Генная инженерия

                                                 Генная инженерия

           Генная инженерия – это метод  биотехнологии, который занимается  исследованиями по перестройке  генотипов. Генотип является не  просто механической суммой генов,  а сложной, сложившейся в процессе  эволюции оргганизмов системой. Генная инженерия позволяет путём операций в пробирке переносить генетическую информацию из одного организма в другой. Перенос генов даёт возможность преодолевать межвидовые барьеры и передавать отдельные наследственные признаки одних организмов другим.                                                                                                                                        

           Носителями материальных основ  генов служат хромосомы, в состав  которых входят ДНК и белки.  Но гены образования не химические, а функциональные. С функциональной  точки зрения ДНК состоит из  множества блоков, хранящих определённый  объём информации – генов.  В основе действия гена лежат  его способность через посредство  РНК определять синтез белков. В молекуле ДНК как бы записана  информация, определяющая химическую  структуру белковых молекул. Ген  – участок молекулы ДНК, в  котором находится информация  о первичной структуре какого-либо  одного белка (один ген –  один белок). Поскольку в организмах  присутствуют десятки тысяч белков, существуют и десятки тысяч  генов. Совокупность всех генов  клетки составляет её геном.  Все клетки организма содержат  одинаковый набор генов, но  в каждой из них реализуется  различная часть хранимой информации. Поэтому, например, нервные клетки  и по структурно-функциональным, и по биологическим особенностям  отличаются от клеток печени.

            Перестройка генотипов, при выполнении  задач генной инженерии, представляет  собой качественные изменения  генов не связанные с видимыми  в микроскопе изменениями строения  хромосом. Изменения генов прежде всего связано с преобразованием химической структуры ДНК. Информация о структуре белка, записанная в виде последовательности нуклеотидов, реализуется в виде последовательности аминокислот в синтезируемой молекуле белка. Изменение последовательности нуклеотидов в хромосомной ДНК, выпадение одних и включение других нуклеотидов меняют состав образующихся на ДНК молекулы РНК, а это, в свою очередь, обуславливает новую последовательность аминокислот при синтезе.

            В результате в клетке начинает  синтезироваться новый белок,  что приводит к появлению у  организма новых свойств. Сущность  методов генной инженерии заключается  в том, что в  генотип организма  встраиваются или исключаются  из него отдельные гены или  группы генов. В результате  встраивания в генотип ранее  отсутствующего гена можно заставить  клетку зинтезировать белки, которые ранее она не синтезировала.

             Наиболее распространённым методом  генной инженерии является метод  получения рекомбинантных, т.е. содержащих чужеродный ген, плазмид. Плазмиды представляют собой кольцевые двухцепочные молекулы ДНК, состоящие из нескольких тысяч пар нуклеотидов. Этот процесс состоит из нескольких этапов.

1. Рестрикция – разрезание ДНК, например, человека на фрагменты.
2. Лигирование – фрагмент с нужным геном включают в плазмиды и сшивают их.
3. Трансформация – введение рекомбинантных плазмид в бактериальные клетки. Трансформированные бактерии при этом приобретают определённые свойства. Каждая из трансформированных бактерий размножается и образует колонию из многих тысяч потомков – клон.
4. Скрининг – отбор среди клонов трансформированных бактерий тех, которые плазмиды, несущие нужный ген человека.

               Весь этот процесс называется  клонированием. С помощью клонирования  можно получить более миллиона  копий любого фрагмента ДНК  человека или другого организма.  Если клонированный фрагмент  кодирует белок, то эксперементально можно изучить механизм, регулирующий транскрипцию этого гена, а также наработать этот белок в нужном колличестве. Кроме того, клонированный фрагмент ДНК одного организма можно ввести в клетки другого организма. Этим можно добиться, например, высоких и устойчивых уражаев благодаря введённому гену, обеспечивающему устойчивость к ряду болезней. Если ввести в геннотип почвенных бактерий гены других бактерий, обладающих способностьюсвязывать атмосферный азот,  то почвенные бактерии смогут переводить этот азот в связанный азот почвы. Введя в генотип бактерии кишечной палочки ген из генотипа человека, контролирующий синтез инсулина, учёные добились получения инсулина при посредстве такой кишечной палочки. При дальнейшем развитии науки станет возможным введение в зародыш человека недостающих генов, и тем самым позволит избежать генетических болезней.

                  Эксперименты по клонированию  животных ведутся давно. Достаточно  убрать из яйцеклетки ядро, имплантировать  в неё ядро другой клетки, взятой  из эмбриональной ткани, и вырастить  её – либо в пробирке, либо  в чреве приёмной матери. Клонированная  овечка Долли была создана  нетрадиционным путём. Я дро из клетки вымени 6-летней взрослой овцы одной породы пересадили в безъядерное яйцо овцы другой породы. Так как родившаяся овечка получила все гены от первой овцы – донора, то является её точной генетической копией. Этот эксперимент открывает массу новых возможностей для клонирования элитных пород, взамен многолетней селекции.

                   Учёные Техасского университета  смогли продлить жизнь некоторых  типов человеческих клеток. Обычно  клетка умирает, пережив около  7-10 процессов деления, а они  добились до ста делений клетки. Старение, по мнению учёных, происходит  из-за того, что клетки при каждом  делении теряют теломеры, молекулярные структуры, которые распологаются на концах всех хромосом. Учёные имплантировали в клетки открытый ими ген, отвечающий за выработку теломеразы и тем самым сделали их бессмертными. Возможно это будущий путь к бессмертию.

                    Ещё с 80-х годов появились  программы по изучению генома  человека. В процессе выполнения  этих программ уже прочитано  около 5 тысяч генов (полный  геном человека содержит 50-100 тысяч). Обнаружен ряд новых генов  человека. Генная инженерия приобретает  всё большее значение в генотерапии. Потому, что многие болезни заложены на генетическом уровне. Именно в геноме заложена предрасположенность ко многим болезням или стойкость к ним. Многие учёные считают, что в 21 веке будет функционировать геномная медицина и генная инженерия.