√енна ≥нженер≥¤

√енна ≥нженер≥¤ ірунтуЇтьс¤ на молекул¤рн≥й б≥олог≥њ, ¤ка даЇ можлив≥сть вносити зм≥ни в молекул¤рну взаЇмод≥ю основних б≥олог≥чних молекул у кл≥тин≥ й поза нею.

Ѕ≥ологи оволод≥ли методами, ¤к≥ дають можлив≥сть ман≥пулювати б≥олог≥чними молекулами, досл≥джувати ≥ зм≥нювати њх структуру. «а рахунок зм≥н в основних б≥олог≥чних молекулах ƒЌ  Ї можлив≥сть створювати вар≥анти живих систем, ¤к≥ не виникають в результат≥ природноњ еволюц≥њ.

√енна ≥нженер≥¤ Ї б≥отехнолог≥чним прийомом спр¤мованого конструюванн¤ рекомб≥нантних молекул ƒЌ  на основ≥ ƒЌ , вз¤тоњ з р≥зних джерел.

“ехнолог≥њ одержанн¤ рекомб≥нантних молекул ƒЌ  ≥ клонуванн¤ (розмноженн¤) ген≥в передували методи, за допомогою ¤ких молекулу ƒЌ  розщеплюють на фрагменти, модиф≥кують ≥ знову реконструюють в одне ц≥ле. ѕри цьому мають багато коп≥й ц≥Їњ молекули. ѕот≥м, використовуючи цю рекомб≥нантну молекулу, можна синтезувати молекули –Ќ  ≥ одержати б≥лок з певними ¤кост¤ми ≥ властивост¤ми.

—л≥д зазначити, що ч≥ткоњ р≥зниц≥ м≥ж молекул¤рною б≥олог≥Їю ≥ генною ≥нженер≥Їю немаЇ. ѕо¤снюЇтьс¤ це тим, що б≥отехнолог≥¤ (в даному випадку генна ≥нженер≥¤) використовуЇ методи, розроблен≥ молекул¤рною б≥олог≥Їю.

¬ивченн¤ загальних б≥ох≥м≥чних властивостей кл≥тинноњ ƒЌ  не давало можливост≥ визначити особливост≥ њњ генетичноњ структури. ¬ир≥шенню цього питанн¤ спри¤ли два методи молекул¤рноњ б≥олог≥њ. ѕерший метод Ч в≥дкритт¤ г≥дрол≥тичних фермент≥в (рестриктаз рестрикц≥йних ендонуклеаз), ¤к≥ в певних м≥сц¤х розщеплюють ƒЌ  на фрагменти, що мають специф≥чну нуклеотидну посл≥довн≥сть молекули ƒЌ . –естриктази одержують з бактер≥альних кл≥тин.

‘ерменти рестриктаз г≥дрол≥зують нуклеотидн≥ посл≥довност≥, в результат≥ чого мають фрагменти ƒЌ . њх може бути в≥д к≥лькох сотень до к≥лькох тис¤ч ≥ б≥льше пар, вони розр≥зн¤ютьс¤ за молекул¤рною масою. ‘рагменти вид≥л¤ють в ≥зольованому вигл¤д≥ за допомогою електрофорезу в гел≥, а пот≥м анал≥зують.

ƒругим методичним прийомом Ї визначенн¤ нуклеотидноњ посл≥довност≥ фрагмент≥в ƒЌ , ¤к≥ одержують за допомогою рестриктаз у макромолекул≥ ƒЌ .

Ѕлизько 50 рок≥в тому було експериментально встановлено, що молекула ƒЌ  Ї нос≥Їм спадковост≥. ¬ивченн¤ спадковост≥ на молекул¤рному р≥вн≥ дало можлив≥сть з'¤сувати, що в ƒЌ  запрограмована Ђ≥нструкц≥¤ї щодо синтезу необх≥дних б≥лк≥в орган≥зму.

ѕ≥зн≥ше було ви¤влено, що Ђ≥нструкц≥¤ї записана в≥дпов≥дно до посл≥довност≥ розм≥щенн¤ нуклеотид≥в у ƒЌ  ≥ в≥дпов≥дно з цим записом синтезуЇтьс¤ б≥лок речовин, ¤к≥ беруть участь у синтез≥.

ѕри визначенн≥ посл≥довност≥ нуклеотид≥в або повному прочитуванн≥ генетичноњ ≥нформац≥њ в ƒЌ  було багато проблем. ƒл¤ невеликоњ молекули Ч транспортноњ –Ќ  (т–Ќ ), завданн¤м ¤коњ Ї транспортувати частини б≥лк≥в Ч ам≥нокислоти до м≥сц¤ збиранн¤ б≥лка, проблема нуклеотидноњ посл≥довност≥ була вир≥шена ще в 1965 р. групою американських вчених. ¬они опрацювали принципи ≥ методи, за допомогою ¤ких можна визначити посл≥довн≥сть розм≥щенн¤ нуклеотид≥в у т–Ќ .

ћолекули ƒЌ  м≥ст¤ть багато нуклеотид≥в. Ќав≥ть маленьк≥ молекули включають њх понад 5000. “ак, в одн≥й з найменших в≥русн≥й ƒЌ  фагу ‘’174 Ї 5375 нуклеотид≥в. ¬ т–Ќ  њх приблизно 80. ” 1975 р. була опубл≥кована статт¤ англ≥йських вчених ‘. —енгера ≥ ј.  оулсона, де йшлос¤ про новий метод анал≥зу ƒЌ . ѕ≥сл¤ ц≥Їњ статт≥ менш н≥ж через два роки були опубл≥кован≥ результати визначенн¤ повноњ посл≥довност≥ нуклеотид≥в ƒЌ  фагу ‘’174.

ѕосл≥довн≥сть розм≥щенн¤ нуклеотид≥в у ƒЌ  позначають початковою буквою назви нуклеотиду: аден≥н Ч ј, цитозин Ч ÷, гуан≥н Ч √, т≥ам≥н Ч “. “ак, нав≥ть дл¤ запису посл≥довност≥ нуклеотид≥в маленькоњ ƒЌ  фагу ‘’174, ¤ка маЇ 5375 нуклеотид≥в, потр≥бно близько трьох стор≥нок машинопису.

ѕари азотистих основ формують окрем≥ ≥нформац≥йн≥ блоки, к≥льк≥сть ¤ких у геном≥ (сукупност≥ вс≥х ген≥в хромосоми орган≥зму) становить 50Ч100 тис.

ќдночасно з визначенн¤м посл≥довност≥ розм≥щенн¤ нуклеотид≥в у молекул≥ ƒЌ  на приклад≥ в≥рус≥в були визначен≥ д≥л¤нки, ¤к≥ не вход¤ть до структури гена, не кодують б≥лки, але беруть участь у регул¤ц≥њ експрес≥њ ген≥в ≥ самов≥дтворенн≥ (репл≥кац≥њ) в≥русноњ ƒЌ .

” молекул¤рн≥й б≥олог≥њ розроблено методи вид≥ленн¤ ген≥в донорських орган≥зм≥в, уведенн¤ њх у векторну молекулу ≥ одержанн¤ г≥бридних (рекомб≥нантних) ƒЌ , забезпеченн¤ њх самов≥дтворенн¤ (репл≥кац≥њ), переносу в орган≥зм рецип≥Їнта (кл≥тину-господар¤) ≥ забезпеченн¤ в≥дчутност≥ д≥њ (експрес≥њ) чужих ген≥в.

ƒл¤ перенесенн¤ ген≥в, ¤ких немаЇ в кл≥тин≥-рецип≥Їнт≥, використовують переносники (вектори) ген≥в Ч плазм≥ди (еп≥соми) Ч невелик≥ к≥льцев≥ молекули ƒЌ , здатн≥ до стаб≥льного, не пов'¤заного з хромосомами ≥снуванн¤ ≥ репл≥кац≥њ. ѕлазм≥ди можуть також бути в геном≥ кл≥тини-господар¤, в хромосом≥. ¬они Ї в цитоплазм≥ бактер≥альних кл≥тин де¤ких др≥ждж≥в. јвтономне ≥снуванн¤ њх зумовлене тим, що њх розмноженн¤ не залежить в≥д розмноженн¤ хромосом. –озм≥р њх р≥зний, ≥ тому розм≥р генетичноњ ≥нформац≥њ в них теж неоднаковий. «а рахунок репл≥кац≥њ к≥льк≥сть коп≥й плазм≥д регул¤рно зб≥льшуЇтьс¤ ≥ вони р≥вном≥рно розпод≥л¤ютьс¤ м≥ж потомством кл≥тини, ¤ка д≥литьс¤.

–екомб≥нантн≥ молекули ƒЌ  використовуютьс¤ ≥ будуть використовуватис¤ в робот≥ з м≥кроорган≥змами дл¤ виробництва р≥зних ц≥нних речовин у медицин≥, б≥ох≥м≥чн≥й промисловост≥, с≥льському господарств≥. ¬елике значенн¤ при цьому маЇ метод клонуванн¤ ген≥в.

“ехнолог≥¤ конструюванн¤ рекомб≥нантних ƒЌ  Ї одним з найважлив≥ших дос¤гнень б≥отехнолог≥њ. —тосовно рослинництва вона маЇ велике майбутнЇ у створенн≥ сорт≥в ≥ г≥брид≥в з корисними б≥олог≥чними та еколог≥чними властивост¤ми. ÷е Ч висок≥ врожайн≥сть ≥ ¤к≥сть врожаю, ст≥йк≥сть проти хвороб, шк≥дник≥в, бур'¤н≥в, здатн≥сть до активноњ азотф≥ксац≥њ, одночасн≥сть дозр≥ванн¤, посухост≥йк≥сть, високий коеф≥ц≥Їнт засвоЇнн¤ ‘ј– (висока продуктивн≥сть) та ≥н.

Ќа сьогодн≥шн≥й день генетична ≥нженер≥¤ с≥льськогосподарських рослин розвиваЇтьс¤ переважно в русл≥ класичноњ селекц≥њ. ќсновн≥ зусилл¤ вчених зосереджен≥ на захист≥ рослин в≥д неспри¤тливих (б≥отичних та аб≥отичних) фактор≥в, покращенн≥ ¤кост≥ та зменшенн≥ втрат при збер≥ганн≥ продукц≥њ рослинництва. «окрема, це п≥двищенн¤ ст≥йкост≥ проти хвороб, шк≥дник≥в, заморозк≥в, солонцюватост≥ ірунту тощо, видаленн¤ небажаних компонент≥в ≥з рослинних ол≥й, зм≥на властивостей б≥лку ≥ крохмалю в пшеничному борошн≥, покращенн¤ лежкост≥ та смакових ¤костей овоч≥в та ≥н. ѕор≥вн¤но з традиц≥йною селекц≥Їю, основними ≥нструментами ¤коњ Ї схрещуванн¤ ≥ в≥дб≥р, генна ≥нженер≥¤ даЇ можлив≥сть використанн¤ принципово нових ген≥в, ¤к≥ визначають агроном≥чно важлив≥ ознаки, ≥ нових молекул¤рно-генетичних метод≥в мон≥торингу трансген≥в (молекул¤рн≥ маркери ген≥в), що в багато раз≥в прискорюють процес створенн¤ трансгенних рослин. —елекц≥онер≥в приваблюЇ можлив≥сть ц≥леспр¤мованого генетичного УремонтуФ рослин. ¬ажливим направленн¤м Ї створенн¤ генетично модиф≥кованих рослин (√ћ–) з ознакою чолов≥чоњ стерильност≥.  р≥м того, завд¤ки генетичн≥й модиф≥кац≥њ рослини можуть виконувати не властиву њм ран≥ше функц≥ю. ѕрикладом Ї коренеплоди цукрових бур¤к≥в, ¤к≥ накопичують зам≥сть сахарози низькомолекул¤рн≥ фруктами, банани, ¤к≥ використовують ¤к њст≥вну вакцину. «авд¤ки введенню ген≥в бактер≥й вищ≥ рослини набувають властивост≥ руйнувати чужор≥дн≥ орган≥чн≥ сполуки (ксеноб≥отики), що забруднюють оточуюче середовище. ¬ирощуванн¤ √ћ–, ст≥йких до широкого спектру хвороб та комах-шк≥дник≥в, може суттЇво знизити, а в подальшому звести до м≥н≥муму пестицидне навантаженн¤ на оточуюче середовище.

«ростанн¤ площ п≥д трансгенними культурами в розвинених крањнах йде значно ≥нтенсивн≥ше пор≥вн¤но з крањнами, що розвиваютьс¤. Ќин≥ в ”крањн≥ випробовуютьс¤ трансгенн≥ сорти кукурудзи, цукрових бур¤к≥в ≥ р≥паку, ст≥йк≥ роти герб≥цид≥в; кукурудзи, ст≥йкоњ проти кукурудз¤ного метелика, а також картопл≥, ст≥йкоњ проти колорадського жука. —творено систему орган≥в, ¤к≥ з залученн¤м спец≥ал≥ст≥в (генетик≥в, селекц≥онер≥в, генних ≥нженер≥в, еколог≥в, медик≥в, токсиколог≥в) оц≥нюють трансгенн≥ сорти дл¤ визначенн¤ потенц≥йного впливу на людину, тварин ≥ навколишнЇ середовище. Ћише п≥сл¤ таких експертиз сорт допускаЇтьс¤ до випробуванн¤ з дотриманн¤м ус≥х в≥дпов≥дних вимог, прийн¤тих у ™вропейському —оюз≥.

ѕри розгл¤д≥ проблеми можливого впливу трансгенних рослин на оточуюче середовище обговорюютьс¤ в основному так≥ основн≥ аспекти:

- сконструйован≥ гени будуть передан≥ з пилком близькородинним диким видам, ≥ њхнЇ г≥бридне потомство набуде властивост≥ п≥двищеноњ нас≥ннЇвоњ продуктивност≥ та здатн≥сть конкурувати з ≥ншими рослинами;

- трансгенн≥ с≥льськогосподарськ≥ рослини стануть бурТ¤нами ≥ вит≥сн¤ть рослини, ¤к≥ ростуть пор¤д;

- трансгенн≥ рослини стануть пр¤мою загрозою дл¤ людини, домашн≥х та диких тварин (наприклад через њхню токсичност≥ або алергенн≥сть).

ўе одним важливим аспектом Ї отриманн¤ трансгенних рослин з кращою здатн≥стю використовувати м≥неральн≥ речовини, що, кр≥м посиленн¤ њх росту, буде перешкоджати змиву таких сполук у ірунтов≥ води та потрапл¤нню в джерела водопостачанн¤.

√арант≥Їю проти небажаних насл≥дк≥в генетичноњ модиф≥кац≥њ рослин Ї законодавче регулюванн¤ поширенн¤ √ћ– та розробка повТ¤заних ≥з цим метод≥в оц≥нки еколог≥чного ризику.  р≥м того, значна уваги прид≥л¤Їтьс¤ достатн≥й ≥нформованост≥ агроном≥в, селекц≥онер≥в, нас≥ннЇвод≥в, потенц≥йних покупц≥в щодо особливостей продукт≥в ≥з генетично модиф≥кованих рослин. ¬ ”крањн≥ та р¤д≥ ≥нших крањн прийн¤т≥ закони, ¤к≥ попереджують несанкц≥оноване розповсюдженн¤ трансгенного нас≥ннЇвого матер≥алу, що забезпечуЇ мон≥торинг у пос≥вах, а також маркуванн¤ харчових товар≥в, виготовлених ≥з продукт≥в √ћ– або з њх додаванн¤м.

Ѕ≥отехнолог≥¤

Ќа головну