- •Биотехнология – как наука. Задачи, методы и перспективы развития
- •1.Понятие «биотехнология». Этапы становления науки. Объекты биотехнологии
- •2. Задачи и методы биотехнологии.
- •3. Трудности и проблемы биотехнологии.
- •Генная инженерия. Получение трансгенных растений и животных
- •1. Генная инженерия как метод.
- •2. Механизм генной инженерии.
- •3. Методы получения трансгенных растений.
- •4. Направления в получении трансгенных растений.
- •5. Методы генной инженерии в животноводстве. Получение трансгенных животных.
- •6. Использование генной инженерии в медицине.
- •Основы клеточной инженерии. Клональное микроразмножение. Гибридомы.
- •2. Морфогенез в каллусных тканях. Тотипотентность.
- •3. Клональное микроразмножение растений и его преимущества.
- •4. Получение протопластов и соматическая гибридизация.
- •Биотехнология производства метаболитов. Инженерная энзимология. Биотехнология в пищевой промышленности.
- •Получение первичных метаболитов: незаменимых аминокислот, органических кислот, витаминов.
- •Получение вторичных метаболитов
- •3 Технология получения и использования ферментов. Иммобилизованные ферменты.
- •4. Культивирование микроорганизмов.
- •5. Биотехнология в пищевой промышленности.
- •Экологическая биотехнология. Защита окружающей среды
- •1.Биологические методы борьбы с вредителями.
- •2.Очистка сточных вод.
- •3. Переработка твердых отходов.
- •4 .Биотрансформация ксенобиотиков и загрязняющих веществ. Получение экологически чистой энергии.
3. Методы получения трансгенных растений.
Селекционеры выводят растение, придавая им свойства, необходимые для практического применения. При этом, чем лучше сорт, тем он капризнее, подвержен различным заболеваниям. Методами генной инженерии можно получить растение с нужными человеку свойствами. Техника рекомбинантной ДНК способствует преодолению барьеров, препятствующих межвидовому скрещиванию и способствует увеличению видового разнообразия. Впервые трансгенные растения получены в г. Кельне в 1982г.
Однако возможности генной инженерии растений ограничиваются рядом причин:
1) Геном растений изучен хуже, чем геном млекопитающих (затруднение в выделении и определении искомых генов).
2) Не для всех растений удается подобрать условие регенерации (Стабильно получают растения – регенеранты картофеля, томата, моркови. Регенерацию злаков из клеток пока не всегда удается воспроизвести).
3) Поиски материала для вектора, способного переносить значительные участки ДНК в растительные клетки (пока удачно используется пыльца, бактерии и т.п.)
Существует несколько методов переноса ДНК в растительные клетки:
1.Метод непрямого переноса генов.
Суть его в том, что растительные клетки заражаются агробактериями (Agrobacteria), которые вызывают опухоли-галлы, благодаря наличию в них внехромосомной плазмиды – Ti-плазмиды. Ti-плазмиды являются идеальным вектором для переноса генетической информации. Причем они встраиваются в ДНК клетки-хозяина и заставляют их изменить свой метаболизм. Именно это свойство и послужило поводом для использования Ti-плазмид в качестве векторов, способных переносить нужный ген в растение (хотя имеются и недостатки).
2.Методы прямого переноса генов в растение.
Эти методы возникли благодаря появлению специфического объекта – протопласта – клетки, лишенной целлюлозной оболочки:
А) Слияние ДНК-вектора и растительного протопласта с помощью специальных методик.
Б) Заражение культуры протопластов на начальной стадии роста агробактериями.
В) Микроинъекции ДНК (наиболее универсальный способ)
Г) Электропорация: биомембраны подвергают действию импульсов высокого напряжения, что вызывает повышение проницаемости, образование пор, через которые проникают ДНК-векторы.
3.Биологическая баллистика – самый эффективный метод: ДНК- вектор напыляют на мельчайшие частички вольфрама, которыми бомбардируют растительные клетки. Быстро движущиеся частицы диаметром 1-2 мкм легко проникают в клетки, проходя сквозь стенки и мембраны. Крошечные отверстия быстро затягиваются, не нарушая целостности клеток. Частицы, внедренные в клетку, остаются в ней и не мешают клеточному метаболизму. Недостаток этого метода в том, что большинство клеток после такой процедуры гибнет.
Биологическая пушка совершенствуется со временем. Сначала детонатором служил обычный порох, затем использовали сжатый воздух и электричество. Сейчас с этой целью применяют сжатый гелий. С помощью биологической пушки трансформировали злаковые растения, хотя всего лишь несколько из трансгенных растений отбирают для получения нового сорта.