Трансгенные организмы

Трансгенный организм живой организм, в геном которого искусственно введен ген другого организма.

Ген, который вводят в трансформируемый организм, чтобы придать ему новые свойства, носит название целевого гена, или гена интереса. Ген можно получить несколькими путями: Выделение гена из ДНК каких-то организмов, у которых определена нуклеотидная последовательность геномов и известна функция многих генов. Выделение гена из ДНК с помощью химико- ферментного или ферментного синтезов. Таким способом ген можно синтезировать, зная первичную структуру белка, кодируемого желаемым геном, или с помощью обратной транскрипции РНК, выделенной из соответствующего организма.

Создание генетической конструкции Полученный тем или иным способом ген содер-жит информацию о структуре белка, но сам не может ее реализовать. Для этого нужны дополнительные механизмы для управления действием гена это структурные элементы: Промоторы; Терминаторы; Энхан-серы.

Промоторы - последовательности нуклеотидов ДНК, расположенные перед началом участка гена, кодирующего белок или РНК, и узнаваемые ферментом РНК- полимеразой как стартовая площадка для начала транскрипции. Терминатор - это последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК, ответственная за прекращение транскрипции. Энхан-серы - последовательности ДНК, усили-вающие транскрипцию при взаимодействии со специфическими белками. Они могут находить-ся в любой части генома, а их взаимодействие с работающим геном происходит за счет четвертичной структуры ДНК.

Как получают генетически измененные организмы? Смысл генно-инженерных манипуляций состоит в переносе целевого гена в геном клетки- мишени и его экспрессии в новом генном окружении. Логика проведения такой манипуляции мало меняется в зависимости оттого, какой целевой ген будет использован и клетки какого организма подвергнутся изменению. Главное, что после получения трансформированной изменённой клетки из неё можно получить полноценный организм. При этом подходы к формированию организма зависят от того, какая клетка бактериальная, растительная или животная служила мишенью для трансформации.

В случае бактериальной клетки либо клетки другого од-ноклеточного организма (например, дрожжей), получе-ние трансгенного организма ограничивается непосредст-венным переносом гена в клетку-мишень. Клетка одно-клеточных сама по себе - самостоятельный полноцен-ный организм. Деление такой клетки приводит к появле-нию идентичных организмов с теми же свойствами, что были приобретены исходной трансгенной - материнской клеткой. Для получения трансгенного животного в качестве клетки-мишени используют половую клетку - яйцеклетку. После трансформации в ходе естественных процессов развития яйцеклетка превращается в полноценный автономный организм. Растения имеют важное преимущество перед животны-ми, а именно - возможна их регенерация из недиффе-ренцированных соматических тканей с получением нормальных, фертильных растений. Это свойство (тотипотентность) дает возможность получать генети-чески модифицированные (трансгенные) растения.

12 невероятных примеров Генной инженерии

Светящиеся в темноте коты В 2007 году южнокорейский ученый изменил ДНК кота, чтобы заставить его светиться в темноте. И вот, как он это сделал: исследователь взял кож- ные клетки мужских особей турецкой ангоры и, исполь- зуя вирус, ввел генетичес- кие инструкции по произ- водству красного флуорес- центного белка. Затем он поместил генетически изме- ненные ядра в яйцеклетки и эмбрионы были импланти- рованы назад донорским котам.

Эко-свинья Эко-свинья - это свинья, которая была генетически изменена для лучшего переваривания и переработки фосфора. Свиной навоз богат формой фосфора фитатом, а потому, когда фермеры используют его как удобрение, это химичес- кое вещество попадает в водосборы и становится при- чиной цветения водорослей, которые, в свою очередь, уничтожают кислород в воде и убивают водную жизнь. Ученые добавили бактерию E. Coli и ДНК мыши в эмбрион свиньи. Это изменение уменьшило производство фосфора свиньей ни много, ни мало на 70%, что сделало ее более экологически чистой.

Борющиеся с загрязнениями растения Ученые Вашингтонского университета работают над созданием тополей, которые могут очищать загрязнен-ные места при помощи впитывания через корневую систему загрязняющих веществ, содержащихся в подземных водах. После этого растения разлагают загрязнители на безвредные побочные продукты, которые впи- тываются корнями, стволом и листьями или высвобождаются в воздух. В лабораторных испытаниях трансгенные растения удаляют ни много, ни мало 91% трихлорэтилена из жидкого раствора, химического вещества, являющегося самым распространенным загрязнителем подземных вод.

Ядовитая капуста Ученые недавно выделили ген, отвечающий за яд в хвосте скорпиона, и начали искать способы введения его в капусту. Зачем нужна ядовитая капуста? Чтобы уменьшить использование пестицидов и при этом не давать гусеницам портить урожай. Это генетически модифицированное расте-ние будет производить яд, убивающий гусениц после укуса листьев, но токсин изменен так, чтобы быть безвредным для людей.

Плетущие паутину козы Крепкий и гибкий паутиний шелк является одним из самых ценных материалов в природе, его можно было бы использовать для производства целого ряда изделий от искусственных волокон до парашютных строп, если бы была возможность производства в коммерческих объемах. В 2000 году компания « Nexia Biotechnologies » заявила, что имеет решение: коза, производящая в своем молоке паутинный белок паука. Иссле- дователи вложили ген каркас- ной нити паутины в ДНК козы таким образом, чтобы живот- ное стало производить паутин- ный белок только в своем молоке.

Быстрорастущий лосось Генетически модифицированный лосось компании «AquaBounty» растет в два раза быстрее, чем обычная рыба этого вида. На фото показаны два лосося одного возраста. В компании говорят, что рыба имеет тот же вкус, строение ткани, цвет и запах, как и обычный лосось; однако все еще идут споры о ее съедобности. Генетически созданный лосось имеет дополнительный гормон роста от чавычи, который поз- воляет рыбе производить гор- мон роста круглый год. Ученым удалось сохранить активность гормона при помощи гена, взя- того у схожей на угря рыбы под названием «американская бельдюга» и действующего как «включатель» для гормона.

Помидор Flavr Savr Помидор Flavr Savr был первым коммерчески выращи-ваемым и генетически созданным продуктом питания, которому предоставили лицензию для потребления человеком. Добавляя антисмысловый ген,компания «Calgene» надеялась замед- лить процесс созревания поми- дора, чтобы предотвратить про- цесс размягчения и гниения, давая при этом ему возможность сохранить природный вкус и цвет. В итоге помидоры оказались слишком чувствительными к перевозке и совершенно безвкусными.

Банановые вакцины Вскоре люди смогут получать вакцину от гепатита Б и холеры, просто укусив банан. Исследователи успешно создали бананы, картофель, салат-латук, морковь и табак для производства вакцин, но, по их словам, идеальными для этой цели оказались именно бананы. Когда измененная форма вируса вводится в молодое банановое дерево, его генетический мате- риал быстро становится посто- янной частью клеток растения. С ростом дерева его клетки производят вирусные белки, но не инфекционную часть вируса. Когда люди съедают кусок генетически созданного банана, заполненного вирусными белками, их иммунная система создает антитела для борьбы с болезнью; то же происходит и с обычной вакциной.

Менее страдающие от метеоризма коровы Коровы производят значительные объемы метана в результате процессов пищеварения. Он производится бактерией, являющейся побочным продуктом богатой целлюлозой диеты, включающей траву и сено. Метан – второй по объему после двуокиси углерода загрязни-тель, вызывающий парниковый эффект, и потому уче- ные работали над созданием коровы, производящей меньше этого газа. Исследователи в сфере сельского хозяйства об- наружили бактерию, от- вечающую за производст- во метана, и создали ли- нию скота, выделяющего на 25% меньше газа, чем обычная корова.

Генетически модифицированные деревья Деревья изменяются генетически для более быстрого роста, лучшей древесины и даже для обнаружения биологических атак. Сторонники генетически созданных деревьев говорят, что биотехнологии могут помочь остановить обезлесение и удовлетворить потребности в древесине и бумаге. Например, австралийское эвкалиптовое дерево изменено для устой- чивости к низким температу- рам, была создана ладанная сосна с меньшим содержани- ем лигнина – вещества, даю- щего деревьям твердость. В 2003 году Пентагон даже наградил создателей сосны, меняющей цвет во время биологической или химической атаки.

Лекарственные яйца Британские ученые создали породу генетически модифицированных кур, которые производят в яйцах лекарства против рака. Животным добавили в ДНК гены людей, и, таким образом, человеческие белки секретируются в белок яиц вместе со сложными лекарственными белками, схожими с препаратами, используемыми для лечения рака кожи и других заболеваний. Куры несут яйца с miR24 – молекулой, способной лечить злокачественные опухоли и артрит, а также с человечес- ким интерфероном b-1a – антивирусным лекарством, схожим на современные препа- раты от множественного склероза.

Активно связывающие углерод растения Ежегодно люди добавляют около девяти гигатонн углеро-да в атмосферу, а растения впитывают около пяти из этого количества. Оставшийся углерод способствует пар-никовому эффекту и глобальному потеплению, но ученые работают над созданием генетически модифицированных растений для улавливания этих остатков углерода. Углерод может в течение десятилетий оставаться в листьях, ветвях, семенах и цветах растений, а тот, что попадает в корни, мо- жет быть там столетия. Та- ким образом, исследователи надеются создать биоэнер- гетические культуры с обширной корневой системой, которые смогут связывать и сохранять углерод под землей.

Конец Работу подготовила Ученица 11-Б класса Гетьман Елена