§ 52. Основные направления биотехнологии



1. Что такое биотехнология? В каких сферах деятельности человека используются биотехнологические процессы?

Биотехнология — область науки и практической деятельности, связанная с производством различных продуктов при помощи живых организмов, культивируемых клеток и биологических процессов. Биотехнологические процессы используются в хлебопечение, виноделие, получение кисломолочных продуктов, обработка кожи и др.

2. Каковы основные направления биотехнологии?

Основные направления биотехнологии: производство с помощью микроорганизмов и культивируемых эукариотических клеток биологически активных соединений и лекарственных препаратов (ферментов, витаминов, гормонов, антибиотиков, иммуноглобулинов и др.); производство пищевых продуктов и кормов для животных; создание новых полезных штаммов микроорганизмов, сортов растений и пород животных; разработка и использование биологических методов защиты растений от вредителей и болезней; создание и использование биотехнологических методов защиты окружающей среды и т. д.

3. Что представляет собой клеточная инженерия? Какие методы клеточной инженерии вам известны? Какие результаты получены при их применении?

Клеточная инженерия — это культивирование в специальных условиях клеток растений, животных и микроорганизмов, включая различные манипуляции с ними (слияние клеток, удаление или пересадка органоидов и т. д.). К методам клеточной инженерии относятся: размножение растений на основе культуры тканей, соматическая гибридизация. Соматическая гибридизация — это слияние разных типов соматических клеток одного организма или клеток организмов, принадлежащих к разным видам. С помощью этого метода, например, были созданы гибриды, которые невозможно получить путем скрещивания особей — гибриды табака и картофеля, моркови и петрушки, томата и картофеля и т. п.

4. Что такое генетическая инженерия? Назовите основные инструменты генетической инженерии.

Генетическая (генная) инженерия — раздел молекулярной биологии, связанный с выделением генов из клеток живых организмов, осуществлением с ними различных манипуляций (в том числе — созданием гибридных молекул ДНК) и внедрением их в другие организмы. Главными инструментами генетической инженерии являются ферменты и векторы. С помощью набора специальных ферментов можно разрезать в определенных участках молекулы ДНК и РНК, выделять из них нужные фрагменты, копировать и сшивать эти фрагменты друг с другом.

5. Какие организмы называются трансгенными? Какие методы получения трансгенных животных вы можете назвать?

Живые организмы, геном которых был изменен путем генно-инженерных операций и содержит хотя бы один активно функционирующий ген другого организма, называют трансгенными (генетически модифицированными). Одним из основных методов получения трансгенных животных является микроинъекция ДНК в оплодотворенные яйцеклетки. Все начинается с введения фрагмента ДНК, содержащего несколько копий нужного гена, в ядро сперматозоида, оплодотворившего яйцеклетку. После того как произойдет слияние ядер, модифицированные зиготы переносят в матку самки-реципиента. Через некоторое время она производит на свет трансгенных детенышей. В последние годы для создания трансгенных животных используют также эмбриональные стволовые клетки, получаемые из зародышей на ранних этапах развития. Эти клетки могут дифференцироваться в любые другие типы клеток многоклеточного организма.

6. В 1962 г. британский ученый Дж. Гердон провел следующий эксперимент. С помощью ультрафиолетового излучения в оплодотворенной яйцеклетке лягушки было разрушено ядро. Затем в безъядерную зиготу пересадили ядро, взятое из клетки кишечника взрослой лягушки. Такая необычная зигота начала дробиться и со временем развилась в нормальную лягушку. Дж. Гердон и его последователи продолжили исследования в этой области. В 2012 г. Дж. Гердон стал лауреатом Нобелевской премии. Какие выводы можно сделать из описанного эксперимента? Как вы думаете, какое значение и продолжение имели эксперименты Дж. Гердона?

Из вышепредложенного описания ясно, что Дж. Гердон в результате своего эксперимента впервые получил клон животного (лягушки), выращенный из дифференцированных клеток взрослого животного.