Біологія і географія

Тема №5. Основи генетичної інженерії.

Новини науки. Американські науковці вилікували двох самців мавп виду саймірі звичайний (Saimiri sciureus) від вродженого дальтонізму. Вчені зробили це за допомогою штучних вірусів, перемістивши ген людського білка йодопсину в клітини мавп. Ці результати мають практичне значення, оскільки стало зрозуміло, що можна здійснювати лікування дальтонізму і в людини. А який напрям науки займається такими дослідженнями?

Генетична інженерія - напрям науки, створення генетичних структур та організмів з новими комбінаціями спадкових ознак.

• 1972 р. - Пол Берг → перша рекомбінантна ДНК (рекДНК)

 Іл. Американський біохімік П. Берг 

Переваги перед селекцією:

• дослідження процеси рекомбінації поза організмом
• контрольована зміна ознак з використанням генетичного матеріалу різних видів
• термін отримання нових форм організмів скоротився до 3-4 років замість 10-12 років

Генетично модифіковані організми (ГМО) -  організми, генотип яких було змінено за допомогою методів генетичної інженерії.

• перші у 80-х роках ХХ ст.

етапи створення ГМО:

1. Отримання генетичного матеріалу: виділення природних генів, створення рекДНК.

2. Копіювання і розмноження генів.

3. Введення гена до складу вектора, перенесення і включення в геном організму.

Вектор - молекула ДНК, яка здатна вбудовуватися в геном клітини і містить ген, потрібний для введення в організм. 

• створено на основі віруса або бактеріальної плазміди(бактерії з роду Agrobacterium)

Мал. Схема трансформації клітин рослин за допомогою бактерії:

1 - виділення та генно-інженерне конструювання (2) спеціальної плазміди; 3 - інфікування агробактеріями рослинних клітин; 4 - отримання трансгенних рослин

способи перенесення вектору:

• введення в ядро клітини шляхом ін'єкції
• всередині ліпосом (мікрокульок, стінки яких побудовані з ліпідів)
• бомбардувати клітину із генної гармати мікрочастинками золота (або ванадію), на поверхню яких нанесено вектори.

Мал. Внесення чужорідної ДНК у рослинні клітини за допомогою мікроін’єкції (1) чи «генної гармати» (2)

Отже, сутність сучасних досліджень генетичної інженерії полягає в тому, що рекомбінацію генів здійснюють in vitro, потім спрямовано переносять генетичні структури в клітини організму, далі закріплюють ці гени в ДНК та забезпечують передачу інформації.

Роль генетичної інженерії:

І. В господарстві → створення і використання трансгенних організмів із заздалегідь запланованими властивостями

1. Трансгенні рослини - ≈ 25 000 за останні 15 років

• перші, дозволені для вживання в їжу ⇒ Flavour Saver томати

• нині у 25 країнах вирощують сою, кукурудзу, бавовну та інші  

напрями:

1. вироблення стійкості до гербіцидів і паразитів,
2. збільшення врожайності,
3. стійкість до засухи, заморозків,
4. підвищення вмісту корисних сполук (вітамінів, білків...)

Рис золотий — генетично модифікований сорт рису, що здатен синтезувати бета-каротин, у приготовленому вигляді містить вітамін А.

2. Трансгенні тварини

• перші, дозволені для вживання в їжу ⇒ лосось AquAdvantage (виростає за 16–18 місяців, а не за 3 роки)

• перші домашні тварини: флуорисцентні рибки GloFish

напрями:

1. джерело органів для трансплантації, 
2. виробники білків, для тестування вакцин та ін.

Трансгенні корови, з яких отримують людський інтерферон

3. Трансгенні мікроорганізми 

•  для синтезу інсуліну, інтерферону, гормону росту, ферментів, вітамінів, вакцин, антитіл та ін.

ІІ. Генотерапія - методи лікування спадкових (онкологічних, деяких вірусних) захворювань шляхом внесення змін у генетичний апарат клітин пацієнтів.

види:

• соматична - введення генів у соматичні клітини пацієнта;
• позаорганізмова - введення генів у культивовані клітини і пересадка цих клітин пацієнтам.

нині ≈ 400 проектів ≈ лікування гемофілії,  пухлин мозку...

Отже, генетичні структури, створені за допомогою генетичної інженерії, можуть значною мірою сприяти розв'язуванню проблем людства.

ДІЯЛЬНІСТЬ

Біологія + Здоров'я

Картопля - одна із найпопулярніших у нашій країні культур. На жаль, велика кількість її врожаїв втрачається через колорадського жука. Це змушує землеробів використовувати різноманітні хімічні засоби. Генетична інженерія поставила за мету створити високоврожайні та стійкі до колорадського жука сорти картоплі. Застосуйте свої знання та оцініть переваги та можливі ризики застосування таких сортів картоплі для здоров’я людини.

РЕЗУЛЬТАТ

Д/З: §64, 65 (Соболь В.І), т/з 3-5, відео на сайті!