géntechnológia

A génsebészeti előállítására használják a kívánt jellemzőket megváltoztatott vagy egy genetikailag módosított organizmus. Ellentétben a hagyományos tenyésztés. amelynek során genotípus van kitéve csak közvetve változások, 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.

Kenya lakosok nézni, mint az újonnan növekvő transzgénikus fajta kukorica. ellenálló rovarkártevők

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 azok a mikroorganizmusok, például baktériumok anaerob. életvitelre képes oxigén hiányában, phototrophs. segítségével fényenergia mint a növények, chemoautotrophs. termofil baktériumok képesek élő hőmérsékleten, mint a közelmúltban felfedezett, 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.

Egy másik kutatási - eltávolítása DNS kódoló gének nem kívánt fehérjéket és működőképes az organizmusok és megteremti alapján az ilyen organizmusok mesterséges DNS „csonkolt sor” gének. Ez drámaian megnöveli a stabilitást a módosított szervezetek vírusokat [1].

Története fejlesztését és az elért technológiai szint

A második felében a XX 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 Frederick Sanger és amerikai tudós Walter Gilbert (kémiai Nobel-díjat 1980-ban). 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.

Az alapvető szakaszában a probléma megoldásának a géntechnológia az alábbiak szerint:

1. Előállítása Az izolált gén.
2. Bevezetése a génnek a vektorba való transzferhez a szervezetben.
3. A transzfer vektor a gén a módosítható szervezetben.
4. Az átalakulás a sejtek.
5. A kiválasztás 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 (primerek) szintetizálunk templátból DNS-t a sejtekből kivont RNS. Szintetizált azt hívják egy komplementer DNS (RNS) vagy cDNS. Izolált, „vegytiszta” gént úgy is előállíthatjuk, a fág könyvtárakból. Így hívják bakteriofág előkészítése. integrálódott a genomba, amelyek véletlenszerű fragmensek genomiális vagy cDNS-replikálható fág együtt minden DNS.

Beágyazásához Egy génnek egy olyan vektorba. enzimek használatát - restrikciós enzimek és ligázok. 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. azaz a kiválasztás ezen élőlények és utódaik (klónok) átesett módosítását. Amikor feladata, hogy megkapjuk a többsejtű szervezetek, a genotípusok megváltozott sejteket használunk vegetatív növények szaporítására vagy injekció formájában hólyagcsíra egy béranya, amikor az állatoknak. Ennek eredményeként a fiatal születnek a megváltozott vagy változatlan genotípus közül kerülnek kiválasztásra, és keresztezik egymást, csak azokat, amelyek mutatják a várható változások.

A tudományos kutatásban használt

Knockout gént. Ahhoz, hogy tanulmányozza a funkció egy gén lehet alkalmazni gén knock-out (Engl. Gene knockout). 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. Az alapvető módszerek megvalósítása: cink-ujj. morfolino- és TALEN [2]. A knockout egerek, ami a géntechnológia konstrukciót bejuttatjuk embrionális őssejtek. ahol a szerkezet van kitéve szomatikus rekombinációja és helyettesíti a normális gént, és a módosított sejteket ültetünk egy blasztocitát pótanyába. A gyümölcslégy Drosophila mutációk kezdeményez a lakosság nagy, ami aztán nézd utódokat a kívánt mutációt. Hasonló módon a knockout növények és mikroorganizmusok.

Mesterséges kifejezés. Egy logikai kívül knockout kifejezés mesterséges, azaz túlmenően a szervezetben 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.

diagramja a szerkezet a zöld fluoreszcens fehérje

Látványterv gén termékeket. Régen, amikor a feladat, hogy tanulmányozza a lokalizáció a gén termék. Az egyik módszer a címkézés, hogy helyettesíti a normális gén fúziós egy riporter elemet, például a gént a zöld fluoreszcens fehérje (GFP). 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 kötődik a transzkripciós faktorok. Ezt a részt be a szervezetbe helyezve a helyén, miután saját riporter gént, például GFP, vagy egy enzim katalizálja könnyen detektálható reakciót. 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. Ugyanakkor technikailag, van egy jelentős különbség a beteg kezelési és a változás az ő leszármazottai genomban.

felnőtt emberi genom változás probléma némileg bonyolultabb, mint az új genetikailag állatfajok, hiszen ebben az esetben meg kell változtatni a genom sok sejt már kialakult test helyett csak egy tojást és embrió. Erre a célra, akkor javasolt használni, mint egy virális vektor részecskék. Vírus részecskék képesek áthatolni egy jelentős hányada a felnőtt emberi sejtek ágyazzák be a genetikai információ; lehetőleg szabályozott, szaporítása vírusrészecskék a szervezetben. Ebben az esetben, hogy csökkentsék a mellékhatásokat, a tudósok igyekeznek elkerülni a bevezetése genetikailag DNS-nek a sejtek a nemi szervek, elkerülve ezáltal hatással van a beteg jövőbeni utódok. Szintén érdemes megjegyezni, jelentős kritika ennek a technológiának a médiában: a fejlesztés a genetikailag módosított vírusoknak sokak szerint a fenyegetés az egész emberiségnek.

Bár a kis léptékű, a géntechnológia már most is használják annak érdekében, hogy a teherbeesés esélyét a nők egyes fajok a meddőség. [5] E célból az egészséges női petesejt. A gyermek örökli a genotípus kapott egy apa és két anya.

Cell mérnöki alapul, a növényi és állati sejtek és szövetek a test képes előállítani a kívánt anyagok az emberre. Ezt a módszert alkalmazzák a klonális (aszexuális) reprodukciója formáinak növények; hogy a hibrid sejtek, amely egyesíti a tulajdonságait, például a vér limfocitákban és a tumorsejtek, amely lehetővé teszi, hogy gyorsan antitesteket termelni.

A géntechnológia Magyarországon