Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Звідки живі організми беруть енергію



Давайте згадаємо, яким чином живі організми планети Земля забезпечують своє існування. Рослина отримує енергію від Сонця. За допомогою енергії світла з мінеральних речовин, води і вуглекислого газу, який знаходиться в повітрі, вона синтезує глюкозу, з неї - вуглеводи, в яких запасає отриману енергію і пускає її потім на синтез власних амінокислот (з яких потім будуть побудовані білки рослини) та інших необхідних молекул - наприклад, жирів. Тваринний організм поглинає складні речовини з рослин або інших тварин, і розщеплює їх за допомогою травних ферментів до простих - наприклад, білки до амінокислот, а енергію, яка при цьому виділяється, використовує для своїх потреб. З отриманих амінокислот він будує свої власні білки. Деякі амінокислоти він також може синтезувати самостійно.

Тваринний організм не може взяти готовий білок з їжі (рослини або тварини) і «вбудувати» у себе. Поглинуті білки та інші молекули обов'язково піддаються розщепленню до простих «цеглинок», з яких потім збираються нові конструкції.

Що таке гени

Отже, кожна клітина складається з декількох основних компонентів: білків, жирів, вуглеводів. Якими вони повинні бути? Як повинні взаємодіяти між собою? Це визначає ДНК - дезоксирибонуклеїнова кислота, яка знаходиться в ядрі клітини. Окрема ділянка ДНК, в якій закодована послідовність збірки певного білка, і називається «ген». Білки, в свою чергу, визначають будову клітини, регулюють синтез всіх інших речовин, сприймають і передають сигнали, які змушують клітину міняти метаболізм. Сукупність всіх генів організму називається генотипом. У всіх клітинах одного організму генотип однаковий.

Звичайно, генотип не може бути ідентичним у всіх організмів, які належать до одного виду - інакше ми всі були б однаковими. Виняток становлять лише однояйцеві близнюки. Багато генів існує у декількох варіантах, і в конкретному організмі може виявитися той або інший. Деякі гени проявляються по-різному в різних умовах навколишнього середовища. Це дозволяє підтримувати різноманітність організмів, необхідну для виживання всього виду в цілому.

Навіщо потрібна селекція

Людина вже досить давно помітила, що деякі ознаки проявляються у схожих організмів по-різному. Вона підмічала в природі рослин або тварин, які володіли потрібними йому властивостями, і штучно вирощувала їх у своєму господарстві. Для схрещування і отримання потомства вона вибирала найсильніших або найсмачніших - таким чином, вибирались організми з певним генотипом. Так з'явилась селекція. Про гени, які й зумовлюють прояв тих чи інших властивостей, людина ще не знала, однак продовжувала схрещувати, вибирати, знову схрещувати і помічати закономірності прояву тих чи інших ознак. Традиційна селекція - довгий, трудомісткий процес, і на створення одного сорту рослин чи породи тварин багато людей витрачають довгі роки, і часто новий сорт лише незначно перевершує за якістю попередні варіанти.



З розвитком генетики і молекулярної біології з'явилась можливість зробити процес створення нових сортів більш ефективним. Вивчення ДНК, роботи генів, їх будови та функцій дозволило нам дізнатись, які саме гени контролюють прояв цікавих нам ознак. Використовуючи методи генної інженерії, вчені можуть контролювати деякі з них.

Що таке генна інженерія

Генна інженерія – це сукупність прийомів, методів і технологій, які дозволяють змінювати будову генів або вносити до організму чужорідні гени із заданими функціями. При цьому в організм переноситься лише один ген, а решта генотипу залишається незмінною, крім того, ми можемо наділити організм ознаками, які неможливо перенести шляхом схрещування з близькоспорідненими видами. А це якраз те, про що завжди мріяли традиційні селекціонери. Заняття це досить дороге і трудомістке.

Завдяки генній інженерії стало можливим створення організмів з новими, раніше не притаманними їм властивостями. Наприклад, невибагливі і дешеві в утриманні бактерії, які, до того ж, надзвичайно швидко розмножуються, можуть синтезувати потрібний білок за допомогою вбудованого в їх генотип чужого гена. Так, з використанням генетично модифікованих (рекомбінантних, трансгенних) бактерій, дешево, швидко і у великих кількостях отримують інтерферон, інсулін і деякі інші лікарські препарати. Генетично модифіковані рослини теж можуть виробляти лікарські речовини. Більшість генних модифікацій сортів направлено на розвиток стійкості до сільськогосподарських шкідників або вірусів, виживання при обробці полів гербіцидами, підвищення смакових і технічних якостей.



Звичайно, поліпшення якості та терміну зберігання харчової продукції можна досягти і іншими, традиційними способами - наприклад, рослини вирощують з використанням великої кількості хімічних добрив або рослинних гормонів, або обробляють плоди спеціальними препаратами. В продукти рослинного і тваринного походження додають хімічні речовини - ароматизатори, поліпшувачі смаку і консерванти. Відразу зазначимо - генетичний склад вихідного організму при цьому не змінюється, і до генної інженерії подібні методи не мають ніякого відношення, як іноді здається деяким покупцям. Більше того - іноді недостатньо добре протестовані хімічні речовини, отримані за допомогою ГМО, випускаються на ринок і зарекомендовують себе не кращим чином. Помилки системи контролю продукції залишаються непоміченими, і, як тільки споживач чує слово «отримано за допомогою ГМО», у всьому стає винна генна інженерія - ах ГМО? Ну, тоді все ясно - використовувати не можна. Але ж по суті все одно, яким саме чином був отриманий продукт - хімічним синтезом, або синтезом ГМО, він повинен ретельно перевірятися, і відповідальність за його безпечність лежить на системі контролю над якістю продукції.

Як створюють ГМО

Регулюванням роботи генів у клітині займаються спеціальні білки - особливі ферменти. Група таких ферментів може розрізати і зшивати ДНК в певних місцях - в природі це відбувається при здійсненні великої кількості генетичних процесів. Молекулярний біолог, маючи в арсеналі набір таких ферментів, може в пробірці "розрізати" і "зшити" шматки ДНК в заданому районі, вбудовуючи потрібний ген в певне місце. При використанні класичного методу поруч із вбудованим геном, як правило, вставляється маркер - наприклад, касета стійкості до антибіотику. Конструкція з гена і касети переноситься в клітину господаря, де вбудовується в ДНК. Клітина отримує новий ген і одночасно стає стійкою до антибіотику - за цією ознакою, яка легко визначається, її можна відрізнити від інших клітин, в які перенесення генетичної конструкції з якихось причин не відбулось.

Зараз конструкції створюють таким чином, що роботу гена і маркера можна регулювати - «вмикати» і «вимикати», видалити маркер з ДНК або обходитися взагалі без них. Також в якості маркерів можна використовувати, наприклад, гени-касети флуоресціюючих білків, світіння яких помітне під ультрафіолетом.

Перенести генетичну конструкцію в бактерії нескладно - оброблені за спеціальною технологією, бактерії самі поглинають її з середовища. Вбудовування конструкції в рослини відбувається за допомогою так званих агробактерій. В дикій природі ці бактерії інфікують рослини, викликаючи утворення пухлин. При цьому агробактерії переносять в рослинну ДНК свої гени, які регулюють ріст пухлини. Для генетичної модифікації рослини молекулярні біологи використовують спеціальний штам - замість пухлинних генів агробактерії переносять в рослинну клітину гени, необхідні вченому. Для модифікації деяких рослин, нечутливих до агробактерій, застосовують інші методи, наприклад, біобалістичний. За допомогою спеціальних установок мікрочастинки золота або вольфраму з нанесеною на них ДНК прискорюють за допомогою стиснутого гелію, і вони проникають у ДНК клітин-мішеней, після чого трансгенна конструкція вбудовується в задану ділянку ДНК.

Отриману трансгенну рослину вирощують спочатку в лабораторії, потім на дослідних ділянках, і після серій обов'язкових тестів на безпеку, які тривають протягом декількох років, рекомендують до випуску на ринок.

Зараз у США, Канаді, Китаї та інших країнах вирощується близько двох десятків трансгенних рослинних культур. Це картопля і кукурудза, стійкі до комах-шкідників; сорти томату й дині з продовженим терміном зберігання плодів; бавовна, стійка до гербіциду, який застосовується для знищення бур'янів; стійкий до гербіциду ріпак; стійка до гербіциду соя. Крім того, розроблений, але ще не готовий до випуску на ринок, трансгенний рис - "золотий рис": різновид рису, генетично покращений за допомогою бета-каротину, який в організмі людини перетворюється на вітамін А. Також розроблений ще один різновид рису, який відрізняється підвищеним вмістом засвоюваного заліза. Брак вітаміну A і заліза може викликати сильну анемію, відставання в розумовому розвитку, сліпоту і навіть смерть. "Золотий рис" може зіграти велику роль у вирішенні проблеми дефіциту цих мікроелементів у населення країн Азії, де рис є основним продуктом харчування.

Безпека ГМО

Чи безпечні ГМО? Дискусії з цього приводу не вщухають. Потенційні ризики, пов'язані з використанням ГМО, зводяться, в основному, до таких:

1) небезпека їжі, приготованої з ГМО, пов'язана з імовірним впливом введених генів на здоров'я людини;
2) руйнування природних екосистем і порушення екологічної рівноваги при масовому відкритому культивуванні трансгенних рослин.

На жаль, противники ГМО не можуть обґрунтувати свої побоювання на більш-менш пристойному науковому рівні, оскільки кількість коректних наукових робіт, які стосуються теми безпеки ГМО, досить обмежена. Пов'язано це з труднощами об'єктивної та коректної постановки експериментів з дослідження безпеки. Вчені - біохіміки, фізіологи і молекулярні біологи рослин Національної академії наук США і ще 11-ти наукових спільнот з різних країн світу - стверджують, що з наукової точки зору не існує ніякої відмінності між рослинами, отриманими з використанням генної інженерії і рослинами, виведеними традиційними методами селекції при культивуванні їх на полях і використанні у виробництві, оскільки сам метод отримання трансгенних рослин не викликає ніяких побоювань. Саме тому проблеми безпеки та застосування ГМО повинні вирішуватися на рівні індивідуального продукту - за допомогою різних тестів, які підтверджують відповідність досліджуваної продукції існуючим стандартам і нормам.


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2019 год. Все права принадлежат их авторам!