Генетическая и клеточная инженерия как основа биотехнологии

Генетическая и клеточная инженерии как основа биотехнологии

Направления развития биотехнологии

Биотехнологические процессы базируются на процессах жизнедеятельности различных микроорганизмов, поэтому логично предположить, что эти процессы разработаны человечество уже давно. Достаточно вспомнить такие процессы как выпечка хлеба, пивоварение, изготовление сыра, виноделие и др. К примеру, известно, что изготовление кефира горцы Кавказа хранили в строгом секрете. Лишь в 19 веке технология изготовления продукта стала известна, но изначально он применялся как лекарство.

Термин «биотехнология» был введен в обиход только в 70-е годы 20 века. Современная микробиологическая промышленность использует различные виды микроорганизмов — вроде вирусов, бактерий и грибов. Они идут на производство антибиотиков, гормонов, витаминов, ферментов, кормовых белков.

Происходит совершенствование биотехнологических процессов также в пищевой промышленности: здесь используются высокопродуктивные штаммы микроорганизмов. Совершенствование технологии позволяет увеличить выпуск продуктов питания и кормов, отличающихся более высоким качеством.

Когда используются микроорганизмы, то речь идет об экологически чистом процессе, который не нуждается в дополнительных химических реактивах. В этом процессе задействованы ферменты, он не загрязняет окружающую среду. Все что нужно — это оптимальная температура.

Биотехнологические процессы можно применять с целью очистки окружающей среды от бытовых и промышленных загрязнений. Все потому, что у некоторых бактерий есть способность разлагать органические соединения в воздушной (аэробной) и безвоздушной (анаэробной) средах. Отдельные микроорганизмы отличаются способностью накапливать в своих клетках некоторые соединения либо даже химические элементы. Они применяются для очистки сточных вод, а также загрязненных водоемов.

Биотехнологические процессы также применяются в разработке биологических методов, которые ориентируются на борьбу с возбудителями заболеваний, а также вредителями лесного и сельского хозяйства. В случае использования штаммов отдельных микроорганизмов изготавливают препараты, которые заметно сокращают число вредных видов — не загрязняя окружающую среду токсическими соединениями (ядохимикатами). Однако эти методы используются только в тех случаях, когда они не представляют опасности для остальных невредных организмов.

Особенности генетической или генной инженерии

Она специализируется на разработке методов перестройки генотипов организмов посредством исключения или введения некоторых генов или их групп, синтеза генов, осуществляемого вне организма, выделения из клеток и перестройки отдельных генов или их частей.

Также генная инженерия изучает возможности:

• копирования и размножения выделенных либо синтезированных генов;
• введения генов либо их групп в геном прочих организмов;
• ставит эксперименты, основанные на сочетании разных геномов в одной клетке.

В качестве объектов исследования используются в основном прокариоты. Однако есть случаи, когда ученые ставили эксперименты на базе генов эукариот. Все еще актуальные эксперименты, в ходе которых ученые пытаются перенести гены эукариот в клетки бактерий.

К слову, с помощью методов генной инженерии ученые получили белки-интерфероны: они служат защитой животных и человека от вирусных заболеваний. Также был получен гормон роста, который используется в лечении отдельных форм карликовости. Результаты исследований генной инженерии — важная часть теоретической биологии.

Специфика клеточной инженерии

Клеточная инженерия — это отрасль биотехнологии, где используют методы выделения клеток из организма с последующим переносом их на различные питательные среды искусственного происхождения: на этих средах клетки живут и размножаются.

В рамках методов клеточной инженерии соединяют соматические клетки различных видов организмов. Это дает возможность скрещивания организмов, гибридизация которых невозможно половым способом.

Также методы клеточной инженерии позволяют вывести новую культуру клеток с целью получения новых веществ, тем самым уменьшив себестоимость синтезируемых препаратов (пример клеточной инженерии — препараты женьшеня). Это возможно за счет выделения из организма соматических клеток и перенесения их на питательную среду.

Клонирование — довольно новое, но перспективное направление клеточной инженерии.

Клон представляет собой совокупность клеток либо особей, полученных из единого предка неполовым путем.

Клонированный организм включает в себя генетически однородный материал. Есть вероятность, что в будущем клонирование будет использоваться с целью пересадки органов.

Гибридизация соматических клеток тоже довольно перспективное направление исследований в рамках клеточной инженерии. С его помощью ученые создают уникальные препараты, которые эффективно повышают стойкость организма к различным инфекциям.

Можно выделить также эмбриональную инженерию, которая дает возможность искусственно изменять организмы в ходе их эмбрионального развития. При пересадке частей эмбрионов можно оказывать влияние на то, как будут развиваться отдельные части зародыша. Можно изменять это развитие в том направлении, которое интересно для исследования.

Развитие клеточной и генной инженерии в современном обществе воспринимается неоднозначно. Можно встретить как сторонников, так и противников этой области науки. Однако понятно, что исследования в области генной и клеточной инженерии должны осуществляться только на пользу человечеству и не приносить ущерб окружающей среде. Если появятся организмы — вирусы или бактерии — свойства которых не изучены и не контролируются, то это может стать угрозой для существования всего человечества.