hücre mühendisliği

hücre mühendisliği- Hücrelerin vücut dışında özel besin ortamlarında büyüyüp çoğalarak doku kültürü oluşturması. Bu, yetiştirme, hibridizasyon ve yeniden yapılandırmaya dayalı yeni bir hücre tipi oluşturma yöntemidir. Hücresel yeniden yapılanma farklı hücrelerin (çekirdek, sitoplazma, kromozomlar, vb.) ayrı parçalarından canlı bir hücrenin oluşturulması ile ilişkili. Hücre mühendisliğinin yardımıyla çok uzak türlerin genomlarını birbirine bağlamak mümkündür. Somatik hayvan hücrelerinin bitki hücreleriyle kaynaşmasının başlıca olasılığı gösterilmiştir. Hibrit hücrelerin incelenmesi, biyoloji ve tıbbın birçok teorik problemini çözmeyi mümkün kılar: çekirdek ve sitoplazmanın karşılıklı etkilerini bulmak; hücre farklılaşması ve hücre üremesinin düzenlenmesi, normal hücrelerin kanser hücrelerine dönüştürülmesi vb.

saat hibridizasyon oluşturmak için tüm hücreleri (hücre protoplastları) yapay olarak birleştirir melez genom. Enzimler veya ultrason yardımıyla bitki hücrelerinin hücre duvarları çıkarılır ve “çıplak” hücre protoplastları bağlanır. Bundan sonra hücre duvarları onarılır ve şekillenir. nasır- bütün bir hibrit bitkinin elde edildiği hücre farklılaşmasına neden olan organize olmayan bir hücre kütlesi.

Hücre mühendisliği biyoteknolojide yaygın olarak kullanılmaktadır, örneğin melezler(hibrit hücreler) monoklonal antikorlar elde etmek için. Genetiği değiştirilmiş hücrelere dayanarak, faydalı özelliklere sahip, uygun çevre koşullarına ve hastalıklara dayanıklı yeni bitki formları oluşturmak mümkündür.

Genetik mühendisliği - genomun yapay olarak yeniden düzenlenmesi. Konakçı hücrede çoğalabilen ve metabolik ürünleri sentezleyebilen yeni genetik materyal kombinasyonlarının in vitro (in vitro) amaçlı olarak yaratılmasıyla ilişkili moleküler genetik dalı. Gerekli genlerin bir tür canlı organizmadan (bakteriler, bitkiler, hayvanlar) genellikle uzak bir kökenden diğerine yapay olarak aktarılmasıyla birlikte. Gen tedavisi için modern gen teknolojileri kullanılmaktadır, yani. bir kişiye “sağlıklı” genler getirerek kalıtsal hastalıkların tedavisi.

Modern biyoteknolojinin en yüksek başarısı, genetik dönüşüm, yabancı genlerin ve kalıtımın diğer maddi taşıyıcılarının bitki, hayvan ve mikroorganizma hücrelerine aktarılması, yeni veya geliştirilmiş özellik ve özelliklere sahip transgenik organizmaların üretilmesidir. Gelecekteki hedefleri ve fırsatları açısından bu yön stratejiktir. Her tür endüstride çevresel durumu iyileştirirken stabilite, yüksek üretkenlik ve ürün kalitesi için biyolojik nesnelerin seçilmesiyle ilgili temel sorunların çözülmesine olanak tanır. Bununla birlikte, bu hedeflere ulaşmak için, genetik dönüşümün etkinliğini arttırmada ve her şeyden önce, genleri tanımlamada, klonlama bankalarını yaratmada, biyolojik nesnelerin özelliklerinin ve özelliklerinin poligenik belirleme mekanizmalarını deşifre etmede, sağlanmasında büyük zorlukların üstesinden gelmek gerekir. yüksek gen ifadesi ve güvenilir vektör sistemleri oluşturma. Bugün, Rusya da dahil olmak üzere dünyadaki birçok laboratuvarda, ticari olarak tanınan genetik mühendisliği yöntemleri kullanılarak temelde yeni transgenik bitkiler, hayvanlar ve mikroorganizmalar yaratılmıştır.

Modern biyoteknoloji

Modern biyoteknoloji pratik uygulamalarını gerçekleştiren veya ana araçları olan bir dizi bilimsel disipline yakından uyar (Şekil 1).

Pirinç. 1. Biyoteknolojinin diğer bilimlerle iletişimi (V.I. Kefeli, 1989'a göre)

Moleküler biyolojide, biyoteknolojik yöntemlerin kullanılması, genomun yapısını belirlemeyi, gen ekspresyon mekanizmasını anlamayı, işlevlerini incelemek için hücre zarlarını modellemeyi vb. Gerekli genlerin genetik ve hücre mühendisliği yöntemleriyle inşa edilmesi, hayvanların, bitkilerin ve mikroorganizmaların kalıtım ve yaşamsal faaliyetlerini kontrol etmeyi ve doğada daha önce gözlemlenmemiş, insanlar için yararlı yeni özelliklere sahip organizmalar yaratmayı mümkün kılar.

Mikrobiyoloji endüstrisi şu anda binlerce çeşitli mikroorganizma suşu kullanmaktadır. Çoğu durumda, indüklenmiş mutajenez ve müteakip seçim ile iyileştirilirler. Bu, çeşitli maddelerin büyük ölçekli sentezine izin verir.

Bazı proteinler ve ikincil metabolitler, yalnızca ökaryotik hücrelerin kültürlenmesiyle elde edilebilir. Bitki hücreleri, atropin, nikotin, alkaloidler, saponinler, vb. Gibi bir dizi bileşiğin kaynağı olarak hizmet edebilir. Hayvan ve insan hücreleri ayrıca bir dizi biyolojik olarak aktif bileşik üretir. Örneğin, hipofiz hücreleri - yağların parçalanması için bir uyarıcı olan lipotropin ve büyümeyi düzenleyen bir hormon olan somatotropin.

Hastalıkları teşhis etmek için yaygın olarak kullanılan monoklonal antikorlar üreten sürekli hayvan hücreleri kültürleri oluşturulmuştur. Biyokimya, mikrobiyoloji ve sitolojide, hem enzimlerin hem de mikroorganizmaların, bitkilerin ve hayvanların tüm hücrelerinin immobilizasyon yöntemleri şüphesiz ilgi çekicidir. Veteriner hekimlikte hücre ve embriyo kültürü, in vitro oogenez, suni tohumlama gibi biyoteknolojik yöntemler yaygın olarak kullanılmaktadır. Bütün bunlar, biyoteknolojinin sadece yeni gıda maddeleri ve ilaçların değil, aynı zamanda enerji ve yeni kimyasalların yanı sıra istenilen özelliklere sahip organizmaların da kaynağı olacağını gösteriyor.

Mikroorganizmaların (esas olarak bakteri ve mantarlar) geleneksel seçimi, deneysel mutagenez ve en üretken suşların seçimine dayanır. Ama burada bile bazı özellikler var. Bakterilerin genomu haploiddir, herhangi bir mutasyon zaten ilk nesilde ortaya çıkar. Mikroorganizmalarda bir mutasyonun doğal olarak meydana gelme olasılığı diğer tüm organizmalarla aynı olmasına rağmen (her gen için 1 milyon bireyde 1 mutasyon), çok yüksek bir üreme oranı, ilgilenilen gen için yararlı bir mutasyon bulmayı mümkün kılar. araştırmacıya.

Yapay mutajenez ve seleksiyon sonucunda, penicillium mantar suşlarının üretkenliği 1000 kattan fazla arttırılmıştır. Mikrobiyoloji endüstrisinin ürünleri fırıncılıkta, bira yapımında, şarap yapımında ve birçok süt ürününün hazırlanmasında kullanılmaktadır. Mikrobiyoloji endüstrisinin yardımıyla antibiyotikler, amino asitler, proteinler, hormonlar, çeşitli enzimler, vitaminler ve çok daha fazlası elde edilir.

Mikroorganizmalar biyolojik atık su arıtımı için kullanılır ve toprak kalitesini iyileştirir. Şu anda, geleneksel madencilik yöntemlerinin ekonomik olarak kârsız olduğu eski madenlerin çöplüklerinin bakteri yardımıyla geliştirilmesinde manganez, bakır ve krom elde etmek için yöntemler geliştirilmiştir.

biyoteknoloji- insan için gerekli maddelerin üretiminde canlı organizmaların ve biyolojik süreçlerinin kullanılması. Biyoteknolojinin nesneleri bakteri, mantar, bitki ve hayvan dokularının hücreleridir. Özel biyoreaktörlerde besin ortamında yetiştirilirler.

En son üreme yöntemleri mikroorganizmalar, bitkiler ve hayvanlar hücresel, kromozomal ve genetik mühendisliğidir.

Genetik mühendisliği

Genetik mühendisliği- istenen geni bir organizmanın genomundan izole etmenize ve onu başka bir organizmanın genomuna sokmanıza izin veren bir dizi teknik. "Yabancı" genlerin genoma dahil edildiği bitki ve hayvanlara denir. transgenik, bakteri ve mantarlar dönüştürülmüş. Genetik mühendisliğinin geleneksel amacı, insan bağırsağında yaşayan bir bakteri olan Escherichia coli'dir. Büyüme hormonunun elde edilmesinin yardımı ile - daha önce inek ve domuz pankreasından elde edilen insülin hormonu somatotropin, viral bir enfeksiyonla başa çıkmaya yardımcı olan interferon proteini.

Dönüştürülmüş bakteri oluşturma işlemi aşağıdaki adımları içerir.

1. Kısıtlama- gerekli genleri "kesmek". Özel "genetik makas", enzimler yardımıyla gerçekleştirilir - kısıtlama.
2. Vektör oluştur- amaçlanan genin başka bir hücrenin genomuna yerleştirileceği özel bir genetik yapı. Bir vektör oluşturmanın temeli plazmitlerdir. Gen, başka bir enzim grubu - ligazlar kullanılarak plazmide dikilir. Vektör, bu genin çalışmasını kontrol etmek için gerekli her şeyi içermelidir - bir promotör, bir terminatör, bir operatör geni ve bir düzenleyici gen ve ayrıca alıcı hücreye bu hücreyi ayırt etmeyi mümkün kılan yeni özellikler veren işaretleyici genler. orijinal hücreler.
3. dönüşüm- vektörün bakteriye girişi.
4. Tarama- tanıtılan genlerin başarılı bir şekilde çalıştığı bakterilerin seçimi.
5. klonlama dönüştürülmüş bakteriler

1 - orijinal plazmitli hücre; 2 - izole edilmiş plazmit; 3 - vektör oluşturma; 4 — rekombinant plazmit (vektör); 5 - rekombinant plazmitli hücre.

Ökaryotik genler, prokaryotik olanlardan farklı olarak mozaik bir yapıya sahiptir (eksonlar, intronlar). Bakteri hücrelerinde herhangi bir işlem yoktur ve zaman ve mekanda translasyon, transkripsiyondan ayrılmaz. Bu bakımdan yapay olarak sentezlenmiş genlerin transplantasyon için kullanılması daha verimlidir. Böyle bir sentez için şablon mRNA'dır. Ters transkriptaz enzimi yardımıyla bu mRNA üzerinde önce bir DNA zinciri sentezlenir. Daha sonra üzerine DNA polimeraz yardımıyla ikinci bir zincir tamamlanır.

kromozom mühendisliği

kromozom mühendisliği- kromozomlarla manipülasyonlara izin veren bir dizi teknik. Bir grup yöntem, istenen özelliklerin gelişimini kontrol eden bir çift yabancı homolog kromozomun bir bitki organizmasının genotipine dahil edilmesine dayanır ( tamamlayıcı çizgiler) veya bir çift homolog kromozomun diğeriyle yer değiştirmesi ( değiştirilen hatlar). Bu şekilde elde edilen ikameli ve takviyeli soylarda, bitkileri "ideal çeşit"e yaklaştıran özellikler toplanır.

haploid yöntem daha sonra kromozomların iki katına çıkmasıyla haploid bitkilerin yetiştirilmesine dayanır. Örneğin, mısır poleni tanelerinden 10 kromozom içeren haploid bitkiler yetiştirilmektedir. n= 10), daha sonra kromozomlar ikiye katlanır ve diploid ( n= 20), 6-8 yıllık akrabalı yetiştirme yerine sadece 2-3 yılda tamamen homozigot bitkiler.

Bu da içerebilir poliploid bitki elde etme yöntemi(bkz. Ders 23 Bitki Islahı).

hücre mühendisliği

hücre mühendisliği- yetiştirme, hibridizasyon ve yeniden yapılandırmaya dayalı yeni bir hücre tipinin inşası.

Yaşam için gerekli tüm maddeleri içeren besin ortamlarına yerleştirilen bitki ve hayvan hücreleri bölünebilir, şekillenir. hücre kültürleri. Bitki hücrelerinin de özelliği vardır. totipotens yani, belirli koşullar altında tam teşekküllü bir bitki oluşturabilirler. Bu nedenle, hücreleri belirli besin ortamlarına yerleştirerek test tüplerinde bitkileri çoğaltmak mümkündür. Bu özellikle nadir veya değerli bitkiler için geçerlidir.

Hücre kültürlerinin yardımıyla değerli biyolojik olarak aktif maddeler (ginseng hücre kültürü) elde etmek mümkündür. Hibrit hücrelerin elde edilmesi ve incelenmesi, teorik biyolojinin birçok probleminin (hücre farklılaşması, hücre üremesi, vb.) Farklı türlere (patates ve domates, elma ve kiraz vb.) ait somatik hücrelerin protoplastlarının kaynaşması sonucu elde edilen hücreler, yeni bitki formlarının oluşturulması için temel oluşturur. Biyoteknolojide monoklonal antikorlar kullanılır hibridomlar- kanser hücrelerine sahip bir lenfosit melezi. Hibridomalar, lenfositler gibi antikorlar üretir ve kanser hücreleri gibi kültürde süresiz olarak çoğalma yeteneğine sahiptir.

Somatik hücrelerin çekirdeklerini yumurtalara nakletme yöntemi, hayvanın genetik bir kopyasını almanızı sağlar, yani bunu mümkün kılar. klonlama hayvanlar. Şu anda klonlanmış kurbağalar elde edildi ve memelilerin klonlanmasının ilk sonuçları alındı.

Erken aşamalarda embriyoların füzyon yöntemi, yaratmayı mümkün kılar. kimerik hayvanlar. Bu şekilde, kimerik bir hayvan koyun-keçisi olan kimerik fareler (beyaz ve siyah farelerin embriyolarının füzyonu) elde edildi.

17.06.2010

1.21. Hücresel ve genetik mühendisliği. biyoteknoloji

hücre mühendisliği - bu, farklı türlere ait somatik hücrelerin hibridizasyon yöntemlerini, dokuları veya tüm organizmaları tek tek hücrelerden klonlama olasılığını inceleyen bilim ve üreme pratiğinde bir yöndür.

Bitki ıslahının yaygın yöntemlerinden biri haploid yöntemdir - sperm veya yumurtalardan tam teşekküllü haploid bitkiler elde edilir.

Aktif olarak çoğalan hücreler olan kan lenfositleri ve tümörün özelliklerini birleştiren hibrit hücreler elde edilmiştir. Bu, antikorları hızlı ve doğru miktarlarda elde etmenizi sağlar.

doku kültürü- Laboratuarda bitki veya hayvan dokuları ve bazen de bütün organizmaları elde etmek için kullanılır. Bitkisel üretimde, orijinal formların kolşisin ile işlenmesinden sonra saf diploid hatların üretimini hızlandırmak için kullanılır.

Bitkisel üreme - süs ve kültür bitkileri, sebze ve meyve bitkilerinin çeşitlerini korumak için kullanılır.

Genetik mühendisliği- önceden belirlenmiş özelliklere sahip kültürler elde etmek için mikroorganizmaların genotipinde yapay, amaçlı değişiklik.

Genetik mühendisliğinin ana yöntemi, gerekli genlerin seçilmesi, klonlanması ve yeni bir genetik ortama sokulmasıdır. Yöntem aşağıdaki çalışma adımlarını içerir:

1. gen izolasyonu;
2. donör geni başka bir hücrede çoğaltabilen bir hücrenin DNA molekülü ile kombinasyonu (bir plazmide dahil etme) - dairesel DNA;
3. plazmitin bakteri hücresinin genomuna eklenmesi - alıcı;
4. pratik kullanım için gerekli bakteri hücrelerinin seçimi;
5. Genetik mühendisliği alanındaki araştırmalar sadece mikroorganizmaları değil, insanları da kapsar. Özellikle bağışıklık sistemindeki, kan pıhtılaşma sistemindeki, onkolojideki bozukluklarla ilişkili hastalıkların tedavisinde önemlidirler.

biyoteknoloji- ilaç, gübre, biyolojik bitki koruma ürünlerinin üretiminde canlı organizmaları ve biyolojik süreçleri kullanma süreci; biyolojik atık su arıtımı için, deniz suyundan değerli metallerin biyolojik olarak çıkarılması için vb.

İnsanlarda insülin oluşumundan sorumlu genin Escherichia coli genomuna dahil edilmesi, bu hormonun endüstriyel üretiminin kurulmasını mümkün kılmıştır.

Genetik Mühendisliği ve Biyoteknoloji için Beklentiler:

• insanlara faydalı organizmaların yaratılması;
• yeni ilaçlar almak;
• genetik patolojilerin düzeltilmesi ve düzeltilmesi.

Evrim

organik evrim - bu, geri döndürülemezlik ve genel ilerici bir yönelim ile karakterize edilen, canlıların tüm organizasyon seviyelerinde canlı doğanın uyarlanabilir dönüşümlerinin tarihsel bir sürecidir. Evrimsel süreç, belirli çevresel koşullar altında organizmalara hayatta kalma ve üreme için tercihli fırsatlar sağlayan genetik bilgideki rastgele kalıtsal değişikliklerin seçimine dayanır. Fenotipik olarak ortaya çıkan bu değişiklikler, doğal seleksiyon tarafından alınır, filogenez sürecinde korunur ve geliştirilir. Organizmaların ve türlerin yaşayabilirliğini azaltan değişiklikler ortadan kaldırılır.

İlk evrim teorisinin yaratıcısı, türlerin değişkenliği fikrini ve basitten karmaşığa doğru gelişimlerini savunan Jean-Baptiste Lamarck'tı. Bununla birlikte, içsel bir ilerleme arzusunun (hedef) organizmalara atanmasının yanı sıra, bir bireyin yaşamı boyunca edinilen özelliklerin kalıtımı hakkındaki ifadeler, sonraki çalışmalarla doğrulanmadı. Dış çevrenin organizma üzerindeki doğrudan, her zaman yeterli etkisi ve bu etkiye uygun tepkisi fikrinin hatalı olduğu ortaya çıktı. Evrimci fikirlerin geliştirilmesinin ve bütüncül bir evrim teorisinin yaratılmasının kredisi, doğal seçilim ilkesini kanıtlayan, evrimin mekanizmalarını ve nedenlerini ortaya koyan C. Darwin ve A. Wallace'a aittir.

Hücre mühendisliği, farklı türlere ait somatik hücrelerin hibridizasyon yöntemlerini, dokuları veya tüm organizmaları tek tek hücrelerden klonlama olasılığını inceleyen bilim ve üreme pratiğinde bir yöndür.

Bitki ıslahının yaygın yöntemlerinden biri haploid yöntemdir - sperm veya yumurtalardan tam teşekküllü haploid bitkiler elde edilir.

Aktif olarak çoğalan hücreler olan kan lenfositleri ve tümörün özelliklerini birleştiren hibrit hücreler elde edilmiştir. Bu, antikorları hızlı ve doğru miktarlarda elde etmenizi sağlar.

doku kültürü- Laboratuarda bitki veya hayvan dokuları ve bazen de bütün organizmaları elde etmek için kullanılır. Bitkisel üretimde, orijinal formların kolşisin ile işlenmesinden sonra saf diploid hatların üretimini hızlandırmak için kullanılır.

Genetik mühendisliği- önceden belirlenmiş özelliklere sahip kültürler elde etmek için mikroorganizmaların genotipinde yapay, amaçlı değişiklik.

Ana yöntem- gerekli genlerin izolasyonu, klonlanması ve yeni bir genetik ortama sokulması. Yöntem aşağıdaki çalışma adımlarını içerir:

- genin izolasyonu, donör geni başka bir hücrede çoğaltabilen hücrenin DNA molekülü ile kombinasyonu (plazmide dahil);

- bir bakteri hücresinin - bir alıcının genomuna bir plazmitin sokulması;

- pratik kullanım için gerekli bakteri hücrelerinin seçimi;

– Genetik mühendisliği alanındaki araştırmalar sadece mikroorganizmaları değil aynı zamanda insanları da kapsar. Özellikle bağışıklık sistemindeki, kan pıhtılaşma sistemindeki, onkolojideki bozukluklarla ilişkili hastalıkların tedavisinde önemlidirler.

klonlama. Biyolojik açıdan klonlama, yavruları ebeveynle aynı kalıtsal bilgiyi taşıyan bitki ve hayvanların vejetatif üremesidir. Doğada bitkiler, mantarlar ve protozoalar klonlanır; vejetatif olarak çoğalan organizmalardır. Son yıllarda bu terim, bir organizmanın çekirdeği diğerinin yumurtasına nakledildiğinde kullanılmıştır. Böyle bir klonlamaya bir örnek, 1997'de İngiltere'de elde edilen ünlü koyun Dolly'dir.

biyoteknoloji- ilaç, gübre, biyolojik bitki koruma ürünlerinin üretiminde canlı organizmaları ve biyolojik süreçleri kullanma süreci; biyolojik atık su arıtımı için, deniz suyundan değerli metallerin biyolojik olarak çıkarılması için vb.

İnsanlarda insülin oluşumundan sorumlu genin Escherichia coli genomuna dahil edilmesi, bu hormonun endüstriyel üretiminin kurulmasını mümkün kılmıştır.

Tarım, düzinelerce gıda ve yem bitkisinin genetiğini değiştirmeyi başardı. Hayvancılıkta biyoteknolojik olarak üretilen büyüme hormonunun kullanılması süt verimini artırmış;

domuzlarda uçuklara karşı bir aşı oluşturmak için genetiği değiştirilmiş bir virüs kullanmak. Bakterilere eklenen yeni sentezlenmiş genlerin yardımıyla, başta hormonlar ve interferon olmak üzere biyolojik olarak en önemli bir dizi aktif madde elde edilir. Üretimleri biyoteknolojinin önemli bir dalı oluşturuyordu.

Genetik ve hücre mühendisliğinin gelişmesiyle birlikte, toplumda genetik materyalin olası manipülasyonu konusunda giderek daha fazla endişe var. Bazı endişeler teorik olarak haklı. Örneğin bazı bakterilerin antibiyotiklere karşı direncini artıran genlerin naklini, yeni gıda ürünleri formlarının oluşturulmasını dışlamak mümkün değil ama bu işler hükümetler ve toplum tarafından kontrol ediliyor. Her durumda, hastalık, yetersiz beslenme ve diğer şoklardan kaynaklanan tehlike, genetik araştırmalardan çok daha yüksektir.

Genetik Mühendisliği ve Biyoteknoloji için Beklentiler:

- insanlara faydalı organizmaların yaratılması;

– yeni ilaçlar elde etmek;

- genetik patolojilerin düzeltilmesi ve düzeltilmesi.

Yirmi birinci yüzyıla genellikle biyoloji yüzyılı denir; bu, biyolojide ve her şeyden önce genetik ve moleküler biyoloji gibi bilimlerde son on yılda yapılan keşiflerin uygulamalı değeri anlamına gelir. İkincisi, genetik ve hücre mühendisliği gibi uygulamalı disiplinlerin teorik temelidir.
Genetik mühendisliği veya rekombinant DNA teknolojisi, hücrelerin ana kalıtsal maddesi olan kromozomal materyalin biyokimyasal ve genetik yöntemlerini kullanan bir değişikliktir. Kromozom materyalinin deoksiribonükleik asitten (DNA) oluştuğu bilinmektedir. Biyologlar, DNA'nın belirli bölümlerini izole eder, onları yeni kombinasyonlarla birbirine bağlar ve bir hücreden diğerine aktarır. Sonuç olarak, genomda doğal olarak gerçekleşmesi zor olan bu tür değişiklikleri gerçekleştirmek mümkündür. Aslında genetik mühendisliği, balık gibi bir türden genleri ve DNA parçalarını alıp domates gibi başka bir türün hücrelerine nakletme eylemidir. Bunu yapmak için, genetik mühendisliği, DNA'yı rastgele veya genin belirli alanlarında kesmek için bir dizi farklı teknolojiye sahiptir. Bir DNA parçasını izole ederek onu inceleyebilir, çoğaltabilir veya diğer hücre ve organizmaların DNA'sı ile yapıştırabilirsiniz. Genetik mühendisliği, türler arası engellerin üstesinden gelmeyi ve tamamen ilgisiz türler arasında bilgi karıştırmayı mümkün kılar.
Şu anda, genleri bir hayvandan diğerine ve hayvandan bitkiye nasıl aktaracaklarını zaten öğrendiler. "Transgenik" fareler, domuzlar, koyunlar, inekler ve balıklar alındı. DNA, alıcı türün döllenmiş yumurtasına doğrudan enjekte edilebilir veya hücreye girdikten sonra beraberinde istenen geni getirecek bir taşıyıcı olarak bir virüs kullanılabilir. Üçüncü yöntem, embriyonun uzmanlaşmamış kök (yani atalara ait) hücrelerinin kullanımı ile ilişkilidir. Genler, enjeksiyon veya bir virüs yoluyla kök hücrelere verilir ve elde edilen transgenik hücreler, bu yabancı hücreleri dokularına dahil eden başka bir embriyoya enjekte edilir. İnsan genleri, özellikle antikorlar ve enzimler olmak üzere arzu edilen proteinlerin büyük miktarlarını bu şekilde elde etme umuduyla tütün gibi bitkilere de dahil edilmiştir. Bu deneylerde gen aktarımının oldukça basit olduğu ortaya çıktı. DNA'yı doğrudan bitkilerin yapraklarına vuran özel bir "gen tabancası" icat edildi.
Genetik mühendisliğinin pratik uygulaması. Modern teknolojiler, genlerin sentezlenmesini mümkün kılar ve bakterilere verilen bu tür sentezlenmiş genlerin yardımıyla çok sayıda çok önemli biyolojik madde elde edilir. Üretimleri biyoteknolojinin önemli bir dalı oluşturuyordu.
İnsan insülini ve antiviral ilaç interferonu da dahil olmak üzere, genetik mühendisliği ile bir dizi ilaç halihazırda elde edilmiştir. Ve bu teknoloji halen geliştiriliyor olsa da hem tıpta hem de tarımda büyük başarılara imza atmayı vadediyor. Örneğin tıpta bu, aşı yaratmanın ve üretmenin çok umut verici bir yoludur. Tarımda, rekombinant DNA, kuraklığa, soğuğa, hastalığa, böcek zararlılarına ve herbisitlere dayanıklı mahsul çeşitlerini üretmek için kullanılabilir.
Viral bir enfeksiyona yanıt olarak vücut tarafından sentezlenen bir protein olan interferon, şimdi kanser ve AIDS için olası bir tedavi olarak araştırılmaktadır. Sadece bir litre bakteri kültürünün ürettiği interferon miktarını üretmek için binlerce litre insan kanı gerekir. Bu maddenin seri üretiminden elde edilen kazancın çok büyük olduğu açıktır. Şeker hastalığının tedavisi için gerekli olan mikrobiyolojik sentezden elde edilen insülin de çok önemli bir rol oynamaktadır. Bir dizi aşı da genetiği değiştirilmiş ve AIDS'e neden olan insan bağışıklık eksikliği virüsüne (HIV) karşı etkinliklerini test etmek için test edilmektedir. Rekombinant DNA'nın yardımıyla, nadir görülen bir çocukluk hastalığı olan hipofiz cüceliği için tek tedavi olan insan büyüme hormonu da yeterli miktarlarda elde edilir.
Tıpta rekombinant DNA ile ilişkili bir başka umut verici alan sözdedir. gen tedavisi. Henüz deney aşamasından çıkmamış olan bu çalışmalarda, güçlü bir antitümör enzimi kodlayan bir genin genetiğiyle oynanmış bir kopyası, bir tümörle savaşmak için vücuda sokulur. Gen tedavisi, bağışıklık sistemindeki kalıtsal bozukluklarla mücadelede de kullanılmaya başlandı.
Tarım, düzinelerce gıda ve yem bitkisinin genetiğini değiştirmeyi başardı. Hayvancılıkta biyoteknolojik olarak üretilen büyüme hormonunun kullanılması süt verimini artırmış; genetiği değiştirilmiş bir virüs kullanarak domuzlarda uçuklara karşı bir aşı oluşturdu.
Gen tedavisi. Son on yılda, gen tedavisi kavramı biyomedikal uygulamaya girmiştir. Gen tedavisi, var olanı telafi etmek ve olası patolojik süreçleri önlemek için canlı bir organizmanın hücrelerine "iyileştirici" genlerin sokulmasına izin veren bir dizi yöntem olarak anlaşılmaktadır.
Şu anda kanser, immün yetmezlik vb. hastalıkların tedavisinde gen tedavisi yaklaşımlarının kapsamlı klinik denemeleri devam etmektedir. Bu aktivite memnuniyetle karşılanmalı ve desteklenmelidir ki, ne yazık ki doğuştan "iyi" genlere sahip değilseniz, bir gün yapabilirsiniz. Onları en yakın eczaneden satın alın.
Ama bir de madalyonun ters tarafı var. Genetik araştırma ve deneylerin açık faydalarına rağmen, "genetik mühendisliği" kavramının kendisi çeşitli şüphe ve korkulara yol açtı, bir endişe konusu ve hatta siyasi tartışmalar haline geldi. Örneğin birçok kişi, insanlarda kansere neden olan bir virüsün, normalde bir kişinin vücudunda veya cildinde yaşayan bir bakteriye bulaşacağından ve bu bakterinin kansere neden olacağından korkar. Bir ilaca direnç geni taşıyan bir DNA parçasının pnömokok içine dahil edilmesi ve pnömokokların antibiyotiklere dirençli hale gelmesine ve pnömoninin tedavi edilemez hale gelmesine neden olması da mümkündür. Bu tür tehlikeler kesinlikle var.
Modern gen terapisinde, bazı durumlarda, modifiye edilmiş virüsler, doğal koşullar altında, enfeksiyon sırasında vücut hücrelerini kendi kendini kopyalamak için kullanan gen aktarımı için vektörler olarak kullanılır, bu da sonuçta enfekte olmuş hücrelerin yok olmasına ve milyonlarca kişinin salınmasına yol açar. orijinal virüsün kopyaları.

yukarı

Doğal koşullar altında, virüslere karşı mücadele, enfekte olmuş hücreleri tanıyan ve viral yavruların oluşumundan önce onları yok eden bağışıklık sistemi tarafından gerçekleştirilir. Gen terapisinde virüsler, vücut hücrelerinde çoğalma yeteneklerini kaybedecek şekilde modifiye edilir. Genomlarında, virüs replikasyonu için gerekli olan belirli bir bölge hariç tutulur. Bunun yerine, bir "iyileştirici" gen eklenir. Böyle bir virüs hücrelere nüfuz edebilir ve virüs çoğalmadan ve sonuç olarak hücreyi yok etmeden terapötik etkiden sorumlu genin ekspresyonunu sağlayabilir. Ancak bağışıklık sistemi bu hücreleri yabancı olarak algılar ve yok eder. Bu, modern gen terapisinin ana sorunlarından biridir, çünkü eklenen genin stabil bir terapötik etkisi için uzun süreli ifadesi gereklidir. Bu nedenle birçok bilimsel laboratuvarın çabaları bu bağışıklık engelini aşmaya yöneliktir. Bu amaçla, ürünleri immünosupresif olan, yani virüs genomuna ek genler eklenir. immünosupresif eylem. Viral vektörlere immünosupresif özellikler kazandırmak, romatoid artrit gibi otoimmün hastalıklar için gen terapisinde de önemlidir.
Gen tedavisinin tehlikeleri, bu tür değiştirilmiş virüslerin doğal çevreye girmesiyle ilişkilidir. Bu durumda, vücudun hücrelerini yok edebilen yeni bir virüsün oluşumuna yol açacak vahşi tip bir virüsle genetik bilgi alışverişi olasılığı vardır - bağışıklık sistemi için "görünmez" kalan bir virüs. sistem. Böyle bir virüsün havadaki damlacıklar yoluyla bulaşacağını ve semptomların ancak tam karantinanın uygulanmasının imkansız olduğu bir süre sonra (örneğin bir ay) ortaya çıkacağını hayal edersek, o zaman insanlık ve biyosfer için sonuçları olabilir. felaket olur.
Genetik araştırmalar, ciddi ve sorumlu bilim adamları tarafından yürütülür ve potansiyel olarak tehlikeli mikropların kazara yayılma olasılığını en aza indirmeye yönelik yöntemler sürekli olarak geliştirilmektedir. Bu çalışmaların gizlediği olası tehlikeleri değerlendirerek, yetersiz beslenme ve insanları öldüren ve sakat bırakan hastalıkların yol açtığı gerçek trajediler ile karşılaştırılmalıdır.

yukarı

öjeni

Genetiğin gelişimi, "öjeni" nin doğuşuna yol açtı - bir kişinin kalıtımını değiştirmek ve daha mükemmel nitelikler yaratmak için araçlar, yollar ve koşullar doktrini.
"Öjeni" kavramı, 1883 yılında matematiksel istatistiklerin öncüsü Francis Galton (1822-1911) tarafından kuzeni Charles Darwin'in seçilmesi fikrini insana uygulayarak tanıtıldı. "Öjeni, bir ırkın niteliklerini iyileştiren tüm etkilerle ilgilenen bir bilimdir" dedi, "İnsan yeteneğinin ve gelişiminin araştırılması" adlı kitabında, hayvanların, bitkilerin, özellikle de insanın ırklarından bahsetti. Öjenik hala bir bilim haline gelmediğine dikkat edilmelidir: bu, yeşil veya feminist bir hareketten bahsettiğimiz anlamda, bazen güçlü ve kaliteli bir bilimsel momente sahip bir hareketti.Britanya'da öjeni, matematiksel popülasyon genetiği, Rusya'da - genetiğin temeli insan ve tıbbi genetik ve dolaylı olarak popülasyonların deneysel genetiği. Bir dizi ülkede, örneğin Fransa'da öjeni hükümleri temelinde, anneliği ve çocukluğu korumaya yönelik önlemler alınmıştır. Aynı zamanda, "Johnson Yasası"na - özellikle çingeneler ve Yahudiler olmak üzere Avrupa'dan "alt ırkların" göçünün kısıtlanmasına ilişkin 1924 tarihli ABD sist yasasına rasyonel bir gerekçe sunanlar "öjenistler"di.
1920-1930'da var olan Rus öjeni hareketi not edilmelidir. Rusya'da genetik araştırmaların başlaması ve hızlı gelişimi ile aynı zamana denk gelen öjeni olanaklarının tartışılması, Rus tıbbı ve biyolojisinin güçlü gelenekleri çerçevesinde ilerlemiştir. Tanınmış Rus biyologlar Yu.A. Filipchenko (18821930) ve N.K. Koltsov (1872-1940), bu harekette yüksek bilimsel standartları ve etik normları sürdürmek için yeterli etkiye sahipti. Filipchenko'nun anket anketleri, genetik ve öjenik eğitim yoluyla insan kalıtımı araştırmasını ve öjenik tavsiyeler vermeyi içeren öjeni programı. Günümüz fikirleri bağlamında tıbbi bir genetik program olarak tanımlanmalıdır.
N.K. Koltsov geniş bir öjeni anlayışına sahipti ve şecere derlemesini, hastalıkların coğrafyasını, yaşam istatistiklerini, sosyal hijyeni ve bir dizi sosyolojik konuyu içeriyordu, ancak hepsinden önemlisi, insan zihninin genetiği üzerine başlattığı ve yönettiği araştırmaları içeriyordu. özellikleri, göz ve saç renginin kalıtım türleri , kan ve kan gruplarının biyokimyasal parametreleri, endemik guatr gelişiminde kalıtımın rolü, monozigotik ikizlerin incelenmesi. Öjeni raporları ve makalelerinde Koltsov, biyolojik çeşitliliğin rolünü ve biyolojik ve sosyal kapsamlı açık polihiyerarşik sistemlerin arzu edilebilirliğini sürekli vurguladı. Bu nedenle, öjenikten bahsederken yaptığı şeye (sizin belirttiğiniz anlamda) gerçek öjeni denilemez. Aksine, Koltsov'un insan genetiği alanında bir araştırma programı ortaya koyduğunu iddia etmek için her türlü nedenimiz var.
Bugün, İnsan Genom Projesi ve Genetik Mühendisliği Teknikleri bağlamında, pozitif öjeni farklı bir anlam kazanmıştır: Herhangi bir kişinin şimdi, fiziksel ve zihinsel yeteneklerini arttırmak adına sözde (gelecekte) gen nakli. Yeni pozitif öjeni beklentilerine yönelik tutumlar, 1991 yılında ABD Ulusal Sağlık Enstitülerinde İnsan Genom Projesinin Sosyal ve Etik Etkileri Sempozyumu'nun genetik bölümündeki üç ana tartışma başlığından biri oldu. Bu tür teknolojilerin uygulanması hala çok sorunlu, çünkü insanlarda genlerin hangi mekanizmalar tarafından çalıştırıldığı bir sır olarak kalıyor. Kalıtsal bir özellikteki bir değişikliğin, çok çeşitli ilişkili, yani. onunla ilişkili işaretler.
Bu nedenle, öjeniğin doğal bilimsel temeli, yani. genetik yasaları ve felsefi ve sosyolojik üst yapı. Bu üstyapı hem hümanist hem de gerici olabilir, insanlık dışı olabilir, faşizm ve ırkçılık fikirlerine hizmet edebilir.

yukarı

klonlama

Hayvan klonlama sorunu, sansasyonelliği ve toplumsal önemi nedeniyle şu anda yalnızca biyoloji alanındaki uzmanların değil, aynı zamanda genel halkın da ilgi odağındadır ve sürekli medyada yer almaktadır. Aynı zamanda, genellikle hem haksız iyimserlik hem de aşırı karamsarlık ve bu alandaki araştırmaların reddi ile karşılaşılır. Bazı yazarların belirttiği gibi, her ikisi de öncelikle medyada ilgili bilgileri sunan kişilerin yetersizliğinden kaynaklanmaktadır.
Öncelikle hayvan klonlamanın ne anlama geldiğini ve klonun ne olduğunu tanımlamak gerekir. Bilimde kabul edilen tanıma göre klonlama, bir veya daha fazla canlı nesnenin belirli sayıda kopya halinde birebir çoğaltılmasıdır. Bu kopyalara klon denir. Tüm bu "kopyaların" aynı kalıtsal bilgilere sahip olması oldukça doğaldır, yani. aynı gen grubunu taşır. Bazı durumlarda, bir hayvan klonu elde etmek çok fazla sürpriz yaratmaz ve çok basit olmasa da rutin bir işlemdir. Genetikçiler, kullandıkları nesneler partenogenez yoluyla çoğaldığında, yani. aseksüel, önceden döllenme olmadan. Doğal olarak, bir veya başka bir orijinal germ hücresinin soyundan gelişecek olan bu bireyler, genetik olarak aynı olacak ve bir klon oluşturabilecektir. Ülkemizde örneğin akademisyen V.A. Strunnikov. Onun yetiştirdiği ipekböceği klonları tüm dünyada ünlüdür. Aynı zamanda, belirli bir klondaki bireysel bireylerin aynı olmadığını, ancak birbirlerinden ve bazen oldukça önemli ölçüde farklı olduğunu belirlemeyi başardı. Bazı klonlarda bu çeşitlilik, genetik olarak çeşitli popülasyonlardan daha fazladır.
Embriyolojide klonların elde edilmesine yönelik yöntemler de bilinmektedir. Erken ezilme aşamasında bir deniz kestanesi embriyosu yapay olarak kurucu hücrelerine - blastomerlere bölünürse, her birinden bütün bir organizma gelişecektir. Daha sonraki gelişim sürecinde, germ hücreleri bu olağanüstü yeteneğini kaybeder ve giderek daha fazla özelleşir. Henüz çok özelleşmemiş olan bazı erken embriyolardan elde edilen sözde embriyonik kök hücrelerin çekirdeklerini kullanmak da mümkündür (yavrularının olacağı gibi). Bu çekirdekler, kendi çekirdeklerinin çıkarıldığı yumurtalara nakledilir ve bu tür yumurtalar, yeni organizmalara dönüşerek yine genetik olarak özdeş hayvanların bir klonunu oluşturabilir.
İnsanlarda, bir tür "doğal" klonlama vakaları bilinmektedir - bunlar, döllenmiş bir yumurtanın birbirinden ayrılan ve daha sonra bağımsız olarak gelişen iki blastomere nadir doğal bölünmesi nedeniyle ortaya çıkan tek yumurta ikizleridir. Bu tür ikizler (genellikle monozigotik olarak adlandırılırlar) birbirine çok benzer, ancak aynı değildir, yani. birbirinin birebir kopyası değildir!