БИОТЕХНОЛОГИЯ, ЕЁ НАПРАВЛЕНИЯ. КЛЕТОЧНАЯ И ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ, КЛОНИРОВАНИЕ - ОРГАНИЗМ КАК БИОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

• Биотехнология — применение биологических процессов и использование живых организмов в промышленности, медицине, сельском хозяйстве и других отраслях человеческой деятельности.

Основные направления биотехнологии:

• получение продуктов питания, кормовых добавок и ценных кормовых белков, лекарственных препаратов и средств диагностики, биотоплива;

• борьба с загрязнением окружающей среды;

• защита растений от вредителей и болезней;

• создание штаммов микроорганизмов, сортов растений и пород животных с новыми полезными свойствами.

• Клеточная инженерия — метод конструирования клеток нового типа на основе их культивирования на питательной среде, гибридизации и реконструкции. При этом в клетки вводят новые хромосомы, ядра и другие клеточные структуры.

Благодаря достижениям клеточной инженерии растений, в растениеводстве и селекции стало возможным применение соматической гибридизации, клеточной селекции, гаплоидизации и другие приёмов, а также преодоление нескрещиваемости в культуре.

• Генная инженерия — отрасль молекулярной биологии и генетики, задачей которой является конструирование генетических структур по заранее намеченному плану, создание организмов с новой генетической программой. Во многих случаях это сводится к переносу необходимых генов от одного вида живых организмов к другому, зачастую очень далекому по происхождению.

Этапы работы по введению гена:

• выявление нужного гена в геноме организма-донора (вируса, бактерии, растения, животного, гриба);

• выделение гена из генома организма-донора;

• введение гена в генетический вектор (переносчик ДНК), в качестве которого используют вирусы, плазмиды бактерий, хромосомы митохондрий и пластид или транспозоны;

• трансформация (перенос) вектора новой ДНК в клетку-хозяина;

• получение целых растений из опытных клеток;

• анализ ДНК полученных растений на присутствие трансформированного гена;

• отбор образцов с работающим введённым геном.

Организмы, полученные в результате переноса генов называются трансгенными или генетически модифицированными.

Наличие трансформированного гена в геноме трансгенного растения не гарантирует его корректной работы. Ген может встроиться в «молчащую» область генома или активность гена может репрессироваться другими генами в результате эпигенеза.

• Клонирование — это получение многочисленных копий гена, белка, клетки или организма.

Клонирование организмов из неполовых клеток возможно при условии, если соматическая клетка потеряет свою специализацию и достигнет состояния, близкого зиготе. Это позволяет клетке заново запускать генетическую программу развития организма и развиваться до целого организма.

• Тотипотентность — способностью клетки развиваться до целого организма.

Растительные клетки обладают тотипотентностью и при определённых условиях достаточно легко развиваются в целое растение.

У высших животных тотипотентностью обладают только оплодотворённые яйцеклетки — зиготы. Поэтому клонирование животных требует использования сложнейшего технологического процесса, одним из этапов которого является пересадка ядра соматической клетки в яйцеклетку суррогатной матери. Первый успешный эксперимент по клонированию млекопитающего, в результате которого появилась овца Долли, был проведён в 1997 году.