Задание 1
Задание 2
Задание 3
Список использованных источников
Задание 1. Генная инженерия. Использование векторов для переноса генетической информации в клетки бактерий
Генная инженерия — это метод биотехнологии, который занимается исследованиями по перестройке генотипов.
Генная инженерия позволяет путем операций в пробирке переносить генетическую информацию из одного организма в другой. Перенос генов дает возможность преодолевать межвидовые барьеры и передавать отдельные наследственные признаки одних организмов другим. Сущность методов генной инженерии заключается в том, что в генотип организма встраиваются или исключаются из него отдельные гены или группы генов. В результате встраивания в генотип ранее отсутствующего гена можно заставить клетку синтезировать белки, которые ранее она не синтезировала.
Для бактерий размножение, как правило, не связано с половым процессом. Однако у некоторых наблюдается особый процесс передачи генетической информации с образованием мерозиготы — конъюгация. Другие типы передачи генетической информации — трансформация (с помощью переноса голой ДНК) и трансдукция (с помощью бактериофагов).
Другой способ — применение методов генетической инженерии для создания растений, способных к азотфиксации. Предлагается переносить гены от микроорганизмов непосредственно в другие виды микроорганизмов. По мнению специалистов, эта процедура методически вполне осуществима ш/-ген может быть введен с помощью определенных векторов (таких, как плазмиды бактерий).
Вектор — молекула нуклеиновой кислоты, чаще всего ДНК, используемая в генетической инженерии для передачи генетического материала другой клетке.
Существующие векторы:
Плазмиды — небольшие молекулы ДНК, физически отдельные от геномных хромосом и способные реплицироваться автономно. Как правило, плазмиды встречаются у бактерий и представляют собой двухцепочечные кольцевые молекулы. [1]
Фазмиды молекулярные векторы, являющиеся искусственными гибридами между фагом и плазмидой. Фазмиды после встройки чужеродной ДНК могут в одних условиях развиваться как фаги, а в других как плазмиды.
Векторы на основе вируса SV40 Вирус SV40 — вид полиомавирусов, обнаруженный в клетках обезьян, из рода Betapolyomavirus, является типовым видом рода. Как и у других полиомавирусов, геном SV40 представлен кольцевой двуцепочечной ДНК.
Задание 2. Сферы применения трансгенных животных
Впервые о получении трансгенных сельскохозяйственных животных сообщили две лаборатории в США и Германии (Hammer et al, 1985; Brem et al., 1985). В обоих случаях для переноса генных конструкций в эмбриональные линии был использован метод микроинъекции. Этот метод и сегодня остается наиболее широко используемым для трансгенеза в животноводстве.
Трансгенные животные - это экспериментально полученные животные, которые содержат дополнительную чужеродную ДНК (трансген), интегрированную в хромосомы во всех клетках их организма, которая наследуется.
Трансгенных животных также получают для ксенотрансплантации (трансплантации органов людям). Свиньи являются одним из самых популярных доноров органов из-за анатомического сходства органов и сходных иммунологических свойств. Отторжение от трансплантатов имеет сложный механизм. Одним из сигналов для организма атаковать чужеродный орган являются белки, которые расположены на внешней поверхности мембраны. У трансгенных свиней эти белки заменены человеческими.
Существует много трансгенных животных, которые симулируют различные заболевания человека (рак, атеросклероз, ожирение и т. д.).
По практическим причинам трансгенные животные используются различными иностранными компаниями в качестве коммерческих биореакторов, которые позволяют производить широкий спектр лекарственных препаратов (антибиотики, факторы свертывания крови и т. д.). Кроме того, путем переноса новых генов можно получить трансгенных животных с улучшенными продуктивными свойствами (например, повышенным ростом шерсти у овец, уменьшенной жировой тканью у свиней и измененными свойствами молока) или устойчивостью к различным заболеваниям, вызываемым вирусами и другими патогенными микроорганизмами. В настоящее время человечество уже использует множество продуктов, полученных с помощью трансгенных животных: лекарства, органы, пищу.
Связанные с болезнями потери в животноводстве составляют более 10% производственных затрат. Поэтому отбор животных по устойчивости к болезням становится все более важным.
Резистентность - это генетическая чувствительность животных к определенным микроорганизмам, вирусам, паразитам или токсинам. [5]
Задание 3. Сахарный диабет 1 и 2 типа как пример полигенного многофакторного заболевания
Полигенные болезни (ранее — заболевания с наследственной предрасположенностью) обусловлены как наследственными факторами, так и, в значительной степени, факторами внешней среды.
Кроме того, они связаны с действием многих генов, поэтому их называют также мультифакториальными. К наиболее часто встречающимся мультифакториальным болезням относятся: ревматоидный артрит, ишемическая болезнь сердца, гипертоническая и язвенная болезни, цирроз печени, сахарный диабет, бронхиальная астма, псориаз, шизофрения и др.
Полигенные заболевания тесно связаны с врождёнными дефектами метаболизма, часть из которых может проявляться в виде метаболических заболеваний.
Полигенная природа болезней с наследственной предрасположенностью подтверждается с помощью генеалогического, близнецового и популяционно-статистического методов. Достаточно объективен и чувствителен близнецовый метод. С помощью близнецового метода показана наследственная предрасположенность к некоторым инфекционным заболеваниям (туберкулез, полиомиелит) и многим распространенным болезням (ишемическая болезнь сердца, ревматоидный артрит, сахарный диабет, язвенная болезнь, шизофрения и др.).
Сахарный диабет ‐ группа эндокринных заболеваний, развивающихся вследствие абсолютной или относительной недостаточности гормона инсулина, в результате чего развивается гипергликемия — стойкое увеличение содержания глюкозы в крови. Заболевание характеризуется хроническим течением и нарушением всех видов обмена веществ: углеводного, жирового, белкового, минерального и водно‐солевого.
В настоящее время считается доказанной генетическая предрасположенность к сахарному диабету (если болен один из родителей, то вероятность унаследовать диабет первого типа равна 10%, а диабет второго типа — 80%).
Роль вирусной инфекции в этиологии диабета, вероятно, сводится к тому, что вирусы первично инициируют повреждение клеток, ответственных за синтез инсулина у лиц с генетической предрасположенностью.
1. Бокуль, С.Б. Молекулярная биология: молекулярные механизмы хранения, воспроизведения и реализации генетической информации. / С.Б. Бокул. – М.: «Вышэйшая школа», 2005. - 321с.
2. Комов, В. П. Биохимия. Учебник / В.П. Комов, В.Н. Шведова. - М.: Юрайт, 2015. - 640 c.
3. Коничев, А.С. Молекулярная биология. / А.С. Коничев. - М.: Academia, 2003. – 451с.
4. Рыбчин, В.Н. Основы генетической инженерии. / В.Н. Рыбчин. - М.: «Вышэйшая школа», 2006. – 234с.
5. Спирин, А. С. Молекулярная биология. Рибосомы и биосинтез белка / А.С. Спирин. - М.: Академия, 2011. - 512 c.
