Введение в биологию клеткикак изучают клетки?разделение клеток и их культивирование

Методы биотехнологии

Предметом является использование технических и естественных наук совместно с биологическими системами и процессами в сельском хозяйстве и промышленности, позволяющее использовать возможности живых организмов для создания или модификации продуктов или процессов различного назначения.

Рассмотрим следующие методы биотехнологии:

1. Генная инженерия
2. Клеточная инженерия

Генная инженерия

Метод генной инженерии основан на работе с генетической информацией. Вмешиваясь в генетический аппарат клетки, ученые могут получать модифицированные (рекомбинантные) ДНК и РНК, осуществлять манипуляции с отдельными генами и внедрять их в другие организмы. Также во время использования метода генной инженерии может осуществляться работа с генетическим аппаратом бактериофагов или бактерий (работа с плазмидами бактерий).

У генной инженерии множество применений:

1. Одним из важнейших достижений генной инженерии является технология, позволяющая получать человеческий инсулин благодаря использованию генномодифицированных бактерий
2. Генная инженерия позволяет получать новые сорта зерновых культур. Биотехнологи помещают в культурное растение ген, позволяющий ему сопротивляться дейстивю ядов (гербицидов), применяемых на зерновых полях для борьбы с сорняками. Благодаря этому полезные растения выживают, а растения-вредители погибают
3. Генная инженерия позволяет получать растения, которые могут выживать на поле без обработки инсектицидами, благодаря встроенным в них генам, защищающим их от насекомых-вредителей

Кстати, с насекомыми-вредителями можно бороться не только при помощи инсектицидов и генной инженерии. Существуют и биологические методы борьбы с вредителями, не вредящие окружающей среде. Они основаны на уничтожении вредителей при помощи их естественных врагов

4. Некоторые генномодифицированные растения могут расти на неподходящем субстрате, например, на сильно засоленной почве. Это становится возможным благодаря переносу гена устойчивости из растений, для которых засоленная почва является привычным местом произрастания

Клеточная инженерия

Клеточная инженерия занимается гибридизацией клеток, их клонированием, пересадкой ядер или целых хромосом из одних клеток в другие, а также работой с каллусной тканью (состоящей из клеток, потерявших специализацию). Кроме того, клеточная инженерия направлена на создание клеток, способных производить нужные вещества вне организма.

Генотипирование и секвенирование ДНК. Ученый готовится к эксперименту по секвенированию вирусного генома в Исследовательской лаборатории геномики рака, входящей в состав отдела эпидемиологии и генетики рака (DCEG) Национального института рака (США)

Инструменты технологии рекомбинантной ДНК

Ферменты, входящие в состав рестрикционных ферментов, помогают расщеплять полимеразы, они помогают в производстве синтезированных белков, а лигазы помогают соединяться. Ферменты рестрикции, которые используются в технологии рекомбинантной ДНК, играют важную роль в определении места, где нужный ген будет вставлен в геном вектора. Существует два вида рестрикционных ферментов: эндонуклеазы и экзонуклеазы.

• Эндонуклеазы разрезают цепь ДНК, а экзонуклеазы удаляют нуклеотиды с обоих концов. Эндонуклеазы рестрикции специфичны для последовательностей, которые обычно представляют собой палиндромные последовательности, разрезающие ДНК в определенных местах. Они исследуют длину ДНК, а затем делают надрезы в определенном месте, известном как «сайт рестрикции». Это приводит к липким концам внутри последовательности. Желаемые гены, а также их векторы будут вырезаны с помощью аналогичных рестрикционных ферментов, которые производят липкие заметки в противоположном направлении и упрощают работу лигаз по присоединению желаемого гена к соответствующему вектору.
• Векторы помочь в переносе и подключении нужного гена. Они являются важным компонентом инструментов, используемых в технологии рекомбинантной ДНК, поскольку они являются наиболее мощными средствами для переноса желаемого гена в хозяина. Плазмиды и бактериофаги являются одними из наиболее часто используемых векторов, используемых в области рекомбинантных технологий, и используются, потому что они имеют чрезвычайно большое количество копий. Векторы состоят из источника репликации. Это последовательность нуклеотидов, которые являются местом, где начинается репликация, и маркером, который можно выбрать, являются гены, проявляющие устойчивость к определенным антибиотикам, таким как ампициллин, и пятна клонирования, которые идентифицируются ферментами рестрикции, в которые помещаются желаемые ДНК. в.
• Организмы-хозяева – где внедряется рекомбинантный геном. Хост — это самое мощное устройство технологии рекомбинантной ДНК, которое использует сконструированный вектор ДНК, созданный из желаемой ДНК с помощью ферментов.

Существует множество методов введения этих рекомбинантов ДНК в организм, включая микроинъекции, биолистику, попеременное нагревание и охлаждение генной пушки, использование ионов кальция и так далее.

Объявления

Этапы технологии генетической рекомбинации

Этапы технологии генетической рекомбинации

1. Выделение генетического материала

Начальным этапом метода рДНК является отделение нужной ДНК от ее исходной формы, т.е. полностью свободной от других макромолекул. ДНК находится в клеточной мембране вместе с другими макромолекулами, такими как полисахариды (РНК), полисахариды, а также липиды, ДНК необходимо отделить и очистить. Для этого требуются ферменты, такие как целлюлаза и лизоцим, а также протеазы, такие как рибонуклеаза и протеазы. Другие макромолекулы можно удалить с помощью других обработок или ферментов. В конце концов, присутствие этанола заставляет ДНК разделяться на тонкие нити. Затем это раскручивается для создания чистой ДНК.

2. Расщепление рестрикционными ферментами

Ферменты рестрикции действуют как молекулярные ножницы, которые разрезают ДНК в определенных местах. Эти реакции известны как «ограничение». фермент пищеварения». Они заключаются в инкубации ДНК, очищенной со специфическим ферментом рестрикции, в условиях, оптимальных для рассматриваемого фермента. Метод электрофореза в агарозном геле показывает прогресс пищеварения с использованием фермента рестрикции. Этот метод включает разделение ДНК с помощью агарозного геля. При подаче тока отрицательно заряженная ДНК перемещается через электроды к положительному и разделяется по размеру. Это позволяет вырезать переваренные фрагменты ДНК. ДНК вектора обрабатывается тем же методом.

3. усиление с помощью ПЦР

Полимеразная цепная реакция, также известная как ПЦР, представляет собой метод создания множества копий последовательностей ДНК с помощью ДНК-полимеразы в лабораторных условиях. Он позволяет размножать одну или пару копий ДНК до миллионов и тысяч копий. Реакции ПЦР выполняются с помощью «термических циклов», в которых используются следующие элементы:

• шаблон — ДНК для амплификации
• праймеры – небольшие химически синтезированные олигонуклеотиды, комплементарные участку ДНК.
• Фермент – ДНК-полимераза
• Нуклеотиды – необходим для удлинения праймеров ферментом.

Фрагменты ДНК, которые были разрезаны, могут быть амплифицированы с помощью ПЦР перед лигированием в разрезающий вектор.

4. Лигирование молекул ДНК

Очищенную ДНК, а также представляющий интерес вектор разрезают с использованием того же фермента. В результате получается разрезанный фрагмент ДНК и разблокированный вектор. Метод соединения этих двух частей с помощью фермента «ДНК-лигазы» называется лигированием. Полученная ДНК молекула будет объединением двух молекул ДНК: интереса и вектора. В области генетики смешение нескольких цепей ДНК называется процессом рекомбинации. Следовательно, эту гибридную молекулу ДНК также можно назвать молем рекомбинантной ДНК и также называют методом рекомбинантной ДНК.

5. Вставка рекомбинантной ДНК в хост

В этом процессе рекомбинантная ДНК переносится в клетку-хозяина. Обычно это клетки бактерий. Это известно как «Трансформация». Бактериальные клетки не могут легко принять ДНК других видов. Таким образом, они проходят курс лечения, чтобы стать «способными» принимать новую ДНК. Используемые методы могут быть термошоком, обработкой ионами кальция, электропорацией и т. д.

6. Выделение рекомбинантных клеток

Процесс трансформации создает процесс трансформации для создания смешанного количества трансформированных и нетрансформированных клеток-хозяев. Процесс селекции включает фильтрацию трансформированных клеток-хозяев в том виде, в каком они есть. Чтобы отличить рекомбинантные клетки от нерекомбинантных клеток, используется маркерный ген в векторной плазмиде. Например, плазмидный вектор PBR322 содержит другой маркерный ген (ген устойчивости к ампициллину и ген устойчивости к тетрациклину). Когда используется pst1RE, он устраняет ген устойчивости к ампициллину в плазмиде, чтобы рекомбинантные клетки становились чувствительными к ампициллину.

Что такое технология рекомбинантной ДНК?

• Процесс создания искусственной ДНК путем смешивания различных генетических веществ (ДНК) из разных источников известен как Рекомбинантная ДНК технологии. Эта технология стала широко описываться как генная инженерия.
• Технология рекомбинантной ДНК была впервые открыта в результате расследования ограничений ферменты в 1968 году через швейцарского микробиолога Вернера Арбера
• Вставить нужный ген в геном хозяина не так просто, как кажется. Это требует выбора гена, который вы хотите ввести в хозяина. Затем следует выбор наилучшего вектора, в который необходимо интегрировать ген, и формирование рекомбинантной ДНК.
• Итак, рекомбинантная ДНК введена хозяину. Затем он должен оставаться внутри хозяина и передаваться потомству.

Технология рекомбинантных ДНК

Методы цитологии

Методы цитологических исследований применяются для изучения строения, физиологии и структур клеток.

Существуют следующие методы цитологии:

1. Микроскопия
2. Центрифугирование
3. Метод культуры клеток и тканей
4. Хроматография
5. Метод меченых атомов

Микроскопия

Микроскопия — это изучение объектов при помощи светового или электронного микроскопа. Во время световой микроскопии можно увидеть основные структуры клетки, такие как ядро и клеточная стенка. Также можно увидеть расположение тканей на срезах. При электронной микроскопии можно различить мельчайшие структуры и органеллы клетки, к примеру, рибосомы.

Микроскопия обширно применяется в медицине для диагностики заболеваний и для исследования различных тканей и органов человека. Например, методом микроскопии можно определить количество лейкоцитов в крови.

Центрифугирование

Метод центрифугирования основывается на возникновении центробежных сил, возникающих во время работы центрифуги. Центрифугирование позволяет разделить неоднородные субстанции на фракции.

В биологии центрифугирование используется для фракционирования клеточных структур. Этот метод позволяет выделить отдельные клеточные структуры и органеллы, которые во время центрифугирования формируют разные фракции: самые тяжелые и плотные элементы клетки оседают внизу, а самые легкие — наверху. Фракционирование клеточных структур начинается с гомогенизации, позволяющей исследователю предварительно освободить органеллы и биомолекулы из клеток.

Порядок оседания органоидов: ядро (самое тяжелое и плотное), митохондрии (хлоропласты), лизосомы, рибосомы, субъединицы рибосом.

Центрифуга
Фракции крови

Хроматография

Метод хроматографии применяется для разделения и анализа белков и пигментов. Рассматривая, например, растение, исследователю сложно сказать, какие пигменты в нём содержатся. Хроматография решает эту проблему, ведь в результате применения хроматографического метода мы получаем хроматограмму, на которой пигменты разделены в зависимости от их скорости движения в растворителе.

Хроматография

Метод меченых атомов

Во время исследования методом меченых атомов ученые заменяют обычные атомы на их изотопы. Для этого могут использоваться как радиоактивные, так и нерадиоактивные изотопы. В результате этого, регистрируя поведение меченых атомов, исследователь может изучать какие-либо явления в живых клетках, например скорость прохождения вещества через клеточную мембрану или процесс синтеза белков.

В медицине метод меченых атомов применяется при исследовании щитовидной железы. Пациент принимает внутрь радиоактивный изотоп йода, который накапливается в щитовидной железе, после чего меченые атомы регистрируются с помощью специальных приборов, например, гамма-камеры. Несмотря на то, что изотоп йода отличается от обычного йода по физическим свойствам, он может участвовать во всех обменных процессах так же, как и стабильный йод. По полученным данным можно выявить, как щитовидная железа поглощает йод, и как он перемещается внутри неё.

В биологии метод меченых атомов активно применяется для исследования процессов фотосинтеза

Современная гамма-камера

Ограничения технологии рекомбинантной ДНК

• Уничтожение местных видов в среде обитания, в которую внедряются генетически измененные виды.
• Теоретически устойчивые растения могут породить устойчивые сорняки, с которыми может быть трудно бороться.
• Миграция ДНК между разными организмами.
• Рекомбинантные организмы загрязняют естественную экосистему.
• Рекомбинантные организмы состоят из клонов, точно так же восприимчивых к болезням. Один единственный вредитель или болезнь может уничтожить всю популяцию за короткое время.
• Считается, что причиной появления супербактерий являются супербактерии.
• Опасения по поводу этических последствий попыток людей быть Богом и мешать естественному процессу выбора. Это усугубляется страхом перед тем, что можно сделать с помощью технологий и как это повлияет на нашу цивилизацию.
• Подобная система может привести к краже генетических данных людей и их использованию без их разрешения.
• Многие обеспокоены безопасностью изменения пищевых продуктов и лекарств с помощью рекомбинантной ДНК.

Что такое клонирование ДНК?

Клон можно описать как совокупность клеток, происходящих от родителя. Клоны генетически идентичны родительской клетке, из которой они воспроизводятся.

Клонирование ДНК происходит путем встраивания фрагментов ДНК внутрь молекул ДНК. Реплицирующаяся молекула является хранителем векторов ДНК. Клон — это набор клеток или особей, происходящих от одного предшественника. Клоны генетически похожи, потому что каждый раз, когда клетка воспроизводится, она создает одни и те же дочерние клетки. Ученые нашли метод создания нескольких копий одного фрагмента ДНК, гена, который можно использовать для получения идентичных дубликатов клона ДНК. Процесс клонирования ДНК включает в себя вставку фрагментов ДНК внутрь крошечной молекулы ДНК. Молекула предназначена для размножения внутри живых клеток, таких как бактерии. Носителем ДНК-вектора являются крошечные реплицирующиеся молекулы. Плазмиды, дрожжевые клетки, а также вирусы являются одними из основных примеров векторов технологии рДНК. Плазмиды представляют собой молекулы ДНК круглой формы, которые бактерии вводят в организм человека. Они не являются частью генома клетки. Они несут гены, которые придают клетке-хозяину благоприятные характеристики, например, способность к матированию и устойчивость к лекарствам. Их легко контролировать, потому что они крошечные и несут дополнительную ДНК, которая была интегрирована в них.

Важность клонирования ДНК:

Сельское хозяйство входит в число областей, в которых используется генетическое клонирование. Азотфиксация происходит цианобактериями. Желаемые гены способны повысить урожайность сельскохозяйственных культур и улучшить здоровье почвы

В процессе этой техники сокращается использование удобрений и создаются продукты, не содержащие химикатов.
В сфере медицины клонирование генов приобрело очень важное значение. Витамины, гормоны и даже лекарства создаются им.
Он способен определять и распознавать наличие отдельного гена, который может быть изменен в процессе роста в контролируемой атмосфере.
Он используется в области генной терапии, где поврежденные гены заменяются здоровым геном

Этот метод можно использовать для лечения таких заболеваний, как серповидно-клеточная анемия и лейкемия.

Каково будущее генетических манипуляций?

Ученые с энтузиазмом относятся к возможностям, которые смогут создать генетические манипуляторы. В то время как методы на горизонте различаются, все они имеют общую точность, с которой геномы могут быть изменены.

CRISPR-Cas9

Одним из примеров этого является CRISPR-Cas9. Это белок, который позволяет очень точно вставлять и удалять ДНК. CRISPR — это аббревиатура от «кластеризованные регулярно перемежающиеся короткие палиндромные повторы», а Cas9 может быть сокращенным термином для «родственных CRISPR белков 9». С начала года ученые были взволнованы потенциалом его применения. Эти процессы более быстрые и точные. Они также дешевле, чем другие методы.

Этические вопросы

Хотя многие технологические достижения позволяют использовать более точные методы, возникают этические вопросы. Например, если у нас есть возможность что-то сделать, означает ли это, что мы должны взяться за это? Есть ли этические проблемы с более точным генетическим тестированием, особенно в отношении генетических нарушений человека?

Начиная с первоначальной работы Пола Берга, который организовал Международный конгресс по молекулам рекомбинантной ДНК в 1975 г., и заканчивая текущими рекомендациями, разработанными Национальным институтом здравоохранения (NIH), возникло множество этических вопросов, которые были решены.

Руководство NIH

В руководящих принципах NIH говорится, что они «подробно описывают меры предосторожности и протоколы сдерживания для клинических и фундаментальных исследований с участием синтетических или рекомбинантных молекул ДНК, а также создания и использования организмов, а также вирусов, содержащих синтетические или рекомбинантные молекулы ДНК». Руководящие принципы были созданы, чтобы предоставить исследователям соответствующие руководящие принципы поведения для проведения исследований в этой области

Биоэтики утверждают, что наука должна постоянно быть этически сбалансированной, чтобы прогресс приносил пользу человечеству, а не причинял вреда.

Основные и традиционные методы исследования, используемые в биотехнологии

До того как возникла биотехнология, широко применялась селекция. Она была известна еще тысячи лет назад. Тогда это был шанс человека хоть немного приблизиться к решению вопроса «как подчинить природу».

Скрещивая овощи и фрукты разных сортов, люди могли в результате получить улучшенный вкус или повышенную урожайность, устойчивость к неблагоприятным погодным условиям. Селекция постепенно развивалась, поэтому не потеряла актуальность и по сей день.

Ученые-селекционеры до сих пор путем скрещивания пытаются улучшить особенности растений, создать более урожайные сорта и новые породы домашнего скота.

Сам селекционный процесс состоит в том, что предварительно необходимо сосредоточить внимание на отборе полезных животных и растений. Далее, происходит процесс скрещивания, после которого новый биологический организм наделен свойствами родительских генов

Недостатком селекционного метода можно считать неточность и большой период, необходимый для фиксации полученного результата.

Селекционер в своей работе часто полагается на случай, поскольку эксперимент может оказаться как удачным, так и иметь совершенно противоположный эффект. Все дело в том, что селекция не имеет отношения к генам и клеткам, то есть не вмешивается настолько глубоко и основательно.

В процессе скрещивания новый организм может получить как полезные качества, так и абсолютно бесполезные.

Общие методы биологических исследований

Общие методы делятся на две большие группы — теоретические и эмпирические. Теоретический и эмпирический методы практически никогда не используются по отдельности, ведь ни без того, ни без другого исследователю не удастся получить качественное и достоверное знание.

Эмпирические методы

Также эти методы называются практическими. Эмпирические методы предполагают получение знаний опытным путем, либо с использованием различных измерительных приборов (например, линейка, секундомер, циркуль и др.), либо основываясь на чувственном восприятии (с помощью органов чувств).

К эмпирическим методам относятся:

1. Наблюдение. Этот метод основывается на целенаправленном восприятием человеком различных биологических процессов и явлений. Пример: наблюдение за поведением диких животных, используя органы чувств

В экологии активно применяется метод мониторинга, заключающийся в непрерывном наблюдении и фиксации его результатов

2. Описание. Данный метод основывается на методе наблюдения, в результате которого мы собираем и описываем различные факты и явления. К примеру, в результате наблюдения за дикими животными, мы составляем описание их поведения в различных ситуациях
3. Измерение. Данный метод предполагает использование различных измерительных приборов. Пример: измерение уровня насыщения кислородом крови человека при помощи пульсоксиметра, либо измерение частоты сердечных сокращений с использованием секундомера
4. Эксперимент. Суть этого метода исследования заключается в том, что мы получаем знания путем эксперимента, в ходе которого процессы и явления изучаются в строго контроллируемых нами условиях. Пример: лабораторный эксперимент, направленный на исследование скорости оседания эритроцитов пациента

Теоретические методы

Теоретические методы исследований предполагают умственную работу, в результате которой мы получаем умозаключение

К теоретическим методам относятся:

Сравнение. Совершая умственную работу, мы можем изучить сходства и различия между различными процессами, объектами или явлениями по какому-либо признаку. Пример: сравнение сходств и различий социального поведения разных видов пчёл

Классификация — это метод разделения крупной группы на более мелкие подгруппы по какому-либо признаку. Классификация подразумевает иерархию между своими элементами. После наблюдения, описания и сравнения различных процессов или явлений, ученый может классифицировать свои знания. Пример: создание классификации ядовитых растений по механизму их воздействия на организм человека

Анализ

Это метод теоретического исследования, в ходе которого человек разделяет целостный объект исследования на составные части, а затем изучает каждую по отдельности, в результате чего появляется возможность рассмотреть какое-либо явление, объект или процесс с разных его сторон

Синтез — это теоретический метод исследования, заключающийся в объединении ранее изученных по отдельности свойств объекта или явлений в единую систему, в результате чего мы получаем возможность изучить эти самые объекты и явления как единое целое, принимая во внимание взаимосвязь ранее разделенных его частей

Обобщение. Также называется индукцией

Используется для установления общих свойств и признаков изучаемых объектов путем перехода от частного к более общему понятию или суждению. Обобщение является крайне важным теоретическим методом при построении фундаментальных теорий. Пример: изучив окраску нескольких представителей пчел одного вида, мы можем предположить, что данный окрас свойственен всем пчелам данного вида.

Исторический метод предполагает изучение истории чего-либо для того, чтобы установить на этой основе общую закономерность процесса или явления. Используется, например, при изучении закономерностей появления какого либо анатомического образования или физиологического процесса, а также для изучения становления структуры и функций организмов

Абстрагирование позволяет не учитывать какие-либо свойства объекта или явления, одновременно с выделением интересующих исследователя других свойств и особенностей этого объекта или явления

Моделирование. Суть моделирования заключется в создании математических, компьютерных и др. моделей для изучения свойств интересующего нас объекта или явления. В биологии чаще используются биологические и физико-химические модели. Пример: врач-эпидемиолог создает компьютерную модель распространения нового вируса среди населения для изучения скорости и широты распространения новой болезни

FAQ

Что такое технология рекомбинантной ДНК?

Технология рекомбинантной ДНК — это генная инженерия, при которой ген одного организма встраивается в другой. Этот процесс позволяет ученым изменять характеристики организмов для производства полезных белков для медицинских целей, таких как производство инсулина.Технология рекомбинантной ДНК используется для клонирования организмов. Клонирование — это процесс получения генетически идентичных копий организма от одного родителя. Чаще всего это происходит, когда два разных родителя производят потомство, которое содержит генетические черты обоих родителей. Первое успешное клонирование овец было проведено в 1978 году Брюсом Бейтлером в Стэнфордском университете.

Что наиболее похоже на роль gfp в технологии рекомбинантной ДНК?

Роль GFP в технологии рекомбинантной ДНК состоит в том, чтобы дать исследователям возможность обнаруживать небольшие количества определенных белков. Экспрессируя их из плазмиды, они могут использовать методы флуоресцентной микроскопии для визуализации этих белков с высоким разрешением. Они также открывают новые возможности для изучения белок-белковых взаимодействий.Ген GFP отвечает за производство зеленого флуоресцентного белка. Этот ген был впервые выделен из медузы Aequorea victoria около 35 лет назад. В настоящее время многие ученые используют GFP для изучения поведения отдельных клеток внутри живых организмов. Например, биологи используют GFP для маркировки определенных белков внутри клеток, а затем наблюдают, как они перемещаются и взаимодействуют с другими молекулами.

Почему бактерии используются в технологии рекомбинантной ДНК

Бактерии используются в рекомбинантных технологиях по разным причинам. Они содержат внехромосомную ДНК, называемую плазмидой, которая может независимо реплицироваться. Ими легче манипулировать, и они быстро воспроизводятся в среде. Трансформанты можно легко подвергать скринингу, селекции и переносу в клетки-мишени.

Немного истории

В традиционном, классическом, понимании биотехнология — это наука о методах и технологиях производства различных ценных веществ и продуктов с использованием природных биологических объектов (микроорганизмов, растительных и животных клеток), частей клеток (клеточных мембран, рибосом, митохондрий, хлоропластов)  и процессов.

Корни биотехнологии уходят в далёкое прошлое и связаны с хлебопечением, виноделием и другими способами приготовления пищи, известными человеку еще в древности. Например, такой  биотехнологический процесс, как  брожение с участием микроорганизмов, был известен и широко применялся  еще в древнем Вавилоне, о чем  свидетельствует описание приготовления пива, дошедшее до нас виде записи на дощечке, обнаруженной в 1981 г. при раскопках  Вавилона.

Наукой биотехнология стала благодаря исследованиям и работам французского ученого, основоположника современной микробиологии и иммунологии Луи Пастера (1822-1895).

В ХХ веке происходило бурное развитие молекулярной биологии и генетики с применением достижений химии и физики. Важнейшим направлением исследований явилась разработка методов культивирования клеток растений и животных. И если еще совсем недавно для промышленных целей выращивали только бактерии и грибы, то сейчас появилась возможность не только выращивать любые клетки для производства биомассы, но  и управлять их развитием, особенно у растений. Таким образом, новые научно-технологические подходы воплотились в разработку биотехнологических методов, позволяющих манипулировать непосредственно генами, создавать новые продукты, организмы и изменять свойства уже существующих. Главная цель применения этих методов — более полное использование потенциала живых организмов в интересах хозяйственной деятельности человека.

В 70-е годы появились и активно развивались такие важнейшие   области биотехнологии, как  генетическая (или генная) и  клеточная инженерия, положившие начало «новой» биотехнологии, в отличие от «старой» биотехнологии, основанной на традиционных микробиологических процессах. Так, обычное производство спирта в процессе брожения – это  «старая» биотехнология, но использование в этом процессе дрожжей, улучшенных методами генной инженерии с целью увеличения выхода спирта, — «новая» биотехнология.

Основной принцип технологии рекомбинантной ДНК

Несмотря на то, что используется множество различных и сложных методов, генетические манипуляции основаны на довольно простых идеях. В основе технологии лежит идея о том, что генетическая информация, хранящаяся в ДНК и организованная в гены, является ресурсом, который можно по-разному использовать для достижения целей как в фундаментальной, так и в прикладной науке и медицине.

Каждое живое существо состоит из одной или нескольких клеток. ДНК каждой клетки содержит инструкции по созданию тысяч белков.

Объявления

Фрагмент ДНК с инструкциями по созданию определенного белка (называемый «интересующим геном») и нужными контрольными кодами (такими как «промотор», «оператор» и «регулятор») можно поместить в клетку-хозяина, где он становится частью генома клетки-хозяина.

Затем интересующий белок получают путем выращивания большого количества рекомбинантных клеток. Этот рекомбинантный белок, который хранится внутри клетки или высвобождается в культуральную среду, может быть извлечен, очищен и превращен в продукт, который можно использовать в здравоохранении, промышленности или сельском хозяйстве.

Объявления

Клетка-хозяин может состоять из бактерий, грибов, дрожжи, или клетки животных. В некоторых случаях мы просто хотим сделать несколько копий вставленного интересующего гена и не хотим, чтобы он превращался в белки. В этом случае мы берем созданные копии гена, очищаем их и сохраняем.

Биотехнологические компании

Среди наиболее развивающихся компаний можно рассмотреть следующие:

• «GENENTECH». Один из лидеров на рынке биотехнологии. Входит в группу швейцарской фармацевтической компании. Специализируется на исследованиях и разработке в областях онкологии, офтальмологии.
• «NOVARTIS». Швейцарская корпорация, специализирующаяся на производстве инновационных лекарственных средств, вакцин. Занимается исследованиями в области кардиологии, дерматологии, онкологии, иммунологии, неврологии.
• «MERCK&CO.». Американская компания, которая реализует препараты в терапевтических целях. Также занимается производством безрецептурных вакцин, чтобы предотвратить распространение редких заболеваний.

Химические веществаСырье в промышленностиСернистый газ