Гендік инженерия анықтамасы, әдістері, жетістіктері, оң және теріс жақтары, болашағы

Жоспар: 
Кіріспе:
Негізгі бөлім
1. Гендік инженерия әдістері
2. Гендік инженерияның жетістіктері
3. Гендік инженерия: оң және теріс жақтары
4. Гендік инженерияның болашағы
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
Кіріспе
Гендік инженерия, немесе генетикалық инженерия  — генетикалық және биохимиялық әдістердің көмегімен түраралық кедергілері жоқ, тұқым қуалайтын қасиеттері өзгеше, табиғатта кездеспейтін жаңа гендер алу; молекулярлы биологияның бір саласы. Гендік инженерия әр түрлі организмдер геномының бөлігінен рекомбинатты ДНҚ құрастырумен қатар, ол рекомбинатты молекулаларды басқа ағза геномына енгізіп, жұмыс істеуін (экспрессиясын) қамтамасыз етеді.
Гендік инженерия кең мағынадағы ғылым емес, бірақ молекулалық биология, цитология, генетика, микробиология сияқты биологиялық ғылымдардың зерттеулерін қолдана отырып биотехнологияның бір бөлімі болып табылады. Ең үлкен назар аударған және оның салдары өте маңызды болған ең жарқын оқиға – тірі организмдердің тұқым қуалаушылығын басқару әдістерін құру және тірі жасушаның генетикалық аппаратына ену арқылы басқару.
Біздің биохимия, молекулалық биология және генетика туралы біліміміздің қазіргі деңгейі жаңа биотехнология - гендік инженерияның, яғни табысты дамуға сенуге мүмкіндік береді. Пробиркадағы операциялар арқылы бір организмнен екінші организмге генетикалық ақпаратты беруге мүмкіндік беретін әдістер жиынтығы. Гендердің ауысуы түраралық кедергілерді жеңуге және кейбір организмдердің тұқым қуалаушылық сипаттамаларын басқаларына беруге мүмкіндік береді. Гендік инженерияның мақсаты мифтерді шындыққа айналдыру емес, өнеркәсіптік ауқымда кейбір «адам» ақуыздарын өндіруге қабілетті жасушаларды (ең алдымен бактериалды) алу.
Негізгі бөлім:
1. Гендік инженерия әдістері
Гендік инженерияның кең тараған әдісі - рекомбинантты алу әдісі, яғни құрамында өзгеше ген, плазмидалардан ақпаратты алу. Плазмидалар дегеніміз - бірнеше базалық жұптардан құралған шеңберлі екі тізбекті ДНҚ молекулалары. Плазмидалар - бұл бактерия жасушасында автономды генетикалық элементтер. Плазмидалар жасушалық ДНҚ-ның аз ғана бөлігін құрағанымен, олар бактерияларға дәрі-дәрмектерге төзімді гендер сияқты өмірлік маңызды гендерді қамтиды. Әр түрлі плазмидтер бактерияға қарсы дәрілерге төзімділік үшін әр түрлі гендерден тұрады.
Бұл дәрі-дәрмектердің көпшілігі - антибиотиктер адамдар мен үй жануарларының бірқатар ауруларын емдеуде дәрі ретінде қолданылады. Әр түрлі плазмидалары бар бактерия әртүрлі антибиотиктер мен ауыр металдар тұздарына төзімділікке ие болады. Белгілі бір антибиотик бактерия жасушаларына әсер еткенде, оған төзімділік беретін плазмидалар бактериялардың арасында тез тіршілік ете отырып таралады. Плазмидтер құрылысының қарапайымдылығы және олардың бактерияларға ену жеңілдігі генетикалық инженерлермен жоғары организмдердің гендерін бактерия жасушаларына енгізу үшін қолданылады.
Ферменттер - рестрикциялық эндонуклеазалар немесе рестрикциялық эндонуклеазалар - гендік инженериядағы күшті құрал. Шектеу сөзбе-сөз «шектеу» дегенді білдіреді. Бактерия жасушалары вирустық инфекцияны шектеу үшін қажет болатын бөтен, ең алдымен фаг, ДНҚ-ны жою үшін рестрикциялық эндонуклеазалар түзеді. Шектеу ферменттері нуклеотидтердің бірізділіктерін таниды және симметриялы, бір-бірінен қиғаш орналасқан, тану алаңының центрінен бірдей қашықтықта ДНҚ тізбектерін үзеді. Нәтижесінде, шектелген ДНҚ-ның әрбір фрагментінің ұштарында қысқа бір тізбекті «құйрықтар» («жабысқақ» ұштар деп те аталады) пайда болады.
Бактерияларды алудың клондау деп аталатын процесі келесі кезеңдерден тұрады:
1. Шектеу - адамның ДНҚ-ны рестрикт ферментінің көмегімен көптеген әртүрлі фрагменттерге кесуі. ДНҚ плазмидасын бірдей рестрикт ферментімен кесу арқылы бірдей ұштар алынады.
2. Лигитация - лигаза ферментінің «жабысқақ ұштарын тігуіне» байланысты адамның ДНҚ фрагменттерін плазмидаларға қосу.
3. Трансформация - рекомбинантты плазмидаларды бактерия жасушаларына арнайы әдіспен өңделген, оларды макромолекулаларға аз уақыт ішінде өткізгіш етіп енгізу. Алайда, плазмидтер өңделген бактериялардың тек бір бөлігіне енеді. Трансформирленген бактериялар плазмидамен бірге белгілі бір антибиотикке төзімділікке ие болады. Бұл оларды осы антибиотик бар ортада өлетін трансформацияланбаған бактериялардан бөлуге мүмкіндік береді. Ол үшін бактериялар қоректік ортаға себіледі, бұған дейін сұйылтылған, сондықтан елеу кезінде жасушалар бір-бірінен едәуір қашықтықта орналасады. Трансформацияланған бактериялардың әрқайсысы көбейіп, көптеген мыңдаған ұрпақтан тұратын колония - клон құрайды.
4. Скрининг - адамның қалаған генін алып жүретін бактериялардың клондарының арасынан таңдау. Ол үшін барлық бактериялық колониялар арнайы сүзгімен жабылған. Оны алып тастаған кезде колониялардың ізі қалады, өйткені клондардың кейбір клеткалары сүзгіге жабысады. Содан кейін молекулалық будандастыру жүзеге асырылады. Сүзгілерді радиоактивті зондпен ерітіндіге батырады. Зонд дегеніміз - мақсатты геннің комплементарлы бөлігінің полинуклеотиді. Ол тек қажетті генді қамтитын рекомбинантты плазмидалармен будандастырады. Будандастырудан кейін рентгендік фотопленка қараңғыда сүзгіге жағылады және бірнеше сағаттан кейін дамиды. Жарықтандырылған учаскелердің пленкадағы орналасуы трансформацияланған бактериялардың көптеген клондарының ішінде қажетті генімен плазмидалары барларды табуға мүмкіндік береді.
Шектеу ферменттерін пайдаланып қажетті генді кесу әрдайым мүмкін емес. Сондықтан кейбір жағдайларда клондау процесі қажетті генді мақсатты түрде өндіруден басталады. Ол үшін м-РНҚ адам жасушаларынан оқшауланады, бұл осы геннің транскрипциялық көшірмесі болып табылады және фермент - кері транскриптаза көмегімен комплементарлы ДНҚ тізбегі синтезделеді. Содан кейін ДНҚ синтезіне шаблон ретінде қызмет еткен м-РНҚ РНҚ тізбегін ДНҚ тізбегімен жұптастыра гидролиздеуге қабілетті арнайы ферменттің әсерінен жойылады. Қалған ДНҚ тізбегі екінші ДНҚ тізбегін толықтыратын кері транскриптаза арқылы синтездеуге шаблон ретінде қызмет етеді.
Пайда болған ДНҚ-ның қос спиралы с-ДНҚ (комплементарлы ДНҚ) деп аталады. Ол кері транскриптаза жүйесіне түскен i-РНҚ оқылған генге сәйкес келеді. Бұл с-ДНҚ бактерияларды трансформациялау және тек таңдаулы адам гендерінен тұратын клондар алу үшін қолданылатын плазмидаға енгізілген.
Генді беруді жүзеге асыру үшін келесі әрекеттерді орындау қажет:
· Бактериялардан, жануарлардан немесе өсімдіктерден гендерге көшуге бағытталған гендерді бөліп алу.
· Мақсатты гендер басқа түрдің геномына енгізілетін арнайы генетикалық құрылымдарды құру.
· Генетикалық құрылымдардың алдымен жасушаға енуі, содан кейін басқа түрдің геномына енуі және өзгерген клеткалардың тұтас организмдерге айналуы.
2. Гендік инженерияның жетістіктері
Гендерді қалай синтездеу керектігін білу арқылы және бактерияларға енгізілген осындай синтезделген гендердің көмегімен бірқатар заттар, атап айтқанда гормондар мен интерферондар алынды. Олардың өндірісі биотехнологияның маңызды саласын құрды.
Сонымен, 1980 жылы E. coli бактерияларынан өсу гормоны - соматотропин алынды. Гендік инженерия дамымас бұрын оны гипофиз бездерінен мәйіттерден бөліп алған. Арнайы жасақталған бактерия жасушаларында синтезделген өсу гормонының айқын артықшылығы бар: ол көп мөлшерде қол жетімді, оның препараттары биохимиялық таза және вирустық ластанудан таза.
1982 жылы инсулин гормонын өнеркәсіптік ауқымда адам инсулинінің гені бар бактериялардан ала бастады. Осы уақытқа дейін инсулин сойылған сиырлар мен шошқалардың ұйқы безінен оқшауланған, бұл қиын және қымбат болған.
Вирустық инфекцияға жауап ретінде организм синтездейтін ақуыз - Интерферон қазір қатерлі ісік пен ЖҚТБ-ны емдеу әдісі ретінде зерттелуде. Бір литр бактерия культурасы сияқты интерферонды өндіру үшін адамның мыңдаған литр қаны қажет болады. Бұл затты жаппай өндіруден түсетін пайда өте үлкен екені түсінікті. Қант диабетін емдеуге қажет микробиологиялық синтез негізінде алынған инсулин де өте маңызды рөл атқарады. Сондай-ақ бірқатар вакциналар генетикалық тұрғыдан жасалған және ЖИТС тудыратын адамның иммунитет тапшылығы вирусына (АИТВ) қарсы тиімділігін тексеру үшін тексеріліп жатыр.
Рекомбинантты ДНҚ-ға байланысты медицинадағы тағы бір перспективалық бағыт - гендік терапия. Эксперименттік кезеңнен әлі кетпеген бұл жұмыстарда ісікпен күресу үшін денеге ісікке қарсы күшті ферментті кодтайтын геннің гендік-инженерлік көшірмесі енгізілген. Иммундық жүйеде тұқым қуалайтын бұзылулармен күресу үшін гендік терапия да қолданыла бастады.
Ауыл шаруашылығында ондаған азық-түлік және жем-шөп дақылдары генетикалық өзгеріске ұшырады. Мал шаруашылығында биотехнология бойынша алынған өсу гормонын қолдану сүт өнімділігін арттырды; генетикалық түрлендірілген вирустың көмегімен шошқадағы герпеске қарсы вакцина құрылды.
3. Генетикалық инженерия: оң және теріс жақтары
Гендік инженерияның артықшылықтары:
A) Гендік инженерияның көмегімен «таза» сорттармен салыстырғанда генетикалық түрлендірілген өнімдерде қоректік заттар мен дәрумендердің құрамын көбейтуге болады. Мысалы, сіз А дәруменін адамдар жетіспейтін аймақтарда өсіруге болатындай етіп «енгізуге» болады.
B) Ауылшаруашылық өнімдерін құрғақшылық пен суық сияқты экстремалды жағдайларға бейімдей отырып, егу алаңдарын едәуір кеңейтуге болады.
C) Өсімдіктердің генетикалық модификациясының көмегімен өрістерді пестицидтермен және гербицидтермен өңдеу қарқындылығын едәуір төмендетуге болады. Мұнда жарқын мысал - қазірдің өзінде өсімдікке өзінің қорғанысымен, яғни Bt-токсинмен қамтамасыз ететін және қосымша өңдеуді мағынасыз ететін, Bacillus thuringiensis бактериясының жер генінің жүгері геномына енгізілуі. генетиктердің жоспары.
D) Генетикалық түрлендірілген өнімдерге емдік қасиеттерді беруге болады. Ғалымдар анальгин мен салат жапырақтары бар банан құрып үлгерді, олар гепатит В-ге қарсы вакцина шығарады
E) Гендік модификацияланған өсімдіктерден алынған тағам арзан әрі дәмді болуы мүмкін.
F) Модификацияланған түрлер кейбір экологиялық мәселелерді шешуге көмектеседі. Өндірістік қалдықтармен ластанған топырақтан мырыш, кобальт, кадмий, никель және басқа металдарды тиімді сіңіретін зауыттар салынуда.
G) Генетикалық инженерия өмір сүру сапасын жақсартады, мүмкін оны айтарлықтай ұзартады; организмнің қартаюына жауап беретін гендерді тауып, оларды қалпына келтіруге үміттенеміз.
Гендік инженерияның кемшіліктері:
Қазіргі уақытта гендік инженерия техникалық жағынан жетілмеген, өйткені ол жаңа генді енгізу процесін басқара алмайды. Генетикалық түрлендірілген өсімдіктер мен жануарлар түрлерін өсіру олардың табиғи ортадағы дамуы мен мінез-құлқының алдын-ала болжанбауына байланысты белгілі бір қауіп тудырады.
Экологиялық қауіптер: 1) супер зиянкестердің пайда болуы; 2) табиғи теңгерімнің бұзылуы; 3) трансгендердің бақылауынан тыс.
Медициналық қауіптер: 1) аллергенді қауіптіліктің жоғарылауы; 2) ықтимал уыттылық және денсаулыққа қауіп; 3) антибиотиктерге төзімділік; 4) жаңа және қауіпті вирустар пайда болуы мүмкін.
Генетикалық түрлендірілген өсімдіктерді қауіпті деп санайтын әлеуметтік-экономикалық себептер:
1. Олар миллиондаған жеке меншік иелерінің өмір сүруіне қауіп төндіреді.
2. Олар әлемдегі азық-түлік ресурстарына бақылауды адамдардың шағын тобына шоғырландырады. Әлемдік агрохимиялық нарықтың 85 пайызын он компания ғана басқара алады.
3. Олар батыстық тұтынушыларға өнімді сатып алу еркіндігінен айырады.
4. Гендік инженерияның болашағы
Табылған ағаштардың шайыры болып табылатын янтарь генетиктер үшін нағыз олжаға айналды. Тарихқа дейінгі кезеңде онда көбінесе жәндіктер, тозаң, саңырауқұлақ споралары және өсімдік қалдықтары қатып тұрған. Ағынды шайыр тұтқындағыны герметикалық түрде қоршап алды, ал биологиялық материал қазіргі заманғы зерттеушілерді қауіпсіз және қауіпсіз күтті. 1990 жылы Калифорния университетінің Джордж О.Пойнар сенсациялық жаңалық ашты. 40 миллион жыл бұрын янтарьға енген термиттерді зерттей отырып, ол жақсы сақталған генетикалық ақпаратты тапты. Кейіннен Пойнар 120 миллион жыл бұрын өмір сүрген қылтанақтың ДНҚ-ны кәріптастан бөліп алды! Қазір көптеген ғалымдар динозаврларды, ежелгі кесірткелерді, мамонттарды тірілту үшін жұмыс істейді. Бұл бұдан бірнеше жыл бұрынғыдай керемет емес сияқты. Алайда ғалымдар жануарлардың қайта тірілуіне тоқталғысы келмейді. Егер оларды қайта тірілтуге болатын болса, онда адамдарға да солай етуге болады.
Ғылымның дамуы бізге жақсылыққа да, жамандыққа да шығарылуына мүмкіндік береді. Сондықтан дұрыс таңдау жасағанымыз маңызды. Басты қиындық саяси сипатта болады - бұл осы ұсыныста біз кімбіз деген сұрақтың шешімі. Егер нарықтық қатынастарға берілсе, қоршаған ортаның ұзақ мерзімді мүдделері зардап шегуі мүмкін. Бірақ өмірдің басқа да көптеген аспектілері туралы дәл осылай айтуға болады.
Қорытынды: 
Генетикалық (генетикалық) инженерия дегеніміз - РНҚ мен ДНҚ, сондай-ақ организмдер жасушаларынан гендер алынған, рекомбинантты (ДНҚ-ға негізделген биотехнологияның арқасында жасалған) технологиялардың, әдістердің, процестердің барлық жиынтығы.
ХХ ғасырдың 70-ші жылдарында генді ДНҚ-дан бөліп алу әдісі, сонымен бірге қажетті генді көбейту әдісі жасалды. Осының нәтижесінде гендік инженерия пайда болды. Тірі организмге жат генетикалық ақпаратты енгізу және организмді осы ақпаратты жүзеге асыруға мәжбүрлеу әдістері биотехнологияны дамытудың ең перспективалы бағыттарының бірі болып табылады. Заманауи биотехнологияның көмегімен бірқатар дәрі-дәрмектерді (интерферон, гипотитке қарсы инсулиндік қан сарысуы және т.б.) алуға мүмкіндік туды, қазіргі кезде биотехнологияның объектісі жалғыз ген ғана емес, тұтас жасуша.
Гендік инженерия нақты организмнің - клонның дәл көшірмесін жасауға мүмкіндік берді. Клондалған органдар - бұл автомобиль апаттарында немесе басқа жазатайым оқиғаларда болған, сондай-ақ кез-келген ауруларға байланысты радикалды көмекке мұқтаж адамдар үшін құтқару. Клондау перзентсіз адамдарға өз балаларына ие бола алады, ауыр генетикалық аурулармен ауыратын адамдарға көмектеседі. Клондаудың қарапайым, бірақ одан кем емес маңызды міндеті - ауылшаруашылық жануарларының жынысын реттеу, сондай-ақ оларды емдеу үшін пайдаланылатын «терапевтік белоктарға» адамның гендерін клондау, мысалы, гемофилия, қанның ұюына қатысатын ақуызды кодтайтын мутацияланған ген.
Қысқа уақыт ішінде гендік инженерия молекулалық-генетикалық әдістердің дамуына үлкен әсер етіп, генетикалық аппараттың құрылымы мен жұмысын түсінуге айтарлықтай алға жылжуға мүмкіндік берді, сонымен қатар гендік инженерия адамзаттың назарын қажеттілікке аударды ғылымда болып жатқанның барлығын қоғамдық бақылау.
Гендік инженерияның салыстырмалы түрде қысқа мерзімде қол жеткізген жетістігіне қарағанда, оның болашақтағы күмәнсіз. Керісінше, алдағы жиырма жылда әлем адам танымастай өзгереді деген сенімділік бар. Қазірдің өзінде адамзат өркениетінің өмірін түбегейлі өзгертетін ең күрделі технологиялар жасалды. Тәкаппарлық, сүйсіну, рахаттану - тек осындай синонимдер ғана сезімнің бүкіл ауқымын көрсете алады.
Қолданылған әдебиеттер тізімі:

1. Дж. Уотсон. Молекулярная биология гена. М.: Мир. 1978.
2. ОӘК «Молекулалық биотехнология» Алматы-2009ж.
3. vechnayamolodost.ru
4. kz.wikipedia.org