Успехи генной инженерии и экология

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

 

по дисциплине «Основы  современного естествознания»

 

на тему:

 

«Успехи генной инженерии и экология»

 

 

 

 

Выполнила: студентка 1 курса

112 группы

 

 

 

 

Минск 2012

 

 

Оглавление

 

Введение…………………………………………………………………3

1. Развитие генной инженерии……………..…………………………3
2. Генная инженерия и экология…………………………………..….5

Заключение………………………………………………………………7

Библиография……………………………………………………………8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Возможности, открываемые  генетической инженерией перед человечеством как в области фундаментальной науки, так и во многих других областях, весьма велики и нередко даже революционны. Так, она позволяет осуществлять индустриальное массовое производство нужных белков, значительно облегчает технологические процессы для получения продуктов ферментации, в будущем может применяться для улучшения растений и животных, а также для лечения наследственных болезней человека. Таким образом, генная инженерия, будучи одним из магистральных направлений научно-технического прогресса, активно способствует ускорению решения многих задач, таких, как продовольственная, сельскохозяйственная, энергетическая, экологическая.

Но особенно большие  возможности генная инженерия открывает перед медициной и фармацевтикой, поскольку применение генной инженерии может привести к коренным преобразованиям медицины. Многие болезни, для которых в настоящее время не существует адекватных методов диагностики и лечения (раковые, сердечно-сосудистые, вирусные и паразитные инфекции, нервные и умственные расстройства), с помощью генной инженерии и биотехнологии станут доступны и диагностике, и лечению.

 

1. Развитие генной инженерии

 

Генная инженерия возникла в 1970 – е гг. как раздел молекулярной биологии, который связан с целенаправленным конструированием новых, не существующих в природе сочетаний генов с помощью генетических и биохимических методов. Она основана на извлечении из клеток какого-нибудь гена или группы генов, соединения их с определенными молекулами нуклеиновых кислот и внедрении полученных гибридных молекул в клетки другого организма. [1, с. 392]

Решающую роль в создании новых комбинаций генетического  материала играют особые ферменты (рестриктазы, ДНК-лигазы), позволяющие рассекать молекулу ДНК на фрагменты в строго определенных местах, а затем «сшивать» фрагменты ДНК в единое целое. [2, с. 569]

Создаются и  продолжают совершенствоваться методы генной, хромосомной, клеточной инженерии. Истоки генной инженерии — достижения прошлого. Примером первых работ генной инженерии служит опыт ученого Е. Сирса, продемонстрировавшего в 1956 г. возможность получения наилучшей устойчивости пшеницы к листовой ржавчине при переносе с помощью рентгеновских лучей кусочка хромосомы дикого злака эхгилопса в хромосому пшеницы. Свойство «дикаря» было унаследовано.

Предметом исследований генной инженерии является как организм в целом, так и его молекулярный уровень (хромосомный, клеточный), тканевый, организационный и популяционный. Методы генной инженерии позволяют изменять организм путем манипуляции с клетками, их ядрами, хромосомами, участками хромосом, генами и их частями. В 1970 г. индийский ученый Х.Г. Корана химическим путем создал короткий ген. В 1970 г. в Институте общей генетики АН СССР был синтезирован ген глобина кролика.

Эксперименты  по генной инженерии показали широкие возможности получения комбинированных молекул и внедрения их в клетки. С помощью генной инженерии были созданы бактерии, обладающие способностью сверхсинтеза нужных белков, аминокислот, ферментов, витаминов, гормонов, антибиотиков и т.п. Проводятся исследования по получению новых лекарств, особенно противораковых.

Огромную  роль генная инженерия играет по охране окружающей среды, созданию микроорганизмов для очистки сточных вод, отходов и отбросов предприятий. Созданы бактерии, очищающие воду от примесей и нефти. Проводятся работы по созданию гормональных препаратов, необходимых для развития эндокринных нарушений.

Перспективна генная инженерия и для контроля за животными. Метод консервирования генов позволяет сохранять ценные породы скота, вырождающегося столетиями. Можно ввести в организм любой другой породы законсервированный ген и получить его развитие в этом организме.

Развитие генной инженерии, молекулярной генетики имеет огромное значение для микробиологической промышленности. Селекционные линии микробов продуцируют более 500 различных ферментов, белков и т.д. На биохимических заводах микробы кормят очищенными парафинами нефти и в результате собирают полноценный кормовой белок. Повышение урожайности зерновых, бобовых, продукции домашних животных, птиц, рыб — результаты генной инженерии.

Рассматривается и вопрос продолжения жизни и возможности бессмертия путем изменения генетической программы человека. Задача здесь состоит в увеличении защитных ферментных функций клеток, оберегание молекул ДНК от всевозможных повреждений как внутреннего (нарушение обмена веществ), так и внешнего (влияние окружающей среды) характера. Ученые показали, что в нервных клетках накапливается пигмент старения. Им удалось создать специальный препарат, освобождающий клетки от него. В опытах с мышами лекарство дало положительную реакцию, увеличило срок длительности жизни. Таким образом, повышение уровня деятельности генетического аппарата позволит увеличить видовую продолжительность жизни.[1, с. 392]

Методами генной инженерии  сначала были получены трансгенные  микроорганизмы (живой организм, в геном которого искусственно введен  ген другого организма), несущие гены бактерии и гены онкогенного вируса обезьяны, а затем — микроорганизмы, несущие в себе гены мушки дрозофилы, кролика, человека и т.д. Впоследствии удалось осуществить микробный (и недорогой) синтез многих биологически активных веществ, присутствующих в тканях животных и растений в весьма низких концентрациях: инсулина, интерферона человека, гормона роста человека, вакцины против гепатита, а также ферментов, гормональных препаратов, клеточных гибридов, синтезирующих антитела желаемой специфичности, и т.п.

Генная инженерия открыла  перспективы конструирования новых  биологических организмов — трансгенных растений и животных с заранее запланированными свойствами. По сути, непреодолимых природных ограничений для синтеза генов нет (так, существуют программы по созданию трансгенной овцы, покрытой вместо шерсти шелком; трансгенной козы, молоко которой содержит ценный для человека интерферон; трансгенного шпината, который вырабатывает белок, подавляющий ВИЧ-инфекции, и др.). Возникла новая отрасль промышленности — трансгенная биотехнология, занимающаяся конструированием и применением трансгенных организмов. (Сейчас в США функционирует уже около 2500 генно-инженерных фирм.) [2, с. 569]

 

2. Генная инженерия и экология

 

Более двадцати лет назад  в калифорнийском Стенфордском университете двум ученым впервые удалось заменить у бактерии ее наследственный материал на чужеродный, взятый у бактерии-донора. Этот метод переделки живой природы назвали генной инженерией.

По разным направлениям распространялся стенфордский успех. Обратили на него внимание и в пищевой промышленности. Молочное, сыроваренное производства, выпечка хлеба, изготовление колбас, пивоварение и многое другое основано на жизнедеятельности микроорганизмов. Крупные пищевые концерны издавна имели лаборатории, где вели отбор, селекцию наиболее действенных производительных штаммов бактерий, Придающих желательный вкус продукту. Лучшие разновидности невидимых тружеников фирма-хозяин строго засекречивала.

Бактерии-мутанты, защищенные патентами, использовались для того, чтобы получать самоконсервирующееся молоко, быстрые в приготовлении  сыры, хороший хлеб, глюкозу, сиропы и многое другое. Ферменты – микроскопические белковые “топоры” для разрубания длинных молекул – были так усовершенствованы генной инженерией, что перевернули технологию производства многих продуктов. Так, в 1991 г. фирма “Магги”, известная своими бульонными кубиками, отказалась от старого способа их получения с участием соляной кислоты. В новой, более безопасной, технологии действуют высокоактивные ферменты. В США стали получать сахар из кукурузы и пшеницы. Особый микроб превращает это сырье в сироп, который затем поступает на рафинадный завод. Сироп обходится на треть дешевле, нежели из тростника, который поставляли в США Филиппины.

От генной инженерии  можно ожидать и более масштабных, скажем, даже глобальных, результатов. Все государства, расположенные в умеренном климатическом поясе, не отличаются большим разнообразием живого мира. Но одно из богатств живого мира этих государств – это многообразие микробов, населяющих термальные источники, кислые болота, щелочные источники. Среди колоний микроорганизмов, населяющих такого рода территории, может обнаружиться бесценный материал для нужд человека. Встает вопрос об охране таких источников, о том, чтобы рассматривать их как резервы, способные увеличить национальное достояние. Так поступают сегодня многие страны.

Но генная инженерия  не ограничивается миром невидимых  существ. Она вторгается в наследственный материал растений и животных прежде всего сельскохозяйственных. Например, картофель претерпел несколько  полезных превращений. Получены клубни, не боящиеся падений, ударов – важное качество при транспортировке и хранении. Другой сорт – для стола, содержит мало крахмала, но много высокоценных протеинов. Третий сорт дает много крахмала.

Томаты, подвергнутые генетическим операциям, дали две разновидности. У одного вида из молекулы наследственности был удален ген, определяющий способность плода к быстрому загниванию. Новый помидор, уже хорошо созревший, можно хранить без холодильника до двадцати дней. Другая разновидность томатов содержит вдвое меньше воды. Это выгодно при транспортировке и переработке.

С помощью генной инженерии  получены не боящееся заболеваний растение какао, стойкая к заморозкам клубника, кофейные зерна без кофеина. Пятьдесят сельскохозяйственных культур уже улучшены благодаря вмешательству человека в их наследственность. Достигнуты первые успехи и в животноводстве. Корректировка наследственности у свиньи позволила вывести новую породу животных, лишенных такого недостатка, как излишняя жирность, свинина становится диетическим мясом. Другое новшество: корова дает молоко, не скисающее в тот же или на следующий день, как обычно, потому что это молоко уже включает в себя консервирующие вещества, вырабатываемые самим организмом животного.

Лаборатории, занимающиеся генной инженерией, воодушевлены первыми удачами. Ученые уверены, что в недалеком времени они смогут передать сельскому хозяйству такое разнообразие растений и животных, улучшенных их методами, что можно будет удовлетворить все человечество продуктами питания. При этом речь идет не только о количестве, но и о качестве. Уже сегодняшние успехи генной инженерии убеждают, что люди в XXI в. не столкнутся с голодом.[3]

 

Заключение

В результате интенсивного развития методов генетической инженерии  получены клоны множества генов  рибосомальной и транспортной РНК, гистонов, глобина мыши, кролика, человека, инсулина человека и др. пептидных гормонов, интерферона человека и прочее.

На основе генетической инженерии возникла отрасль фармацевтической промышленности, названная «индустрией ДНК». Это одна из современных ветвей биотехнологии.

 

 

Библиографический список:

 

1. Хорошавина, С.Г. Концепции современного естествознания: курс лекций / С.Г. Хорошавина, – 4-е изд. — Ростов-на-Дону: Феникс, 2005. — 480 с.

 

2. Найдыш, В.М. Концепции современного естествознания: Учебник. / В.М. Найдыш, – 2-е изд., перераб. и доп. – Москва: Альфа-М; ИНФРА-М, 2004. – 621 с.

3. Карпенков, С. Основные концепции естествознания: Естественно-научные аспекты экологии/С.Карпенков//Библиотека Гумер - гуманитарные науки [Электронный ресурс]. – 2012. – Режим доступа http://www.gumer.info/bibliotek_Buks/Science/Karp/10.php – Дата доступа: 04.04.2012.