Baktériumok vetése, amelyekbe hibrid DNS-molekulákat vittek be tápközegbe, amely csak hibrid DNS-molekulákat tartalmazó sejtek szaporodását teszi lehetővé.

6. Hibrid DNS-molekulákat tartalmazó baktériumokból álló telepek azonosítása.

7. A klónozott DNS (klónozott gének) izolálása és jellemzése, beleértve a nitrogéntartalmú bázisok szekvenálását a klónozott DNS-fragmensben.

DNS (forrás és vektor), enzimek, sejtek, amelyekben a DNS-t klónozzák – mindezt a géntechnológia „eszközeinek” nevezik.

DNS kivonás

Példaként tekintsük a DNS-izolálás módszerét DNS-plazmidok használatával. A plazmidot tartalmazó baktériumsejtekből származó DNS izolálása hagyományos technikával történik, amely abból áll, hogy detergensek jelenlétében sejtkivonatokat nyernek, majd fenolos extrakcióval eltávolítják a fehérjéket a kivonatokból (222. ábra). A plazmid DNS teljes tisztítása fehérjékből, RNS-ből és más vegyületekből több szakaszban történik. Miután a sejteket elpusztítják, például lizozim segítségével (falaik feloldódnak), detergenst adnak az extraktumhoz, hogy feloldják a membránokat és inaktiválják egyes fehérjéket. A legtöbb kromoszómális DNS-t hagyományos centrifugálással távolítják el a kapott készítményekből.

A teljes tisztításhoz gyakran használják a kromatográfiát. Ha nagyon alapos tisztításra van szükség, nagy sebességű CsCI sűrűséggradiens centrifugálást alkalmazunk etidium-bromiddal. A fennmaradó kromoszómális DNS lineáris DNS-re fragmentálódik, míg a plazmid DNS kovalensen zárva marad. Mivel az etidium-bromid kevésbé sűrű, mint a DNS, a centrifugacsőben végzett ultracentrifugálás során két gyűrű „lecsavarodik” – a plazmid DNS és a kromoszómális DNS (223. ábra). A plazmid DNS-t kiválasztják a további munkához, a kromoszómális DNS-t eldobják.

Nehéz olyan embert találni a modern világban, aki semmit sem hallott a géntechnológia sikereiről.

Ma ez az egyik legígéretesebb módja a biotechnológia fejlesztésének, a mezőgazdasági termelés, az orvostudomány és számos más iparág fejlesztésének.

Mi a géntechnológia?

Mint ismeretes, bármely élőlény örökletes jellemzőit a test minden sejtjében rögzítik gének - összetett fehérjemolekulák elemei - formájában. Egy idegen gén bejuttatásával egy élőlény genomjába megváltoztathatja a létrejövő szervezet tulajdonságait, mégpedig a kívánt irányba: fagy- és betegségállóbbá teheti a termést, új tulajdonságokat adhat a növénynek stb.

Az ilyen változtatások eredményeként kapott élőlényeket genetikailag módosítottnak vagy transzgenikusnak nevezik, a módosítások tanulmányozásával és a transzgenikus technológiák fejlesztésével foglalkozó tudományágat pedig géntechnológiának vagy génsebészetnek.

A géntechnológia tárgyai

A géntechnológiai kutatások leggyakoribb tárgyai a mikroorganizmusok, növényi sejtek és alacsonyabb rendű állatok, de folynak kutatások emlőssejteken, sőt az emberi test sejtjein is. A kutatás közvetlen tárgya általában egy más sejtanyagtól megtisztított DNS-molekula. Az enzimek segítségével a DNS külön szakaszokra hasad, és fontos, hogy a kívánt szakaszt felismerjük és elkülönítsük, enzimek segítségével át tudjuk vinni és más DNS szerkezetébe integrálni.

A modern technikák már lehetővé teszik a genom szegmenseinek eléggé szabad manipulálását, az örökletes lánc kívánt szakaszának megsokszorozását és egy másik nukleotid helyére való beillesztését a recipiens DNS-ébe. Elég sok tapasztalat halmozódott fel, és jelentős információ gyűlt össze az öröklődési mechanizmusok szerkezetének törvényszerűségeiről. A mezőgazdasági növények általában átalakuláson mennek keresztül, ami már lehetővé tette az alapvető élelmiszernövények termelékenységének jelentős növelését.

Miért van szükség a géntechnológiára?

A huszadik század közepére a hagyományos módszerek már nem feleltek meg a tudósoknak, mivel ennek az iránynak számos komoly korlátja van:

• lehetetlen keresztezni nem rokon élőlényfajokat;
• a genetikai tulajdonságok rekombinációs folyamata ellenőrizhetetlen marad, és az utódok szükséges tulajdonságai véletlenszerű kombinációk eredményeként jelennek meg, miközben az utódok nagyon nagy százalékát sikertelennek tekintik, és a szelekció során eldobják;
• Lehetetlen pontosan meghatározni a kívánt tulajdonságokat keresztezéskor;
• A nemesítési folyamat évekig, sőt évtizedekig tart.

Az örökletes tulajdonságok megőrzésének természetes mechanizmusa rendkívül stabil, és még a kívánt tulajdonságokkal rendelkező utódok megjelenése sem garantálja e tulajdonságok megőrzését a következő generációkban.

A géntechnológia lehetővé teszi számunkra, hogy leküzdjük a fenti nehézségeket. A transzgenikus technológiák segítségével meghatározott tulajdonságokkal rendelkező organizmusokat lehet létrehozni úgy, hogy a genom egyes szakaszait más fajokhoz tartozó élőlényekből vett másokkal helyettesítik. Ugyanakkor jelentősen csökken az új élőlények létrehozásához szükséges idő. Nem szükséges rögzíteni a szükséges tulajdonságokat, örökölhetővé tenni, hiszen mindig lehetséges a következő tételek genetikai módosítása, amivel a folyamat szó szerint beindul.

A transzgénikus organizmus létrehozásának szakaszai

1. A kívánt tulajdonságokkal rendelkező izolált gén izolálása. Erre ma már egészen megbízható technológiák léteznek, még speciálisan elkészített génkönyvtárak is.
2. Gén beillesztése vektorba átvitel céljából. Ehhez egy speciális konstrukciót hoznak létre - egy transzgént, egy vagy több DNS-szegmenssel és szabályozó elemmel, amelyet beillesztenek a vektor genomjába, és ligázok és restrikciós enzimek segítségével klónozásnak vetik alá. Vektorként általában cirkuláris bakteriális DNS-t - plazmidokat - használnak.
3. A vektor beépülése a recipiens testébe. Ezt a folyamatot egy hasonló természetes folyamatból másolják, amikor vírusos vagy bakteriális DNS-t juttatnak be a gazdasejtekbe, és ugyanúgy működik.
4. Molekuláris klónozás. Ebben az esetben a módosításon átesett sejt sikeresen osztódik, sok új leánysejtet termelve, amelyek tartalmazzák a módosított genomot és meghatározott tulajdonságú fehérjemolekulákat szintetizálnak.
5. GMO kiválasztása. Az utolsó szakasz nem különbözik a szokásos tenyésztési munkától.

Biztonságos a géntechnológia?

Mind a tudományos közösségben, mind a tudománytól távol álló médiában időről időre felvetődik a kérdés, hogy mennyire biztonságosak a transzgénikus technológiák. Erre még mindig nincs határozott válasz.

Először is, a géntechnológia a biotechnológia meglehetősen új területe, és még nem halmozódtak fel olyan statisztikák, amelyek lehetővé teszik, hogy objektív következtetéseket vonjunk le erről a problémáról.

Másodszor, a multinacionális élelmiszeripari vállalatok óriási befektetései a géntechnológiába további oka lehet a komoly kutatások hiányának.

Számos ország jogszabályai azonban olyan előírásokat vezettek be, amelyek arra kötelezik a gyártókat, hogy a GMO-termékek jelenlétét jelezzék az élelmiszercsoport-termékek csomagolásán. Mindenesetre a génsebészet már bizonyította technológiáinak nagy hatékonyságát, további fejlesztése pedig még több sikerrel és eredményekkel kecsegtet az embereket.

Mi a géntechnológia?

A géntechnológia egy új, forradalmi technológia, amellyel a tudósok géneket vonhatnak ki az egyik szervezetből, és bejuttathatják azokat bármely másik szervezetbe. A gének az élet programja – ezek a DNS-t alkotó biológiai konstrukciók, amelyek meghatározzák az egyik vagy másik élő szervezetben rejlő sajátos jellemzőket. A géntranszplantáció megváltoztatja a befogadó szervezet programját, és sejtjei különféle anyagokat kezdenek el termelni, amelyek viszont új tulajdonságokat hoznak létre a szervezeten belül.
Ezzel a módszerrel a kutatók az általuk kívánt irányba változtathatnak konkrét tulajdonságokat, jellemzőket, például hosszabb eltarthatóságú paradicsomfajtát, vagy gyomirtó szerekkel szemben ellenálló szójafajtát fejleszthetnek ki. A génsebészet egy olyan biotechnológiai módszer, amely a genotípusok átstrukturálásának kutatásával foglalkozik. A genotípus nem csupán a gének mechanikus összege, hanem egy összetett rendszer, amely az organizmusok evolúciója során alakult ki. A géntechnológia lehetővé teszi a genetikai információk átvitelét egyik szervezetből a másikba in vitro műveletekkel. A géntranszfer lehetővé teszi a fajok közötti akadályok leküzdését és az egyik organizmus egyedi örökletes jellemzőinek átadását a másiknak. A gének anyagi bázisának hordozói a kromoszómák, amelyek magukban foglalják a DNS-t és a fehérjéket. De a képződés génjei nem kémiai, hanem funkcionálisak.
Funkcionális szempontból a DNS sok blokkból áll, amelyek bizonyos mennyiségű információt tárolnak - géneket. A gén hatása azon a képességén alapul, hogy képes meghatározni a fehérjeszintézist RNS-en keresztül. A DNS-molekula olyan információkat tartalmaz, amelyek meghatározzák a fehérjemolekulák kémiai szerkezetét. A gén a DNS-molekula egy része, amely információt tartalmaz bármely fehérje elsődleges szerkezetéről (egy gén - egy fehérje). Mivel az organizmusokban több tízezer fehérje található, több tízezer gén létezik.

Egy sejt génjeinek összessége alkotja a genomját. A test minden sejtje ugyanazt a génkészletet tartalmazza, de mindegyik a tárolt információ más-más részét valósítja meg. Ezért például az idegsejtek szerkezeti, funkcionális és biológiai jellemzőikben is különböznek a májsejtektől. A genotípusok átrendeződése a géntechnológiai feladatok végrehajtása során a gének minőségi változásait jelenti, amelyek nem kapcsolódnak a kromoszómák szerkezetének mikroszkópban látható változásához. A génváltozások elsősorban a DNS kémiai szerkezetének átalakulásával járnak.
A fehérje szerkezetére vonatkozó információk, amelyeket nukleotidszekvenciaként írnak le, a szintetizált fehérjemolekulában aminosavak szekvenciájaként valósulnak meg. A kromoszómális DNS-ben a nukleotidok sorrendjének megváltozása, egyes nukleotidok elvesztése, más nukleotidok beépülése megváltoztatja a DNS-en képződő RNS-molekulák összetételét, és ez a szintézis során új aminosavszekvenciát határoz meg. Ennek eredményeként egy új fehérje szintetizálódik a sejtben, ami új tulajdonságok megjelenéséhez vezet a szervezetben. A géntechnológiai módszerek lényege, hogy az egyes géneket vagy géncsoportokat beépítik egy szervezet genotípusába, vagy kizárják onnan. Egy korábban hiányzó gén genotípusba történő beépítése következtében a sejt olyan fehérjék szintetizálására kényszeríthető, amelyeket korábban nem szintetizált.

A géntechnológia problémái

A huszadik század egyik legfontosabb tudományalkotásának, a géntechnológiának a lehetőségei régóta izgatják az emberiség fantáziáját, hiszen megközelítette az emberi testben a legfontosabbat, teste életének törvényeit. De ha tizenöt évvel ezelőtt a biotechnológusok munkájának eredményei elsősorban új sárgarépafajták vagy új tejelő tehénfajták kifejlesztéséhez kapcsolódnak, akkor néhány évvel ezelőtt kiderült, hogy lehetséges kommunikálni a kis báránnyal, Dollyval. , amelyet skót biológusok klónoztak, és tavaly jelentették be az első, többé-kevésbé általános emberi genom térkép megalkotásáról. A biológia terén elért eredmények hátterében a korábbi évadok slágerei - az új információs technológiák - háttérbe szorulnak. Ma már keveseket érdekel, hogy az ember mikor járhat szabadon a Marson, a vita arról, hogy mikor lehet valakit klónozni, és ennek megfelelően, hogyan lehet ezt megakadályozni, sokkal égetőbb – egyfajta bólintás; az erkölcsre és az etikára.

Géntechnológia – ellenség vagy barát? Történelmi perspektíva...

Történelmi perspektíva

Mint tudják, az élet körülbelül 4,6 milliárd évvel ezelőtt keletkezett a Földön, és függetlenül attól, hogy milyen formákat öltött, ugyanaz az anyag felelős az egyes élőlények életmegnyilvánulásaiért - a dezoxiribonukleinsav (más néven DNS). A génekben rögzített DNS meghatározta és meghatározza ma is (és a jövőben nyilván az ember szigorú irányítása mellett) a sejtek túlélésükhöz szükséges anyagcsere-aktivitását, ez pedig a legegyszerűbb definíciójában az élet. Valójában a "gének" kifejezést csak a múlt század elejéig használták, bár működésük kutatása a 19. században kezdődött. Gregor Mendel osztrák szerzetes sok éven át figyelte a borsónövények utódait, amelyeket a kolostor kertjében termesztett. A külső jellemzők - a szár magassága, a szirmok színe, a borsó alakja - rögzítésével elméletileg felvehette bizonyos „tényezők” létezését, amelyeket az utódok a szülőnövényektől örökölnek. Kolumbuszhoz hasonlóan Mendel is anélkül halt meg, hogy tudta volna, mit fedezett fel. A huszadik század eleje óta fellendült a sejtszerkezet kutatása. A biológusoknak sikerült megállapítaniuk, hogy a sejtmag milyen funkciókat lát el, és megoldották a kromoszómák természetének rejtélyét. A legfontosabb az volt, hogy világossá vált a DNS-molekulák transzlációjának természete: a petesejtek és a spermiumok megjelenését megelőző meózis során felére csökken a DNS-t tartalmazó kromoszómák száma, ami ezt követően a fúzióval csírasejtek, lehetővé teszi, hogy magjaikat egyetlen egésszé egyesítsék – így egy teljesen egyedi génkészlettel rendelkező új organizmus keletkezik. 1953-ban végre sikerült elkülöníteni a DNS kettős spirális szerkezetét, amelyet ma már minden iskolás látásból ismer. A DNS-t ma már univerzális biológiai nyelvként ismerik el, amely egyesíti a Földön élő összes szervezetet: az embereket és a baktériumokat, a gombákat és a növényeket. A huszadik század azonban nemcsak az alapvető felfedezések évszázada, hanem a mérnöki tervezés évszázada is – ugyanezen felfedezések gyakorlati alkalmazása. Ezért a folyamatban lévő kutatások mellett, hogy „mindez általában működik”, a géntechnológia különböző ágai és a különböző biotechnológiák ugrásszerűen fejlődtek. Az ilyen típusú mérnöki gondolkodás kezdettől fogva elsősorban azzal foglalkozott, hogy bizonyos génekkel rendelkező élő szervezeteket hogyan lehet felhasználni mások fejlesztésére – növényekről vagy állatokról beszéltünk. A hetvenes években a tudósok megtanulták kivágni az egyik szervezet DNS-ének szakaszait, és átültetni egy másikba, ami kis forradalmat hozott a különféle gyógyszerek - inzulin, emberi növekedési hormon stb. Hosszú évek óta próbálkoznak az úgynevezett humán génterápia megvalósításával – olyan embereket, akiknek hiányoznak bizonyos komponensei a génkészletükből, vagy bizonyos mértékig hibásak, átültetik más emberek génjeit. A genetikával megszerzett ismereteket meglehetősen széles körben használják fel az emberi szaporodás területén. Sokan tudják, hogy bizonyos feltételek mellett teljesen lehetséges a gyermekeket „kémcsőből” nevelni, és bizonyos női meddőségi helyzetekben - béranyákhoz fordulni segítségért. A génmódosított növények (fagyálló gabonafélék, transzgénikus burgonya, gyorsan érő paradicsom stb.) már megjelennek az ebédlőasztalokon, bár egyelőre nem okoznak nagy izgalmat.

Géntechnológia – ellenség vagy barát? A géntechnológia lehetőségei...

A géntechnológia lehetőségei, Humán Genom Projekt

Természetesen a növények és állatok génjeivel végzett sikeres manipulációk egy meglehetősen csúszós kérdéshez vezethettek: mi a helyzet az emberekkel? Ha meg lehet javítani az állatokat, akkor miért ne javítanák az embereket. Először azonban meg kell értened az emberi génkészletet. Így 1990-ben megjelent egy kezdeményezés a 26-30 ezer génből álló emberi kromoszómák feltérképezésére. A projektet egyszerűen Humán Genomnak hívták, és a tervek szerint valamikor 2005-ben elkészítik a genom teljes térképét. A projektben különböző országok kutatócsoportjai vesznek részt, és a 90-es évek vége óta. speciális cégek jönnek létre, amelyek fő feladata az ilyen csoportok közötti kommunikáció megkönnyítése és felgyorsítása. 2001 elejére már 2 kromoszómát teljesen feltérképeztek: a 21-et és a 22-t.

A tavalyi év fő szenzációja azonban az volt, hogy Craig Venter csoportja felfedezte az emberi genom általános térképét. A tudósok azt mondják, hogy ha összehasonlítjuk ezt a térképet a közönséges térképekkel, aligha lehetne használni a következő utcai boltba, de mindenesetre létezésének ténye a gén korszakának kezdetéről beszél. szabadalmaztatás, és ez viszont sok kérdést vet fel, már nem biológiai, hanem etikai és jogi. Bár a tudósok szerint a genomtérképezés fő célja az emberi szervezet működésének megértése annak érdekében, hogy hatékonyabban tudjon ellenállni a különböző betegségeknek, és az ilyen ismeretek nagyban megkönnyíthetik új gyógyszerek létrehozását, a kérdés jogi szabályozásának szükségessége továbbra is fennáll. nyilvánvalóvá válik: hogyan és mit lehet kezdeni az emberi testtel, és a válasz arra a kérdésre: hol álljunk meg? Lehet-e az ember olyanná válni, mint a Teremtő, és maga is elkezdhet új teremtményeket teremteni? Az emberi genom feltérképezését gyakran hasonlítják olyan forradalmi eseményekhez, mint például az ember holdra szállása. Most azonban van egy lényeges különbség: ha az űrprogramok az állam feladatai közé tartoznak, akkor a projektben részt vevő csoportok főszabály szerint magánfinanszírozásban részesülnek, így fejlesztéseik szerzői jogai a nem állami cégeket kapják. . Mit fognak csinálni velük?

Képzeljük el, hogy a közeljövőben a térképet egészen pontosan elkészítik, és minden embert így lehet leírni. Felmerül a kérdés – ki férhet hozzá ehhez az információhoz? Mennyire tudja az ember érintetlenül megőrizni magáról a „legintimebb” információkat? A munkaadók megtagadják-e olyan személy felvételét, aki genetikailag hajlamos bármilyen ráktípusra? Lehetséges-e az egészségbiztosítás olyan helyzetben, amikor minden egyes személy genomja minden lehetséges betegségről tájékoztatást ad? Tony Blair arról beszélt, hogy szükség van a bűnözők genetikai portréinak összeállítására. És úgy tűnik, hogy a tudósok készek dolgozni azon speciális gének felfedezésén, amelyek felelősek az emberek deviáns viselkedéséért. Sok szakértőt azonban már most megijeszt az a kilátás, hogy a társadalom a közeljövőben különféle problémákra – bűnözés, szegénység, rasszizmus stb. - a genetikusokról és a géntechnológiáról: „azt mondják, minden a génekről szól, ha valami nincs rendben, akkor ez nem a társadalom gondja, hanem az egyének genetikai hajlama.” Hiszen általában sokan megfeledkeznek arról, hogy csak néhány ritka betegséget kizárólag gének összessége okoz, és azok a betegségek, amelyeket általában genetikainak nevezünk - rák, szív- és érrendszeri betegségek - csak részben genetikai természetűek, sok szempontból a valószínűsége. bekövetkezésükben elsősorban az ember és a társadalom lépéseitől függ a fordulat, ezért nem lehet rosszabb, mint egy társadalom megmosni a kezét egy ilyen helyzetből. A génsebészet legelterjedtebb módszere a rekombináns, azaz a rekombináns kinyerésének módja. idegen gént, plazmidot tartalmazó. A plazmidok cirkuláris, kétszálú DNS-molekulák, amelyek több ezer nukleotidpárból állnak.

Ez a folyamat több szakaszból áll:
1. Restrikció – DNS, például emberi DNS darabokra vágása.
2. Ligálás – a kívánt gént tartalmazó fragmentumot a plazmidokba foglaljuk, és összefűzzük.
3. A transzformáció a rekombináns plazmidok baktériumsejtekbe való bejuttatása. Az átalakult baktériumok bizonyos tulajdonságokat szereznek. A transzformált baktériumok mindegyike elszaporodik, és sok ezer leszármazottból álló kolóniát - egy klónt - alkot.
4. A szűrés a kívánt humán gént hordozó plazmidokkal rendelkező transzformált baktériumok klónjai közötti szelekció.

Ezt az egész folyamatot klónozásnak nevezik. A klónozás segítségével egy személyből vagy más szervezetből több mint egymillió másolatot lehet nyerni bármely DNS-fragmensből. Ha a klónozott fragmens fehérjét kódol, akkor kísérletileg meg lehet vizsgálni a gén transzkripcióját szabályozó mechanizmust, valamint elő lehet állítani ezt a fehérjét a szükséges mennyiségben. Ezenkívül az egyik szervezetből származó klónozott DNS-fragmentum bevihető egy másik szervezet sejtjébe. Ezzel például magas és stabil hozam érhető el a bejuttatott génnek köszönhetően, amely számos betegséggel szemben ellenálló képességet biztosít. Ha a talajbaktériumok genotípusába beviszi más baktériumok génjeit, amelyek képesek megkötni a légköri nitrogént, akkor a talajbaktériumok képesek lesznek ezt a nitrogént rögzített talajnitrogénné alakítani. A tudósok az inzulinszintézist szabályozó emberi genotípusból származó génnek az E. coli baktérium genotípusába történő bejuttatásával elérték az inzulin termelését az ilyen E. coli-n keresztül. A tudomány további fejlődésével lehetővé válik a hiányzó gének bejuttatása az emberi embrióba, és ezáltal a genetikai betegségek elkerülése.

Az állatok klónozási kísérletei már régóta folynak. Elég, ha a petesejtből eltávolítjuk a sejtmagot, beleültetjük egy másik, az embrionális szövetből vett sejt magját, és kinőjük - akár kémcsőben, akár örökbefogadó anya méhében. A klónozott Doli juhot nem szokványos módon hozták létre. Az egyik fajta 6 éves felnőtt juhának tőgysejtjéből származó sejtmagot egy másik fajta juhának magmentes tojásába ültettük át. A fejlődő embriót egy harmadik fajtájú juhba helyezték. Mivel az újszülött bárány az összes gént az első donor juhtól kapta, ez a pontos genetikai másolata. Ez a kísérlet sok új lehetőséget nyit az elit fajták klónozására a sokéves szelekció helyett. A Texasi Egyetem tudósai több típusú emberi sejt élettartamát is meg tudták hosszabbítani. Általában egy sejt körülbelül 7-10 osztódási folyamat után pusztul el, de elértek száz sejtosztódást. A tudósok szerint az öregedés azért következik be, mert a sejtek minden osztódáskor elveszítik a telomereket, azokat a molekuláris szerkezeteket, amelyek minden kromoszóma végén találhatók.

A tudósok az általuk felfedezett gént, amely a telomeráz termeléséért felelős, beültették a sejtekbe, és ezzel halhatatlanná tették őket. Talán ez a jövő útja a halhatatlansághoz. A 80-as évek óta megjelentek az emberi genom tanulmányozására szolgáló programok. Ezeknek a programoknak a végrehajtása során már körülbelül 5 ezer gént olvastak ki (a teljes emberi genom 50-100 ezret tartalmaz). Számos új emberi gént fedeztek fel. A géntechnológia egyre fontosabbá válik a génterápiában. Mivel sok betegség genetikai szinten meghatározott. A genomban van sok betegségre való hajlam vagy rezisztencia. Sok tudós úgy véli, hogy a genomiális orvoslás és a géntechnológia működni fog a 21. században. Egyetlen tudós sem, aki valóban szilárdan áll a tudományos objektivitás platformján, soha nem fogja azt mondani, hogy valami segítségével abszolút mindent meg lehet gyógyítani, vagy hogy valami „teljesen biztonságos”, különösen, ha a természettörvény egyes szintjeit manipuláló géntechnológiáról van szó. figyelmen kívül hagyva annak integritását. Ahogy az atomkutatásnál már láthattuk, az ilyen manipulációk eredményeként felszabaduló energia óriási lehet, de a lehetséges veszély is óriási. Amikor a nukleáris technológia a fejlesztési szakaszban volt, senki sem gondolhatta, hogy néhány éven belül az emberiséget többszörös pusztulás fenyegeti, amit mindkét szembenálló erő egyformán biztosíthat. És amikor az atomenergiát elkezdték elektromos áram előállítására használni, senki sem tudta, hogy ennek eredményeként több millió tonna radioaktív hulladék keletkezik, amely több tízezer évig mérgező marad. Senki nem tudott róla semmit, de mégis vakugrást tettünk, ezzel komoly problémákat okozva magunknak és a jövő nemzedékeinek. Ezért nagyon óvatosnak kell lennünk a géntechnológia alkalmazásában, amely azon a szinten működik, ahol az élet legmélyebb szerkezetéről teljes körű információ található.

Évmilliókba telt, mire a földi élet a mai, rendkívül kiegyensúlyozott, dinamikus ökoszisztémává fejlődött, az életformák ma ismert számtalan sokféleségével együtt. Olyan időket élünk, amikor egy vagy annál rövidebb idő alatt a legfontosabb termények radikális változásokon mennek keresztül a géntechnológia beavatkozása következtében, és ezek a változások súlyosan károsítják az ökoszisztéma egészét, és veszélyeztetik az egész emberiséget. Amíg a géntechnológiával előállított termékek biztonságossága be nem bizonyosodik, ez a kérdés mindig kétséges marad – és ezt az álláspontot védi a Természetjogi Párt. Szükséges, hogy a géntechnológia alkalmazását szigorú tudományos biztonsági ellenőrzések kísérjék. Szinte teljes bizonyossággal kijelenthető, hogy a géntechnológia a környezet kémiai szennyezéséhez vezet. A gyomirtókkal szemben fokozottan ellenálló gabonafajták nemesítése azt a tényt fogja eredményezni, hogy a gazdálkodók a korábbinál háromszor több vegyszeres növényvédőszert lesznek kénytelenek használni a gyomok irtására, ami viszont növeli Amerika talajának és talajvizének szennyezését. A Monsanto vegyipari vállalat például már kifejlesztett olyan kukorica-, szója- és cukorrépafajtákat, amelyek ellenállnak az ugyanazon cég által gyártott Roundup gyomirtó szernek. Iparági tisztviselők többször is elmondták, hogy a Roundup biztonságos az élő szervezetek számára, és a környezet gyorsan semlegesíti. A Dániában végzett előzetes kutatások azonban azt mutatták, hogy a Roundup három évig a talajban marad (és ezért felszívódhat a későbbi, ugyanazon a helyen ültetett növényekben), és más tudományos munkákat is végeztek, amelyek feltárták, hogy ennek a A gyomirtó mérgező reakciókat vált ki a gazdálkodókban, megzavarja az emlősök szaporodási funkcióját, és károsítja a halakat, gilisztákat és hasznos rovarokat.

A géntechnológia hívei gyakran állítják, hogy a technológia egyszerűen továbbfejlesztése annak a keresztezésnek, amelyet évezredek óta használnak a haszonnövények és háziállatok fajtájának javítására. Valójában azonban a géntechnológia beavatkozása áthatol a természetes szaporodási korlátokon a fajok között, amelyek fenntartják a földi élet egyensúlyát és integritását. Az új fajták és fajták nemesítésének hagyományos rendszere keresztezheti az egyik sertésfajtát egy másikkal, vagy egy lovat szamárral, vagy két fajta paradicsommal, de a paradicsomot halakkal nem keresztezheti – a természet nem engedi meg a gének ilyen keveredését. A géntechnológia segítségével pedig a tudósok már egyesítették a hal és a paradicsom génjeit – és ezek a paradicsomok, semmiféle jelölés nélkül, most csendben hevernek a polcainkon. Ráadásul gyakorlatilag minden gabona, hüvelyes, zöldség és gyümölcs átesett már génmanipuláción, és az élelmiszeripar a következő 5-8 éven belül mindezeket a termékeket piacra kívánja vinni. A Pioneer Hybrid International, a világ legnagyobb vetőmaggyártó cége géntechnológia segítségével új szójababfajtát fejlesztett ki, amely a brazil dió génjét tartalmazza a szójabab fehérjetartalmának növelése érdekében. A szójába beültetett brazil dió-komponens azonban a legtöbb fogyasztóban allergiás reakciót váltott ki, így a Pioneer lemondta a projektet. És amikor a japán Showa Denko cég géntechnológiával megváltoztatta egy természetes baktérium szerkezetét, hogy hatékonyabban állítsa elő a triptofán nevű étrend-kiegészítőt, ezek a genetikai manipulációk oda vezettek, hogy ez a baktérium a triptofán részeként nagy mennyiségben termelni kezdett. mérgező anyag, amelyet csak a termék 1989-es forgalomba hozatala után fedeztek fel. Ennek eredményeként: 5000 ember betegedett meg, 1500-an váltak maradandó rokkanttá, 37-en pedig meghaltak. A kutatókat nagyon izgatja a géntechnológia alkalmazása a magasabb hozamú búzafajták kifejlesztésére, a táplálóbb élelmiszerek létrehozására és bizonyos betegségek kiküszöbölésére, remélve ezzel az emberi élet javítását a Földön. A valóságban azonban annak ellenére, hogy a gének kinyerhetők és helyesen keresztezhetők egy kísérleti lombikban, a való életben nagyon nehéz megjósolni a gének valaki más testébe történő beültetésének következményeit.

Az ilyen műveletek mutációkat okozhatnak, aminek következtében a szervezet természetes génjeinek aktivitása elnyomódik. A behurcolt gének nem várt mellékhatásokat is okozhatnak: a génmanipulált élelmiszerek például méreganyagokat és allergéneket tartalmazhatnak, vagy csökkentett tápértékük van, amitől a fogyasztók megbetegedhetnek, vagy akár – ahogy az megtörtént – meghalhatnak. Ráadásul a géntechnológiával tenyésztett szervezetek képesek önállóan szaporodni, és olyan természetes populációkkal kereszteződnek, amelyek nem estek át genetikai beavatkozáson, visszafordíthatatlan biológiai változásokat okozva a teljes Föld ökoszisztémájában. Teljes bizalommal kijelenthetjük, hogy a géntechnológia mindenképpen ígéretes terület, amely hazánkban sajnos nincs finanszírozva és nincs saját gyártója. Oroszország természetesen részt vesz ezen a területen a fejlesztésekben, de kénytelen külföldön eladni találmányait. Tudósaink feltalálták az emberi interferont, az aszpartámot és a pókhálót. Az a fontos, hogy a gyógyszer megalkotásakor csak akkor kerüljön használatba, ha szerkezete közel áll az emberi genomhoz. Ebben az esetben a gyógyszer teljesen ártalmatlan. Az aszpartám előállítása során két aminosav keveredik, de a folyamat katalizátorai a mikroorganizmusok. A genetikus feladata az, hogy a fejlesztést úgy végezze el, hogy a gyógyszer mikroorganizmusoktól való megtisztítása 100%-os ellenőrzésen menjen át. Ez a munka minősége. Felelősek vagyunk a minőségért, és a szakmai szempont az, hogy a géntechnológia ésszerű mértékben előnyös az emberiség számára.

Géntechnológia – ellenség vagy barát? A géntechnológia veszélyei...

Tudományos tények a géntechnológia veszélyeiről

1. A géntechnológia alapvetően különbözik az új fajták és fajták kifejlesztésétől. Idegen gének mesterséges hozzáadása nagymértékben megzavarja a normál sejt finoman szabályozott genetikai szabályozását. A génmanipuláció alapvetően különbözik az anyai és apai kromoszómák természetes kereszteződésekben előforduló kombinációjától.

2. Jelenleg a génsebészet technikailag tökéletlen, mivel nem képes szabályozni egy új gén beillesztésének folyamatát. Ezért lehetetlen megjósolni az inszerciós helyet és a hozzáadott gén hatásait. Még ha egy gén helyét meg is lehet határozni, miután beépült a genomba, a rendelkezésre álló DNS-információk nagyon hiányosak az eredmények előrejelzéséhez.

3. Idegen gén mesterséges hozzáadása következtében váratlanul veszélyes anyagok képződhetnek. A legrosszabb esetben ezek mérgező anyagok, allergének vagy egyéb egészségre ártalmas anyagok lehetnek. Az ilyen lehetőségekkel kapcsolatos információk még mindig nagyon hiányosak.

4. Nincsenek teljesen megbízható módszerek az ártalmatlanság vizsgálatára. Az új gyógyszerek súlyos mellékhatásainak több mint 10%-a nem mutatható ki a gondosan elvégzett biztonsági vizsgálatok ellenére. Valószínűleg sokkal nagyobb a kockázata annak, hogy az új génmódosított élelmiszerek veszélyes tulajdonságait nem fedezik fel, mint a gyógyszerek esetében.

5. A jelenlegi biztonsági vizsgálati követelmények rendkívül elégtelenek. Ezek egyértelműen a jóváhagyási folyamat egyszerűsítésére szolgálnak. Lehetővé teszik rendkívül érzéketlen ártalmatlansági vizsgálati módszerek alkalmazását. Ezért jelentős a kockázata annak, hogy a veszélyes élelmiszerek észrevétlenül átmennek az ellenőrzésen.

6. A géntechnológiával eddig megalkotott élelmiszereknek nincs jelentős értéke az emberiség számára. Ezek a termékek elsősorban kereskedelmi érdekeket elégítenek ki.

7. A környezetbe juttatott genetikailag módosított szervezetek hatásairól való ismeretek teljesen hiányosak. Még nem bizonyított, hogy a géntechnológiával módosított organizmusok nem lesznek káros hatással a környezetre. A környezetvédők különféle lehetséges környezeti komplikációkat javasoltak. Például számos lehetőség kínálkozik a géntechnológia által használt potenciálisan káros gének ellenőrizetlen terjedésére, beleértve a baktériumok és vírusok általi génátvitelt is. A környezet által okozott szövődmények valószínűleg nem korrigálhatók, mivel a felszabaduló géneket nem lehet visszavenni.

8. Új és veszélyes vírusok jelenhetnek meg. Kísérletileg bebizonyosodott, hogy a genomba beépített virális gének egyesülhetnek a fertőző vírusok génjeivel (ún. rekombináció). Ezek az új vírusok agresszívebbek lehetnek, mint az eredetiek. A vírusok kevésbé fajspecifikussá válhatnak. Például a növényi vírusok károsak lehetnek a hasznos rovarokra, állatokra és az emberre is.

9. Az örökletes anyag, a DNS ismerete nagyon hiányos. A DNS mindössze három százalékának funkciója ismert. Kockázatos olyan összetett rendszereket manipulálni, amelyekről hiányos a tudás. A biológia, az ökológia és az orvostudomány területén szerzett kiterjedt tapasztalat azt mutatja, hogy ez komoly, előre nem látható problémákat és zavarokat okozhat.

10. A géntechnológia nem fogja megoldani a világ éhezésének problémáját. Tudományosan megalapozatlan mítosz az az állítás, hogy a géntechnológia jelentősen hozzájárulhat a világ éhezés problémájának megoldásához.

Enciklopédiai YouTube

• 1 / 5

  A géntechnológia arra szolgál, hogy a megváltoztatható vagy genetikailag módosított szervezet kívánt tulajdonságait megszerezzük. Ellentétben a hagyományos szelekcióval, amely során a genotípus csak közvetve változik, a génsebészet lehetővé teszi a közvetlen beavatkozást a genetikai apparátusba a molekuláris klónozás technikájával. A génsebészet alkalmazására példaként említhető új, géntechnológiával módosított gabonanövényfajták előállítása, humán inzulin előállítása génmódosított baktériumok felhasználásával, eritropoetin előállítása sejtkultúrában vagy új kísérleti egérfajták tudományos kutatás céljából.

  A mikrobiológiai, bioszintetikus ipar alapja a baktériumsejt. Az ipari termeléshez szükséges sejteket bizonyos jellemzők szerint választják ki, amelyek közül a legfontosabb az, hogy egy adott vegyületet - aminosavat vagy antibiotikumot, szteroid hormont vagy szerves savat - a lehető legnagyobb mennyiségben képesek előállítani, szintetizálni. . Néha szükség van egy mikroorganizmusra, amely képes például olajat vagy szennyvizet „élelmiszerként” felhasználni, és biomasszává vagy akár takarmány-adalékanyagnak megfelelő fehérjévé feldolgozni. Néha szükségünk van olyan organizmusokra, amelyek magas hőmérsékleten vagy olyan anyagok jelenlétében fejlődhetnek, amelyek más típusú mikroorganizmusokra nézve biztosan halálosak.

  Az ilyen ipari törzsek előállítása nagyon fontos a módosításukhoz és a szelekciójukhoz, számos módszert fejlesztettek ki a sejt aktív befolyásolására - az erős mérgekkel való kezeléstől a radioaktív besugárzásig. Ezeknek a technikáknak a célja az egyik - a sejt örökletes, genetikai berendezésében bekövetkező változások elérése. Eredményük számos mutáns mikroba termelése, amelyek közül több száz és ezer közül a tudósok megpróbálják kiválasztani az adott célra legmegfelelőbbet. A kémiai vagy sugárzási mutagenezis technikáinak megalkotása kiemelkedő eredmény volt a biológiában, és széles körben alkalmazzák a modern biotechnológiában.

  De képességeiket maguk a mikroorganizmusok természete korlátozza. Nem képesek számos értékes anyagot szintetizálni, amelyek a növényekben, elsősorban a gyógy- és illóolajos növényekben halmozódnak fel. Nem tudnak szintetizálni az állatok és az emberek élete szempontjából nagyon fontos anyagokat, számos enzimet, peptidhormonokat, immunfehérjéket, interferonokat és sok egyszerűbb vegyületet, amelyek az állatok és az emberek szervezetében szintetizálódnak. Természetesen a mikroorganizmusok lehetőségei korántsem merültek ki. A mikroorganizmusok teljes mennyiségének csak egy kis részét használta fel a tudomány, és különösen az ipar. A mikroorganizmusok szelekciója szempontjából nagy érdeklődésre tartanak számot például az oxigénhiányban is élő anaerob baktériumok, a fényenergiát használó fototrófok, mint a növények, a kemoautotrófok, a termofil baktériumok, amelyek hőmérsékleten is képesek élni, ahogy azt nemrég felfedezték, kb. 110°C stb.

  Pedig a „természetes anyag” korlátai nyilvánvalóak. A korlátozásokat a növények és állatok sejt- és szövettenyészeteinek segítségével próbálták és próbálják megkerülni. Ez egy nagyon fontos és ígéretes út, amely a biotechnológiában is megvalósul. Az elmúlt néhány évtizedben a tudósok olyan módszereket fejlesztettek ki, amelyek segítségével egy növény vagy állat egyes szövetsejtjei a szervezettől elkülönítve növekedhetnek és szaporodhatnak, mint a baktériumsejtek. Ez fontos eredmény volt - az így létrejött sejttenyészeteket kísérletekre és bizonyos anyagok ipari előállítására használják fel, amelyeket nem lehet baktériumtenyészetekkel előállítani.

  A másik kutatási irány a fehérjék kódolásához és az élőlények működéséhez szükségtelen gének eltávolítása a DNS-ből, valamint az ilyen DNS-en alapuló „csonka génkészlettel” rendelkező mesterséges organizmusok létrehozása. Ez lehetővé teszi a módosított szervezetek vírusokkal szembeni rezisztenciájának drámai növelését.

  Fejlődéstörténet és elért technológiai szint

  A 20. század második felében számos fontos felfedezés és találmány született, amelyek ennek hátterében állnak génmanipuláció. A génekben „beírt” biológiai információk „beolvasására” irányuló sokéves kísérletek sikeresen befejeződtek. Ezt a munkát Frederick Sanger angol és Walter Gilbert amerikai tudós indította el (kémiai Nobel-díj 1980). Mint ismeretes, a gének információs utasításokat tartalmaznak az RNS-molekulák és fehérjék, köztük az enzimek szintéziséhez a szervezetben. Ahhoz, hogy egy sejtet új, számára szokatlan anyagok szintézisére kényszerítsünk, szükséges, hogy a megfelelő enzimkészletek szintetizálódjanak benne. És ehhez vagy szándékosan módosítani kell a benne található géneket, vagy új, korábban hiányzó géneket kell bevinni. Az élő sejtekben a gének változásai mutációk. Például mutagén – vegyi mérgek vagy sugárzás – hatása alatt fordulnak elő. De az ilyen változásokat nem lehet irányítani vagy irányítani. Ezért a tudósok erőfeszítéseiket arra összpontosították, hogy olyan módszereket dolgozzanak ki, amelyek segítségével új, nagyon specifikus, az ember számára szükséges géneket juttathatnak be a sejtekbe.

  A géntechnológiai probléma megoldásának fő szakaszai a következők:

  1. Izolált gén beszerzése.
  2. Gén bejuttatása vektorba a szervezetbe történő átvitel céljából.
  3. Génnel rendelkező vektor átvitele a módosított szervezetbe.
  4. A testsejtek átalakulása.
  5. A géntechnológiával módosított szervezetek kiválasztása ( GMO), és ki kell küszöbölni azokat, amelyeket nem sikerült módosítani.

  A génszintézis folyamata mára nagyon jól fejlett, sőt nagyrészt automatizált. Vannak speciális számítógépekkel felszerelt eszközök, amelyek memóriájában különféle nukleotid szekvenciák szintézisére szolgáló programok tárolódnak. Ez a berendezés 100-120 nitrogénbázis hosszúságú DNS-szegmenseket (oligonukleotidokat) szintetizál. Széles körben elterjedt egy olyan technika, amely lehetővé teszi a polimeráz láncreakció felhasználását DNS szintetizálására, beleértve a mutáns DNS-t is. Templát DNS-szintézishez hőstabil enzimet, a DNS-polimerázt használnak benne, amelyhez mesterségesen szintetizált nukleinsavdarabokat - oligonukleotidokat - használnak magokként. A reverz transzkriptáz enzim lehetővé teszi az ilyen primerek használatával DNS szintetizálását a sejtekből izolált RNS templátán. Az így szintetizált DNS-t komplementer DNS-nek (RNS) vagy cDNS-nek nevezik. Egy izolált, "kémiailag tiszta" gén a fágkönyvtárból is beszerezhető. Ez egy bakteriofág készítmény neve, amelynek genomjába véletlenszerű fragmensek épülnek be a genomból vagy a cDNS-ből, amelyeket a fág az összes DNS-ével együtt reprodukál.

  A gének baktériumokba való bejuttatásának technikáját azután fejlesztették ki, hogy Frederick Griffith felfedezte a bakteriális átalakulás jelenségét. Ez a jelenség egy primitív szexuális folyamaton alapul, amely a baktériumokban a nem kromoszómális DNS kis fragmentumainak, plazmidjainak cseréjével jár együtt. A plazmid technológiák képezték az alapot a mesterséges gének baktériumsejtekbe való bejuttatásához.

  Jelentős nehézségeket okoztak egy kész génnek a növényi és állati sejtek örökletes apparátusába történő bejuttatása. A természetben azonban előfordulnak olyan esetek, amikor idegen DNS (vírus vagy bakteriofág) bekerül a sejt genetikai apparátusába, és metabolikus mechanizmusai segítségével elkezdi szintetizálni „fehérjét”. A tudósok tanulmányozták az idegen DNS bejuttatásának jellemzőit, és elvként használták a genetikai anyag sejtbe történő bejuttatására. Ezt a folyamatot transzfekciónak nevezik.

  Ha az egysejtű szervezetek vagy többsejtű sejtkultúrák módosításnak vannak kitéve, akkor ebben a szakaszban kezdődik a klónozás, vagyis azon szervezetek és leszármazottaik (klónjaik) szelekciója, amelyek módosultak. Ha többsejtű szervezetek beszerzése a feladat, akkor a megváltozott genotípusú sejteket a növények vegetatív szaporítására használják, vagy a helyettesítő anya blasztocisztáiba juttatják be, ha állatokról van szó. Ennek eredményeként a kölykök megváltozott vagy változatlan genotípussal születnek, amelyek közül csak azokat választják ki és keresztezik egymással, amelyek a várt változásokat mutatják.

  Alkalmazás a tudományos kutatásban

  Bár kis léptékben, a géntechnológiát már alkalmazzák arra, hogy bizonyos típusú meddőségben szenvedő nőknek esélyt adjanak a teherbeesésre. Erre a célra egészséges nők tojásait használják. Ennek eredményeként a gyermek egy apától és két anyától örökli a genotípust.

  Az emberi genom jelentősebb változtatásának lehetősége azonban számos komoly etikai problémával szembesül. 2016-ban az Egyesült Államokban tudósok egy csoportja engedélyt kapott egy olyan rákkezelési módszer klinikai vizsgálatára, amely a páciens saját immunsejtjeit használja, és CRISPR / Cas9 technológiával genetikai módosításnak vetették alá.

  Sejtmérnökség

  A sejttechnológia olyan növényi és állati sejtek és szövetek termesztésén alapul, amelyek képesek az ember számára szükséges anyagokat a szervezeten kívül előállítani. Ezt a módszert értékes növényi formák klonális (ivartalan) szaporítására használják; hibrid sejtek előállítása, amelyek egyesítik például a vér limfociták és a tumorsejtek tulajdonságait, ami lehetővé teszi az antitestek gyors kinyerését.

  Géntechnológia Oroszországban

  Meg kell jegyezni, hogy a GMO-k állami nyilvántartásba vételének bevezetése után észrevehetően megnőtt egyes állami szervezetek és az Állami Duma egyes képviselőinek tevékenysége, akik megpróbálták megakadályozni az innovatív biotechnológiák bevezetését az orosz mezőgazdaságban. Több mint 350 orosz tudós írta alá a Tudományos Dolgozók Társaságának nyílt levelét az Orosz Föderációban a géntechnológia fejlesztésének támogatására. A nyílt levél megjegyzi, hogy a GMO-k betiltása Oroszországban nemcsak az egészséges mezőgazdasági versenyt károsítja, hanem az élelmiszer-előállítási technológiák jelentős lemaradását, az élelmiszerimporttól való fokozott függőséget, és aláássa Oroszország mint állam presztízsét. amelyben hivatalosan is bejelentették az innovatív fejlesztés felé vezető utat [ a tény jelentősége? ] .

  Lásd még

  Megjegyzések

  1. Sándor Pancsin Isten megverése // Népszerű mechanika. - 2017. - 3. szám - P. 32-35. - URL: http://www.popmech.ru/magazine/2017/173-issue/
  2. In vivo genom szerkesztés egy nagy hatékonyságú TALEN rendszer segítségével(Angol) . Természet. Letöltve: 2017. január 10.
  3. Elemek – Tudományos Hírek: Színvakságból génterápia segítségével gyógyultak meg a majmok (határozatlan) (2009. szeptember 18.). Letöltve: 2017. január 10.
  
  
  Előző cikk: Mekkora a fénysebesség Következő cikk: Harmonikus rezgések Az oszcillációs frekvencia fizikai képlete