ХАРЬКОВСКОЕ МУЗЫКАЛЬНОЕ УЧИЛИЩЕ ИМЕНИ Б. Н. ЛЯТОШИНСКОГО ПРЕЗЕНТАЦИЯ НА ТЕМУ: ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ ПОДГОТОВИЛА СТУДЕНТКА І КУРСА ОТДЕЛА «ФОРТЕПИАНО» ЧУЕВА. - презентация

1 ХАРЬКОВСКОЕ МУЗЫКАЛЬНОЕ УЧИЛИЩЕ ИМЕНИ Б. Н. ЛЯТОШИНСКОГО ПРЕЗЕНТАЦИЯ НА ТЕМУ: ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ ПОДГОТОВИЛА СТУДЕНТКА І КУРСА ОТДЕЛА «ФОРТЕПИАНО» ЧУЕВА НАТАЛИЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ЗОРИНА Ю. С. ХАРЬКОВ-2016

2 Под генной (генетической) инженерией подразумевают целый комплекс технологий, методов, процессов, посредством которых получают рекомбинантные (созданные благодаря биотехнологии на основе ДНК) РНК и ДНК, а также гены из клеток организмов, осуществляют различные манипуляции с генами и вводят их в другие организмы. Генная инженерия не является наукой – это только набор инструментов, использующий современные достижения клеточной и молекулярной биологии, генетики, микробиологии и вирусологии. ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ – ЧТО ЭТО ТАКОЕ? 1

3 Работы по изменению существующих органических форм стали возможны только после того, как в 1953 году была расшифрована молекула ДНК.молекула ДНК Человек наконец понял сущность гена, его значение для белков, прочитал код геномов живых организмов. В душах людей возникло сильное желание «творить» животный и растительный мир планеты по своему усмотрению. ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ – ЧТО ЭТО ТАКОЕ? 2

4 Человек научился выделять ген из организма и синтезировать ген в лабораторных условиях; освоил технологии видоизменения гена для придания ему нужной структуры; нашёл способы введения в ядро клетки преобразованного гена и присоединения его к существующим генетическим образованиям. Всё это стало возможно благодаря ферментам – образованиям на основе белка, отвечающим за организацию работы клетки, например, рестриктазы. Одна из их функций – защита клетки от инородных генов. Подобрав набор таких ферментов, можно без труда расчленять молекулу на требуемые участки. Затем необходимо их соединить, но уже по новому. Тут помогает природное свойство генетического материала воссоединяться друг с другом. Помощь в этом оказывают также ферменты лигазы, задача которых заключается именно в соединении двух молекул с образованием новой химической связи. Так создаются новые гибриды, которых нет в природе. Молекула ДНК несет новую информацию, которую нужно встроить в нужную клетку, чтобы преодолеть механизмы защиты клеток, используют ДНК-клетки плазмиды – в случае с бактериями, или ДНК-клетки вирусов фаги – в остальных случаях НЕМНОГО ИСТОРИИ И КАК ЭТО РАБОТАЕТ

5 ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ, СЕЛЕКЦИЯ И КЛЕТОЧНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ – КАКИЕ РАЗЛИЧИЯ?

6 ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ РАСТЕНИЙ К примеру, в США около 45% кукурузы и 85% соевых бобов генетически модифицированы, Приблизительно, 70-75% бакалейных продуктов на полках продуктовых магазинов содержат генетически созданные ингредиенты.

7 С начала 80-х годов XX века получено множество геномодифицированных сортов зерновых культур. На конец первого десятилетия XXI века ими засеяно 120 млн. га. земельных угодий по всему миру. Отмечен высочайший уровень урожайности, его потрясающая устойчивость к неблагоприятным климатическим условиям и полное отсутствие паразитов, пожирающих необходимые для людей злаки. Выведены невиданные раньше сорта картофеля, кукурузы, сои, риса, рапса, огурцов. Количество видов растений, к которым успешно применены методы генной инженерии, превышает цифру 50. Трансгенные плоды имеют более длительный срок созревания, чем обычные культуры. Этот фактор прекрасно сказывается при транспортировке, когда не надо бояться, что продукт перезреет. Отпадает надобность в селекции, с её ограниченными возможностями получения гибридов только от одних и тех же организмов. Генная инженерия может скрещивать помидоры с картошкой, огурцы с луком, виноград с арбузами – возможности здесь просто потрясающие. ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ ИЗМЕНЯЕТ МИР РАСТЕНИЙ

8 Скоро прикажут долго жить химические средства борьбы с вредными насекомыми. Слова инсектициды, акарициды, пестициды будут надёжно забыты, так как внедрённые в растительную клетку овоща, фрукта или зерновой культуры молекулы ДНК, определённых видов бактерий, уничтожат и колорадского жука, и хлопковую совку, и листовёртку, и многих-многих других вредителей сельскохозяйственных угодий. Это сэкономит огромные средства на опыление полей, резко снизит другие затраты и соответственно понизит себестоимость конечного продукта. ЗАБУДЕМ ПРО ПЕСТИЦИДЫ

9 ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ В ЖИВОТНОВОДСТВЕ Исследования по созданию трансгенных овец, свиней, коров, кроликов, уток, гусей, кур считаются в наши дни приоритетными. Здесь большое внимание уделяется именно животным, которые вполне могли бы синтезировать различные лекарственные препараты: инсулин, гормоны, интерферон, аминокислоты. Создание такого типа биологических лекарств обойдётся раз в 20 дешевле, чем производство соответствующих медикаментов при помощи традиционной химии. Успешно ведутся работы по регулированию обмена веществ, от которого напрямую зависит продуктивность. В овцеводстве вполне реально создать животных, предрасположенных к быстрому росту шерсти. Массовое выведение более крупных пород свиней – дело ближайших лет. То же касается и домашней птицы. Не надо сбрасывать со счетов и борьбу с опасными вирусами. Генетически устойчивая к различным заразным заболеваниям живность уже существует и очень комфортно чувствует себя в окружающей среде. К таковым можно отнести кроликов, которые стали забывать, что такое лейкозом. Но самое наверное перспективное в генной инженерии – это клонирование животных. Под этим термином понимается (в узком смысле этого слова) копирование клеток, генов, антител и многоклеточных организмов в лабораторных условиях. Такие экземпляры генетически одинаковы. Наследственная изменчивость возможна только в случае случайных мутаций или, если создана искусственно. Суть данного метода заключается в пересадке ядра яйцеклетки. Новое ядро содержит ДНК именно того организма, который необходимо клонировать. После митотических (деление с сохранением числа хромосом) делений, образуется бластоциста (ранняя стадия эмбриона – состоит из 100 клеток) с ДНК почти идентичной запрограммированному организму. Именно её дальнейшее развитие и обеспечивает появление на свет клонированного существа.

10 ИСТОРИЯ О ТОМ, КАК ЧЕЛОВЕК ПРИРОДЕ ПОМОГАЛ ИЛИ СКАЗКА О БЕДНОЙ ОВЕЧКЕ С тех пор, как ученым удалось клонировать овцу, в мире не утихают споры о последствиях вмешательства человека в природу На специальных эко фермах выращивают свиней и телят, чьи органы уже сейчас спасают жизнь многим людям. От свиней берутся части сердца, из которых изготавливают биопротезы для человеческих сердец, от телят верхняя оболочка печени. Для этого подходят здоровые животные, выращенные без вмешательства генетиков.сердца Ученые шагнули еще дальше и пробуют выращивать в теле животных органы, которые можно будет целиком пересаживать людям. Для исключения отторжения тканей, свиньям вводят специальные гены. Уже проведен успешный опыт пересаживания мыши поджелудочной железы, выращенной в теле крысы. Этим занимается шотландская научная лаборатория, которая представила миру знаменитую овечку Долли.крысы Универсальный солдат, сверхсильный и выносливый человек – мечта любой армии мира. Генные эксперименты над человеком запрещены Конвенцией ООН, но разве это может остановить военных? Никто не будет открыто заявлять о своих успехах и достижениях в деле производства супер человека. Только на эти исследования в 2013 году выделено более 40 миллионов долларов. Эта сумма должна покрыть научные изыскания в сфере воздействия на нервную систему и психику человека. В случае успеха этих опытов живые зомби, подчиненные чужой воле станут реальностью! И всего этого можно добиться с помощью генной инженерии.

11 Экосвинья, или как критики ее еще называют Франкенсвин - это свинья, которая была генетически изменена для лучшего переваривания и переработки фосфора. Свиной навоз богат формой фосфора фиатом, а потому, когда фермеры используют его как удобрение, это химическое вещество попадает в водосборы и становится причиной цветения водорослей, которые, в свою очередь, уничтожают кислород в воде и убивают водную жизнь. Ученые добавили бактерию E. Coli и ДНК мыши в эмбрион свиньи. Это изменение уменьшило производство фосфора свиньей ни много, ни мало на 70%, что сделало ее более экологически чистой. ЭКОСВИНКА

12 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. И вот, как он это сделал: 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. Так для чего же нужно домашнее животное, работающее по совместительству ночником? Ученые говорят, что животные с флуоресцентными протеинами дадут возможность искусственно изучать на них человеческие генетические болезни. В ТЕМНОТЕ ВСЕ КОШКИ СЕРЫЕ? КАК БЫ НЕ ТАК!

13 Крепкий и гибкий паутинный шелк является одним из самых ценных материалов в природе, его можно было бы использовать для производства целого ряда изделий от искусственных волокон до парашютных строп, если бы была возможность производства в коммерческих объемах. В 2000 году компания «Nexia Biotechnologies» заявила, что имеет решение: коза, производящая в своем молоке паутинный белок паука. Исследователи вложили ген каркасной нити паутины в ДНК козы таким образом, чтобы животное стало производить паутинный белок только в своем молоке. Это «шелковое молоко» затем можно использовать для производства паутинного материала под названием «Биосталь». КОЗОЧКА С ПАРАШЮТОМ

14 Ученые недавно выделили ген, отвечающий за яд в хвосте скорпиона, и начали искать способы введения его в капусту. Зачем нужна ядовитая капуста? 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. КОГДА КАПУСТА БЫВАЕТ ОПАСНЕЕ СКОРПИОНА?

15 Деревья изменяются генетически для более быстрого роста, лучшей древесины и даже для обнаружения биологических атак. Сторонники генетически созданных деревьев говорят, что биотехнологии могут помочь остановить обезлесение и удовлетворить потребности в древесине и бумаге. В 2003 году Пентагон даже наградил создателей сосны, меняющей цвет во время биологической или химической атаки. Однако критики заявляют, что знаний о том, как созданные деревья влияют на природное окружение, еще недостаточно Среди иных недостатков, они могут распространять гены на природные деревья или увеличивать риск воспламенения. КОГДА ГОРИТ ЛЕС, ЭТО… ХОРОШО!

16 Помидор Flavr Savr был первым коммерчески выращиваемым и генетически созданным продуктом питания, которому предоставили лицензию для потребления человеком. Но он оказался безвкусным и нележким. На сегодня, ученые смогли исправить эти недостатки. Правда, насчет вкуса можно и поспорить… с грядочки у бабушки вкуснее ПЕРВЫЙ ПОМИДОР…

17 Генетически модифицированный лосось компании «AquaBounty» растет в два раза быстрее, чем обычная рыба этого вида. На фото показаны два лосося одного возраста. В компании говорят, что рыба имеет тот же вкус, строение ткани, цвет и запах, как и обычный лосось. Генетически созданный атлантический лосось имеет дополнительный гормон роста от чавычи, который позволяет рыбе производить гормон роста круглый год. Ученым удалось сохранить активность гормона при помощи гена, взятого у схожей на угря рыбы под названием «американская бельдюга» и действующего как «включатель» для гормона. ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ! Государственное управление США по контролю за продуктами и лекарствами признало нового лосося не только безопасным, но и полезным для человека. В соответствии с федеральными положениями рыбу не надо будет помечать как генетически модифицированную. НУ О-ОЧЕНЬ БОЛЬШИЕ ЛОСОСИ

18 Вскоре люди смогут получать вакцину от гепатита Б и холеры, просто укусив банан. Исследователи успешно создали бананы, картофель, салат-латук, морковь и табак для производства вакцин, но, по их словам, идеальными для этой цели оказались именно бананы. Когда измененная форма вируса вводится в молодое банановое дерево, его генетический материал быстро становится постоянной частью клеток растения. С ростом дерева его клетки производят вирусные белки, но не инфекционную часть вируса. Когда люди съедают кусок генетически созданного банана, заполненного вирусными белками, их иммунная система создает антитела для борьбы с болезнью; то же происходит и с обычной вакциной. НУЖНО ЛЕКАРСТВО? ЕШЬТЕ БАНАНЧИК!

19 Ежегодно люди добавляют около девяти гигатонн углерода в атмосферу, а растения впитывают около пяти из этого количества. Оставшийся углерод способствует парниковому эффекту и глобальному потеплению, но ученые работают над созданием генетически модифицированных растений для улавливания этих остатков углерода. Углерод может в течение десятилетий оставаться в листьях, ветвях, семенах и цветах растений, а тот, что попадает в корни, может быть там столетия. Исследователи надеются создать биоэнергетические культуры с обширной корневой системой, которые смогут связывать и сохранять углерод под землей (например, просо прутьевидное и мискантус). Также, в лабораторных испытаниях трансгенные растения удаляют ни много, ни мало 91% трихлорэтилена из жидкого раствора, химического вещества, являющегося самым распространенным загрязнителем подземных вод. ТРАВА ПРОТИВ ПОТЕПЛЕНИЯ

20 Британские ученые создали породу генетически модифицированных кур, которые производят в яйцах лекарства против рака. Животным добавили в ДНК гены людей, и, таким образом, человеческие белки секретируются в белок яиц вместе со сложными лекарственными белками, схожими с препаратами, используемыми для лечения рака кожи и других заболеваний. Куры несут яйца с miR24 – молекулой, способной лечить злокачественные опухоли и артрит, а также с человеческим интерфероном b-1a – антивирусным лекарством, схожим на современные препараты от множественного склероза. КУРЫ ПРОТИВ РАКА

21 Генная инженерия – абсолютно новая технология. Необдуманное и неумелое использование этого инструмента вносит хаос в созданные природой генетические барьеры между людьми, животными, растениями и бактериями. Биоинженеры уже в ближайшие годы могут создать десятки тысяч новых организмов. Но никто не знает, к чему приведут подобные трансформации. Необходимы эксперименты в течение десятков лет Генная инженерия может нанести смертельный вред сельскому хозяйству, хотя бы потому, что генетически изменённые растения, устойчивые перед вирусами, могут спровоцировать мутацию этих вирусов. Те станут более опасными, примут совсем другие формы и начнут атаковать другие виды растений. Уже доказано, что некоторые трансгенные растения могут выделять токсины и другие вредные вещества, способные нанести вред птицам, животным, а также насекомым. Генетически изменённые сельскохозяйственные культуры и животные уже провоцируют развитие токсических и аллергических реакций у людей. Больше всего опасений вызывает клонирование человека. Здесь существуют две абсолютно полярные точки зрения. Одни придерживаются того мнения, что создание идеально похожих людей аморально по сути.. Получение же эмбрионных стволовых клеток одобряется даже в некоторых странах на государственном уровне. Издевательства над животными. В результате экспериментов с ДНК часто получаются абсолютно нежизнеспособные организмы с серьёзными отклонениями: две головы, шесть ног и др. Это вызывает мучения живых существ, страдания.ДНК Перспективное направление – использование терапевтических возможностей генной инженерии. Введение в организм больного человека гена, способного синтезировать повреждённый белок – это сегодняшний день медицины. Такие технологии спасли уже не один десяток людей. Генной терапией лечат диабет, анемию, пытаются победить рак, борются с наследственными нарушениями в иммунной системе. Получается, что генная инженерия – палка о двух концах. Точнее не палка, а остро- заточенный нож. Оказавшись в умелых руках мудрого человека, он превращается в оружие созидания, добра и защиты. В руках же жадного, амбициозного и недалёкого господина – это оружие разрушения. ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ – ПОКА ЧТО БОЛЬШЕ «ПРОТИВ», ЧЕМ «ЗА»?

22 БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!