Клеточная инженерия – это один из основных разделов современной биотехнологии, основанный на выделении и культивировании тканей и клеток высших многоклеточных организмов. Культивирование тканей и клеток происходит вне организма – in vitro («в пробирке, в колбе, в стеклянной посуде» ) , в специально подобранных условиях. Значение клеточной инженерии: 1. Применение клеточных культур позволяет преодолеть многие проблемы биоэтики (биологической этики) , связанные с умерщвлением животных. Поэтому культуры клеток широко используются в научных исследованиях. 2. В культуре можно выращивать строго определенные клетки в неограниченном количестве. Поэтому культуры клеток и тканей, выделенные из природного материала, широко используются при промышленном производстве биологически активных веществ. В частности, на клеточно-тканевом уровне выращиваются женьшень, родиола розовая и другие лекарственные растения. 3. Из апикальных меристем путем микроклонирования получают посадочный материал ценных сортов растений, свободный от многих болезней (например, от вирусов и микоплазм) , в частности, безвирусный посадочный материал цветочных и плодово-ягодных культур. На питательной среде размножают и каллусные ткани, которые в дальнейшем дифференцируются с образованием целостных растений. 4. Решаются проблемы получения отдаленных гибридов растений. Во-первых, путем соматической гибридизации можно скрещивать растения, которые не скрещиваются обычным путем. Во-вторых, полученные отдаленные гибриды можно воспроизводить, минуя семенное размножение и мейотический фильтр. 5. На культурах клеток получают вакцины, например, против кори, полиомиелита. В настоящее время решается вопрос крупномасштабного производства моноклональных антител на основе гибридомных культур. 6. Сохраняя культуры клеток, можно сохранять генотипы отдельных организмов и создавать банки генофондов отдельных сортов и даже целых видов, например, в виде мериклонов (культур меристем) . 7. Манипуляции с отдельными клетками и их компонентами используются для клонирования животных. Например, ядра из клеток кишечного эпителия головастика внедряются в энуклеированные яйцеклетки лягушки. В результате из таких яйцеклеток развиваются особи с генетически идентичными ядрами.
Генная инженерия представляет собой совокупность методов, позволяющих создавать синтетические системы на молекулярно- биологическом уровне. Генная инженерия дает возможность конструировать функционально активные структуры в форме рекомбинантных ДНК вне биологических систем (in vitro), а затем вводить их в клетки. Практические достижения современной генной инженерии заключаются в следующем: – Созданы банки генов, или клонотеки, представляющие собой коллекции клонов бактерий. Каждый из этих клонов содержит фрагменты ДНК определенного организма (дрозофилы, человека и других) . – На основе трансформированных штаммов вирусов, бактерий и дрожжей осуществляется промышленное производство инсулина, интерферона, гормональных препаратов. На стадии испытаний находится производство белков, позволяющих сохранить свертываемость крови при гемофилии, и других лекарственных препаратов. – Созданы трансгенные высшие организмы (некоторые рыбы и млекопитающие, многие растения) в клетках которых успешно функционируют гены совершенно других организмов. Широко известны генетически модифицированные растения, устойчивые к высоких дозам определенных гербицидов, а также Bt-модифицированные растения, устойчивые к вредителям. – Разработаны методы клонирования строго определенных участков ДНК, например, метод полимеразной цепной реакции. ПЦР-технологии применяются для идентификации определенных нуклеотидных последовательностей, что используется при ранней диагностике некоторых заболеваний, например, для выявления носителей ВИЧ-инфекции. В настоящее время интенсивно изучается возможность коррекции генома человека (и других организмов) при генетических и негенетических заболеваниях.
Окраска шерсти кроликов определяется двумя не сцепленными друг с другом аутосомными генами. Доминантный аллель одного гена обусловливает наличие пигмента. При наличии двух рецессивных аллелей этого гена пигмент не образуется, поэтому кролики получаются белыми. Доминантный аллель другого гена обусловливает неравномерное распределение имеющегося пигмента по длине волоса, поэтому у кроликов формируется серая окраска. В отсутствие этого доминантного аллеля пигмент равномерно распределяется по волосу, поэтому у кроликов формируется черная окраска шерсти. Черного кролика несколько раз скрещивали с белой крольчихой. Половина их многочисленного потомства имела серую шерсть, а половина – белую.
Каковы генотипы скрещиваемых животных и их потомства?
Эта задача – на дигибридное скрещивание, так как скрещиваемые организмы анализируют по двум парам альтернативных признаков. Первая пара альтернативных признаков: наличие пигмента – отсутствие пигмента; вторая пара альтернативных признаков: неравномерное распределение пигмента – равномерное распределение пигмента. За эти признаки отвечают аллели двух разных генов. Поэтому для обозначения аллелей разных генов будем использовать две буквы алфавита: “А” и “В”. Гены расположены в аутосомах, поэтому будем обозначать их только с этих букв, без использования символов Х- и Y – хромосом. В условии прямо сказано, какой из признаков является доминантным, а какой – рецессивным. Поэтому без затруднений составим таблицу “признак – ген”.
Значение клеточной инженерии:
1. Применение клеточных культур позволяет преодолеть многие проблемы биоэтики (биологической этики) , связанные с умерщвлением животных. Поэтому культуры клеток широко используются в научных исследованиях.
2. В культуре можно выращивать строго определенные клетки в неограниченном количестве. Поэтому культуры клеток и тканей, выделенные из природного материала, широко используются при промышленном производстве биологически активных веществ. В частности, на клеточно-тканевом уровне выращиваются женьшень, родиола розовая и другие лекарственные растения.
3. Из апикальных меристем путем микроклонирования получают посадочный материал ценных сортов растений, свободный от многих болезней (например, от вирусов и микоплазм) , в частности, безвирусный посадочный материал цветочных и плодово-ягодных культур. На питательной среде размножают и каллусные ткани, которые в дальнейшем дифференцируются с образованием целостных растений.
4. Решаются проблемы получения отдаленных гибридов растений. Во-первых, путем соматической гибридизации можно скрещивать растения, которые не скрещиваются обычным путем. Во-вторых, полученные отдаленные гибриды можно воспроизводить, минуя семенное размножение и мейотический фильтр.
5. На культурах клеток получают вакцины, например, против кори, полиомиелита. В настоящее время решается вопрос крупномасштабного производства моноклональных антител на основе гибридомных культур.
6. Сохраняя культуры клеток, можно сохранять генотипы отдельных организмов и создавать банки генофондов отдельных сортов и даже целых видов, например, в виде мериклонов (культур меристем) .
7. Манипуляции с отдельными клетками и их компонентами используются для клонирования животных. Например, ядра из клеток кишечного эпителия головастика внедряются в энуклеированные яйцеклетки лягушки. В результате из таких яйцеклеток развиваются особи с генетически идентичными ядрами.
Генная инженерия представляет собой совокупность методов, позволяющих создавать синтетические системы на молекулярно- биологическом уровне.
Генная инженерия дает возможность конструировать функционально активные структуры в форме рекомбинантных ДНК вне биологических систем (in vitro), а затем вводить их в клетки.
Практические достижения современной генной инженерии заключаются в следующем:
– Созданы банки генов, или клонотеки, представляющие собой коллекции клонов бактерий. Каждый из этих клонов содержит фрагменты ДНК определенного организма (дрозофилы, человека и других) .
– На основе трансформированных штаммов вирусов, бактерий и дрожжей осуществляется промышленное производство инсулина, интерферона, гормональных препаратов. На стадии испытаний находится производство белков, позволяющих сохранить свертываемость крови при гемофилии, и других лекарственных препаратов.
– Созданы трансгенные высшие организмы (некоторые рыбы и млекопитающие, многие растения) в клетках которых успешно функционируют гены совершенно других организмов. Широко известны генетически модифицированные растения, устойчивые к высоких дозам определенных гербицидов, а также Bt-модифицированные растения, устойчивые к вредителям.
– Разработаны методы клонирования строго определенных участков ДНК, например, метод полимеразной цепной реакции. ПЦР-технологии применяются для идентификации определенных нуклеотидных последовательностей, что используется при ранней диагностике некоторых заболеваний, например, для выявления носителей ВИЧ-инфекции.
В настоящее время интенсивно изучается возможность коррекции генома человека (и других организмов) при генетических и негенетических заболеваниях.
Окраска шерсти кроликов определяется двумя не сцепленными друг с другом аутосомными генами. Доминантный аллель одного гена обусловливает наличие пигмента. При наличии двух рецессивных аллелей этого гена пигмент не образуется, поэтому кролики получаются белыми. Доминантный аллель другого гена обусловливает неравномерное распределение имеющегося пигмента по длине волоса, поэтому у кроликов формируется серая окраска. В отсутствие этого доминантного аллеля пигмент равномерно распределяется по волосу, поэтому у кроликов формируется черная окраска шерсти. Черного кролика несколько раз скрещивали с белой крольчихой. Половина их многочисленного потомства имела серую шерсть, а половина – белую.
Каковы генотипы скрещиваемых животных и их потомства?
Эта задача – на дигибридное скрещивание, так как скрещиваемые организмы анализируют по двум парам альтернативных признаков. Первая пара альтернативных признаков: наличие пигмента – отсутствие пигмента; вторая пара альтернативных признаков: неравномерное распределение пигмента – равномерное распределение пигмента. За эти признаки отвечают аллели двух разных генов. Поэтому для обозначения аллелей разных генов будем использовать две буквы алфавита: “А” и “В”. Гены расположены в аутосомах, поэтому будем обозначать их только с этих букв, без использования символов Х- и Y – хромосом. В условии прямо сказано, какой из признаков является доминантным, а какой – рецессивным. Поэтому без затруднений составим таблицу “признак – ген”.
Объяснение: