Генная и клеточная инженерия

КЛЕТОЧНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ, совокупность методов, используемых для конструирования новых клеток. Включает культивирование и клонирование клеток на специально подобранных средах, гибридизацию клеток, пересадку клеточных ядер и другие микрохирургические операции по «разборке» и «сборке» (реконструкции) жизнеспособных клеток из отдельных фрагментов.

Начало клеточной инженерии относят к 1960-м гг., когда возник метод гибридизации соматических клеток. К этому времени были усовершенствованы способы культивирования животных клеток и появились способы выращивания в культуре клеток и тканей растений. Соматическую гибридизацию, т. е. получение гибридов без участия полового процесса, проводят, культивируя совместно клетки различных линий одного вида или клетки различных видов. При определённых условиях происходит слияние двух разных клеток в одну гибридную, содержащую оба генома объединившихся клеток. Удалось получить гибриды между клетками животных, далёких по систематическому положению, напр. мыши и курицы. Соматические гибриды нашли широкое применение как в научных исследованиях, так и в биотехнологии. С помощью гибридных клеток, полученных от клеток человека и мыши и человека и китайского хомячка, была проделана важная для медицины работа по картированию генов в хромосомах человека. Гибриды между опухолевыми клетками и нормальными клетками иммунной системы (лимфоцитами) – т. н. гибридомы – обладают свойствами обеих родительских клеточных линий. Подобно раковым клеткам, они способны неограниченно долго делиться на искусственных питательных средах (т. е. они «бессмертны») и, подобно лимфоцитам, могут вырабатывать моноклональные (однородные) антитела определённой специфичности. Такие антитела применяют в лечебных и диагностических целях, в качестве чувствительных реагентов на различные органические вещества и т. п.

Методы генной инженерии наиболее детально разработаны на микроорганизмах. Можно направленно изменять их генотип. В отличие от спонтанных мутаций эти изменения можно заранее планировать. Так, в микроорганизмы совершенно определенно встраивают гены, ответственные за синтез интерферона, соматотропина, некоторых незаменимых аминокислот. Возможности дальнейшего развития этого направления огромны. Широким фронтом ведутся исследования и разработки по выделению и клонированию определенных генов, их внедрению в геном.

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 встречающимися 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 в распоряжение исследователя набор ферментов, позволяющих получить в изолированном виде отдельные гены или фрагменты нуклеиновой кислоты. 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.

В результате интенсивного развития методов генетической инженерии получены клоны множества генов рибосомальной, транспортной и 5S РНК, гистонов, глобина мыши, кролика, человека, коллагена, овальбумина, инсулина человека и др. пептидных гормонов, интерферона человека и прочее. Это позволило создавать штаммы бактерий, производящих многие биологически активные вещества, используемые в медицине, сельском хозяйстве и микробиологической промышленности.

На основе генетической инженерии возникла отрасль фармацевтической промышленности, названная “индустрией ДНК”. Это одна из современных ветвей биотехнологии.

Основные теории возникновения жизни на земле

*(тет)

Особенности развития жизни в криптозое

*(тет)

Особенности развития в палеозое

*(тет)

Особенности развития в мезозое

*(тет)

Особенности развития в кайнозое

*(тет)

Основные стадии антропогенеза. Древнейшие люди (парапитеки, дриопитеки)

Антропогенез— происхождение и эволюция человека, становление его как вида в процессе формирования общества.

Дриопитеки — человекообразные обезьяны, произошедшие от парапитеков. Они — предшественники горилл, шимпанзе и человека. Дриопитеки приобретают характерное развитие верхних конечностей, которые утратили свое участие в процессах передвижения. Для них характерным является развитие центральной нервной системы и приобретение цветного бинокулярного зрения.

Парапитеки — ископаемые человекообразные обезьяны, которые питались насекомыми и растениями и обитали на деревьях.

Основные стадии антропогенеза. Древнейшие люди (австралопитеки, человек умелый)

Наиболее ранними представителями семейства гоминид считаются австралопитековые (лат. australis — южный и греч. pithecos — обезьяна). Наиболее древние находки австралопитековых (их иногда называют «предавстралопитеки»), найденные в Восточной Африке, датируются 4,5—6,5 млн лет. Изучение остатков скелета этих существ показало, что их зубы почти сходны с человеческими, объем головного мозга достигал более 500 см3, а масса тела составляла 35—55 кг. Они обладали способностью к прямохождению (рис. 107). От них произошли несколько видов более поздних австралопитеков, отличавшихся размерами, массой тела, особенностями в строении черепа.

Первыми представителями рода Homo, по мнению большинства специалистов, был прогрессивный вариант австралопитека — Человек умелый (Н. habilis). Это название связано с тем, что эти существа умели изготовлять примитивные режущие и рубящие орудия из гальки.

Рост Человека умелого достигал 150 см. объем мозга был на 100 см3 больше, чем у других австралопитеков и имел массу до 650 г. Он имел зубы человеческого типа, а первый палец стопы, как и у современного человека, не был отведен в сторону. В морфологическом плане Человек умелый незначительно отличался от австралопитеков, но способность изготовления орудий труда (хотя еще очень примитивных) позволила ему преодолеть грань, отделявшую ископаемых человекообразных обезьян от древнейших людей.

Человека умелого образовывали отдельные изолированные формы архантропов, занимающих по многим существенным признакам промежуточное положение между австралопитеком и современным человеком.