Интересные факты о генной инженерии. Клеточная и генная инженерия. Биотехнология Генетически модифицированные деревья

Факультет Биотехнологий и Ветеринарной медицины

КафедраИБЗ и ВСЭ

Специальность Ветеринария

Форма обучения очная

Курс II

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА ОБУЧАЮЩЕГОСЯ

ДисциплинаВетеринарная Вирусология и биотехнологияАнатомия животных

Студент Фазылова МавлудабонуИзатуллоевна

Руководитель:

Кбн, Доцент
Николаева Оксана Николаевна
(ученая степень, звание, Ф.И.О)

Оценка при защите:

____________________________

____________________________

(подпись)

«____»_________________ 20__г.

1. Генетическая инженерия в микробиологии и вирусологии…………………3

1.1 Методы генной инженерии……………………………………………….…5

1.2 Интересные факты генной инженерии………………………………..…..12

2. Динамический (роллерный способ) культивирования культуры клеток.…13

3. Приготовление диагностических сывороток и их контроль………………16

3.1 Контроль диагностических сывороток……………………………………19

Библиографический список…………………………………………………….21

Генетическая инженерия в микробиологии и вирусологии

Генетическая инженерия - это сумма методов, позволяющих переносить гены из одного организма в другой, или - это технология направленного конструирования новых биологических объектов. Генетическая инженерия не является наукой – это только набор инструментов, использующий современные достижения клеточной и молекулярной биологии, генетики, микробиологии и вирусологии. Работы по изменению существующих органических форм стали возможны только после того, как в 1953 году была расшифрована молекула ДНК. Мы наконец-то поняли сущность гена, его значение для белков, прочитали код геномов живых организмов и естественно наши ученные не стали останавливаться на достигнутом. Мы научились выделять ген из организма и синтезировать его в лабораторных условиях. Освоили технологии видоизменения гена для придания ему нужной структуры; нашли способы введения в ядро клетки преобразованного гена и присоединения его к существующим генетическим образованиям.

Генетическая инженерия является сердцевиной биотехнологии. Она по существу сводится к генетической рекомбинации, т.е. обмену генами между двумя хромосомами, которая приводит к возникновению клеток или организмов с двумя и более наследственными детерминантами (генами), по которым родители различались между собой. Метод рекомбинации invitro или генетической инженерии заключается в выделении или синтезе ДНК из отличающихся друг от друга организмов или клеток, получении гибридных молекул ДНК, введении рекомбинантных (гибридных) молекул в живые клетки, создании условий для экспрессии и секреции продуктов, кодируемых генами.

Гены, кодирующие те или иные структуры, или выделяют (клонируют) как таковые (хромосомы, плазмиды), или прицельно выщепляют из этих генетических образований с помощью ферментов рестрикции. Эти ферменты, а их уже известно более тысячи, способны резать ДНК по многим определенным связям, что является важным инструментом генной инженерии. В последнее время обнаружены ферменты, расщепляющие по определенным связям РНК, наподобие рестриктаз ДНК. Эти ферменты названы рибозимами. Сравнительно небольшие гены могут быть получены с помощью химического синтеза. Для этого вначале расшифровывают число и последовательность аминокислот в белковой молекуле вещества, а затем по этим данным узнают очередность нуклеотидов в гене, поскольку каждой аминокислоте соответствуют три нуклеотида (кодон). С помощью синтезатора создают химическим путем ген, аналогичный природному гену. Полученный одним из способов целевой ген с помощью ферментов лигаз сшивают с другим геном, который используется в качестве вектора, для встраивания гибридного гена в клетку. Вектором могут служить плазмиды, бактериофаги, вирусы человека, животных и растений. Экспрессируемый ген в виде рекомбинатной ДНК (плазмида, фаг, вирусная ДНК) встраивается в бактериальную или животную клетку, которая приобретает новое свойство - продуцировать несвойственное этой клетке вещество, кодируемое экспрессируемым геном. В качестве реципиентов экспрессируемого гена чаще всего используют E. coli, B. subtilis, псевдомонады, нетифоидныесеровары сальмонелл, дрожжи, вирусы. Методом генной инженерии созданы сотни препаратов медицинского и ветеринарного назначения, получены рекомбинантные штаммы-суперпродуценты, многие из которых нашли практическое применение. Уже используются в медицине полученные методом генной инженерии вакцины против гепатита В, интерлейкины-1, 2, 3, 6, инсулин, гормоны роста, интерфероны α, β, γ, фактор некроза опухолей, пептиды тимуса, миелопептиды, тканевый активатор плазминогена, эритропоэтин, антигены ВИЧ, фактор свертывания крови, моноклональные антитела и многие антигены для диагностических целей.

Методы генной инженерии

1. Гибридологический анализ - основной метод генетики. Он основан на использовании системы скрещивания в ряде поколений для определения характера наследования признаков и свойств.

2. Генеалогический метод заключается в использовании родословных. Для изучения закономерностей наследования признаков, в том числе наследственных болезней. Этот метод в первую очередь принимается при изучении наследственности человека и медленно плодящихся животных.

3. Цитогенетический метод служит для изучения строения хромосом, их репликации и функционирования, хромосомных перестроек и изменчивости числа хромосом. С помощью цитогенетики выявляют разные болезни и аномалии, связанные с нарушением в строении хромосом и изменение их числа.

4. Популяционно - статический метод применяется при обработке результатов скрещиваний, изучения связи между признаками, анализе генетической структуры популяций и т.д.

5. Иммуногенетический метод включают серологические методы, иммуноэлектрофорез и др., кот используют для изучения групп крови, белков и ферментов сыворотки крови тканей. С его помощью можно установить иммунологическую несовместимость, выявить иммунодефициты и т.д.

6. Онтогенетический метод используют для анализа действия и проявление генов в онтогенезе при различных условиях среды. Для изучения явлений наследственности и изменчивости используют биохимический, физиологический и другие методы.

Технология рекомбинантных ДНК использует следующие методы:

1. специфическое расщепление ДНК рестрицирующими нуклеазами, ускоряющее выделение и манипуляции с отдельными генами;

2. быстрое секвенирование всех нуклеотидов очищенном фрагменте ДНК, что позволяет определить границы гена и аминокислотную последовательность, кодируемую им;

3. конструирование рекомбинантной ДНК;

4. гибридизация нуклеиновых кислот, позволяющая выявлять специфические последовательности РНК или ДНК с большей точностью и чувствительностью;

5. клонирование ДНК: амплификация invitro с помощью цепной полимеразной реакции или введение фрагмента ДНК в бактериальную клетку, которая после такой трансформации воспроизводит этот фрагмент в миллионах копий;

6. введение рекомбинантной ДНК в клетки или организмы.

Суть генной инженерии сводится к следующему: биологи, зная, какой ген за что отвечает, выделяют его из ДНК одного организма и встраивают в ДНК другого. В результате можно заставить клетку синтезировать новые белки, что придает организму новые свойства.Мы знаем, что обмен генетической информацией происходит и в природе, но только между особями одного вида. Случаи же скрещивания особей разных видов (например, собаки и волка) являются исключением.Перенос генов от родителей к потомкам внутри одного вида называется вертикальным. Так как возникающие при этом особи, как правило, очень похожи на родителей, в природе генетический аппарат обладает высокой точностью и обеспечивает постоянство каждого вида. Всё это стало возможно благодаря ферментам – образованиям на основе белка, отвечающим за организацию работы клетки. В частности можно назвать такие ферменты, как рестриктазы. Одна из их функций – защита клетки от инородных генов. Чужая ДНК разрезается этим надёжным стражем на отдельные части, причём существует множество различных рестриктаз, каждая из которых наносит удар в строго определённом месте.Подобрав набор таких ферментов, можно без труда расчленять молекулу на требуемые участки. Затем необходимо их соединить, но уже по новому. Тут помогает природное свойство генетического материала воссоединяться друг с другом. Помощь в этом оказывают также ферменты лигазы, задача которых заключается именно в соединении двух молекул с образованием новой химической связи.Непохожий ни на что гибрид создан. Представляет он собой молекулу ДНК, несущую новую генетическую информации. Такое образование в генной инженерии называют вектором. Его главная задача – передача новой программы воспроизводства намеченному для этой цели живому организму. Но ведь последний может её проигнорировать, отторгнуть и руководствоваться только родными генетическими программами.

Такое невозможно, благодаря явлению, которое носит название трансформация у бактерий и трансфекция у человека и животных. Суть его заключается в том, что если клетка организма поглотила свободную молекулу ДНК из окружающей среды, то она всегда встраивает её в геном. Это влечёт за собой появление у такой клетки новых наследственных признаков, запрограммированных в поглощённую ДНК.Поэтому, чтобы новая генетическая программа начала работать, необходимо только одно, – чтобы она оказалась в нужной клетке. Это сделать не просто, так как такое сложное образование, как клетка, имеет множество защитных механизмов, препятствующих проникновению в неё чужеродных объектов.Любые преграды можно обойти. Для начала маленькие – к примеру, введение чужеродных генов в бактерии. Здесь, в качестве вектора, вполне можно использовать плазмиду – кольцевую молекула ДНК малых размеров, располагающуюся в клетках вне хромосом и несущую дополнительные половые признаки. Бактерии постоянно обмениваются плазмидами, поэтому не составляет никакого труда перепрограммировать указанную молекулу и направить в клетку.Значительно более трудно ввести готовый ген в наследственный аппарат клеток растений и животных. Здесь на помощь приходят вирусы – генетические элементы, одетые в белковую оболочку и способные переходить из одной клетки в другую. Для такой работы прекрасно подходят молекулы ДНК вирусов – фаги. Их «переделывают» под нужные параметры и включают в генетический аппарат животного или растительного организма.Всё, дело сделано. Внедрённый генетический код начинает работать. Иногда бывают сбои, если часть генов новой ДНК окажутся «молчащими». Таких много в каждом организме. У одних живых существ они прекрасно функционируют, у других же не проявляют себя никак.Накладки и недоработки учитываются и тщательно анализируются. Непрерывно идут работы, изучающие различные комбинации генов: удаление части их из молекулы или наоборот – добавление составляющих, совсем не свойственных данному живому организму.Горизонтальный перенос генов упрокариот – это не просто лабораторный результат генной инженерии, а распространенное природное явление.

Установлены три основных механизма латерального переноса: трансформация, коньюгация и трансдукция.

1. Трансформация – это нормальная физиологическая функция обмена генетическим материалом у некоторых бактерий.

2. Конъюгация имеет наименьшее число ограничений для межвидового обмена генетической информацией, но предполагает тесный физический контакт между микроорганизмами, легче всего достижимый в биопленках.

3. Трансдукция (от лат. transductio – перемещение) – это перенос генетического материала из одной клетки в другую с помощью некоторых вирусов (бактериофагов), что приводит к изменению наследственных свойств клетки реципиента.

К наиболее опасным заболеваниям, вызываемым вирусами у животных и человека, относят бешенство, оспу, грипп, полиомиелит, СПИД, гепатит и др. Вирусы обладают вирулентность – это степень болезнетворного действия микроба. Ее можно рассматривать как способность адаптироваться к организму хозяина и преодолевать его защитные механизмы.

Преимущества генной инженерии:

А) С помощью генной инженерии можно увеличить в генетически измененной продукции содержание полезных веществ и витаминов по сравнению с «чистыми» сортами. Например, можно «вставить» витамин А в рис, с тем чтобы выращивать его в регионах, где люди испытывают его нехватку.

Б) Можно существенно расширить ареалы посева сельхозпродуктов, приспособив их к экстремальным условиям, таким, как засуха и холод.

В) Путем генетической модификации растений можно существенно уменьшить интенсивность обработки полей пестицидами и гербицидами. Ярким примером здесь является уже состоявшееся внедрение в геном кукурузы гена земляной бактерии Bacillusthuringiensis, уже снабжающего растение собственной защитой, так называемым Bt-токсином, и делающего по замыслу генетиков дополнительную обработку бессмысленной.

Г) Генетически измененным продуктам могут быть приданы лечебные свойства. Ученым уже удалось создать банан с содержанием анальгина и салат, вырабатывающий вакцину против гепатита B.

Д) Еда из генетически измененных растений может быть дешевле и вкуснее.

Е) Модифицированные виды помогут решить и некоторые экологические проблемы. Конструируются растения, эффективно поглощающие цинк, кобальт, кадмий, никель и прочие металлы из загрязненных промышленными отходами почв.

Ё) Генная инженерия позволит улучшить качество жизни, очень вероятно - существенно продлить её; есть надежда найти гены, ответственные за старение организма и реконструировать их.

Недостатки генной инженерии:

В настоящее время генная инженерия технически несовершенна, так как она не в состоянии управлять процессом встраивания нового гена. Выведение генетически модифицированных видов растений и животных представляет определенную опасность, обусловленную непредсказуемостью их развития и поведения в естественной среде.

Экологические риски:

1) появление супервредителей;

2) нарушение природного баланса;

3) выход трансгенов из-под контроля.

Медицинские риски:

1) Повышенная аллергеноопасность;

2) Возможная токсичность и опасность для здоровья;

3) Устойчивость к действиям антибиотиков;

4) могут возникнуть новые и опасные вирусы.

Социально - экономических причин по которым генетически измененные растения считаются опасными:

1. они представляют угрозу для выживания миллионов мелких фермеров.

2. Они сосредоточат контроль над мировыми пищевыми ресурсами в руках небольшой группы людей. Всего десять компаний могут контролировать 85% глобального агрохимического рынка.

3. Они лишат западных потребителей свободы выбора в приобретении продуктов.

Интересные факты генной инженерии

1. Факт. В 2005 году на биотехнологические продукцию и услуги в области ветеринарии в США планировалось потратить более 5 млрд. долларов. По данным Департамента сельского хозяйства США (USDA), на различные виды биотехнологической продукции для животных выдано 105 лицензий. Это – ветеринарные вакцины, биопрепараты и средства диагностики.

2. Факт. Первые живые существа, полученные с помощью генной инженерии – декоративные рыбки GloFish – появились на рынке в январе 2004 года. В них вживили ген морского анемона, и если наблюдать за этими рыбками в темноте, они флюоресцируют ярким красным светом.

3. Факт. Домашние животные, такие, как собаки и кошки, получают немало пользы от произведенных с помощью биотехнологии вакцин и диагностических наборов.

4. Факт. Проведенные исследования показали, что животные - клоны едят, пьют и ведут себя абсолютно также, как и обычные животные.

5. Факт. Успешно были клонированы, по крайней мере, три вида исчезающих животных: европейский муфлон и дикие быки гаур и бантенг. Клонированного бантенга вы можете увидеть в зоопарке города Сан-Диего, Калифорния.

6. Факт. В 1984 году в одной из американских клиник пациенту вживили сердце бабуина, которое проработало в течение 20 дней. Сегодня врачи регулярно используют сердечные клапаны свиней для пересадки их человеку, а также пересаживают кожу этих животных людям, пострадавшим от ожогов. Несколько групп исследователей в разных странах работают над созданием генетически модифицированных свиней, органы которых при пересадке человеку не будут отторгаться его иммунной системой.

7. Факт. Животные, выращенные с помощью биотехнологии, если и отличаются от обычных животных, то в лучшую сторону: клонирование и генная инженерия – это всего лишь еще один инструмент для выведения новых пород, а этим люди тысячи лет занимались неосознанно и около ста лет – на основе данных генетики. Ученые и технический персонал заботятся об экспериментальных животных куда лучше, чем фермер – о своем стаде обычных животных.

8. Факт. Несколько групп ученых в разных странах исследовали мясо и молоко клонированных животных по сотне показателей и не нашли отличий от мяса и молока животных, зачатых обычным путем.

9. Факт. Действительно, при клонировании или получении генетически модифицированных животных многие эмбрионы оказываются нежизнеспособными, а смертность при родах – выше, чем при обычном разведении животных.

10. Факт. В целом состояние здоровья клонов и традиционных животных не отличаются – это доказали десятилетние исследования, проведенные в том числе Национальной академией наук США.

11. Факт. За животными - клонами и за животными, которых используют в генной инженерии, ухаживают, как показывают наблюдения ветеринаров, с особой заботой.

12. Факт. В действительности Долли прожила даже дольше, чем обычно живут овцы, и умерла в преклонном возрасте из-за развития артрита. Смерть наступила из-за обычной старости, и это никак не связанно с тем, что она была клонирована.

Создано 30.08.2011 17:33

Светящиеся в темноте коты? Это может звучать, как научная фантастика, но они существуют уже многие годы. Капуста, производящая яд скорпионов? Сделано. Да, и в следующий раз, когда вам понадобится вакцина, доктор может просто дать вам банан.

Эти и многие другие генетически измененные организмы существуют сегодня, их ДНК была изменена и смешана с другой ДНК, чтобы получить полностью новый набор генов. Вы можете не знать этого, но многие из этих генетически модифицированных организмов являются частью жизни и даже частью повседневного питания. К примеру, в США около 45% кукурузы и 85% соевых бобов генетически модифицированы, и оценочно 70-75% бакалейных продуктов на полках продуктовых магазинов содержат генетически созданные ингредиенты.

Ниже представлен список самых странных растений и животных, созданных методами генной инженерии и существующих сегодня.

Светящиеся в темноте коты

В 2007 году южнокорейский ученый изменил ДНК кота, чтобы заставить его светиться в темноте, а затем взял эту ДНК и клонировал из нее других котов, создав целую группу пушистых флуоресцирующих кошачьих. И вот, как он это сделал: исследователь взял кожные клетки мужских особей турецкой ангоры и, используя вирус, ввел генетические инструкции по производству красного флуоресцентного белка. Затем он поместил генетически измененные ядра в яйцеклетки для клонирования, и эмбрионы были имплантированы назад донорским котам, что сделало их суррогатными матерями для собственных клонов.

Так для чего же нужно домашнее животное, работающее по совместительству ночником? Ученые говорят, что животные с флуоресцентными протеинами дадут возможность искусственно изучать на них человеческие генетические болезни.

Эко-свинья

Эко-свинья, или как критики ее еще называют Франкенсвин - это свинья, которая была генетически изменена для лучшего переваривания и переработки фосфора. Свиной навоз богат формой фосфора фитатом, а потому, когда фермеры используют его как удобрение, это химическое вещество попадает в водосборы и становится причиной цветения водорослей, которые, в свою очередь, уничтожают кислород в воде и убивают водную жизнь.

Борющиеся с загрязнениями растения

Ученые Вашингтонского университета работают над созданием тополей, которые могут очищать загрязненные места при помощи впитывания через корневую систему загрязняющих веществ, содержащихся в подземных водах. После этого растения разлагают загрязнители на безвредные побочные продукты, которые впитываются корнями, стволом и листьями или высвобождаются в воздух.

В лабораторных испытаниях трансгенные растения удаляют ни много, ни мало 91% трихлорэтилена из жидкого раствора, химического вещества, являющегося самым распространенным загрязнителем подземных вод.

Ядовитая капуста

Ученые недавно выделили ген, отвечающий за яд в хвосте скорпиона, и начали искать способы введения его в капусту. Зачем нужна ядовитая капуста? Чтобы уменьшить использование пестицидов и при этом не давать гусеницам портить урожай. Это генетически модифицированное растение будет производить яд, убивающий гусениц после укуса листьев, но токсин изменен так, чтобы быть безвредным для людей.

Плетущие паутину козы

Крепкий и гибкий паутиний шелк является одним из самых ценных материалов в природе, его можно было бы использовать для производства целого ряда изделий от искусственных волокон до парашютных строп, если бы была возможность производства в коммерческих объемах. В 2000 году компания «Nexia Biotechnologies» заявила, что имеет решение: коза, производящая в своем молоке паутинный белок паука.

Исследователи вложили ген каркасной нити паутины в ДНК козы таким образом, чтобы животное стало производить паутинный белок только в своем молоке. Это «шелковое молоко» затем можно использовать для производства паутинного материала под названием «Биосталь».

Быстрорастущий лосось

Генетически модифицированный лосось компании «AquaBounty» растет в два раза быстрее, чем обычная рыба этого вида. На фото показаны два лосося одного возраста. В компании говорят, что рыба имеет тот же вкус, строение ткани, цвет и запах, как и обычный лосось; однако все еще идут споры о ее съедобности.
Генетически созданный атлантический лосось имеет дополнительный гормон роста от чавычи, который позволяет рыбе производить гормон роста круглый год. Ученым удалось сохранить активность гормона при помощи гена, взятого у схожей на угря рыбы под названием «американская бельдюга» и действующего как «включатель» для гормона.

Если Федеральное управление США по контролю качества продуктов питания, напитков и лекарственных препаратов согласует продажу лосося, то это станет первым случаем, когда американское правительство разрешит распространять модифицированное животное для потребления человеком. В соответствии с федеральными положениями рыбу не надо будет помечать как генетически модифицированную.

Помидор Flavr Savr

Помидор Flavr Savr был первым коммерчески выращиваемым и генетически созданным продуктом питания, которому предоставили лицензию для потребления человеком. Добавляя антисмысловый ген, компания «Calgene» надеялась замедлить процесс созревания помидора, чтобы предотвратить процесс размягчения и гниения, давая при этом ему возможность сохранить природный вкус и цвет. В итоге помидоры оказались слишком чувствительными к перевозке и совершенно безвкусными.

Банановые вакцины

Вскоре люди смогут получать вакцину от гепатита Б и холеры, просто укусив банан. Исследователи успешно создали бананы, картофель, салат-латук, морковь и табак для производства вакцин, но, по их словам, идеальными для этой цели оказались именно бананы.

Когда измененная форма вируса вводится в молодое банановое дерево, его генетический материал быстро становится постоянной частью клеток растения. С ростом дерева его клетки производят вирусные белки, но не инфекционную часть вируса. Когда люди съедают кусок генетически созданного банана, заполненного вирусными белками, их иммунная система создает антитела для борьбы с болезнью; то же происходит и с обычной вакциной.

Менее страдающие от метеоризма коровы

Коровы производят значительные объемы метана в результате процессов пищеварения. Он производится бактерией, являющейся побочным продуктом богатой целлюлозой диеты, включающей траву и сено. Метан – второй по объему после двуокиси углерода загрязнитель, вызывающий парниковый эффект, и потому ученые работали над созданием коровы, производящей меньше этого газа.

Исследователи в сфере сельского хозяйства Университета Альберты обнаружили бактерию, отвечающую за производство метана, и создали линию скота, выделяющего на 25% меньше газа, чем обычная корова.

Генетически модифицированные деревья

Деревья изменяются генетически для более быстрого роста, лучшей древесины и даже для обнаружения биологических атак. Сторонники генетически созданных деревьев говорят, что биотехнологии могут помочь остановить обезлесение и удовлетворить потребности в древесине и бумаге. Например, австралийское эвкалиптовое дерево изменено для устойчивости к низким температурам, была создана ладанная сосна с меньшим содержанием лигнина – вещества, дающего деревьям твердость. В 2003 году Пентагон даже наградил создателей сосны, меняющей цвет во время биологической или химической атаки.

Однако критики заявляют, что знаний о том, как созданные деревья влияют на природное окружение, еще недостаточно; среди иных недостатков они могут распространять гены на природные деревья или увеличивать риск воспламенения.

Лекарственные яйца

Британские ученые создали породу генетически модифицированных кур, которые производят в яйцах лекарства против рака. Животным добавили в ДНК гены людей, и, таким образом, человеческие белки секретируются в белок яиц вместе со сложными лекарственными белками, схожими с препаратами, используемыми для лечения рака кожи и других заболеваний.

Что же именно содержится в этих борющихся с болезнями яйцах? Куры несут яйца с miR24 – молекулой, способной лечить злокачественные опухоли и артрит, а также с человеческим интерфероном b-1a – антивирусным лекарством, схожим на современные препараты от множественного склероза.

Активно связывающие углерод растения

Ежегодно люди добавляют около девяти гигатонн углерода в атмосферу, а растения впитывают около пяти из этого количества. Оставшийся углерод способствует парниковому эффекту и глобальному потеплению, но ученые работают над созданием генетически модифицированных растений для улавливания этих остатков углерода.

Углерод может в течение десятилетий оставаться в листьях, ветвях, семенах и цветах растений, а тот, что попадает в корни, может быть там столетия. Таким образом, исследователи надеются создать биоэнергетические культуры с обширной корневой системой, которые смогут связывать и сохранять углерод под землей. Ученые в настоящее время работают над генетическим модифицированием многолетних растений, как просо прутьевидное и мискант, что связано с их большими корневыми системами. Подробнее об этом читайте

Невероятные факты

Генетическая модификация растений и животных вызывает все больше споров в последние годы, поскольку технология становится все более доступной для ученых. Несмотря на потенциальную опасность некоторых изменений, наука продолжает тестировать и "выдавать" некоторые поразительно новые организмы. Ниже представлены 10 самых странных из них.

10. Светящаяся рыба (GloFish)

Эта рыбка является первым генетически модифицированным организмом, который стал доступен в качестве домашнего животного. Это обычный полосатый данио, в ДНК которого было добавлено несколько генетической информации биолюминисцентной медузы. Изначально создание таких рыб планировалось с целью получения с их помощью сигнальной системы загрязнений, однако, с добавлением цветов стало ясно, что рыбы вполне жизнеспособны для того, чтобы "предлагать себя" на рынке домашних животных. Впервые они появились в декабре 2003 года в США.

9. Яблоко – виноград

Этот фрукт относительно новый плод, который является генетическим гибридом яблока и винограда. Фрукт обладает размером яблока, но текстурой винограда, а на вкус сочетает в себе оба плода. Изначально создание этого плода подразумевало обеспечение стран третьего мира большей дозой витамина С. Большинство средств на его разработку было выделено ЮНИСЕФ.

8. Гигантский изюм

Является разновидностью обычного изюма, который был генетически модифицирован и теперь вырастает до огромных размеров. Гигантский изюм был разработан национальным институтом генетики Японии в связи с японской любовью к большим фруктам и в связи с популярностью западных продуктов, таких как изюм. Текстура и вкус у фрукта такие же, как и у генетических родителей.

7. Пробковое - резиновое дерево корк

Дерево корк уже давно известно тем, что его используют для производства пробок для вина, хотя некоторые производители предпочитают пластиковые пробки. Винные энтузиасты, однако, не признают никаких других пробок, кроме как из пробкового дерева. Чтобы успокоить традиционалистов и сократить расходы виноделов, SABIC Innovative Plastics создали дерево, которое является чем-то средним между каучуковым и пробковым деревом. Пробки, сделанные из такого дерева, выглядят как самые обычные, они даже имеют пористые свойства, однако, их пластичность и запах выдают свое происхождение. Один из известных виноделов отметил, что новая пробка – это самая великая вещь, которая случилась с игристым вином после изобретения пузырьков.

6. Ящерица Умбуку

Это существо единственное в данном списке, которое было создано не по каким-либо практическим причинам, а только с той целью, чтобы доказать, что оно может быть сделано. Генным инженерам в Зимбабве удалось разблокировать спящие "летающие" нити в ДНК ящерицы умбуку, очень маленькой и редкой жительницы Африки. Считается, что ящерицы являются потомком птеродактиля, который потерял навыки полета несколько миллионов лет назад. На сегодняшний день было создано лишь 6 экземпляров таких ящериц, их не запускают в дикую природу, поскольку существует риск перекрестного размножения.

5. Бумажное дерево

Бумажное дерево было специально разработано с той целью, чтобы снизить производственные затраты в бумажной обрабатывающей промышленности. Недавно возросший интерес к переработанным бумажным продуктам привел к тому, что швейцарская компания создала дерево, листья на котором имеют квадратную форму и после высыхания могут использоваться в качестве писчей бумаги. На изображении вы можете видеть сотрудника компании у ствола одного из деревьев, которое вырастил холдинг.

4. Долион

Это, вероятно, является самым замечательным примером того, как далеко наука в состоянии пойти, обладая знаниями в области генной инженерии и зная о методах перекрестного оплодотворения. Долион – это нечто среднее между львом и собакой. Для того, чтобы создать это существо (только 3 долиона существуют на сегодняшний день, на фото – Рекс, самый первый долион), отдельные нити ДНК от каждого существа должны переплестись и их нужно обратно вставить в яйцеклетку матери. Долион похож на лигера (помесь льва и тигра) с тем лишь отличием, что лигер может быть создан без предварительной манипуляции с ДНК животных.

3. Маленькие елочки

Маленькие ели – это миниатюрные деревья, которые достигают в высоту всего до двух см. Первоначально дерево было создано с целью обеспечения источника аромата ели, который должен был использоваться в парфюмерной промышленности, однако, очень быстро осознали полезность этих деревьев и в других областях. Эта крошечная ель в настоящее время очень популярна в качестве съедобного растения в Папуа Новой Гвинее. У деревьев очень тонкий аромат, который усиливается при помощи кокосового молока. Их едят, как правило, в качестве десерта.

2. Паук – папоротник

Паук – папоротник – это самое уникальное существо в данном списке, поскольку он является единственным экземпляром, который сочетает в себе растение и животное. Пока он – это единственное животное, которое удалось удачно скрестить с растением. Данный паук – это нечто среднее между итальянским волчьим пауком и понговым папоротником. Целью этого странного скрещения было изучение степени выживаемости пауков со "встроенным" камуфляжем. Результаты исследования еще не были опубликованы.

1. Лемурат

С ростом богатства Китая, многие китайские женщины ищут экзотических животных, чтобы похвастать своими деньгами. Это привело к тому, что ряд китайских медицинских и научных исследовательских компаний начали конкурировать между собой за этот новый источник дохода, скрещивая между собой различных животных. Наиболее успешным (в финансовом плане) до сих пор является лемурат. Это, как следует из названия, помесь лемура и кошки. У животного сохраняются мягкий мех кошки и ее окраска, однако полосатый хвост и желтые глаза выдают в нем лемура. Создание немного посвирепее, чем обычная кошка, но не более опасно, чем собаки чихуахуа.

Биотехнология, клеточная и генная инженерия, клонирование.

Основные термины и понятия, проверяемые в экзаменационной работе: биотехнология, генная инженерия, клеточная инженерия.

Клеточная и генная инженерия. Биотехнология

Клеточная инженерия – это направление в науке и селекционной практике, которое изучает методы гибридизации соматических клеток, принадлежащих разным видам, возможности клонирования тканей или целых организмов из отдельных клеток.

Одним из распространенных методов селекции растений является метод гаплоидов – получения полноценных гаплоидных растений из спермиев или яйцеклеток.

Получены гибридные клетки, совмещающие свойства лимфоцитов крови и опухолевых, активно размножающихся клеток. Это позволяет быстро и в нужных количествах получать антитела.

Культура тканей – применяется для получения в лабораторных условиях растительных или животных тканей, а иногда и целых организмов. В растениеводстве используется для ускоренного получения чистых диплоидных линий после обработки исходных форм колхицином.

Генная инженерия – искусственное, целенаправленное изменение генотипа микроорганизмов с целью получения культур с заранее заданными свойствами.

Основной метод – выделение необходимых генов, их клонирование и введение в новую генетическую среду. Метод включает следующие этапы работы:

– выделение гена его объединение с молекулой ДНК клетки, которая сможет воспроизводить донорский ген в другой клетке (включение в плазмиду);

– введение плазмиды в геном бактериальной клетки – реципиента;

– отбор необходимых бактериальных клеток для практического использования;

– исследования в области генной инженерии распространяются не только на микроорганизмы, но и на человека. Они особенно актуальны при лечении болезней, связанных с нарушениями в иммунной системе, в системе свертывания крови, в онкологии.

Клонирование . С биологической точки зрения клонирование – это вегетативное размножение растений и животных, потомство которых несет наследственную информацию, идентичную родительской. В природе клонируются растения, грибы, простейшие животные, т.е. организмы, размножающиеся вегетативным путем. В последние десятилетия этот термин стали употреблять при пересадки ядер одного организма в яйцеклетку другого. Примером такого клонирования стала известная овечка Долли, полученная в Англии в 1997 г.

Биотехнология – процесс использования живых организмов и биологических процессов в производстве лекарств, удобрений, средств биологической защиты растений; для биологической очистки сточных вод, для биологической добычи ценных металлов из морской воды и т.д.

Включение в геном кишечной палочки гена, ответственного за образование у человека инсулина позволило наладить промышленное получение этого гормона.

В сельском хозяйстве удалось генетически изменить десятки продовольственных и кормовых культур. В животноводстве использование гормона роста, полученного биотехнологическим путем, позволило повысить удои молока;

с помощью генетически измененного вируса создать вакцину против герпеса у свиней. С помощью вновь синтезированных генов, введенных в бактерии, получают ряд важнейших биологически активных веществ, в частности гормоны и интерферон. Их производство составило важную отрасль биотехнологии.

По мере развития генной и клеточной инженерии в обществе возникает все больше и больше беспокойства по поводу возможных манипуляций с генетическим материалом. Некоторые опасения теоретически оправданы. Например, нельзя исключить пересадок генов повышающих устойчивость к антибиотикам некоторых бактерий, создания новых форм пищевых продуктов, однако эти работы контролируются государствами и обществом. В любом случае опасность от болезней, недоедания и других потрясений значительно выше, чем от генетических исследований.

Перспективы генной инженерии и биотехнологии:

– создание организмов, полезных для человека;

– получение новых лекарственных препаратов;

– коррекция и исправление генетических патологий.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть А

А1. Производством лекарств, гормонов и других биологических веществ занимается такое направление, как

1) генная инженерия

2) биотехнологическое производство

3) сельскохозяйственная промышленность

4) агрономия

А2. В каком случае метод культуры тканей окажется наиболее полезным?

1) при получении гибрида яблони и груши

2) при выведении чистых линий гладкосемянного гороха

3) при необходимости пересадить кожу человеку при ожоге

4) при получении полиплоидных форм капусты и редьки

Часть С

С1. Почему в обществе многие боятся трансгенных продуктов?

Ответы Биотехнология . Часть А. А1 – 2. А2 —3. А3 – 1.

Часть С. С1 Этот страх связан отчасти с непониманием того, что такое трансгенные продукты, отчасти обоснован. Трансгенные продукты это продукты, полученные из генномодифицированных растений или животных. Их получение связано с пересадкой определенного гена, взятого у бактерий. Пример: картофель устойчивый к колорадскому жуку, был создан путем введения в растения гена, выделенного из ДНК клетки почвенной тюрингской бациллы, вырабатывающий белок, ядовитый для колорадского жука. Использовали посредника – клетки кишечной палочки. Листья картофеля стали вырабатывать белок, ядовитый для жуков. Опасность может заключаться в неожиданном действии белков, координируемых пересаженным геном на человека. Однако все возможные последствия пересадки генов тщательно проверяются в длительных экспериментах.

28 августа 1976 года в Массачусетсе был впервые синтезирован искусственный ген. За это время наука зашла далеко вперед. Сегодня вспомним, каких невероятных высот достигла генная инженерия за 4 десятилетия.

1. Светящиеся коты

Невероятно, но факт: южнокорейский ученый изменил ДНК кота, чтобы тот мог светиться в темноте. На достигнутом он не стал останавливаться и клонировал из этой ДНК целую группу флуоресцирующих животных. Исследователь взял клетки кожи мужских особей ангорской кошки и ввел красный светящийся белок. Генетически измененные ядра клеток были помещены в яйцеклетки, которые использовались для клонирования, а эмбрионы вживлены донорским кошкам. Так кошки-доноры стали суррогатными матерями для клонов самих себя.

2. Морковка-иммуномодулятор

Российские ученые вживили белок человеческого ДНК в морковь. Таким образом привычный нам овощ приобрел свойство иммуномодулятора, усиливающего защитные функции организма. Ученые надеются, что употребление в пищу такой моркови поможет успешно бороться с такими иммунозависимыми болезнями, как рак и СПИД.

3. Ядовитая капуста

Все дачники знают, как трудно бороться с капустной гусеницей естественным путем. Приходится использовать пестициды, которые вовсе не полезны для нашего здоровья. Ученые-генетики решили эту проблему по-своему. Они выделили ген, отвечающий за выработку яда в хвосте скорпиона, и стали искать способ введения его в капусту. Такое генномодифицированное растение будет производить яд, убивающий его пожирателей. А как же отразятся такие изменения на людях, которые будут употреблять его в пищу? Об этом ученые тоже позаботились. Токсин изменен так, чтобы быть абсолютно безвредным для людей.

4. Быстрорастущий лосось

Генетически модифицированный лосось растет гораздо быстрее своих обычных собратьев. Все дело в том, что такая рыба имеет дополнительный гормон роста. Ученым удалось активизировать этот гормон при помощи гена, который был взят у рыбы под названием американская белуга. Этот ген действует как «включатель» гормона роста. Правда, до сих пор идут споры о съедобности такого лосося, хотя он и имеет строение ткани, цвет и запах как обычный лосось.

5. Козы, плетущие паутину

Паутинный шелк – один из самых ценных материалов в природе. Как один из самых крепких и гибких материалов, он мог бы использоваться для производства различных изделий – от искусственных волокон до парашютных строп. Проблема заключается в его производстве в коммерческих объемах. Но в 2000 году одна из компаний нашла решение. Исследователи заявили, что вложили ген каркасной нити паутины в ДНК обычной козы таким образом, чтобы животное производило белок паутины в своем молоке. Материал, произведенный таким способом, ученые назвали «Биосталь».

6. Лекарственные яйца

Британским ученым удалось вывести породу кур, которые в своих яйцах производят лекарство от рака. Курам добавили в ДНК гены людей, и такие генномодифицированные птицы несут яйца с молекулой miR24, способной лечить раковые опухоли и артрит. Эти яйца также содержат человеческий интерферон b-1a – антивирусное лекарство, идентичное современным препаратам от множественного склероза.