Современная генетика

celulele str?ine, оn ele se sintetiza оn cantit??i mari ARNi ?i оns??i

fazeolina.

Un fenomen asem?n?tor a fost observat ceva mai оnainte (anul 1977) de un

grup de savan?i de la Universitatea din Wa?ington. M. Drumand, M. Gordon ?.

a. au stabilit c? оn caz de interac?iune a plazmidei Ti cu celulele

?esutului de tutun se produce transferul unui fragment de plazmid? din

celula bacterial? оn celula vegetal?, urmat? de copierea lui оn celulele

tumorii. A fost prima m?rturie clar? a posibilit??ii transcrierii оn

celulele ?esutului vegetal a ADN-ului de origine bacterial?.

Оn ingineriea genetic? a plantelor o deosebit? perspectiv? prezint?

cercet?rile de transplantare a unor gene aparte sau a unor grupuri de gene

de la unele specii la altele cu scopul de a le reconstrui genetic ?i a le

atribui noi caractere ?i оnsu?iri de valoare. Este vorba de asemenea

propriet??i cum ar fi capacitatea de sintetizare a aminoacizilor

indispensabili, a substan?elor cu activitate biologic?, rezisten?a fa?? de

d?un?tori ?i boli, precum ?i fa?? de pesticide, reac?ionarea la utilizarea

оngr???mintelor minerale, capacitatea de a absorbi azotul liber din aer ?i

multe altele. Atвt оn ?ara noastr?, cвt ?i peste hotare se efectueaz?

cercet?ri rodnice оn aceast? direc?ie.

La оnceputul deceniului al nou?lea savan?ii australieni au reu?it s?

transplanteze genele din bacterii оn celulele tomatului, iar biologii

englezi — оn celulele paltinului.

Lucr?ri analoge au fost realizate оn 1975 de c?tre colaboratorii

Institutului de biologie ?i genetic? molecular? a A? Ucrainene. Savan?ii

din Kiev ?i-au pus drept sarcin? transplantarea din celula colibacilului оn

celulele tutunului a unui grup de gene. Ca translator de gene a fost alee

fagul lambda. Acest fag paraziteaz? pe bacteriile colibacilului, insereaz?

ADN-ul s?u оn cel al st?pвnului, iar cвnd p?r?se?te celula bacteriei, duce

cu ea cвteva din genele ei — operonul lactozic.

Pentru experien?? a fost ales anume tutunul, pentru c? unele din celulele

lui cresc bine оn cultura de laborator ?i din ele se poate cre?te relativ

u?or o plant? оntreag?. Experien?a a decurs оn felul urm?tor: оn unele vase

se cre?teau celule de tutun, оn altele — celule bacteriene, purt?toare ale

fagului lambda. Apoi celulele bacteriilor, ce cre?teau de obicei la

temperatura de 30—37°C, au fost transferate оntr-un mediu cu temperatura

mai оnalt? (42°CE). Оn aceste condi?ii fagii parc? fac celula s? explodeze,

se arunc? din ea, duc cu ei un fragment de ADN al st?pвnului — operonul

lactoz?.

Dup? aceasta fagii оnc?rca?i cu gene str?ine sunt separa?i din cultura

de colibacili ?i adu?i оn cultura celulelor de tutun. Peste un anumit timp

оn celulele de tutun spore?te cu mult activitatea fermentului —

galactozidaza. Оnseamn? c? a оnceput s? func?ioneze operonul lactozic.

Sinteza fermentului bacterial оn celulele tutunului se produce tot mai

activ ?i spre sfвr?itul s?pt?mвnii a treia spore?te оn compara?ie cu

оnceputul experien?ei de 30—50 de ori. Aceast? problem? solu?ionat? cu

succes a avut un caracter pur didactic, ea era necesar? pentru

perfec?ionarea metodei. C?ci n-are nici un rost a se altoi tutunului

operonul de lactoz?: tutunul se poate lipsi de lactoz?.

Mai descriem o problem? asem?n?toare, оns? de mare importan?? practic?.

Boabele de grвu con?in pu?ini aminoacizi indispensabili — triptofan a c?rui

cantitate (?i оnc? a unui aminoacid indispensabil — lizin?) determin?

valoarea proteinei celulei vegetale. Aici programul de sintetizare este

оmprumutat de la aceea?i bacterie a colibacilului: ADN-ul ei con?ine ?i

operonul triptofanic — un complex alc?tuit din cinci gene оn care se afl?

codificat un ferment ce sintetizeaz? triptofanul. Dac? acest operon este

luat din bacterie ?i transferat оn ADN-ul grвului, apoi оn urma acestei

opera?ii de inginerie genic? grвul se оmbog??e?te cu triptofan. Primele

cercet?ri ne inspir? speran?a c? оn viitorul apropiat ?i aceast? opera?ie

se va solda cu succes

Comunicarea savan?ilor de la Universitatea San-Diego (California), f?cut?

recent, p?rea senza?ional?. Ei au reu?it s? separe din organismul

licuriciului gena responsabil? de activitatea celulelor, care radiaz?

lumina Acest? gen? a fost inserat? оn celula tutunului. ?i ce crede?i? Cвnd

din aceast? celul? a fost crescut? o plant? de tutun, aparatele au fixat c?

frunzele plantei radiau permanent o lumin? slab?. Dac? se va confirma

definitiv c? radia?ia de lumin? este o urmare a transplant?rii genei,

experimentul va fi considerat de savan?i drept o mare realizare a

ingineriei genice.

Un vis sacru al savan?ilor ce lucreaz? оn domeniul ingineriei genice ?i

celulare este transferarea оn celula plantei a genelor responsabile pentru

оnsu?irea azotului molecular din aer. Aceste gene (nif — operon) le au

unele bacterii ?i alge euglenofite. Datorit? lor aceste organisme au o

garnitur? de fermen?i necesari, оntre care rolul principal оi apar?ine

nitrogenazei. Toate celelalte organisme nu dispun de aceste gene. De aceea

plantele care se scald? оn azot ?i sunt «оmbibate» cu el (4/5 de aer) au

nevoie, totu?i, ca solul s? con?in? compu?i ai acestui element. Pentru a

sintetiza proteine ?i alte substan?e plantele pot utiliza azotul numai оn

form? de compu?i chimici. ?i nu-i deloc оntвmpl?tor c? pentru a ob?ine

recolte maximale omenirea a creat o puternic? industrie de оngr???minte de

azot ?i este nevoit? s? cheltuiasc? оn aceste scopuri multe resurse

materiale.

Dar exist? ?i plante capabile s? оnfrunte оntr-o anumit? m?sur? aceste

dificult??i: este vorba de plantele leguminoase pe r?d?cinile c?rora

locuiesc a?a-zisele bacterii de nodozit??i care asimileaz? azotul din aer.

Astfel, leguminoaselor li se transmite o parte din azotul necesar оn urma

simbiozei cu bacteriile.

La оnceput savan?ii au оncercat s? modeleze un proces de simbioz?

asem?n?tor la cultivarea ?esutului vegetal. P. Carlson ?i colaboratorii s?i

au utilizat cultura ?esutului de morcov, deoarece pentru el erau deja

elaborate metodele de regenerare din celule ale plantei de valoare

complect?.

Оn cultura ?esutului de morcov se insera tulpina bacteriei de nodozit??i

(Azotobacter vinelandi) care nu poate cre?te f?r? adenin?. Оn mediul

nutrit1iv nu era aceast? substan??, de aceea bacteriile puteau s-o capete

numai din celulele morcovului. Dup? o cre?tere comun? timp de 12 zile,

celulele erau transferate оntr-un mediu f?r? azot, pe care peste cвteva

luni au crescut ni?te culturi capabile s? creasc? оncet оn cursul unui an

?i jum?tate. Culturile de control (f?r? azotobacterii) n-au crescut deloc

оntr-un astfel de mediu.

Colaboratorii Institutului de biologie ?i genetic? molecular? a A?

Ucrainene au ob?inut o simbioz? asem?n?toare. Оn acest scop ei au folosit

un alt gen de bacterii fixatoare de azot —Rhizobium, precum ?i celule de

tutun ?i de grоu. Ei au amestecat celulele bacteriene ?i vegetale, ?i peste

un timp oarecare s-au convine c? оn celulele de tutun ?i de grвu au p?truns

bacterii ?i c? ele sunt responsabile de fixarea azotului.

Оn ultimul timp au fost elaborate metode de contopire a algelor

euglenofite cu protopla?tii plantelor. O aten?ie special? o merit?

contopirea algei Giloeocapsa cu protopla?tii de tutun ?i de porumb. Aceast?

alg? prezint? interes nu numai prin faptul c? fixeaz? azotul atmosferic,

dar ?i prin aceea c?, spre deosebire de celelalte euglenofite, nu eman?

toxine pe parcursul activit??ii sale vitale.

Оn ultimii ani savan?ii englezi au reu?it s? separe gene ce determin?

capacitatea de fixare a azotului din microorganismul Klebsiella ?i s? le

insereze оn celulele colibacilului. Aceste cercet?ri au permis a se stabili

existen?a a 17 gene care determin? capacitatea de fixare a azotului. Ele

sunt dislocate ca ni?te blocuri, formвnd 7 sau 8 operoni, fapt ce asigur?

posibilitatea sintetiz?rii simultane a cвtorva fermen?i. Au fost

identificate de acum 3 gene, care controleaz? sinteza fermen?ilor de fixare

a azotului: nif H care codific? sinteza proteinei, nitrogenoza ce con?ine

fier, ?i nif D – sinteza diferitelor subunit??i ale fermentului, care

con?ine atomi de molibden ?i fier.

Prin metodele de hibridizare molecular? s-a demonstrat c? genele care ?in

la control capacitatea de fixare a azotului au o structura conservativ?:

compara?ia acestor gene la 19 microorganisme procariote fixatoare de azot

au demonstrat c? ele au o structura foarte asem?n?toare.

Scopul final al acestor cercet?ri este transplantarea genelor ce ?in la

control fixarea azotului molecular din celulele bacteriale оn celulele

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75