Генная инженерия. Биотехнология

Глава 19 Генная инженерия. Биотехнология [c.494]

Биотехнология. Заметный прогресс в понимании основных принципов, определяющих структуру биомолекул (ДНК, белков) и их функционирование в биологических системах, был достигнут молекулярными биологами и биохимиками. Сейчас создается промышленность, использующая новые биотехнологии, являющиеся результатом успехов генной инженерии - способности контролировать на клеточном уровне химические процессы в организмах. [c.540]

Генная инженерия — технология манипуляций с веществом наследственности ДНК — один из видов биотехнологии, дающий новые возможности, в частности в производстве энергии и новых материалов. [c.247]

К этому направлению научно-технического прогресса следует относиться особенно осторожно. Существует мнение, что биотехнология может внести решающий вклад в решение глобальных проблем человечества. Однако даже с помощью обычной гибридизации — близкородственного скрещивания — получают, по сути, уродов, пусть и с полезными для цивилизации свойствами. С помощью же генной инженерии оказалось возможным создавать структуры ДНК, которых никогда не существовало в биосфере (в химии аналог — ксенобиотики) генная инженерия, таким образом, разрушает барьер, разрешающий генетический обмен только в пределах одного биологического вида или близкородственных видов, позволяет переносить гены из одного живого организма в любой другой. Этот факт открывает перспективы создания, в частности, микроорганизмов и растений с полезными для цивилизации свойствами и таит в себе колоссальную опасность этического и экологического характера. Наиболее известный случай здесь — синтез и использование гормонов роста в животноводстве, приведшие к так называемому коровьему бешенству . [c.248]

Будут более полно удовлетворяться потребности сельского хозяйства в продуктах микробиологического синтеза, а также активнее внедряться научно-технические достижения в области биотехнологии и генной инженерии. [c.10]

С каждым годом все большее число разнообразных процессов микробиологического синтеза реализуется в промышленных условиях, Промышленная биотехнология становится новым перспективным направлением, открывающим необозримые горизонты использования продуктов биосинтеза микроорганизмов в народном хозяйстве. Увеличивается число биохимических заводов и комбинатов по производству уже освоенной продукции микробиологического синтеза — ферментных препаратов, витаминов, кормовых антибиотиков, аминокислот, микробиологических препаратов для борьбы с вредителями растений, кормовых дрожжей и др. Широким фронтом ведутся исследования по получению и технологии производства новых биологически активных препаратов, разрабатываемых с использованием современных достижений молекулярной генетики и генной инженерии. К перспективным задачам промышленной биотехнологии относится также реализация микробиологических процессов, направленных на решение энергетической проблемы, в том числе производство биогаза, топливного этанола, метана, топливного водорода с помощью фотосинтезирующих микроорганизмов и др. [c.3]

Биотехнология и, в частности, генная инженерия подошли к той ступени развития, когда прежде всего приходится думать о возможных последствиях эксперимента, об использовании полученных знаний. [c.145]

Химия пищи, микробиология и биотехнология в настоящее время стали составной частью пищевой технологии, основой интенсификации производственных процессов. В связи с этим разработка на базе генетики и генной инженерии основ пищевой микробиологии позволит получать такие виды микроорганизмов и их бак-концентратов, которые будут способствовать созданию новых и интенсификации традиционных производств высококачественных пищевых продуктов. [c.1326]

Метод ферментативного гидролиза растительных белков позволяет в широком диапазоне регулировать технологические параметры этого процесса и варьировать питательную ценность гидролизатов. Хотя промышленное применение ферментативного гидролиза находится еще в начальной стадии, можно констатировать, что гидролизаты растительных белков постепенно внедряются в производство различных продуктов питания. Разработка мембранных реакторов обеспечивает впечатляющее развитие технологии в этой области. Видимо, прогресс в биотехнологии и генной инженерии внесет очень существенный вклад в широкое распространение белковых гидролизатов. [c.619]

Достижения практической микробиологии (биотехнологии) тесно связаны с генной инженерией синтез ферментов, расщепляющих целлюлозу до моносахаридов, получение фиброина - основного белка шелка, производство стиральных порошков с ферментными добавками, получение красителя индиго, основанное на том, что кишечная палочка образует большие количества триптофана, а внедренный в кишечную палочку фермент окисляет триптофан до индиго. [c.63]

Некоторые керамические материалы обладают хорошей биологической совместимостью, что позволяет использовать их в. медицине, биотехнологии и генной инженерии. [c.52]

Практическое применение молекулярной биологии и молекулярной генетики успешно развивается в генной инженерии и биотехнологии. Эти области техники посвящены прежде всего-получению необходимых для медицины и сельского хозяйства белков и полипептидов, основанному на искусственном манипулировании генами. [c.221]

Современное руководство по биотехнологии, написанное авторитетными канадскими учеными. В книге подробно изложены основы генной инженерии механизмы репликации, транскрипции и трансляции методы клонирования, амплификации и секвенирования ДНК конструирование рекомбинантных ДНК введение последовательностей-мишеней в геном микроорганизмов, растений и животных, а также практическое применение генной инженерии для получения лекарственных веществ, вакцин, факторов роста, инсектицидов и т.д. Большое внимание уделено генной терапии и связанным с ней морально-этическим проблемам, патентованию биотехнологических продуктов и способов их получения. [c.4]

Молекулярная биотехнология как новая область исследований сформировалась в конце 1970-х гг. на стыке технологии рекомбинантных ДНК и традиционной промышленной микробиологии. Современное общество неплохо осведомлено о проблемах молекулярной биотехнологии. Так или иначе об этой науке знают практически все. Кто-то видел фильм Парк Юрского периода с его потрясающими, искусно нарисованными, но соверщенно несостоятельными с научной точки зрения клонированными динозаврами. Кто-то прочитал в газетах о том, что на рынке появились новые, биотехнологические помидоры с большим сроком хранения. А кто-то слышал рассуждения критически настроенного знатока о страшных последствиях генной инженерии, ожидающих нас в будущем. В этой книге мы попытаемся объяснить, что собой представляет эта научная дисциплина на самом деле, как проводятся биотехнологические исследования и как они могут повлиять на нашу жизнь. [c.9]

Книга Молекулярная биотехнология принципы и применение написана как учебник по биотехнологии, технологии рекомбинантных ДНК и генной инженерии. В ее основу положен курс лекций по биотехнологии, который мы читали на протяжении 12 лет студентам старших курсов и аспирантам биологических и инженерных специальностей Университета Ватерлоо. Книга предназначена для студентов, знакомых с основами биохимии, молекулярной генетики и микробиологии, хотя мы понимаем, что вряд ли они успели освоить все эти дисциплины до того, как начали заниматься биотехнологией. Поэтому, приступая к изложению той или иной темы, мы сначала рассматриваем ее основы и лишь затем переходим к деталям. [c.9]

Революционные технологии, к которым относится и молекулярная биотехнология, редко встречают безоговорочную поддержку. Обеспокоенность общественности по поводу создания различных организмов методами генной инженерии имела серьезные последствия и привела к разработке строгих правил, регулирующих исследования в области рекомбинантных ДНК, и утверждению требований, которым должны удовлетворять биотехнологические продукты, поступающие на рынок. В этой главе мы рассмотрели различные аспекты регуляции исследований в области рекомбинантных ДНК, производства и потребления пищевых продуктов, полученных с помощью методов генной инженерии, высвобождения генетически модифицированных организмов в окружающую среду, экспериментов, связанных с генной терапией соматических клеток и клеток зародышевой линии, клонированием человека. [c.530]

С развитием молекулярной биотехнологии возник вопрос, следует ли разрешать частным компаниям патентовать организмы, полученные с помощью методов генной инженерии, и предоставлять им исключительные права на них. С одной стороны, без подобных прав собственности биотехнологические компании не будут иметь стимула к разработке и внедрению в рыночный оборот новых продуктов. С другой, есть мнение, что такого рода привилегии с моральной точки зрения неприемлемы, а патентование сдерживает научные исследования и инновации. И наконец, следует обратить внимание на то, что патентование влияет на пути развития фундаментальной науки. [c.541]

Успехи современной биохимии. Биологическая химия изучает различные структуры, свойственные живым организмам, и химические реакции, протекающие на клеточном и организменном уровнях. Основой жизни является совокупность химических реакций, обеспечивающих обмен веществ. Таким образом, биохимию можно считать основным языком всех биологических наук. В настоящее время как биологические структуры, так и обменные процессы, благодаря применению эффективных методов, изучены достаточно хорошо. Многие разделы биохимии в последние годы развивались столь интенсивно, что выросли в самостоятельные научные направления и дисциплины. Прежде всего можно отметить биотехнологию, генную инженерию, биохимическую генетику, экологическую биохимию, квантовую и космическую биохимию и т. д. Велика роль биохимии в понимании сути патологических процессов и молекулярных механизмов действия лекарственных веществ. [c.5]

Синтетические олиго- и полинуклеотиды, а также полученные синтетическим путем гены и регуляторные области (промоторы, терминаторы и т, д.) широко используются в исследовании структуры и функции нуклеиновых кислот, генетической и белковой инженерии, биотехнологии. Синтез олиго- и полинуклеотидов, представляющий собой важный раздел биоорганической химии, имеет сегодня большое теоретическое и прикладное значение. [c.348]

Биологически опасные объекты. Интенсивное развитие в последние годы биотехнологий, генной инженерии, производства вакцин в сочетании с ранее выполненными разработками биологического оружия массового поражения и с наличием специальных могильников создают опасность поражений живых организмов биологического и биохимического типов. Анализ соответствующих поражающих факторов, механизмов и цепочек повреждений является предметом специальных исследований. [c.71]

Эти методы и, прежде всего, генно-инженерные легли в основу современной биотехнологии Более того, некоторые ученые стремятся отождествить генную инженерию и биотехнологию, а это [c.41]

Иногда понятия "генная инженерия" и "биотехнология" отождествляются (А А Баев, 1984), хотя несомненно генная инженерия представляет собой один из методов науки биотехнология В основу генноинженерных методов заложена способность ферментов — рестриктаз расщеплять ДНК на отдельные нуклеотидные последовательности, которые могут быть использованы для встраивания их в геномы бактериальных плазмид и фагов с целью получения гибридных, или химерных форм, состоящих из собственной ДНК и дополнительных встроенных фрагментов несвойственной им ДНК Поэтому методами генетической инженерии добиваются клонирования генов, когда выделяют нужный отрезок ДНК из какого-либо биообъекта и затем получают любое количество его, выращивая колонии генетически идентичных клеток, содержащих заданный участок ДНК Другими словами клонирование ДНК — это получение ее генетически идентичных копий [c.179]

Итак, генные инженеры объявили новый поход на вирусные болезни. Есть веские основания рассчитывать на то, что это решительное наступление приведет к революции в медицине и ветеринарии, подобной той, какую вызвало в свое время открытие антибиотиков. Но, разумеется, одной медициной воздействие биотехнологии на жизнь людей не ограничится. Но вот какие формы примет это воздействие в других областях, сказать пока очень трудно. [c.126]

Соединение высокопроизводит. твердофазного синтеза П. с разделяющими способностями препаративной ВЭЖХ обеспечивает выход на качественно новый уровень хим. синтеза П, что, в свою очередь, благотворно влияет на развитие разл. областей биохимии, мол. биологии, генной инженерии, биотехнологии, фармакологии и медицины. [c.471]

Следует отметить, что биотехнологические методы при решении проблем экологии и охраны окружающей среды применяются пока в существенно меньших масштабах, чем они того заслуживают. Однако непрерывное ужесточение требований к качеству природной среды, несомненно, должно способствовать тому, что экологическая биотехнология в недалеком будущем займет свое законное место в проектах и программах, целью которых являются защита окружающей среды от загрязнений, рекультивация земель сельскохозяйственного назначения, восстановление техногенно нарушенных природных ландшафтов и т,д При развитии этого направления необходимо исходить из использования пp фoдныx микробных штаммов, которые затем в той шш иной степени могут быть модифицированы методами генной инженерии. Биологическое разложение загрязняющих веществ целесообразно сочетать с другими физическими и химическими методами обработки. [c.190]

Изменяется и ситуация с источниками сырья для производства полимерных материалов. В последние 40-50 лет развитие производства и переработки волокнообразующих полимерных материалов базируется на использовании продуктов глубокой переработки природного углеводородного сырья. Однако с учетом быстро прогрессирующего исчерпания мировых запасов нефти и газа все большее внимание вновь уделяется проблемам технического использования природных полимеров - различных полиуглеводов и фибриллярных белков, чему способствуют успехи генной инженерии и других направлений биотехнологии. [c.8]

Вовлечение жиров в техносферу на современном этапе носит двойственный характер. Первое направление здесь — применение их как таковых в композициях масел, смазок и СОТС (возможно — в смешении с нефтяными или синтетическими маслами) второе — использование жиров на качественно ином уровне — с разработкой принципиально новых присалок и использованием технологических процессов для получения так называемых полусинтетических масел типа сложных эфиров или углеводородов. Весьма важной разновидностью второго направления является использование методов генной инженерии и биотехнологии, когда на стадии селекции масличных культур заранее программируется химический состав жиров с целью достижения варианта, оптимального для техносферы. [c.42]

По мнению ряда специалистов, биотехнология представляет собой по сути связующее звено между биологизацией и экологизацией материального производства, поскольку она по своей природе глубоко экологична [26]. Вряд ли можно полностью согласиться с этим утверждением. Негативные стороны генной инженерии подробно рассмотрены в главе 4. Кроме того, следует учесть, что экологические последствия от размножения микроорганизмов в большом количестве еще не оценены. Области применения каж- [c.390]

ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ — часть биотехнологии (см.) любые манипуляции с чистой ДНК с целью получения организмов с направлсшю измененной наследственностью (чаще всего — это бактерии, вырабатывающие или перерабатывающие нужные человеку вещества). [c.399]

М, б. имеет болыпое практич. значение как теоретич. основа южных разделов медицины (вирусологии, иммунологии, 0НКОЛО1ИИ и др.), с. х-ва (направленное и контролируемое изменение наследств, аппарата животных и растений для по. гучения высокопродуктивных пород и сортов) и совр. биотехнологии (генная инженерия, клеточная инженерия и т. п.). [c.347]

Нарушения О.в. у микроорганизмов, вызванные изменениями в составе субстратов или полученные в результате мутагенеза, широко используют в практич. целях. Так, добавляя в питат. среду дрожжей сульфит натрия, удается переключить алкогольное брожение на глицериновое и создать на этой основе биотехнологию получения глицерина. В микробиол. промчгги широко используют полученные селекцией штаммы микроорганизмов-суперпродуценты отдельных аминокислот, антибиотиков и др. Методы генной инженерии позволяют избирательно изменять наследственный аппарат клеток и благодаря этому целенаправленно воздействовать на структуру и динамику О.в. у организмов. [c.318]

За последние 20 лет X. т. претерпела колоссальные изменения в научном и прикладном отношении. В совр. условиях массовые продукты основной химии уступают место продуктам тонкого хим. синтеза, все чаще условия процессов и качество продуктов определяют св-ва поверхности раздела фаз, отдельных частиц, а не объема. От макроструктуры в-в переходят к управлению микроструктурой неструктурированная среда вытесняется структурированной (мицелла, кластер) энергию вводят направленно с помощью лазера с заданной частотой излучения, в ввде плазмы, электрич. поля вместо нормального состояния фаз используют суперкритич. флюиды, жвдкие кристаллы. Появились новые области X, т. биотехнологая, генная инженерия, конструирование материалов на мол. уровне (нанотехнология). [c.241]

Значение инженерной энзимологии, как и вообще биотехнологии, возрастет в будущем. По подсчетам специалистов, продукция всех биотехнологических процессов в химической, фармацевтической, пищевой промышленности, в медицине и сельском хозяйстве, полученная в течение одного года в мире, будет исчисляться десятками миллиардов долларов к 2000 г. В нашей стране уже к 2000 г. будет налажено получение методами генной инженерии Ь-треонина и витамина В,. Уже к 1998 г. предполагается производство ряда ферментов, антибиотиков, О -, 3-, у-интерферонов проходят клинические испытания препараты инсулина и гормона роста. Гибридомной техникой в стране налажен выпуск реактивов для иммуно-ферментных методов определения многих химических компонентов в биологических жидкостях. [c.165]

Книга авторов из США, Швейцарии и Новой Зеландии из сери изданий, посвященных теории и практике хроматографических н электрофоретических методов. Первая в мировой литературе монография по препаративной жидкостной хроматографии — методу, который позволяет совершенно по-новому решать задачи биотехнологии, генной инженерии, малой химии и т. п., т. е. отраслей, определяющих научно-технический прогресс. [c.4]

Молекулярная биотехнология — это увлекательнейшая область научных исследований, с появлением которой произошел настоящий переворот во взаимоотношениях человека с живой природой. В ее основе лежит перенос единиц наследственности (генов) из одного организма в другой, осуш ествляемый методами генной инженерии (технология рекомбинантных ДНК). В большинстве случаев целью такого переноса является создание нового продукта или получение уже известного продукта в промышленных масштабах. В ч. I мы познакомим читателя с концепциями молекулярной биотехнологии и теми микроорганизмами, которые в ней используются, с основами молекулярной биологии и методологией рекомбинантных ДНК. Будут описаны такие методы, как химический синтез генов, полимеразная цепная реакция (ПЦР), определение нуклеотидной последовательности (секвенирование) ДНК. Помимо успешного клонирования нужного гена очень важно обеспечить его правильное функционирование в организме нового хозяина, поэтому мы остановимся также на способах оптимизации работы клонированных генов в про- и эукариотических системах. И наконец, мы рассмотрим, как можно улучшить свойства конечных продуктов, модифицируя клонированные гены путем введения в них специфических нуклеотидных замен (мутагенез in vitro). В целом материал, изложенный в первой части, служит фундаментом, который позволяет понять различные аспекты конкретных применений молекулярной биотехнологии. [c.13]

Вы познакомились с основными приемами и способами модификации генома микробных, растительных и животных клеток. Для биотехнологии большое значение представляет создание суперпродуцентов на основе микробных и растительных клеток, способных синтезировать любые белковые вещества, имеющие практическое значение. Генная инженерия дает возможность не только создания новых, отсутствующих в природе продуцентов целевых продуктов, но и существенного увеличения эффективности уже существующих производств. Например, способом повышения продуктивности того или иного продуцента является амплификация, т е. увеличение числа копий генов, кодирующих целевой продукт. Можно еще раз подчеркнуть огромные возможности генной инженерии для создания вакцин на основе синтетических антигенов, трансгенных растений с заранее заданными свойствами, а также транс-генных животных. В дополнение следует отметить использование методов генной инженерии в диагностике некоторых заболеваний, например вирусных инфекций, а также для лечения ряда наследственных заболеваний. В связи с этим появился даже новый термин генная терапия. Для лечения наследственных болезней необходимо дефектный ген заменить на нормально функционирующий. В качестве векторов обычно используют РНК-ретровирусы, которые вводятся в стволовые клетки костного мозга. [c.507]

В последние годы в связи с интенсивным развитием физикохимической биологии, генной инженерии и биотехнологии все возрастающее практическое значение приобретает химико-фермен-тативный синтез фрагментов нуклеиновых кислот, в том числе искусственных генов биологически активных пептидов и белков. [c.381]

Какие же основные цели и задачи стоят перед биотехнологами Во-первых, подд,ержание и активация путей обмена клеток, ведущих к накоплению целевых продуктов при заметном подавлении других реакций обмена у культивируемого организма, во-вторых, получение клеток или их составных частей (преимущественно — ферментов) для направленного изменения сложных молекул (например, рестриктазы, изомеразы и т д), в-третьих, углубление и совершенствование рДНК-биотехнологии и клеточной инженерии на предмет получения особо ценных результатов в фундаментальных и прикладных разработках, в-четвертых, создание безотходных и экологически безопасных биотехнологических процессов, в-пятых, совершенствование и оптимизация аппаратурного оформления биотехнологических процессов с целью достижения максимальных выходов ксжечных продуктов при культивировании естественных видов с измененной наследственностью методами клеточной и генной инженерии, в-шестых, повышение техникоэкономических показателей биотехнологических процессов по сравнению с существующими [c.21]

Однако даже в случае реализации генно-инженерных разработок измененная наследственная информация на уровне молекул инкорпорируется затем в клетках, с которыми и приходится иметь дело в биотехнологическом процессе Из этого можно вывести представление об уровнях биотехнологии клеточном и молекулярном Тот и другой определяются биообъектами В первом случае дело имеют с клетками, например, актиномицетов при получении антибиотиков, микромицетов при получении лимонной кислоты, животных при изготовлении вирусных вакцин, человека при изготовлении интерферона Во втором случае дело имеют с молекулами, например, с нуклеиновыми кислотами в так называемой"ре-комбинантной ДНК-биотехнологии" (рДНК-биотехнология), базирующейся на генной инженерии и составляющей сущность предмета "Молекулярная биотехнология", или на использовании отдельных ферментов (ферментных систем), например, протеаз в моющих средствах, липаз для модификации вкуса молочных продуктов и т д Однако необходимо помнить, что в начальной или конечной стадии молекулярный уровень трансформируется в клеточный Так, ферменты продуцируются клетками, а при генно-инженерных разработках реципиентом новой генетической информации становится также клетка [c.42]

Анализ гуминовых веществ (ГВ) имеет более чем двухсотлетнюю историю, т к его начало обычно связывают с работой Ф Ахарда (1786 г), посвященной химическим исследованиям состава торфа [451 ] Однако до сих пор важнейшие вопросы генезиса и строения ГВ практически не решены Причин, по-видимому, две смещение научных приоритетов в XX веке преимущественно к биоорганическим молекулам в связи с проблемами медицины, биотехнологии, генной инженерии, селекции, сложность изучения их генезиса и строения Если синтез высокомолекулярных органических соединений в живых организмах осуществляется на основе генетического кода и приводит к структурам, большая часть которых может трактоваться как индивидуальные вещества, а нарушение генетической информации — патология, гибель организма и прекращение синтеза, то в основе синтеза ГВ лежат иные принципы и их главное требование — отбор структур, которые в условиях биосферы, главным образом в корнеобитаемых слоях почв, способны приобрести устойчивые свойства и создать необходимые экологические условия для обитания растений и почвонаселяющих микроорганизмов [c.346]

Подобно тому как появление транзистора привело к рождению современной электроники, открытие рестриктаз и разработка других методов генной инженерии порождают биотехнологию. Как грибы после дождя, возникают заводы и отраслевые институты, создающие на основе совершенно новых технических принципов фармацевтические препараты, Еакцины, другие биологически активные вещества. Так что же достигнуто сегодня и над чем будет работать завтра вся эта армия ученых и инженеров [c.120]