Проблемы генной инженерии реферат

Обновлено: 05.07.2024

Содержание

Работа состоит из 1 файл

Реферат по биологии.docx

Министерство образования и науки Российской Федерации

Филиал федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Российский государственный профессионально-педагогический

Кафедра профессионально- педагогического образования

Реферат

по дисциплине

на тему:

Выполнил: студентка группы

Св – 111 СГПР Леднева Ю.В.

Проверил: Крюкова Н.С.

1.1.Проблемы и перспективы………………………………………….7

1.2.Достижения развития……………………………. . 9

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ …………………..13

В данном реферате рассматриваются основные характеристики, проблемы и перспективы такой новейшей технологии, как генная инженерия. В настоящее время эта тема весьма актуальна. На начало 21-го века в мире проживает около 5 млрд. человек. По прогнозам учёных к концу 21-го века население Земли может увеличиться до 10 миллиардов. Как прокормить такое количество людей качественной пищей, если и при 5 миллиардах в некоторых регионах население голодает? Впрочем, даже если бы такой проблемы не существовало, то человечество, для решения других своих проблем, стремилось бы внедрять в сельское хозяйство наиболее производительные биотехнологии. Одной из таких технологий как раз и является генная инженерия.
Для написания реферата производился сбор материала, его обобщение и систематизация, что было весьма затруднительно, потому что в источниках существует много разногласий, много точек зрения. Так как генная инженерия большое развитие получила именно в наши дни, то еще очень мало выпущено книг, посвященных этой теме, и поэтому в работе использовались статьи, найденные в Internet.
Генная инженерия - направление исследований в молекулярной биологии и

генетике, конечной целью которых является получение с помощью лабораторных приемов организмов с новыми, в том числе и не втречающи-мися в природе, комбинациями наследственных свойств. В основе генной инженерии лежит обусловленная последними достижениями молекулярной биологии и генетики возможность целенаправленного манипулирования с фрагментами нуклеиновых кислот. К этим достижениям следует отнести установление универсальности генетического кода, то есть факта, что у всех живых организмов включение одних и тех же аминокислот в белковую молекулу кодируются одними и теми же последовательностями нуклеотидов в цепи ДНК успехи генетической энзимологии, предоставившей враспоряже-не исследователя набор ферментов, позволяющих получить в изолированном виде отдельные гены или фрагменты нуклеиновой кислоты, осуществлять синтез фрагментов нуклеиновых кислот, объединить в единое целое полученные фрагменты. Таким образом, изменение наследственных свойств организма с помощью генной инженерии сводится к конструированию из различных фрагментов нового генетического

материала, введение этого материала в рецепиентный организм, создания

условий для его функционирования и стабильного наследования.

Генная инженерия — экспериментальная наука. Возникла на стыке молекулярной биологии и генетики официально в 1972 г., когда в лаборатории П. Берга (Стенфордский университет, США) была получена первая рекомбинантная (гибридная) ДНК на базе объединения генетического материала, полный геном вируса обезьян 40, часть генома измерного бактериофага и гены галактозного оперона.

Генная инженерия нацелена на создание организмов с новыми комбинациями наследственных свойств путем конструирования функционально-активных генетических структур в форме рекомбинантных ДНК из фрагментов геномов разных организмов, которые вводились в клетку.

Как отмечалось, впервые рекомбинантную ДНК получила группа П. Берга в 1972 г.

В 1973-74 гг. С. Коэном, Д. Хелинским, Г. Бойером и другими учеными впервые сконструированы функционально активные молекулы гибридной ДНК, то есть удалось их клонирование. Были созданы первые, не существующие в Природе, плазмиды (стабилизатор наследства) на базе ДНК из разных видов бактерий и высших организмов, из ДНК лягушки (кодирующей синтез рРНК), морского ежа (контролирующей синтез белков-гистон), и от мыши.

Вскоре аналогичная работа была выполнена в нашей стране группой специалистов под руководством С. И. Алиханяна и А. А. Баева.

Достижения генетики и химии нуклеиновых кислот позволили разработать методологию генной инженерии:

—открытие явления рестрикции — модификации ДНК и выделение ферментов рестриктаз для получения специфических ферментов;

—создание методов химического и ферментативного синтеза генов;

—выявление векторных молекул ДНК, способных перенести в клетку чужеродную ДНК и обеспечить там экспрессию соответствующих генов;

— разработка методов трансформации у различных организмов и отбор клонов, несущих рекомбинантные ДНК.

Явление рестрикции — модификации ДНК впервые наблюдали Г. Бертани и Д. Ж. Вейгль, а его суть раскрыл В. Арберг: в бактериях действуют специальные ферменты, способные специфично распознать "свою" (бактериальную) ДНК от "чужой" (фаговой). Эти ферменты ограничивают возможность размножения фаговой ДНК в бактериях путем ее специфичной (в зависимости от типа фермента) деградации. Такие ферменты были названы эндонуклеазами рестрикции няирестриктазами.

В 1971 г. группой Г. Смитга была выделена первая рестриктаза, специфично расщепляющая двухцепочную ДНК в строго определенных сайтах. Вскоре было установлено, что болынинство видов бактерий обладает специфичными системами рестрикции — модификации.

В генной инженерии используют ферменты, разрывающие двухцепочную ДНК в зоне участка узнавания или на незначительном фиксированном расстоянии от него. Фермент распознает специфичную последовательность и разрезает ее. В последнем случае образуются выступающие одноцепочечные концы, получившие название "липких". В настоящее время известно несколько сотен таких рестриктаз, что обеспечивает возможность получения различных фрагментов ДНК, содержащих желаемые гены.

Работы в направлении синтеза гена начались еще до 1972 г.

Так в 1969 г. появились публикации по выделению генов при помощи физических и генетических методов.

На начальном этапе развития генной инженерии широко использовался способ получения генов из природных источников, и он до сих пор применяется для создания банка генов.

В том же году группой Корани впервые осуществлен химический синтез расшифрованного гена аланиновой тРНК дрожжей, но функционально не активный; позднее и активный ген супрессорный тирозиновой тРНК, галактозного оперона.

Этому способствовало совершенствование методов определения первичных структур (секвенирования) нуклеиновых кислот, а также белков и других продуктов, кодируемых синтезированным геном.

Секвенирование ДНК играет большую роль и в изучении функций генов и генетических систем.

Метод химического синтеза генов и введения их в клетки микроорганизмов обеспечил возможность получения продуцентов инсулина человека для лечения больных диабетом, открылся путь для производства продуктов белковой природы.

Широкое распространение нашел метод ферментативного синтеза генов по механизму обратной транскрипции. Не вдаваясь в его суть, отметим, что он позволяет синтезировать практически любой ген в присутствии соответствующих иРНК, методы выделения которых достаточно хорошо разработаны.

С его помощью созданы и клонированы в бактериях гены, кодирующие глобины человека, животных, птиц и т. п., интерферон человека, который используют для борьбы с вирусными инфекциями, злокачественными опухолями и рядом других заболеваний.

Однако остается нерешенной проблема стабильности гибридных молекул. Вектор должен обеспечивать стабильное наследование рекомбинантных ДНК в автономном, реже интегрированном с хромосомой состоянии, иметь генетические маркеры для обнаружения трансформированных клеток, содержать сайт узнавания и др. Он используется для получения банка генов, так как клонированные в них большие фрагменты ДНК легко хранить, выделять и анализировать. Создаются специальные векторы и для клонирования рекомбинантных ДНК в клетках животных и растений, при этом в клетках животных ими могут быть некоторые вирусы, а растений — агробактерии на основе специальных плазмид и передаваться клеткам в естественных условиях бактериями.

Одним из перспективных методов клеточной инженерии в культуре клеток человека, животного и растения является гибридизация соматических клеток (Б. Эфрусси и Г. Барски).

В культивируемые клетки млекопитающих или развивающиеся эмбрионы ДНК вводят методом микроинъекции ДНК в ядро с помощью микроманипулятора.

Развитие методов микрохирургии клеток позволило заменять ядра оплодотворенных яйцеклеток на ядра из соматических клеток и в результате получать организм, идентичный тому, чье ядро было перенесено в яйцеклетку.

Создание гибридов высших растений возможно путем слияния протопластов и соматической гибридизации растительных клеток.

Все эти методы могут использоваться для конструирования новых форм микроорганизмов, животных и растений, несущих гены, детерминирующие желаемые признаки.

Не менее важна генная инженерия как аппарат фундаментальных исследований.

Потенциальные возможности генной инженерии в действительности очень велики, и они будут реализовываться.

Клонирование есть воспроизведение живого существа из его неполовых клеток. Это попытка прорыва сквозь запреты Природы.

Клонирование органов и тканей — это задача номер один в области трансплантологии, травматологии и др. областях медицины и биологии.

При пересадке клонированных органов не возникает реакции отторжения и возможных последствий (например, рака, развивающегося на фоне иммунодефицита). Клонированные органы — это спасение для людей, попавших в автомобильные аварии или иные катастрофы, а также нуждающихся в радикальной помощи из-за каких-либо заболеваний.

Клонирование может дать возможность бездетным людям иметь своих собственных детей, поможет людям, страдающим тяжелыми генетическими заболеваниями. Так, если гены, определяющие какую-либо подобную болезнь, содержатся в хромосомах отца, то в яйцеклетку матери пересаживается ядро ее собственной соматической клетки, тогда появится ребенок, лишенный опасных генов, точная копия матери. Если эти гены содержатся в хромосомах матери, то в ее яйцеклетку будет перемещено ядро соматической клетки отца — появится здоровый ребенок, копия отца.

Более скромная, но не менее важная задача клонирования — регуляция пола сельскохозяйственных животных, а также клонирование в них человеческих генов "терапевтических белков", которые используются для лечения людей, например гемофиликов, у которых мутировал ген, кодирующий белок, участвующий в процессе свертывания крови. Это тем более важно, поскольку гемофилики считаются "группой риска" по СПИДу.

Бум, связанный с рождением овечки Долли, это всего лишь эпизод развитии клонирования. Когда она подрастет и обзаведется своим потомством, в ее молоке будет и человеческий белок, отличающийся от овечьего. Она станет на службу человечеству.

Американские ученые несколько модифицировали метод шотландцев, использовав ядра эмбриональных (зародышевых) фибробластов — взятых у взрослого организма клеток. Это облегчило задачу введения "чужого" гена, поскольку в культуре фибробластов это делать значительно легче и дешевле.

А, кроме того, так был обойден теломерасный (теломерас — бессмертие гена) запрет и смягчен запрет на клонирование (не распространяется на животных, отдельные органы и ткани, а клонирование людей отодвигается на 10 лет).

Это сулит уникальные перспективы для человечества, несмотря на все высказанные политическими, религиозными, научными и общественными деятелями морально-этические и чисто биологические возражения по использованию клонирования.

История развития ДНК.

ДНК была открыта Иоганном Фридрихом Мишером в 1869 году. Вначале новое вещество получило название нуклеин, а позже, когда Мишер определил, что это вещество обладает кислотными свойствами, вещество получило название нуклеиновая кислота.

Введение…………………………………………………………………… 2
Глава1. Возможности генной инженерии………………………………. 4
1.1. Генная инженерия ………………………………………………….. 4
1.2. Основные этапы развития генной инженерии …………………… 6
Глава 2. Перспективы генной инженерии ……………………………… 9
2.1.Успехи в сельском хозяйстве ………………………………………… 9
2.2. Успехи в животноводстве ………………………………………… 12
Глава 3. Проблемы генной инженерии ……………………………… 15
Заключение ………………………………………………………………18
Список использованной литературы………………………………… 19

Файлы: 1 файл

рефератКСЕ.doc

Тема работы: Генная инженерия: возможности, проблемы и перспективы

Глава1. Возможности генной инженерии………………………………. 4

Генная инженерия ………………………………………………….. 4
Основные этапы развития генной инженерии …………………… 6

Глава 2. Перспективы генной инженерии ……………………………… 9

2.1.Успехи в сельском хозяйстве ………………………………………… 9

2.2. Успехи в животноводстве ………………………………………… 12

Глава 3. Проблемы генной инженерии ……………………………… 15

Список использованной литературы………………………………… 19

Эпоха научно-технического и технологического прогресса, в которой обитает современное человечество, дополнилась в последние 20 лет стремительным развитием генной инженерии - биотехнологии, связанной с использованием биологических систем, живых организмов или их производных для изготовления или изменения продуктов с целью их конкретного использования. Генная инженерия расширяет наши границы и открывает новые перспективы в познании явлений природы, в решении актуальных проблем медицины, в совершенствовании и модернизации многочисленных отраслей промышленности и сельского хозяйства, в разрешении многих экологических и социальных проблем.

Успех генно-инженерных исследований уже способствовал появлению многих полезных веществ, и он, несомненно приведет и в дальнейшем к созданию и применению нового поколения вакцин, современных лекарственных препаратов и диагностических средств, пищевых продуктов и пищевых добавок, других необходимых в различных отраслях народного хозяйства веществ, а также к получению и выращиванию трансгенных (содержащих в себе не свойственные данному виду гены) микроорганизмов, растений или животных с нужными человеку признаками, к разработке новых оптимальных способов охраны окружающей среды.

Генная инженерия – самом мощный метод, имеющийся в арсенале прикладной генетики и биотехнологии, позволяющий посредством операций in vitro (в пробирке, вне организма), переносить генетическую информацию из одного организма в другой. Цель генной инженерии – получение биологических структур (индивидуальных генов, белков, микроорганизмов, животных и растений) с передаваемыми по наследству свойствами, которые невозможно получить традиционными методами селекции.

Можно выделить следующие основные характеристики генетически модифицированного организма:

- это любой биологический организм способный к воспроизводству или передаче генетического материала;

- содержит искусственную генетическую программу;

- получен, с применением методов генной инженерии

Бурное развитие генно-инженерных технологий помимо неоспоримого прогресса может оказать не только положительное, но в некоторых случаях и отрицательное воздействие на окружающую среду и человека.

Целью данной работы является изучение генной инженерии

Задачи работы - рассмотреть возможности, проблемы и перспективы генной инженерии.

Работа состоит из введения, глав основной части, заключения, списка литературы.

Во введении определена цель и соответствующие ей задачи.

В первой главе рассмотрены возможности и основные этапы развития генной инженерии, возникновение идеи переноса генов от одного организма в другой .

Во второй главе рассмотрены успехи генной инженерии в сельском хозяйстве и животноводстве

Глава третья выделяет основные проблемы, возникающие в связи с применением методов генной инженерии в различных областях.

В заключении сделан вывод о вкладе генной инженерии в решение глобальних проблем человечества.

Глава1. Возможности генной инженерии

1.1. О генной инженерии.

Генная инженерия появилась благодаря работам многих исследователей в разных отраслях биохимии и молекулярной генетики. На протяжении многих лет главным классом макромолекул считали белки. Существовало даже предположение, что гены имеют белковую природу. Лишь в 1944 году Эйвери, Мак Леод и Мак Карти показали, что носителем наследственной информации является ДНК. С этого времени начинается интенсивное изучение нуклеиновых кислот. Спустя десятилетие, в 1953 году Дж. Уотсон и Ф. Крик создали двуспиральную модель ДНК. Именно этот год принято считать годом рождения молекулярной биологии. Формально датой рождения генетической инженерии следует считать 1972 год, когда в Стенфордском университете П. Берг, С. Коэн, Х. Бойлер с сотрудниками создали первую рекомбинантную ДНК, содержавшую фрагменты ДНК вируса SV40, бактериофага и E. coli.

Сама идея переноса генов от одного организма в другой взята учеными из природы. Изучая почвенную бактерию Agrobacterium tumefaciens, образующую на стволах деревьев и кустарников характерные наросты, они обратили внимание на ее изощренную способность паразитировать. Эта бактерия, используя повреждение растения, внедряется туда и переносит в ядро его клетки фрагмент собственной ДНК, который встраивается в геном растения, вследствие чего оно начинает производить питательные вещества, необходимые для жизнедеятельности агробактерий. Не менее яркий пример — возбудители различных заболеваний — вирусы, обладающие способностью встраиваться в геном клетки хозяина, которая затем при делении воспроизводит помимо собственного еще и вирусный геном. Такой природный механизм горизонтального переноса генов (между отдельно существующими организмами, а не от родителей к потомству) и стал принципом генной инженерии.

1.2. Основные этапы развития генной инженерии:

1972 г. – впервые синтезирован ген

Группа исследователей во главе с американским биохимиком Полом Бергом, работавшим в Стэнфордском университете в Калифорнии, сообщила о создании вне организма первой рекомбинантной ДНК. Ее еще называют гибридной, т.к. она состоит из ДНК-фрагментов различных организмов. Первая рекомбинантная молекула ДНК состояла из фрагментов кишечной палочки (E. Coli – Escherihia coli), группы генов самой этой бактерии и полной ДНК вируса SV40, вызывающего развитие опухолей у обезьяны. Такая рекомбинантная структура теоретически могла обладать функциональной активностью в клетках, как кишечной палочки, так и обезьяны. Она могла как челнок “ходить” между бактерией и животным. За эту работу Полу Бергу в 1980 году присуждена Нобелевская премия.

1973 г. – клонирован первый бактериальный ген (клонирование – получение множества идентичных копий);

1973 г. Стэнли Кохэн и Герберт Бойер впервые перенесли ген из организма в организм (внедрили новый ген в бактерию кишечной палочки (E. coli).) - рождение генной инженерии);

1976 г. – получены соматотропин и инсулин человека с помощью кишечной палочки;

Соматотропин - гормон роста человека - получают из бактерии Е.coli (кишечной палочки). Соматотропин представляет собой полипептидную цепь, состоящую из 191 аминокислоты. Он вырабатывается в гипофизе и контролирует рост человеческого тела; его недостаток приводит к карликовости. Соматотропин – единственное средство лечения детей, страдающих карликовостью из-за недостатка этого гормона. До развития генной инженерии его выделяли из гипофизов от трупов. Соматотропин, синтезированный в специально сконструированных клетках бактерий, имеет очевидные преимущества: он доступен в больших количествах, его препараты являются биохимическими чистыми и свободны от вирусных

1982 г. – получены первые трансгенные животные (мыши);

1983 г. – получены первые трансгенные растения;

Удалось успешно внедрить новые гены в десятки видов растений, создать растения табака со светящимися листьями, томаты, легко переносящие заморозки, кукурузу, устойчивую к воздействию пестицидов.

1985г.–получены первые трансгенные сельскохозяйственные животные (кролики, свиньи, овцы);

Достаточно убрать из яйцеклетки ядро, имплантировать в нее ядро другой клетки, взятой из эмбриональной ткани, и вырастить ее — либо в пробирке, либо в чреве приемной матери. Этот эксперимент открывает массу новых возможностей для клонирования элитных пород, взамен многолетней селекции.

1992 г. В США и ЕС введены правила, регулирующие использование ГМО;

1994 г. – на рынок США поступили трансгенные томаты;

Новым свойством помидора стала способность месяцами лежать в недоспелом виде при температуре 12 градусов. Но как лишь его помещают в тепло, он за несколько часов становит ся спелым.

1995 г. – на рынок США поступила трансгенная соя;

1996 г. – на рынок Великобритании поступили трансгенные томаты;

1997 г. – в США выращивают 18 трансгенных растений;

для профилактики слепоты у детей развивающихся стран, где рис – основной продукт питания

2000 г. – расшифрован геном человека;

Ожидается, что благодаря расшифровке генома будут разработаны препараты для лечения такого опасного заболевания, как СПИД, чуть позже будут определены гены, которые связаны со злокачественными новообразованиями, а к 2010-2015 году будут установлены механизмы возникновения почти всех видов рака. К 2020 году может быть завершена разработка препаратов, предотвращающих рак.

2001 г. ЕС отменил мораторий на ГМО;

2004 г. – уточнен геном человека.

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Содержание.
1. Введение. 2

2. Возможности генной инженерии.

2.2. Генотерапия. 5

2.3. Сельское хозяйство. 6

3. Клонирование. 7

4. Проблемы генной инженерии. 8

5. Заключение. 13

Список используемой литературы. 15

1. Введение
.

Генная инженерия — это метод биотехнологии, который занимается исследованиями по перестройке генотипов. Генотип является не просто механическая сумма генов, а сложная, сложившаяся в процессе эволюции организмов система. 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.

Носителями материальных основ генов служат хромосомы, в состав которых входят ДНК и белки. Но гены образования не химические, а функциональные. С функциональной точки зрения ДНК состоит из множества блоков, хранящих определенный объем информации — генов. Ген — участок молекулы ДНК, в котором находится информация о первичной структуре какого-либо одного белка (один ген — один белок). Поскольку в организмах присутствуют десятки тысяч белков, существуют и десятки тысяч генов. Совокупность всех генов клетки составляет ее геном. Все клетки организма содержат одинаковый набор генов, но в каждой из них реализуется различная часть хранимой информации. Поэтому, например, нервные клетки и по структурно-функциональным, и по биологическим особенностям отличаются от клеток печени.

Перестройка генотипов, при выполнении задач генной инженерии, представляет собой качественные изменения генов не связанные с видимыми в микроскопе изменениями строения хромосом. 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.

Наиболее распространенным методом генной инженерии является метод получения рекомбинантных, т.е. содержащих чужеродный ген, плазмид. Плазмиды представляют собой кольцевые двухцепочные молекулы ДНК, состоящие из нескольких тысяч пар нуклеотидов. Весь этот процесс называется клонированием. С помощью клонирования можно получить более миллиона копий любого фрагмента ДНК человека или другого организма. Кроме того, клонированный фрагмент ДНК одного организма можно ввести в клетки другого организма. Этим можно добиться, например, высокие и устойчивые урожаи благодаря введенному гену, обеспечивающему устойчивость к ряду болезней. При дальнейшем развитии науки станет возможным введение в зародыш человека недостающих генов, и тем самым позволит избежать генетических болезней.

Еще с 80-х годов появились программы по изучению генома человека. В процессе выполнения этих программ уже прочитано около 5 тысяч генов (полный геном человека содержит 50-100 тысяч). Обнаружен ряд новых генов человека. Генная инженерия приобретает все большее значение в генотерапии. Потому, что многие болезни заложены на генетическом уровне. Именно в геноме заложена предрасположенность ко многим болезням или стойкость к ним

2. Возможности генной инженерии .

2.1. Медицина .

Значительный прогресс достигнут в практической области создания новых продуктов для медицинской промышленности и лечения болезней человека.

Использование генно-инженерных продуктов в медицине:

· Антикоагуляторы - Активатор тканевого плазминогена (АТП), активирует плазмин. Фермент, вовлечённый в рассасывание тромбов; эффективен при лечении больных инфарктом миокарда;

· Факторы крови-Фактор VIII ускоряет образование сгустков; дефицитен у гемофиликов. Использование фактора VIII, полученного генно-инженерными методами, устраняет риск, связанный с переливанием крови.

· Факторы, стимулирующие образование колоний-Ростовые факторы иммунной системы, которые стимулируют образование лейкоцитов. Применяют для лечения иммунодефицита и борьбе с инфекциями.

· эритропоэтин-Стимулирует образование эритроцитов. Применяют для лечения анемии у больных с почечной недостаточностью.

· Ростовые факторы-Стимулируют дифференциацию и рост различных типов клеток. Применяют для ускорения лечения ран.

· Гормон роста человека-Применяют при лечении карликовости.

· Человеческий инсулин-Используется для лечения диабета

· Интерферон-Препятствует размножению вирусов. Также используется для лечения некоторых форм раковых заболеваний.

· Лейксины -Активируют и стимулируют работу различных типов лейкоцитов. Возможно применение при залечивании ран, при заражении ВИЧ, раковых заболеваний, иммунодефиците.

· Моноклональные антитела-Высочайшая специфичность, связанная с антителами используется в диагностических целях. Применяют также для адресной доставки лекарств, токсинов, радиоактивных и изотопных соединений к раковым опухолям при терапии раков, имеется много других сфер применения.

· Супероксид дисмутаз-Предотвращает поражение тканей реактивными оксипроизводными в условиях кратковременной нехватки кислорода, особенно в ходе хирургических операций, когда нужно внезапно восстановить ток крови.

· Вакцины -Искусственно полученные вакцины (первой была получена вакцина против гепатита В) по многим показателям лучше обычных вакцин. Принцип применения ДНК-вакцин заключается в том, что в организм пациента вводят молекулу ДНК, содержащую гены, кодирующие иммуногенные белки патогенного микроорганизма. ДНК-вакцины называют еще генными, генетическими, полинуклеотидными вакцинами, вакцинами из нуклеиновых кислот.

В настоящее время фармацевтическая промышленность завоевала лидирующие позиции в мире. Уже несколько сот тысяч высококвалифицированных специалистов заняты в исследовательских и промышленных секторах фарминдустрии, и именно в этих областях интерес к геномным и генно-инженерным исследованиям исключительно высок.

2.2. Генотерапия

Технологии генодиагностики и генотерапии базируются на мировых достижениях в расшифровке генома человека. Технологии генодиагностики включают разработку приемов точной локализации генов в геноме человека, ответственных за наследственные и соматические заболевания. Их важной составляющей является сравнительный анализ структуры генома в норме и патологии.

Генотерапия и генодиагностика - это перспективные технологии фундаментальной и прикладной биомедицины, направленные на лечение и профилактику наследственных (генетических) и приобретенных заболеваний, в том числе онкологических.

В основе генотерапии, развивающейся на базе и в комплексе с генодиагностикой, лежит контролируемое изменение генетического материала клеток, приводящее к "исправлению" не только наследственных, но и, как стало ясно в последнее время, приобретенных генетических дефектов живого организма.

Важнейшей технологической задачей генотерапии является разработка системы переноса или адресной доставки корректирующего генетического материала к клеткам-мишеням в организме больного, несущего в своем геноме дефектный ген. Предлагаемые технологии характеризуются точностью выявления гена, ответственного за генетический дефект и выбора системы переноса корректирующих генов, адресностью доставки в организм больного генетического материала, исправляющего генетический дефект.

2.3. Сельское хозяйство .

Поэтому любой прогресс биотехнологий растений будет зависеть от разработки генетических систем и инструментов, которые позволят более эффективно управлять трансгенами. Будущее, очевидно, будет за управляемым переносом генов от сорта к сорту, основанного на применении предварительно подготовленного растительного материала, который уже содержит в нужных хромосомах участки гомологии, необходимого для гомологичного встраивания трансгена. Кроме этого учёные занимаются поиском генов, кодирующих новые полезные признаки.

Еще 10 лет тому назад биотехнология растений заметно отставала в своем развитии, но за последние годы наблюдается быстрый выброс на рынок трансгенных растений с новыми полезными признаками. Генетические изменённые растения с устойчивостью к различным классам гербицидов в настоящее время являются наиболее успешным биотехнологическим продуктом.

Современная биотехнология в состоянии манипулировать многими важнейшими признаками, которые можно разделить на три группы:

· Сельскохозяйственные производства. К ним можно отнести общей продуктивности растений за счет регулирования синтеза фитогормонов или дополнительного снабжения кислородом растительных клеток, а также признаки, обеспечивающие устойчивость к разного рода вредителям, кроме этого в создании форм растений с мужской стерильностью и возможностью дольше сберегать урожай.

· К признакам, которые влияют на качество продукции, относится возможность манипулировать молекулярным весом жирных кислот. Растения будут производить биодеградирующий пластик, по цене сопоставимой с полиэтиленом, получаемым из нефти. Открылась возможность получения крахмала с заданными физико-химическими свойствами. Аминокислотный состав у растений запасных белков становится более сбалансированным и легко усвояем для млекопитающих. Растения становятся продуцентами вакцин, фармакологических белков и антител, что позволяет удешевить увеличение разных заболеваний, в том числе и онкологических. Получены и испытываются трансгенные растения хлопка с уже окрашенным волокном, более высоким качеством.

3. Клонирование

Клонирование органов и тканей - это задача номер один в области трансплантологии, травматологии и в других областях медицины и биологии. При пересадке клонированного органа не надо думать о подавлении реакции отторжения и возможных последствиях в виде рака, развившегося на фоне иммунодефицита. Клонированные органы станут спасением для людей, попавших в автомобильные аварии или какие-нибудь иные катастрофы, или для людей, которым нужна радикальная помощь из-за заболеваний пожилого возраста (изношенное сердце, больная печень и т.д.).

Самый наглядный эффект клонирования - дать возможность бездетным людям иметь своих собственных детей. Миллионы семейных пар во всем мире сегодня страдают, будучи обреченными, оставаться без потомков. Клонирование поможет людям, страдающим тяжелыми генетическими болезнями. Если гены, определяющие какую-либо подобную болезнь, содержатся в хромосомах отца, то в яйцеклетку матери пересаживается ядро ее собственной соматической клетки, - и тогда появится ребенок, лишенный опасных генов, точная копия матери. Если эти гены содержатся в хромосомах матери, то в ее яйцеклетку будет перемещено ядро соматической клетки отца, - появится здоровый ребенок, копия отца.

Вспомним, что клонирование постоянно происходит в естественных условиях, когда рождаются однояйцовые, или идентичные близнецы. Идентичны они в своем генном наборе, что легко доказывается возможностью пересадок органов и тканей между ними. Просто развитие нескольких зародышей из одного оплодотворенного яйца происходит редко и непредсказуемо.

Более скромная, но не менее важная задача клонирования - регулирование пола сельскохозяйственных животных и клонирование в них сугубо человеческих генов, "терапевтических белков", которые используются для лечения людей. Например, гемофиликов, которые страдают от мутаций в гене, кодирующем кровеостанавливающий белок ("фактор IX"). Сегодня эти белки добывают из крови доноров, а те бывают разные, в том числе и инфицированные вирусом СПИДа. Вот почему гемофилики считаются "группой риска" по СПИДу.

4.Проблемы генной инженерии

В настоящее время генная инженерия технически несовершенна, так как она не в состоянии управлять процессом встраивания нового гена. Поэтому невозможно предвидеть место встраивания и эффекты добавленного гена. Даже в том случае, если местоположение гена окажется возможным установить после его встраивания в геном, имеющиеся сведения о ДНК очень неполны для того, чтобы предсказать результаты.

В середине 1998 года английский ученый Арпад Пустаи на основании проведенных опытов впервые заявил о том, что употребление подопытными крысами генетически модифицированного картофеля привело к серьезным повреждениям их внутренних органов и иммунной системы. У животных возник целый набор серьезных изменений желудочно-кишечного тракта, печени, зоба, селезенки. Но самое зловещее - уменьшился объем мозга.

Дополнительным подтверждением того, что воздействие генетически измененных продуктов на организм человека и окружающую среду является мало изучено, стало заявление года ученого Джона Лузи.

Так, в мае 1999 года он сообщил о том, что пыльца генетически модифицированной пшеницы, изначально содержащая небольшую долю пестицидов, способна убивать личинок бабочки-данаиды.

В ноябре 1999 года для обсуждения результатов исследований Пустаи и Лузи была организована специальная научная конференция, однако ее участникам не удалось выработать общего подхода к этому вопросу.

При этом само существование подобных противоречий свидетельствует, что выведение генетически модифицированных видов растений и животных представляет определенную опасность, обусловленную непредсказуемостью их развития и поведения в естественной среде.

Риски, связанные с применением генной инженерии к продуктам питания, можно разделить на три категории: экологические, медицинские и социально-экономические:

В сущности, такие уже появились. Наивно думать, что вредители на ухищрения ученых не ответят своим контрударом. Как известно, в экстремальных условиях, а процесс вытеснения вредителей устойчивыми к ним растениями иначе как экстремальным не назовешь, скорость мутаций растет, и неизвестно, сколько понадобится насекомым времени для того, чтобы приспособиться к новым условиям окружающей среды. И все пойдет по новой, только на более высоком уровне.

· Нарушение природного баланса.

Уже доказано, что многие ГМ-растения, такие, как ГМ-табак или технический рис, применяемый для производства пластика и лекарственных веществ, смертельно опасны для живущих на поле или рядом с ним грызунов. Пока эти растения произрастают лишь на опытных полях, а что произойдет после полного вымирания грызунов в районах их массовых засевов - не берется предсказать никто.

· Выход трансгенов из-под контроля.

Если генетически модифицированный хлопок опылит своего родственника-сорняка, то в результате получится устойчивый к действию пестицидов и гербицидов, не боящийся ни жары, ни холода, не угрызаемый жуками и паразитами и страшно плодовитый суперсорняк. Примерно то же может случиться и со многими другими видами культурных растений. У всех них есть и весьма широко распространены дикие сородичи, являющиеся зачастую одними из главных в силу сходства условий жизни сорняками основной культуры.

Выход один: следует прикрывать прозрачным колпаком всякие посадки генетически модифицированных растений, чтобы ни одно семечко, ни одна пылинка не вырвались наружу.

В марте 1996 года ведущий генный инженер, исследователь Университета штата Небраска, подтвердил: при попытке повысить содержание белка в ГМ-сое, в нее вместе с геном бразильского ореха был перенесен аллерген. Причем тестирование животных не выявило опасности. Нет никаких известных способов предсказать аллергию на ГМ-пищу. Аллергическая реакция обычно возникает спустя некоторое время после появления и развития чувствительности к аллергену.

· Возможная токсичность и опасность для здоровья.

· Устойчивость к действиям антибиотиков.

· Могут возникнуть новые и опасные вирусы.

Экспериментально показано, что встроенные в геном гены вирусов могут соединяться с генами инфекционных вирусов. Такие новые вирусы могут быть более агрессивными, чем исходные. Они могут стать также менее видоспецифичными. Например, вирусы растений могут стать вредными для полезных насекомых, животных, а также людей.

3. Социально- экономические риски

Ученые пришли к выводу, что эффективность новых культур зависит от многих частных факторов, в том числе распространения сорняковых растений и насекомых-паразитов, погодных условий и типа почвы.

При этом лишь незначительная часть продуктов питания из генетически модифицированных сельскохозяйственных культур имеют более высокие питательные свойства. А иногда они оказывают даже отрицательное воздействие, что ставит под сомнение перспективу их распространения.

Одно из самых опасных свойств модифицированных семян - это их "конечная технология". Ученые добились того, что растения, идущие на продажу, стали бесплодными, не способными производить семена. Это означает, что фермеры не могут собрать семена на следующий год, и должны покупать их снова. Понятно, что основная цель "конечной технологии" - повысить доходы компании, производящей семена.

Несколько социально-экономических причин, по которым генетически измененные растения считаются опасными:

· они представляют угрозу для выживания миллионов мелких фермеров.

· они сосредоточат контроль над мировыми пищевыми ресурсами в руках небольшой группы людей-

· они лишат потребителей свободы выбора в приобретении продуктов.

5. Заключение.

Некоторые особенности новых технологий 21 века могут привести к большим опасностям, чем существующие средства массового уничтожения.

Успех в этой отрасли науки сможет радикально поднять производительность труда и способствовать решению многих существующих проблем, прежде всего, подъему уровня жизни каждого человека, но, в то же время, и создать новые разрушительные средства.

Человеку свойствен страх перед новым и неизведанным. При клонировании человека каждая "неудачная копия" окажется уродом, но при этом полноправным человеком и за его уродство ответственность будет нести фактически все человечество. Будет нести как сообщество людей, которые не сумели остановить безнравственные посягательства науки.

Создание еще одного человека с тем же самым генетическим кодом нарушило бы человеческое достоинство и уникальность.

Клонирование человека - это не то же самое, что и генная инженерия человека. При клонировании ДНК копируется, в результате чего появляется еще один человек, точный близнец существующего индивида и, следовательно - не монстр или урод. Генная же инженерия подразумевала бы модификацию человеческой ДНК, в результате чего может появиться человек, непохожий ни на одного другого, ранее существовавшего. Это предположительно могло бы привести к созданию очень необычных людей, даже монстров. Генная инженерия человека, имея большой позитивный потенциал, действительно очень рискованное предприятие, и должна была бы проводиться только с величайшей осторожностью и под надзором.

ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ: СПАСЕНИЕ ИЛИ ГИБЕЛЬ? ЭТИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ГЕННОЙ ИНЖЕНЕРИИ.

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

В настоящее время генная инженерия является самой передовой наукой из всех научно-экспериментальных исследований мира живого. Сейчас она дает возможность вмешиваться в генетический код организмов (в том числе и человека) и изменять его. Генная инженерия уже успела стать темой острых дискуссий специалистов разных направлений, широких кругов общественности, международных организаций, законодателей разных стран. Ее достижения, с одной стороны, могут избавить человечество от опасных болезней, угрозы голода и хронического недоедания, а, с другой стороны, генная инженерия порождает целый ряд проблем, в том числе и морально-этических.

В связи с такой острой актуальностью и важностью данной темы в работе рассматривается ряд этических проблем, порожденных повсеместным внедрением генной инженерии в жизнь человека, а также анализируются наиболее оптимальные пути их решения и аргументы за и против развития этой науки. Так какие же возможности дает современному человечеству генная инженерия, и что в конечном итоге ее развитие повлечет за собой: спасение или гибель?

С прогрессом генной инженерии связано немало биоэтических проблем, прежде всего касающихся вмешательства в генетический код человека. Методы этой науки очень позитивны в случаях лечения ряда наследственных болезней, однако возникает опасность планомерного совершенствования человечества и его природы с целью все большей его адаптации к нагрузкам современной техносферы. Более того, еще одна важная проблема состоит в том, что организмы, участвующие в генетических экспериментах, могут обмениваться генетической информацией с прочими особями. Результаты подобных взаимодействий могут привести к неконтролируемым мутациям, ранее не встречавшимся генетическим качествам, так как многие эксперименты в сфере генной инженерии свидетельствуют о непрогнозируемости ее ближайших и отдаленных последствий.

Правительство США ежегодно вкладывает 35 миллионов долларов в год в картирование генов человеческого тела [4]. Более того, проект разнообразия человеческого генома планирует собрать образцы из 700 общин по всему миру. Но, с точки зрения неизбежно возникающих морально – этических проблем, истинная цель проекта не пояснена и адекватная защита участникам не предоставлена. И, кроме этого, возникает вопрос, почему правительство вкладывает огромные ресурсы в сохранение человеческого разнообразия путем генетической инженерии вместо целевого улучшения условий человеческого существования, инвестиций в соответствующие социальные, экономические и экологические проекты?

У генной инженерии растений, к счастью, этических проблем меньше, но, тем не менее, они существуют. В частности, беспокойство религиозных деятелей вызывает создание гибридов самых различных организмов, в связи с чем возникает множество трудноразрешимых проблем. Можно ли употреблять в пост растительную пищу со встроенными генами животных? Можно ли есть генетически модифицированные продукты, в которые встроены гены человека, не будет ли это считаться каннибализмом? Нельзя ли считать пищу, в которую перенесены гены, например, свиньи, частично свининой и не распространяются ли на нее запреты некоторых религий?

Из всего вышеперечисленного можно сделать вывод о том, что в настоящее время существует широкий спектр проблем, связанных с применением генной инженерии, охватывающей практически все основополагающие сферы жизни и деятельности человечества. И этические и моральные проблемы выходят здесь на первый план, инициируя множество острых дискуссий не только в научных кругах. Обширный класс этих этических проблем задает необходимость нового приспособления к окружающей действительности.

Для решения заданной темы о последствиях развития генной инженерии необходимо обратиться к ставшему фундаментальным в философии понятию этоса науки.

Этика науки изучает нравственные основы научной деятельности, совокупность ценностных принципов, принятых в научном сообществе, и концентрирует в себе социальный и гуманистический аспекты науки [6]. Установки этоса науки, разработанные американским социологом Р. Мертоном, обращают внимание на эмоционально окрашенный комплекс правил, предписаний и обычаев, верований, ценностей и предрасположенностей, которые считаются обязательными для ученого. Этос науки отвечает требованиям универсализма, коллективизма, бескорыстия и критицизма.

Но все-таки, получение копий ценных животных и растений, огромное количество экземпляров животных-рекордсменов, которые будут точной копией родительского организма или необыкновенно ценными растительными лекарственными препаратами, — не зло, а благо. Целые стада элитных коров, лошадей, пушных зверей, сохранение исчезающих видов животных — все это говорит о еще одной революции в сельском хозяйстве.

Применение генетически модифицированных растений позволяет увеличить производство сельскохозяйственной продукции, не расширяя площади пахотных земель. Это очень важно для сохранения биосферы, поскольку в развивающихся странах ежегодно вырубается 13 млн гектаров лесов под сельскохозяйственное и промышленное использование.

Уменьшение ущерба окружающей среде от использования ядохимикатов – еще одно достоинство методов генной инженерии. Например, в 2001 году применение пестицидов сократилось на 20,7 тысячи тонн в США и на 78 тысяч тонн в Китае. Кроме того, в 2001 году экономический эффект от выращивания генетически модифицированных растений в США составил 1,5 млрд. долларов, а в Китае - 750 млн. долларов, поскольку выращивание трансгенных растений значительно снижает трудозатраты и экономит энергоресурсы.

Во многих странах мира при органах законодательной либо исполнительной власти действуют достаточно влиятельные национальные этические комитеты или комиссии. Они готовят политические решения по наиболее острым и актуальным проблемам биоэтики, по поводу которых сталкиваются интересы разных социальных, религиозных, этнических, половозрастных и прочих групп населения.

Используемые источники:

Дегтярев Н. Генная инженерия - : Санкт Петербург, 2002 г. – 16с., 21 с.

Читайте также: