Реферат га тему &quot;Генная инженерия&quot;

Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение

высшего образования

«ФИНАНСОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРИ ПРАВИТЕЛЬСТВЕ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ»

Колледж информатики и программирования

«Биология»

По теме:

«Научные достижения в области генной инженерии»

Исполнители:

Мозговая Е.С

Гуйда В.А

Засецкий Р.А

Илямаков А.Н

Курманалиева А.Д

Москва

2024 год

1. Описание краткой истории создания технологии. 4

2. Примеры научных достижений. 6

3. Положительные последствия использования технологии. 9

4. Отрицательные последствия использования технологии. 11

5. Перспективы развития данных направлений в науке. 13

6. Связь программирования с данной областью.. 15

Генная инженерия — это современное направление биотехнологии, объединяющее знания, приемы и методики из целого блока смежных наук — генетики, биологии, химии, вирусологии и так далее — чтобы получить новые наследственные свойства организмов. Отрасль молекулярной генетики, связанная с созданием искусственных молекул ДНК, способных участвовать в генетических процессах.

Возможности генной инженерии - генетическая трансформация,

перенос чужеродных генов и других материальных носителей наследственности в клетки растений, животных и микроорганизмов, получение генно-инженерно-модифицированных (генетически модифицированных, трансгенных) организмов с новыми уникальными генетическими, биохимическими и физиологическими свойствами и признаками, делают это направление стратегическим.

На протяжении многих лет главным классом макромолекул считали белки. Существовало даже предположение, что гены имеют белковую природу. Лишь в 1944 году Эйвери, Мак Леод и Мак Карти показали, что носителем наследственной информации является ДНК. В1953 году Дж. Уотсон и Ф. Крик создали двуспиральную модель ДНК. Именно этот год принято считать годом рождения молекулярной биологии. На рубеже 50-60-х годов были выяснены свойства генетического кода, а к концу 60-х годов его универсальность была подтверждена экспериментально. Были разработаны методы выделения высокоочищенных препаратов неповрежденных молекул ДНК, плазмид и вирусов. ДНК вирусов и плазмид вводили в клетки в биологически активной форме, обеспечивая ее репликацию и экспрессию соответствующих генов. В 70-х годах был открыт ряд ферментов, катализирующих реакции превращения ДНК. Особая роль в развитии методов генной инженерии принадлежит рестриктазам и ДНК-лигазам.

Историю развития генетической инженерии можно разделить на три этапа:

Первый этап связан с доказательством принципиальной возможности получения рекомбинантных молекул ДНК in vitro. Эти работы касаются получения гибридов между различными плазмидами. Была доказана возможность создания рекомбинантных молекул с использованием исходных молекул ДНК из различных видов и штаммов бактерий, их жизнеспособность, стабильность и функционирование.

Второй этап связан с началом работ по получению рекомбинантных молекул ДНК между хромосомными генами прокариот и различными плазмидами, доказательством их стабильности и жизнеспособности.

Третий этап - начало работ по включению в векторные молекулы ДНК (ДНК, используемые для переноса генов и способные встраиваться в генетический аппарат клетки-реципиента) генов эукариот, главным образом, животных.

Формально датой рождения генетической инженерии следует считать 1972 год, когда в Стенфордском университете П. Берг и С. Коэн с сотрудниками создали первую рекомбинантную ДНК, содержавшую фрагменты ДНК вируса SV40, бактериофага и E. coli.

Светящиеся в темноте коты

В 2007 году южнокорейский ученый изменил ДНК кота, чтобы заставить его светиться в темноте, а затем взял эту ДНК и клонировал из нее других котов, создав целую группу пушистых флуоресцирующих кошачьих Исследователь взял кожные клетки мужских особей турецкой ангоры и, используя вирус, ввел генетические инструкции по производству красного флуоресцентного белка. Затем он поместил генетически измененные ядра в яйцеклетки для клонирования, и эмбрионы были имплантированы назад донорским котам, что сделало их суррогатными матерями для собственных клонов.

Ученые говорят, что животные с флуоресцентными протеинами дадут возможность искусственно изучать на них человеческие генетические болезни.

Бельгийская голубая корова

У этой породы сильно развиты мышцы, особенно на плечах и ногах, за что их иногда называют "качками". Коровы и быки породы бельгийская голубая, несмотря на устрашающий вид, тем не менее обладают покладистым характером. Генетический анализ бельгийских голубых коров показал наличие у них мутации в гене миостатина. Миостатин подавляет развитие мышечной ткани, поэтому мутации, нарушающие его работу, приводят к разрастанию мышц.

Золотой рис

Золотой рис был специально выведен для стран, жители которых страдают от нехватки витамина А. В организме человека этот витамин производится из бета-каротина, содержащегося в растительной пище. Из-за авитаминоза появляются язвы на слизистых, проблемы с почками и болезни глаз вплоть до слепоты.

Генетикам удалось вывести новый сорт риса, богатый бета-каротином. 200 граммов этого продукта обеспечивают суточную норму полезных веществ.

Коза-паук

Паутину используют в большом количестве отраслей. Она в несколько раз прочнее кевлара, из которого изготавливают бронежилеты. Применение паутины весьма разнообразно: из нее можно делать искусственные сухожилия, хирургические нити, струны для музыкальных инструментов и даже компьютерные чипы. Но получить очень много паутины невозможно, потому что ее плетение — очень длительный процесс. В 2000 году компания «Nexia Biotechnologies» заявила, что имеет решение: коза, производящая в своем молоке паутинный белок паука.

Исследователи ввели ген каркасной нити паутины в ДНК козы, чтобы животное стало производить паутинный белок в своем молоке. Это «шелковое молоко» затем можно использовать для производства паутинного материала под названием «Биосталь».

Эко-свинья

Учеными из Канады были выведены эко-свинки, которые усваивают практически весь фосфор из корма. Свиной навоз богат фитатом (форма фосфора). Это приводит к тому, что излишки всасываются в почву, вымываются в водоемы, фитаты вызывают аномальный рост водорослей, которые уничтожают кислород в воде и убивают водную жизнь.

Ученые добавили бактерию E. Coli и ДНК мыши в эмбрион свиньи, что привело к изменению. Это уменьшило производство фосфора свиньей на 70%, что сделало ее более экологически чистой.

Ядовитая капуста

Ученые выделили ген, отвечающий за яд в хвосте скорпиона, и начали искать способы введения его в капусту. Это сделали для того, чтобы уменьшить использование пестицидов и при этом не давать гусеницам портить урожай. Это генетически модифицированное растение будет производить яд, убивающий гусениц после укуса листьев, но токсин изменен так, чтобы быть безвредным для людей.

1. Разработка новых лекарств и методов лечения:

• Создание персонализированных лекарств, адаптированных к индивидуальным генетическим профилям пациентов.

• Разработка новых вакцин и методов лечения для таких заболеваний, как рак и ВИЧ.

• Использование стволовых клеток для регенерации тканей и органов.

• Создание новых лекарств, которые не противопоказаны большому количеству людей

2. Охрана окружающей среды:

• Создание растений для поглощения углерода и уменьшения выбросов парниковых газов

• Использование биосенсоров для мониторинга загрязнения окружающей среды.

• Разработка микроорганизмов для биоразложения загрязняющих веществ и очистки воды.

3. Диагностика и профилактика заболеваний:

• Разработка генетических тестов для ранней диагностики заболеваний.

• Создание биомаркеров для идентификации и мониторинга заболеваний.

• Генная терапия - введение, удаление или изменение генетического материала, в частности ДНК или РНК, в клетке пациента для лечения определенного заболевания.

4. Улучшение сельскохозяйственных культур:

• Выводятся новые, более стойкие к условиям внешней среды, болезням и вредителям сорта растений.

• Происходит увеличение урожайности. Возможность создавать лучшие продукты питания.

• Разработка новых источников возобновляемой энергии

5. Социальные преимущества:

• Обеспечение доступа к медицинским услугам в отдаленных районах.

• Улучшение качества жизни людей с хроническими заболеваниями.

• Содействие пониманию биологии и ее роли в человеческом здоровье и

благополучии

6. Персонализированная медицина:

• Использование генетических данных для адаптации лечения к индивидуальным потребностям пациентов.

• Улучшение результатов лечения, снижение побочных эффектов.

Использование генетических технологий имеет ряд потенциальных отрицательных последствий:

1. Этические вопрос:

· Вмешательство в геном может вызвать этические споры о природе и божественной сущности человека в ней, в особенности когда речь идет о генетических изменениях у людей.

2. Социальное неравенство:

· Генетические модификации человека могут усилить социальное расслоение населения, если доступ к ним будет ограничен из-за высокой стоимости.

3. Риски здоровью:

· В следствии генетических изменений могут произойти непредвиденные и нежелательные для здоровья людей события, включая возможность создания новых заболеваний.

4. Экономическое влияние:

· Генетические технологии могут стать причиной монополизации рынка, в особенно в аграрном секторе и фармацевтике.

5. Биобезопасность:

· Существует риск случайного распространения генетически модифицированных организмов в окружающую среду.

6. Биологическое разнообразие:

· Генетически модифицированные организмы могут угрожать естественному биологическому разнообразию, вытесняя местные, менее приспособленные виды.

Перспективы развития генетических технологий обширны и многообещающи:

1. Лечение генетических заболеваний:

· Прогресс в генной терапии может привести к лечению, а в некоторых случаях искоренению генетических расстройств.

2. Персонализированная медицина:

· Генетические технологии дадут возможность предоставлять лечение на основе индивидуального генетического профиля пациента.

3. Инструменты редактирования генома:

· Усовершенствования в технологиях редактирования генома могут привести к более точным и безопасным методам изменения ДНК

4. Биоинформатика:

· В следствии ускорения понимания биологических процессов за счёт развития алгоритмов для анализа генетических данных ускорится открытие новых лекарств.

5. Улучшение агрокультур:

· Генетическая инженерия растений может привести к созданию видов с лучшими питательными качествами, большей урожайностью, устойчивостью к болезням и экстремальным условиям.

6. Синтетическая биология:

· Создание новых форм жизни с помощью синтетической биологии может дать возможность к производству новых биоматериалов и источников энергии.

Эти и другие направления развития обещают значительные прорывы в различных областях, однако они требуют тщательного регулирования и этических дискуссий.

Благодаря развитию биоинформатики и синтетической биологии связь между программированием и генетическими технологиями становится более тесной. Вот некоторые ключевые аспекты данной связи:

1. Биоинформатика:

· Программирование, используемое для анализа генетических данных. Это позволяет ученым лучше понимать геномы и их функции. Специфические алгоритмы и программное обеспечение, разработанные для биоинформатики, играют центральную роль в исследованиях генома.

2. Анализ больших данных:

· Генетические исследования включают анализ огромных объемов данных. Программирование помогает обрабатывать и анализировать эти данные.

3. Алгоритмы редактирования генома:

· Программирование необходимо для создания алгоритмов, которые управляют инструментами редактирования генома, такими как CRISPR-Cas9. Это позволяет более точно и с меньшими рисками изменять последовательности ДНК.

4. Моделирование и симуляция:

· Компьютерное моделирование используется для предсказания взаимодействий между генетическими элементами и, как следствие, понимания сложных биологических процессов.

5. Синтетическая биология:

· Программирование применяется для проектирования и создания синтетических биологических систем. Это может включать создание как новых биологических путей, так и целых организмов с заданными свойствами.

6. Автоматизация лабораторных процессов:

· Программное обеспечение используется для автоматизации многих лабораторных процедур, что ускоряет эксперименты и повышает их точность.

Научные достижения в генной инженерии произвели революцию во взаимодействии с живыми организмами. Генная инженерия открывает невиданные возможности для улучшения здоровья человека, повышения урожайности сельскохозяйственных культур, защиты окружающей среды и разработки новых источников энергии.

Биоинформатика предоставляет мощные инструменты для анализа биологических данных. Редактирование генома позволяет искоренить генетические заболевания, создавать новые сорта агрокультур и разрабатывать новые методы лечения множества болезней. Биосенсоры и биоматериалы улучшают медицинские устройства и диагностику заболеваний. Стволовые клетки имеют потенциал для регенерации поврежденных тканей и органов.

По мере дальнейшего развития генной инженерии стоит ожидать еще более революционных достижений. Эта область имеет потенциал решить некоторые из самых важных проблем человечества, таких как болезни и голод. Инвестиции, исследования и разработки имеют решающее значение для обеспечения использования преимущества этой области полной мере и создания лучшего будущего.

https://infourok.ru/referat-na-temu-gennaya-inzheneriya-4892806.html

https://adme.media/articles/11-izobretenij-gennyh-inzhenerov-kotorye-spasut-nashu-planetu-2069215/?ysclid=lwcdw2rmoh578756281