Біотехнологія і генна інженерія

Біотехнологія – це інтеграція природних і технічних наук

У сучасної біотехнології виділяють три розділи, три відносно самостійних напрямки:

генна (або генетична) інженерія;
клітинна інженерія;
біологічна інженерія.
Генна інженерія – це розділ біотехнології,

Нагадаємо, що в ядрах клітин живих організмів містяться хромосоми. Основу будь хромосоми становить макромолекула (ДНК) дуже великої довжини. Крім ДНК до складу хромосоми входять молекули білків. Гени – це ділянки ДНК хромосоми (кілька послідовно сполучених нуклеотидів), що несуть інформацію про будову однієї молекули білка або молекули РНК, характерних для даного живого організму. Сукупність усіх генів організму, що містяться в хромосомах, називається геномом.

Ви знаєте, що під впливом факторів зовнішнього середовища у всіх видів живих організмів відбуваються мутації.

Чи можна провести мутацію штучним шляхом, т. Е. Впровадити в ДНК новий, невластивий даному організму ген? Адже таким чином можна «прищепити» живому організму корисна якість, якого в нього не було. У 1973 р американські учені С. Коен і Е. Чанг вбудували в ДНК бактерії ділянка ДНК жаби. Здійснилося небувале: бактерія стала виробляти білок, характерний для жаби, і навіть передавати «лягушечью ДНК» нащадкам! Так була показана принципова можливість вбудовувати чужі гени в геном певного організму.

Рослини і тварини, в геном яких введені синтезовані гени або гени інших організмів, називаються генетично модифікованими організмами (ГМО), а продукти їх переробки – трансгенними продуктами.

Останні десятиліття генна інженерія воістину творить чудеса. Японським вченим вдалося ввести в ДНК свиней ген шпинату, в результаті чого їх м’ясо стало менш жирним. Генетично модифіковані рослини виростають вже на мільйонах гектарів сільськогосподарських угідь. Вони відрізняються від своїх «побратимів» більшою врожайністю, стійкістю до шкідників, хвороб і посухи, великим вмістом корисних поживних речовин.

Трансгенна кукурудза додається в кондитерські та хлібобулочні вироби, безалкогольні напої; модифікована соя входить до складу рафінованих масел, маргаринів, жирів для випічки, соусів для салатів, майонезів, макаронних виробів, варених ковбас, кондитерських виробів, білкових біодобавок, кормів для тварин і навіть дитячого харчування.

Створення генетично модифікованих рослин, стійких до бур’янів і шкідників, у кілька разів зменшує витрату гербіцидів і послаблює тим самим хімічне навантаження на навколишнє середовище.

Кубічні кавуни – чудеса генної інженерії
У сільськогосподарську практику входять трансгенні сорти з підвищеними споживчими властивостями, наприклад гороху, сої, злаків з поліпшеним складом білків. Створені трансгенні помідори без зерняток, на підході безкісточкові черешня, цитрусові. Виведений навіть сорт кубічних кавунів, які економічно вигідно транспортувати і складувати за рахунок більш щільного укладання (рис. 80)!

У фармакології методи генної інженерії дали можливість отримати високоефективні вакцини проти герпесу, туберкульозу, холери; в нафтохімічній промисловості – нові форми дріжджів і бактерій, здатних знищувати розливи нафти.

Суть методу клітинної інженерії схематично можна зобразити так.

Від живого організму, наприклад рослини, береться невеликий шматочок тканини, скажімо, листової пластинки. Нагадаємо, що кожна клітина зберігає в собі повний набір генів (геном) цієї рослини, але функції клітин диференційовані, т. Е. Клітини листа відрізняються від клітин стебла, кореня або квітки. Отже, перший етап клітинної інженерії – дедиференціації – перетворення тканини в набір клітин безвідносно їх ролі в рослині. Отримана маса клітин ділиться, розмножується, росте їх число, утворюється ціла клітинна колонія, звана калусних тканиною. Її можна розділити на кілька частин. Третій крок – перетворення калусних тканини в клітини потрібного органу рослини: кореня, листа або верхівкової бруньки (диференціація).

Клонована овечка Доллі – точна копія материнського організму
Досягається це введенням в живильне середовище особливих хімічних речовин – фітогормонів. Кожен окремий шматочок калусних тканини при цьому набуває вигляду маленького рослини, здатного до самостійного росту і роз- витку. Таким чином, з невеликого шматочка аркуша можна отримати десяток нових рослин – точних копій батьківського організму.

Вершиною досягнень клітинної інженерії можна вважати клонування організмів – створення точної копії живої істоти. Виведені академіком В. А. Струнниковим клони шовкопряда відомі на весь світ.

Посилання на основну публікацію