Génie génétique et biotechnologie.
Planifier.
1. Biotechnologie et génie cellulaire.
2. Génie génétique se produisant dans la nature.
3. Tâches et méthodes du génie génétique.
4. Réalisations du génie génétique et son application dans l'agriculture, la médecine et l'industrie.
Biologie moléculaire et génétique A l'heure actuelle, l'organisme est entré dans la période de modification délibérée de l'hérédité et de création artificielle de nouvelles formes. Par conséquent, cette direction est d'une grande importance dans la médecine, l'agriculture et l'industrie.
L'ingénierie cellulaire est basée sur l'utilisation de cellules, de tissus et de protoplastes isolés séparément. À l'heure actuelle, la culture de graines de plantes dans un environnement artificiel gagne en importance, car elles peuvent être utilisées en biotechnologie. L'importance de cette méthode en biotechnologie est dans trois directions: 1. La première direction est lorsque des cellules végétales isolées sont cultivées dans un environnement artificiel (in vitro), elles sont utilisées dans la synthèse de substances nécessaires à la médecine, à la parfumerie et à d'autres directions industrielles : alcaloïdes, stéroïdes, glucosides, hormones, huiles essentielles, insecticides et Xk Par exemple : propagation du ginseng à partir de cellules (RGButenko), synthèse d'acide nicotinique par culture de cellules de tabac a été réalisée au Japon.
2. La deuxième direction est la culture de micro-plantes clonales et une vigueur propre (nettoyée des virus et autres ravageurs) pour la plantation à partir de graines cultivées dans un environnement artificiel. En utilisant cette méthode de culture clonale de microplantes, des millions de plantes peuvent être produites à partir d'un méristème tout au long de l'année, quel que soit l'environnement extérieur.
3. Utilisation de cellules isolées à des fins de sélection Utilisation de la diversité génétique des cellules cultivées dans un environnement artificiel avec un contenu différent : il a été possible de sélectionner des formes résistantes à la sécheresse, à la salinité, aux basses températures, aux phytopathogènes et à une productivité élevée parmi les cellules . Il est également possible de créer de nouvelles plantes par hybrides asexués (somatiques) en connectant différents protoplastes, cette méthode ouvre la voie à l'hybridation à distance. Introduction de nouveaux gènes dans des protoplastes ainsi isolés, ce qui permet de créer des espèces végétales aux caractéristiques génétiques totalement inédites. La méthode décrite ci-dessus est une nouvelle technologie cellulaire, une nouvelle direction dans la génétique appliquée et la sélection est appelée ingénierie cellulaire. Il existe certaines difficultés dans la méthode d'utilisation des cellules en biotechnologie agricole:
1) Comment forcer une cellule végétale isolée à se diviser ?
2) Comment obtenir une plante entière à partir d'un cal d'une cellule guruX (mixte) propagée ?
Le premier de ces problèmes peut être résolu, mais le second ne peut pas être réalisé tout le temps. Dans les cultures céréalières 1 Après avoir obtenu une plante à partir d'une cellule, la production de substances nécessaires à l'homme à grande échelle en utilisant l'ingénierie cellulaire et les méthodes biotechnologiques est appelée biotechnologie.
2) Le but du génie génétique est de créer de l'ADN recombinant et, sur cette base, de créer de nouveaux caractères et caractéristiques utiles à l'organisme. Une telle recombinaison est observée dans la nature. Les virus, les phages et les bactéries ont la capacité de transférer du matériel génétique à d'autres organismes. Génération d'une nouvelle combinaison de gènes - la recombinaison se produit dans tous les organismes vivants de la nature. Les bactériophages sont considérés comme des porteurs de gènes dans le monde des micro-organismes. Les scientifiques américains Liderberg et Tatum ont découvert en 1946 que les bactéries ont une reproduction sexuée. Certaines bactéries sont mâles, d'autres femelles, et les mâles transfèrent leurs gènes aux femelles par le biais d'une structure génétique spéciale - les plasmides. Chez les phages, la méthode de transfert de gènes à d'autres microbes et de reproduction sexuée assure l'échange et leur survie dans le monde des micro-organismes.
Certains plasmides peuvent transmettre des gènes de résistance aux médicaments (maladies) aux bactéries et propager des maladies dangereuses pour l'homme. Si une bactérie résistante aux médicaments est créée, une maladie peut survenir qui n'est pas affectée par les antibiotiques nocifs pour l'homme.
3) Le génie génétique en tant que science est apparu en 1972 à l'Université O.Stanford lorsque Jackson, Simons et Berg ont créé une molécule hybride composée d'ADN de virus de singe et d'ADN d'Escherichia coli. Les organismes apparentés appartenant à la même génération dans la nature sont considérés comme produisant de l'ADN recombinant. La tâche du génie génétique est de produire de l'ADN recombinant à partir d'espèces distantes non apparentées. Ce travail est très lent et si l'ADN étranger pénètre dans la cellule bactérienne, il est rapidement décomposé par l'enzyme - la restrictase.
La technologie qui consiste à modifier des organismes vivants en transférant du matériel génétique (gènes, chromosomes) d'un organisme à un autre s'appelle le génie génétique. Le transfert de gènes d'une espèce à une autre repose sur le fait que la molécule d'ADN est identique chez tous les êtres vivants, des micro-organismes à l'homme. Le génie génétique utilise les méthodes suivantes :
1. Isolement de gène ou synthèse artificielle d'un nouveau gène.
2. Obtention d'ADN hybride.
3. Reproduction de nouvel ADN et transfert à un autre organisme.
1. Isolement des gènes Pour insérer un nouveau gène ou un groupe de gènes dans l'organisme (transgénose), il est nécessaire d'isoler des "gènes propres" pour qu'ils fonctionnent dans cet organisme, c'est-à-dire pour synthétiser l'oxygène. Plusieurs méthodes sont connues pour isoler des gènes purs :
a) Méthode de synthèse chimique.
b) Synthèse d'ADN basée sur l'ARN-M.
c) couper (restrictase) et épisser (ligase) le matériel d'ADN avec des enzymes.
2) Afin d'obtenir de l'ADN hybride, un plasmide et un matériel ADN étranger d'un autre organisme sont obtenus. Ils sont d'abord coupés à l'aide de l'enzyme "Restrictase" et divisés en plusieurs morceaux. Ensuite, ils sont mélangés et affectés par l'enzyme ligase. Sous l'action de la ligase, ces deux mélanges d'ADN sont réunis et un nouvel ADN recombinant est produit. Le nouvel ADN recombinant est inséré dans une autre bactérie pour le faire fonctionner.
Le nouvel ADN contenu dans le plasmide peut être facilement transféré à la bactérie. L'activation de nouveaux gènes peut être facilement réalisée dans les bactéries. Parce que les bactéries se multiplient rapidement. Par exemple : Escherichia coli (E.coli) se divise en 20 cellules en 2 minutes et donne 2 générations en 129 jours.
3) En 1977, dans le laboratoire de la California School of Medicine, Boyer a réussi à synthétiser l'hormone somatotropine et le gène de l'insuline produits dans le corps humain à l'aide de bactéries. Tout d'abord, un tel gène a été synthétisé chimiquement. Puis ce gène a été transféré dans un plasmide obtenu à partir de bactéries Escherichia coli et restitué à la bactérie. Le gène synthétisé a commencé à fonctionner dans la cellule germinale et a commencé à synthétiser les oxyhormones humaines.
La "samototropine" résultante a été utilisée dans le traitement des jeunes enfants à croissance ralentie, et l'insuline a été utilisée dans le traitement du diabète.
4) À l'heure actuelle, grâce aux méthodes du génie génétique, l'humanité a la possibilité de modifier génétiquement des organismes vivants. Nous avons acquis des méthodes de transfert de gènes d'un organisme à un autre, créant ainsi de nouvelles formes, produisant industriellement des médicaments nécessaires à la santé humaine. Grâce aux progrès du génie génétique, il est devenu possible de transférer des gènes dans des cellules bactériennes et de produire des enzymes, des hormones, des médicaments et d'autres produits.
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