Реферат: Генноинженерные биотехнологии
Реферат: Генноинженерные биотехнологии
Міністерство АПК України
Днепропетровський Державний Аграрний
Університет
Кафедра генетики
та розведення
Р Е Ф Е Р А Т
на тему:
«ГЕННОІНЖЕНЕРНІ БІОТЕХНОЛОГІЇ»
Виконав:
студент 1 курсу групи В-2-01
Кузнецов Олександр
Науковий керівник:
доц. Халак В.І.
Дніпропетровськ
2001
З М І С Т
Вступ.
Розділ 1. Генетична інженерія і біотехнології ХХІ століття.
Розділ 2. Біотехнологічні методи відтворення скота.
Заключення
Список використаних джерел.
Вступ
Генетика - теоретична основа племінної справи. З її допомогою розробляються нові шляхи селекції. До успіхів генетики можна віднести досягнення хутрового звірівництва, кольорового каракулеводства, використання генетичних маркерів, біометричних і інших методів підвищення ефективності селекції.
Генетика відноситься до числа точних, що стрімко розвиваються наук. Вона включає досить різноманітні розділи зі складною термінологією, генетичною і математичною номенклатурою, що представляє визначених труднощів у її засвоєнні.
Основні етапи розвитку генетики. Ще первісна людина помітила, що корова народжує теля, свиноматка – поросят, із зерен пшениці виростають нові зерна. Це було її чи не найперше “наукове спостереження” схильності живих істот передавати свої властивості нащадкам.
Найдавніші правила і розпорядження для відбору худоби і її розведення майже в незмінному вигляді існували до ХХІ ст. Перша, що надійшла до нас, теорія спадковості, була розвинута в п’ятому сторіччі до нашої ери Гіппократом. Згідно з цією теорією нащадки схожі із своїми батьками тому, що в статевих клітинах знаходяться найдрібніші елементи всіх частин тіла батька, як здорових, так і хворих. Крім того, Гіппократ вірив в успадкування набутих ознак.
Менш ніж через 100 років Аристотель довів неспроможність уявлень Гіппократа. Він запропонував свою теорію, згідно з якою в статевих клітинах батька знаходяться неготові елементи всіх частин тіла, а схеми, відповідно до яких “безформенна” кров матері повинна формувати нащадків. Це геніальне передбачення Аристотеля було забуте майже на 23 сторіччя
У середині ХХІ ст. з появою еволюційного вчення Ч. Дарвіна підвищився інтерес до проблеми спадковості і мінливості. Деякі значні біологи того часу висунули кілька гіпотез щодо механізму спадковості. Найбільшу увагу заслуговують три гіпотези.
Перша гіпотеза – “тимчасова гіпотеза пангенезису”
Друга гіпотеза - “ідіоплазми”
Третя гіпотеза – “зародкової плазми
У 1865р. Г. Мендель сформулював основні закони спадковості, виходячи з довготривалих дослідів над рослинами гібридами. Проте датою народження генетики вважають 1900 р. – рік перевідкриття законів Менделя зразу трьома вченими незалежно один від одного – Г. де Фрізом у Голландії, К. Корренсом у Німеччині і Е.Чермаком у Австрії.
Визначний генетик М. В. Тимофеев-Ресовський зазначав, що не Г. Менделю належать окремі відкриття. Він вбачив його велич у тому, що, знаючи і враховуючи всі ці явища, відкриття, але точно не проаналізовані, він так поставив свої досліди й опрацював результати, що міг дати точний кількісний аналіз успадкування і перекомбінування елементарних спадкових ознак в ряді поколінь. З одержаних таким чином експериментальних даних він зміг сформулювати ймовірнісно-ствтисичні комбінаторні закономірності успадкування і побудувати гіпотезу спадкових факторів і чистоти гамет. У цьому Мендель випередив свій час, став піонером справжнього впровадження математичного мислення в біологію і створив основу швидкого і чітко спрямованого розвитку генетики в нашому віці
За свою коротку історію генетика пройшла декілька етапів розвитку.
Перший етап тривав з 1900 по 1912 р. – період тріумфальної ходи менделізму, тобто повторення і підтвердження законів Менделя на різних рослинницьких і тваринницьких об’єктах. У 1906р. цій молодій науці англійський учений В. Бетсон дав назву “генетика”, а в 1909р. датський генетик В. Іоганнесен запропонував такі основні терміни і поняття, як ген, генотип і фенотип.
Другий етап припадає приблизно на 1912 – 1925 рр. І характеризується створенням і ствердженням хромосомної теорії в експериментальних роботах американського вченого Т. Меллера на дрозофілі. Основні заслуги Моргана – другого батька генетики - та його школи полягали у відкритті закону адитивності – лінійного розміщення генів у хромосомах, явища кросинговеру і хромосомного механізму визначення статі, розкриття суті зачепленого успадкування, можливості складання карт хромосом.
Третій етап історії генетики, що припадає на 1925 – 1940 рр., можна назвати періодом штучного мутагенезу. Про мутації знали ще Ч. Дарвін, Г. де Фріз, А. Вейсман але вони вважали, що мутації зумовлюються якимись суто внутрішніми причинами і не залежать від зовнішніх факторів.
Четвертий етап тривав з 1940р. по 1955р. – період вивчення на бактеріях і вірусах біохімічних і фізіологічних процесів, які є основою спадковості. О. Евері із співробітниками на основі дослідів Ф. Гриффіта у 1944р. з’ясував природу трансформації і довів, що носієм спадкової інформації є ДНК хромосом.
П’ятий етап історії генетики розпочався з 1955р. і характеризувався дослідженнями генетичних явищ на молекулярному рівні. Г. Маттеі, Ф. Крік, С. Очова і М. Ніренберг у 1964 р. розшифрували генетичний код. У 1961 р. Ф. Жакоб і Ж. Моно запропонували схему регуляції білкового синтезу.
Розділ 1. Генетична інженерія і біотехнології ХХІ століття
Генно-інженерні біотехнології визначатимуть розвиток біології у найближчі десятиліття. Ця теза сьогодні вже ні в кого не викликає заперечень. Основна ідеологія наукового напряму, в рамках якого створюються ці “технології ХХІ століття”, полягає у внесенні змін у генетичний апарат життєвих структур з тим, щоб наділяти їх новими цінними властивостями. На цьому шляху відкриваються майже необмежені перспективи. І, оцінивши їх, цивілізований світ робить рішучу ставку на біотехнології.
Генно-інженерні технології тісно “ контактують” з клітинними і тканинними технологіями. В їх основі лежить маніпуляція генами. А сама така маніпуляція і визначає практично все, що ми називаємо генною інженерією. Адже будь – які ознаки живих організмів – від спадкової функції до синтезу біологічно активних речовин – визначаються дезоксирибонуклеїновою кислотою (ДНК), в якій записана інформація про всі гени. Вважається, що у людини приблизно 100 тис. генів і 30 тис. білкових молекул. Певна ділянка нуклеїнової кислоти, в який записана послідовність амінокислотних білків, - це і є ген. Причому генів приблизно стільки, скільки існує білків. Сукупність усіх генів називається гномом. Відомо, як функціонують приблизно 20% генома. Що робить решта 80% - поки ще невідомо.
Найбільше вражає та геніальна простота, яка лежить в основі зберігання і реалізації генетичної інформації. Однак генетичне кодування тільки здається простим. Інформаційна ємність ДНК – вражаюча. Біохіміки підрахували, що кількість різних можливих сполучень названих вище п'яти азотистих основ у генах людини визначається числом 265, за яким стоїть 2,4 мільярда нулів! Тіло людини приблизно містить10/23степени, клітини. Образно кажучи, в людському організмі закодовано 27 трильйонів книг. Якщо всі гени людини розмістити послідовно, в одну нитку, то вона зможе простягнутися від землі до Сонця 400 разів
Генетична інженерія як галузь науки виникла у 1972 році, коли стало можливим одержувати будь-які гени тварин, рослин, вірусів та інших організмів і вводити будь які гени з одного організму – в інший. Просто так отримати ген і ввести його в той чи інший організм неможливо, оскільки він буде зруйнований як чужорідна генетична інформація. Тому для введення генів у клітини рослин, тварин та інших об'єктів створюються спеціальні генні конструкції. Для цього використовують віруси рослин і тварин, фаги і плазміди. Плазміди – це кільцеві структури ДНК, які існують у клітинах бактерій, зокрема кишкової палички. Недоліки плазмідної технології полягають у тому, що утворений білковий продукт кристалізується в клітинах кишкової палички. І щоб його добути, їх треба зруйнувати. Це роблять з допомогою ультразвуку. Причому приблизно 20% клітин лишаються незруйнованими.
В Інституті молекулярної біології і генетики НАН України розроблена лямбдофагова технологія. Йдеться про використання вірусу лямбда фага, який вражає бактерії кишкової палички. Цей фаг має кільцеву структуру. В нього вшивають ген, продукт якого необхідно отримати, і заражають клітини кишкової палички. Перевага фагової технології полягає в тому, що синтезований білок не кристалізуються, а бактеріальні клітини не доводиться руйнувати, щоб добути синтезований білок. Лямбда фаг разом з введеним в нього геном розмножується, заповнює весь простір кишкової палички і, зрештою, руйнує її. Як наслідок – вдається вилучити всі сто відсотків синтезованого білка. Фагову технологію розробив член-кореспондент НАН України В. А. Кордюм.
