Реферат: Генная инженерия её возможности и перспективы развития

«Генная инженерия: её возможности и перспективы развития»

Выполнил: студент 3 курса

заочного отделения

психологического факультета

Кулагин Александр

Проверил:

____________________________

Пенза 2010

Содержание

Введение ………………………………………………………… ……3

1.История появления генетики………………………………….......4

2. Наследственность по хромосомной теории…………………..6

3. Развитие генной инженерии……………………………………8

4. Химический синтез ДНК……………………………………….10

5.Успехи, возможности, и перспективы в генной инженерии….11

Заключение……………………………………………………………..12

Литература………………………………………………………………13

Введение

Генная инженерия - направление исследований в генетике и, молекулярной биологии 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, 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. Долгое время вопрос о природе наследственности находился в ведении эмбриологии, в которой вплоть до XVII в. господствовали фантастические и полуфантастические представления. Во второй половине XVIII в. учение о наследственности обогащается новыми данными искусственной гибридизацией и опылением растений, установлением пола у растений, а также отработкой методики гибридизации. Одним из основоположников этого направления является И.Г. Кельрейтер, он тщательно изучал процессы оплодотворения и гибридизации. Открыл

явление гетерозиса — более мощного развития гибридов первого поколения,

3

которое не мог правильно объяснить. Опыты по искусственной гибридизации растений позволили опровергнуть концепцию преформизма.

История появления генетики

В самом начале XIX в. считалось, что наследственные признаки гибрида являются результатом взаимодействия материнских и отцовских компонентов, их борьбы между собой, и исход этой борьбы определяется количественным участием, долей этих компонентов. В первой половине XIX в. появились первые предпосылки учения о наследственности и изменчивости — генетики. Идея единства растительного и животного миров должна была получить научное выражение в форме теории, которая базируется на том, что инвариантные характеристики органического мира должны иметь свое морфологическое выражение, проявляться в определенной структурной гомологии организмов. Второе событие выделение явлений наследственности как специфической черты живого, которую не следует растворять в множестве свойств индивидуального развития организма. Такой подход сформулирован у О. Сажрэ и в полной мере получил свое развитие в творчестве Г.Менделя. Разработка клеточной теории было важнейшим шагом на пути научных воззрений на наследственность и изменчивость. Основной философской идеей, которая привела к открытию клетки, была идея единства растительного и животного миров. Еще в XVII в., она разворачивалась с трудов Р. Декарта, Г.ВЛейбница, а позже — французских материалистов XVIII в., особенно Д.Дидро, Ж. Ламетри и др. Ориентировочно для биологических исследований она была сформулирована К.Ф. Вольфом, Л. Океном, Ж.Бюффоном, И.В. Гете, Э. Жоффруа Сент-Илером и др. Следующий шаг на этом пути состоял в том, чтобы от общей идеи единства органического

4

мира прийти к выводу, что такое единство должно иметь свое морфологическое выражение, проявляться в определенной структурной гомологии организмов. Именно в этом направлении работали многие ученые (П.Ж. Тюрпен, Я.Пуркине, Г. Валентина, А. Дютроше и др.), но только Т.Шванну удалось окончательно прояснить данный вопрос. Трудность состояла в том, что растительные и животные клетки, с одной стороны, а также клетки разных тканей животных — с другой, выглядят мало похожими друг на друга. Сходным и легко различимым элементом всех клеток является ядро. Мысль об этом сформулировал М. Шлейден. Опираясь на нее, Т. Шванн разработал основные положения своей клеточной теории. В основе ее лежало утверждение, что клеткообразование — универсальный принцип развития организма . Клетка была выделена как универсальная инвариантная единица строения организма. Из основ клеточной теории стало ясно, что процесс клеткообразования регулируется каким-то единым, универсальным механизмом, за которым скрывается загадка наследственности и изменчивости. Другими словами, создание клеточной теории позволяло “выйти” на объект генетики. Важную роль в истории учения о наследственности занимает творчество О. Сажрэ. Он первый в истории учения о наследственности начал исследовать не все, а лишь отдельные признаки скрещивающихся при гибридизации растений. С работ Сажрэ начинается собственно научная генетика. Он первым понял корпускулярный, дискретный характер наследственности и выделил наследственность как специфический объект познания, отличный от процесса индивидуального развития организма, разграничил предмет генетики от предмета эмбриологии и онтогенетики. Вторая половина XIX в. - период создания важнейших отраслей: биологической науки — эмбриологии (К. Бэр); цитологии (М.Шлейден, Т. Шванн, Р.Вирхов, Г. Моль); физиологии (Г. Гельмгольц, Э. Дюбуа-Реймон, К. Бернар); основы органической химии (Ф. Велер,

5

Ю. Либих, М. Бертло); получены результаты в области гибридизации и явлений наследственности (Ш. Нодэн, Г. Мендель). Среди важнейших открытий данного периода можно указать следующие: описание митотического деления клеток и особенностей поведения хромосом (И.Д. Чистяков, Э. Страсбурге); установление того, что первичное ядро зародышевой клетки возникает путем слияния ядер сперматозоидов и яйцеклетки (О. Гертвиг, Г. Фоль); открытие продольного разделения хромосом и его закономерностей — образование веретена, расхождение хромосом к полюсам ( В. Флемминг); установление закона постоянства числа хромосом для каждого вида (Т.Бовери, Э. Страсбурге); установление того, что в половых клетках содержится половинный набор хромосом по сравнению с соматическими клетками (Э.ван Бенеден); описание процесса майоза и объяснение механизма редукции числа хромосом (В. И. Беляев, О. Гертвиг). Важнейшим событием в генетике XIX в. было формулирование Г.Менделем его знаменитых законов. Из работ Сажрэ, Мендель рассматривал не наследуемость всех признаков организма сразу, а выделял наследуемость единичных, отдельных признаков, абстрагируя эти признаки от остальных, удачно применяя при этом вариационно-статистический метод, демонстрируя эвристическую мощь математического моделирования в биологии. Открытие Менделем закономерностей расщепления признаков показало, что возникающие у организмов рецессивные мутации не исчезают, а сохраняются в популяциях в гетерозиготном состоянии.

Наследственность по хромосомной теории

Важнейшим событием в XX в явилось появление экспериментальной генетики и новое открытие законов Менделя. В 1900 г. законы Менделя были

6

открыты по новому независимо сразу тремя учеными — Г. де Фризом в Голландии, К. Корренсом в Германии, Э.Чермаком в Австрии. За относительно короткий срок в учении о наследственности был накоплен большой эмпирический и теоретический материал. К открытиям пришедшим в этот период можно отнести: открытие дискретного характера наследственности; обоснование представления о гене и хромосомах как носителях генов; представление о линейном расположении генов; доказательство существования мутаций и возможность вызывать их искусственно; установление принципа чистоты гамет, законов доминирования, расщепления и сцепления признаков; разработка методов гибридологического анализа, чистых линий и инцухта, кроссинговера (нарушение сцепления генов в результате обмена участками между хромосомами) и др. Важно, что все эти и другие открытия были экспериментально подтверждены, и строго обоснованы. В первой четверти XXв. интенсивно развивались и теоретические аспекты генетики. Особую роль сыграла хромосомная теория наследственности, разработанная в 1910, 1915 гг. в трудах А. Вейсмана, Т. Моргана, А.Стертеванта, Г.Дж. Меллера и др. Она строилась на следующих исходных абстракциях: хромосома состоит из генов; гены расположены на хромосоме в линейном порядке; ген — неделимая корпускула наследственности, “квант”; в мутациях ген изменяется как целое. Первое время среди представителей различных концепций наследственности было очень много споров. Преодоление противоречий между генетикой и эволюционной теорией стало возможным с созданием синтетической теории эволюции, которая выступает основанием всей системы современной эволюционной биологии. Синтез генетики и эволюционного учения был качественным скачком в развитии как генетики, так и эволюционной теории. Принципиальные положения синтетической теории эволюции были заложены работами С. С. Четверикова, а также

7

Р.Фишера, С. Райта, Дж. Холдейна, Н.П. Дубинина и др. Непосредственными предпосылками для синтеза генетики и теории эволюции выступали: хромосомная теория наследственности, биометрические и математические подходы к анализу эволюции. В основе этой теории лежит представление о том, что элементарной “клеточкой” эволюции является не организм и не вид, а популяция. Наследственное изменение популяции в каком-либо определенном направлении осуществляется под воздействием ряда эволюционных факторов (изменяющих генотипический состав популяции): мутационный процесс (поставляющий элементарный эволюционный материал), популяционные волны (колебания численности популяции в ту или иную сторону от средней численности входящих в нее особей), изоляция (закрепляющая различия в наборе генотипов и способствующая делению исходной популяции на несколько самостоятельных), естественный отбор (процесс, определяющий вероятность достижения индивидами репродукционного возраста). Популяция — та реальная целостная система взаимосвязи организмов, которая обладает всеми условиями для саморазвития, способностью наследственного изменения в смене биологических поколений. Элементарной единицей наследственности выступает ген (участок молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты — ДНК, отвечающий за развитие определенных признаков организма). Естественный отбор является ведущим эволюционным фактором, направляющим эволюционный процесс. Формирование синтетической теории эволюции ознаменовало переход к популяционной концепции, сменившей организмоцентрическую. Это открыло качественно новый этап в развитии биологии — переход к созданию единой системы биологического знания, воспроизводящей законы развития и функционирования органического мира как целого.

8

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--