генетична інженерія

Генетична інженерія, сукупність методів молекулярної генетики, спрямованих на штучне створення нових, які не зустрічаються в природі поєднань генів. Чужорідні для даного організму гени вводять в клітини і вбудовують в його геном з різними цілями. Для вивчення будови і функцій генетичного апарату, для ефективної напрацювання продукту даного гена (гормону або антибіотика), для додання організму-господаря будь-яких бажаних властивостей (для сільськогосподарських рослин і тварин - більшої продуктивності або більшої стійкості до інфекцій або паразитів), для заміщення (компенсації) генів, дефекти яких викликають спадкові захворювання, і ін.

Генна інженерія служить для отримання бажаних якостей змінюваного або генетично модифікованого організму. На відміну від традиційної селекції, під час якої генотип піддається змінам лише побічно, генна інженерія дозволяє безпосередньо втручатися в генетичний апарат, застосовуючи техніку молекулярного клонування. Прикладами застосування генної інженерії є отримання нових генетично модифікованих сортів зернових культур, виробництво людського інсуліну шляхом використання генномодифікованих бактерій, виробництво еритропоетину в культурі клітин або нових порід експериментальних мишей для наукових досліджень.

Традиційні методи селекції і методика злиття прото-пластів дозволяють отримувати нові генотипи рослин, і в цьому сенсі зазначені методи можна віднести до генноінженерних. Однак нові генетичні комбінації, що виникають випадок-ним чином, вимагають багато праці, часу і терпіння, щоб отримати бажану зміну фенотипу, як результат реорганізований-нізації генетичного матеріалу. Крім того, схрещування відбувається між обмеженим числом генотипів, і загальний ге-нофонд виявляється обмеженим. В цей генофонд може по-загально не містити генів, які могли б поліпшити сорт.

Генно-інженерна технологія використовує всю різноманітність складних і тонких методів сучасної генетики, що дозволяють працювати з мізерними кількостями генетичного матеріалу. Основні етапи і операції генної інженерії включають: виділення з клітин ДНК, що містить потрібний ген; розрізання ДНК на дрібні фрагменти за допомогою спеціальних ферментів; з'єднання фрагментів ДНК з т. зв. векторами, що забезпечують проникнення в клітину; клонування (розмноження) потрібного гена; створення рекомбінантних (гібридної) ДНК з ділянок ДНК (генів) різного походження; введення (мікроін'єкція) генетичного матеріалу в культивовані клітини організму-господаря або в його яйцеклітину.

Технологія рекомбінантних ДНК в принципі дозволяє ви-ділячи в чистому вигляді і в достатній кількості будь-ген і при наявності відповідного вектора або іншим способом вбудову-вать цей ген (або гени) до складу хромосомної ДНК і домогтися його експресії. Застосування цієї технології робить пошук цілеспрямований-ним і значно розширює можливості маніпулювання генетичним апаратом при скороченні часу отримання нових форм рослин.

Важливою перевагою рослин в порівнянні з живіт-ними є та обставина, що клітини рослин в куль-турі мають властивість тотіпотентності, т. Е. За наявності відповідних умов, принаймні, частина клітин може раз-витися в цілу рослину. Таким же властивістю володіють і рас-тітельние протопластів - клітини, позбавлені целллюлозной оболонки.

Найбільш доцільно придбання сле-дмуть ознак: стійкість до холоду, посухи, підвищеної засоленості ґрунту, т. Е. До стресових впливів зовнішнього середовища, також корисна стійкість до шкідників, гербіцидів і пестицидів, резистентність до хвороб, скоростиглість і ін. Оп-ределение і виділення генів, відповідальних за ці призна-ки, - завдання надзвичайно важка. Справа ускладнюється ще й тим, що геном рослин вивчений гірше, ніж геном ссавців.

Інша проблема пов'язана з введенням і адекватної екс-прес генів. Тут основне завдання пов'язана зі створенням векторних молекул і з розробкою методу прямого перенесення генів. Сюди ж входить завдання відбору трансформованих клітин і забезпечення стабільного спадкування придбане-ї ознаки

Вирішення цих завдань істотно полегшується у зв'язку з виявленням природного генного вектора, який виник в результаті еволюції ґрунтових бактерій.

Нарешті, третя проблема стосується регенерації трансфор-мировалось клітин або протопластів в ціле фертильності рас-тение. Справа в тому, що регенерацію вдалося отримати для дво-часткових рослин. Тільки для деяких господарсько поліз-них рослин вдалося налагодити методичний цикл від протопласта до рослини. Це картопля, люцерна, томати, морква, тютюн, капуста та ін. Що ж стосується злаків, то реге-нерацію їх клітин поки надійно здійснити не вдалося.

Після того як на початку 70-х рр. 20 в. був розроблений метод отримання рекомбінантних ДНК, чужорідні гени стали вводити в клітини бактерій, рослин і тварин. Такі організми отримали назву трансгенних. Дуже швидко генна інженерія знайшла практичне застосування як основа біотехнології. В потужну індустрію перетворилося отримання і розведення використовуваних в сільському господарстві трансгенних рослин і трансгенних тварин.

Більшість вчених пов'язує з розвитком генної інженерії рішення таких складних проблем, як забезпечення людства продовольством і енергією, успішну боротьбу з хворобами і з забрудненням навколишнього середовища. Разом з тим висловлюються побоювання, що нічим не обмежені генетичні експерименти і широке використання в їжу трансгенних організмів може привести до непередбачуваних наслідків і спірно з точки зору традиційної моралі і етики.