géntechnológia
- Wikipédia, a szabad enciklopédia
Géntechnológia - olyan technikák, módszerek és technológiák előállítására rekombináns RNS-t és DNS-t, gén izolálására egy szervezetből (cella) a manipuláció a gének és bevitelük más organizmusok.
A géntechnológia nem tudomány a széles értelemben vett, de egy olyan eszköz, a biotechnológia, a vizsgálatok a biológiai tudományok, a molekuláris és a sejtbiológia, sejtbiológia, genetika, mikrobiológia, virológia.
1 gazdasági jelentősége
2 története fejlődés és az elért technológiai szint
3 Alkalmazás kutatási
4. emberi génsebészet
A génsebészeti előállítására használják a kívánt jellemzőket megváltoztatott vagy egy genetikailag módosított organizmus. Szemben a hagyományos tenyésztési, amelyben a genotípus megy keresztül változások csak közvetve, a géntechnológia lehetővé teszi, hogy közvetlenül beavatkozni a genetikai készülékben molekuláris klónozási technikák. Példák a géntechnológia megszerezni az új, genetikailag módosított fajták gabonafélék, a humán inzulin előállításának használata által a genetikailag módosított baktériumok, eritropoietin termelés sejttenyészetben vagy kísérleti új fajtájú egerek kutatási.
Az alapja a mikrobiológiai, bioszintetikus ipar egy bakteriális sejt. Szükséges az ipari termelés szempontjából sejteket válogattunk bizonyos jellemzők, a legfontosabb az, amely - a képessége, hogy, szintetizálni, ahol a lehető legnagyobb számú, bizonyos vegyületek - aminosav, vagy egy antibiotikum, egy szteroid hormon, vagy egy szerves sav. Néha szükség van, hogy egy mikroorganizmus, amely képes, például, lehet használni, mint az „élelmiszer” olaj vagy szennyvíz, és újrahasznosítani őket biomassza, vagy akár igen hasznosak fehérje takarmány-adalékanyagok. Néha szükség van organizmusok nőnek emelt hőmérsékleten, vagy az anyagok jelenléte minden bizonnyal letális a többi mikroorganizmus-fajok.
A feladat előállítási eljárás az ilyen ipari törzsek nagyon fontosak azok módosítására és kiválasztási kifejlesztett számos technikát aktívan befolyásolják sejt - a feldolgozó hatásos mérgek sugárzásnak. A cél ezeknek a technikáknak az egyik - el kell érni változásokat örökletes, genetikai berendezés a sejt. Az eredmény - egyre több a mikrobák mutánsok több száz, több ezer tudós, aki majd próbálja kiválasztani a legalkalmasabb egy adott célra. Létrehozása módszerek kémiai vagy sugárzásos mutagenezis kiemelkedő eredménye a biológia és széles körben használják a modern biotechnológia.
De a lehetőségek korlátozottak a természet maguk a mikroorganizmusok. Ők nem képesek szintetizálni számos értékes anyagokat, amelyek felhalmozódnak a növényekben, különösen a gyógyszerek és az illóolaj. Nem képes szintetizálni anyagok, amelyek nagyon fontosak az élet állatok és emberek, és egy sor enzimet, peptid hormonok, immun fehérjék, interferonok és még sok más egyszerű felépítésű vegyületek szintetizálódnak a szervek az állatok és az emberek. Természetesen az a lehetőség, mikroorganizmusok messze nincs kimerítve. A teljes bőségét alkalmazott mikroorganizmus tudomány, különösen az ipar, csak egy apró töredéke. A kiválasztás céljából nagy érdeklődés mikroorganizmusok, mint például az anaerob baktériumok képesek élő oxigén távollétében, phototrophs segítségével fényenergia, mint a növények, chemoautotrophs, termofil baktériumok képesek élő hőmérsékleten, mint azt a közelmúltban megjelent, körülbelül 110 ° C-on, és mtsai.
Mégis a korlátozások „természetes anyag” nyilvánvaló. Megkerülni a korlátozásokat próbálták és próbálják segítségével sejtkultúrák és szövetek a növények és állatok. Ez egy nagyon fontos és ígéretes módja, amely szintén folyik a biotechnológia. Az elmúlt néhány évtizedben a tudósok hoztak létre egy módszert, amellyel az egyes sejtek a szövetek egy növény vagy állat lehet növekedni és szaporodni külön a testet, mint a baktériumok sejteket. Ez egy fontos eredmény - származó sejttenyésztési kísérletekben és használt ipari termelés bizonyos anyagok, amelyek révén baktériumtenyészetek nem nyerhető.
Története fejlesztését és az elért technológiai szint
A második felében a huszadik században több fontos felfedezések és találmányok, amelyek hátterében a géntechnológia. Sikeresen befejeződött éves próbálkozások, hogy „olvasni” a biológiai információ, amely „írt” a géneket. Ez a munka indult a brit tudós F. Sanger és amerikai tudós William Gilbert (Kémiai Nobel-díj, 1980). Mint ismeretes, a gének foglalt utasítás információt a testben az RNS-molekulák és fehérjék, beleértve az enzimeket. Ahhoz, hogy a sejt szintetizál új, szokatlan neki az anyag, szükséges, hogy a szintetizált, az egyes csoportok az enzimek. És ehhez az szükséges, vagy céltudatos változás az ő gének vagy bevezetni bele új, eddig hiányzó gének. Változások a gének élő sejtekben - ez a mutáció. Jönnek hatása alatt, például, mutagén - kémiai mérgek vagy sugárzás. De az ilyen módosítások nem ellenőrzött vagy irányított. Ezért a tudósok összpontosított próbál módszerek kifejlesztése bevezetése az új sejtek, bizonyos gének szükségesek a személy.
A főbb állomásai géntechnológiai megoldások a probléma a következő:
Előállítása 1. az izolált gén.
2. Bevezetés a génnek a vektorba való transzferhez a szervezetben.
3. Transzfer vektor a gén a módosítható szervezetben.
4. transzformálása sejteket.
5. Válogatás a genetikailag módosított szervezetek (GMO-k) és a felszámolását, a kik nem sikerült módosítani.
gén szintézis folyamat most jól fejlett, és még nagyrészt automatizált. Vannak speciális járművek, számítógéppel felszerelt, a memóriában, amelyek megszabják a szintézis programok különböző nukleotid szekvenciákat. Az ilyen berendezés szintetizálja hosszú DNS-szakaszok nitrogén-bázisok, 100-120 (oligonukleotidok). Ez átterjedt a technikát, hogy lehet használni a DNS szintézist, beleértve a mutáns polimeráz láncreakció. Hővel szemben stabil enzimet, egy DNS-polimerázt használunk abban a mátrix szintézisét DNS mint egy primert alkalmazunk, amely mesterségesen szintetizált darab nukleinsav - oligonukleotidok. A reverz transzkriptáz enzim teszi az ilyen primerek (primer) a templát szintetizálni DNS-t RNS-vedelennoy sejtekből. Szintetizált azt hívják egy komplementer DNS (RNS) vagy cDNS. Izolált, „vegytiszta” gént úgy is előállíthatjuk, a fág könyvtárakból. Az úgynevezett bakteriofág készítmény, amely beépül a genomba a véletlenszerű fragmensek genomiális vagy cDNS-replikálható fág együtt minden DNS.
Ahhoz, hogy építeni a génnek a vektorba, enzimek segítségével - restrikciós és ligáz, ez is egy hasznos eszköz a géntechnológia. Restrikciós enzim alkalmazásával gént és a vektor lehet darabokra vágni. A ligázok ilyen darabokat lehet „ragasztott” csatlakozni különböző kombinációi építése egy új gént, vagy bezáró be egy vektor. A felfedezés restrikciós enzimek Werner Arber, Daniel Nathans és Hamilton Smith kapta a Nobel-díjat (1978).
Technika bevezetése géneknek baktériumok dolgoztak után Frederick Griffith felfedezte a jelenség a bakteriális transzformáció. Ennek alapján a jelenség egy primitív szexuális folyamat, amely mellé egy baktérium cseréje kis darab, nem-kromoszómális DNS-plazmidokat. A plazmid technológia alapját képezte tett mesterséges gének bakteriális sejtekben.
Jelentős nehézségek voltak bevezetésével járó a kész gén örökletes berendezés sejtek a növények és állatok. Azonban a természetben vannak olyan esetek, amikor az idegen DNS-t (virális vagy bakteriofág) benne van a genetikai apparátus a sejt révén cseremechanizmusok kezd szintetizálni „saját” fehérjét. A tudósok vizsgálták a funkciók bevezetése idegen DNS, és használni, mint egy bevezetésének elvét genetikai anyag a sejtbe. Ezt a folyamatot nevezik transzfekció.
Ha módosítások vannak kitéve egysejtű szervezetek vagy többsejtű kultúra sejtek, ebben a szakaszban kezdődik klónozás, vagyis kiválasztása azon organizmusok és utódaik (klónok) átesett módosítása. Amikor feladata, hogy megkapjuk többsejtű organizmusok, hogy a módosított genotípusú sejteket használunk vegetatív növények szaporítására vagy injektáljuk egy blasztocitába egy béranya, amikor az állatoknak. Ennek eredményeként a fiatal születnek módosított vagy módosítatlan genotípus közül kerülnek kiválasztásra, és keresztezik egymást, csak azokat, amelyek mutatják a várható változások.
A tudományos kutatásban használt
Genetikai kiütéssel. Genetikai knock-out lehet alkalmazni, hogy tanulmányozza a funkció egy gén. Az úgynevezett technikája eltávolításával egy vagy több gén, amely lehetővé teszi, hogy vizsgálja meg ennek a következményei mutációt. A knockout szintetizált ugyanaz a gén vagy annak egy fragmensét, módosítható úgy, hogy a gén termék elveszti funkcióját. A kiütött egerek génsebészeti kapott konstrukciót bejuttatjuk embrionális őssejtek és kicserélni a normális gén, és a módosított sejteket ültetünk egy pótanyába blasztociszta. A gyümölcslégy Drosophila mutációk kezdeményez a lakosság nagy, ami aztán nézd utódokat a kívánt mutációt. Hasonló módon a knockout növények és mikroorganizmusok.
Mesterséges kifejezés. Logikai hozzáadásával knockout expresszióját egy szintetikus, azaz hozzátéve, hogy a szervezet a gén, amely nem volt korábban. Ez a módszer a géntechnológiai lehet használni, hogy tanulmányozza a gének. Lényegében a folyamat járulékos gének bejuttatásával megegyezik az egyenes kieséses, de a meglévő gének nem helyettesíthető, és nem sérült.
A címkézés a géntermékek. Régen, amikor a feladat, hogy tanulmányozza a lokalizáció a gén termék. Az egyik módszer a címkézés, hogy helyettesítse egy normális gént fúziós egy riporter elemet, mint például egy zöld fluoreszcens fehérje gén (GRF). Ez a fehérje, fluoreszcens in a kék fényt alkalmaznak, hogy láthatóvá génmódosítás terméket. Miközben ez a technika kényelmes és hasznos, ez lehet egy mellékhatása részleges vagy teljes elvesztése a fehérje funkcióját vizsgált. Kifinomultabb, bár nem olyan kényelmes módszer az, hogy adjunk a vizsgált fehérje nem akkora oligopeptid lehet specifikus antitestekkel mutattuk ki.
Mechanizmusának vizsgálata a kifejezés. Az ilyen kísérletek, a feladat az, hogy tanulmányozza génexpresszió körülmények között. Tulajdonságok expresszió függ elsősorban a kis részén elhelyezkedő DNS upstream a kódoló régió, az úgynevezett promoter, és arra szolgál, hogy syazyvaniya transzkripciós faktorok. Ezt a részt be a szervezetbe helyezve a helyén, miután saját riporter gént, például GFP vagy ugyanaz az enzim, amely katalizálja egy detektálható reakciót is. Amellett, hogy a működését a promóter különböző szövetekben, egy adott pillanatban világosan láthatóvá válik, az ilyen kísérletek lehetővé teszi számunkra, hogy vizsgálja promoter szerkezet, eltávolításával vagy hozzáadunk DNS-fragmenseket, valamint a mesterségesen fokozza a funkcióját.
Az emberi genetikai
Az emberekben, a géntechnológia lehetne használni kezelésére genetikai betegségek. Van azonban egy lényeges különbség a beteg kezelési és a változás az ő leszármazottai genomban.
Bár a kis léptékű, a géntechnológia már most is használják annak érdekében, hogy a teherbeesés esélyét a nők egyes fajok a meddőség [1]. Erre a célra a tojás egészséges nő. A gyermek eredményeként örökölt genotípus egy apa és két anya. A rendszer segítségével a géntechnológia lehet előállítani utódok megváltozott megjelenés, a szellemi és fizikai képességek, a karakter és viselkedését. Elvileg akkor még több komoly változások, de a módját ezeknek a változásoknak, az emberiség kell foglalkoznia számos etikai problémát.
Stent Kelindar G. R. Molecular Genetics. - Budapest 1981.
Sambrook J. Fritsch E.F. Maniatis T. Molecular Cloning. - 1989.