Esența ingineriei genetice și celulare. Inginerie genetică și celulară

Selecția tradițională a microorganismelor (în principal bacterii și ciuperci) se bazează pe mutageneza experimentală și selecția celor mai productive tulpini. Dar chiar și aici există unele particularități. Genomul bacteriilor este haploid, orice mutații apar deja în prima generație. Deși probabilitatea apariției naturale a unei mutații în microorganisme este aceeași ca și în toate celelalte organisme (1 mutație la 1 milion de indivizi pentru fiecare genă), o rată de reproducere foarte mare face posibilă găsirea unei mutații utile pentru gena de interes către cercetător.

Ca rezultat al mutagenezei și selecției artificiale, productivitatea tulpinilor de ciuperci penicillium a fost crescută de peste 1000 de ori. Produsele industriei microbiologice sunt folosite în coacere, fabricare a berii, vinificație și prepararea multor produse lactate. Cu ajutorul industriei microbiologice se obtin antibiotice, aminoacizi, proteine, hormoni, diverse enzime, vitamine si multe altele.

Microorganismele sunt folosite pentru tratamentul biologic Ape uzate, îmbunătățește calitatea solului. În prezent, s-au dezvoltat metode de obținere a manganului, cuprului și cromului în dezvoltarea haldelor din minele vechi cu ajutorul bacteriilor, unde metodele convenționale de exploatare sunt neprofitabile din punct de vedere economic.

Biotehnologie- utilizarea organismelor vii și a proceselor lor biologice în producerea substanțelor necesare omului. Obiectele biotehnologiei sunt bacteriile, ciupercile, celulele țesuturilor vegetale și animale. Sunt cultivate pe medii nutritive în bioreactoare speciale.

Cele mai recente metode de reproducere microorganismele, plantele și animalele sunt de inginerie celulară, cromozomială și genetică.

Inginerie genetică

Inginerie genetică- un set de tehnici care vă permit să izolați gena dorită din genomul unui organism și să o introduceți în genomul altui organism. Se numesc plante și animale în care gene „extraterestre” sunt introduse în genom transgenic, bacterii și ciuperci transformat. Obiectul tradițional al ingineriei genetice este Escherichia coli, o bacterie care trăiește în intestinul uman. Cu ajutorul acestuia se obține hormonul de creștere - somatotropina, hormonul insulină, care a fost obținut anterior din pancreasul vacilor și porcilor, proteina interferon, care ajută la combaterea unei infecții virale.

Procesul de creare a bacteriilor transformate include următorii pași.

Restricţie- „decuparea” genelor necesare. Se efectuează cu ajutorul unor „foarfece genetice” speciale, enzime - restrictaza.
Creați un vector- un construct genetic special, în care gena dorită va fi introdusă în genomul altei celule. Baza pentru crearea unui vector sunt plasmidele. Gena este cusută în plasmidă folosind un alt grup de enzime - ligaze. Vectorul trebuie să conțină tot ceea ce este necesar pentru a controla funcționarea acestei gene - un promotor, un terminator, o genă operator și o genă regulatoare, precum și gene marker care conferă celulei primitoare noi proprietăți care fac posibilă distingerea acestei celule de celulele originale.
Transformare- introducerea vectorului în bacterie.
Screening- selectia acelor bacterii in care genele introduse functioneaza cu succes.
Clonarea bacterii transformate.

1 - celula cu plasmida originală; 2 - plasmidă izolată; 3 - crearea vectorului; 4 — plasmidă recombinantă (vector); 5 — celulă cu plasmidă recombinată.

Genele eucariote, spre deosebire de cele procariote, au o structură mozaică (exoni, introni). Nu există procesare în celulele bacteriene, iar translația în timp și spațiu nu este separată de transcripție. În acest sens, este mai eficient să se utilizeze gene sintetizate artificial pentru transplant. Modelul pentru o astfel de sinteză este ARNm. Cu ajutorul enzimei transcriptazei inverse, un lanț de ADN este mai întâi sintetizat pe acest ARNm. Apoi o a doua catenă este completată pe ea cu ajutorul ADN polimerazei.

Inginerie cromozomală

Inginerie cromozomală- un set de tehnici care permit manipulari cu cromozomi. Un grup de metode se bazează pe introducerea în genotipul unui organism vegetal a unei perechi de cromozomi omologi străini care controlează dezvoltarea trăsăturilor dorite ( linii completate), sau înlocuirea unei perechi de cromozomi omologi cu alta ( liniile înlocuite). În liniile substituite și completate astfel obținute se culeg trăsături care apropie plantele de „soiul ideal”.

metoda haploidă bazat pe cultivarea plantelor haploide cu dublarea ulterioară a cromozomilor. De exemplu, plantele haploide care conțin 10 cromozomi sunt cultivate din boabe de polen de porumb ( n= 10), apoi cromozomii sunt dublați și devin diploizi ( n= 20), plante complet homozigote în doar 2-3 ani în loc de 6-8 ani de consangvinizare.

Aceasta poate include, de asemenea metoda de obtinere a plantelor poliploide(vezi Lectura 23 Ameliorarea plantelor).

Inginerie celulară

Inginerie celulară— construirea unui nou tip de celule pe baza cultivării, hibridizării și reconstrucției acestora.

Celulele plantelor și animalelor, plasate în medii nutritive care conțin toate substanțele necesare vieții, sunt capabile să se divizeze, formând culturi celulare. Celulele vegetale au, de asemenea, proprietatea totipotență, adică când anumite condiții sunt capabili să formeze o plantă cu drepturi depline. Prin urmare, este posibilă înmulțirea plantelor în eprubete prin plasarea celulelor în anumite medii nutritive. Acest lucru este valabil mai ales pentru plantele rare sau valoroase.

Cu ajutorul culturilor celulare se pot obtine substante valoroase biologic active (cultura celulara de ginseng). Obținerea și studierea celulelor hibride permite rezolvarea multor probleme de biologie teoretică (mecanisme de diferențiere celulară, reproducere celulară etc.). Celulele obținute în urma fuziunii protoplastelor celulelor somatice aparținând unor specii diferite (cartof și roșii, măr și cireș etc.) stau la baza creării de noi forme de plante. În biotehnologie se folosesc anticorpi monoclonali hibridoame- un hibrid de limfocite cu celule canceroase. Hibridoamele produc anticorpi, cum ar fi limfocitele, și au capacitatea de a se înmulți în cultură la infinit, precum celulele canceroase.

Metoda de transplantare a nucleelor celulelor somatice în ouă vă permite să obțineți o copie genetică a animalului, adică face posibilă clonarea animalelor. În prezent s-au obținut broaște clonate și s-au obținut primele rezultate ale clonării mamiferelor.

Metoda de fuziune a embrionilor în stadiile incipiente face posibilă crearea himeric animalelor. În acest fel, s-au obținut șoareci himeric (fuziune de embrioni de șoareci alb și negru), un animal himeric oaie-capră.

Acest manual conține tot materialul teoretic despre cursul de biologie necesar pentru promovarea examenului. Include toate elementele conținutului, verificate prin materiale de control și măsurare, și ajută la generalizarea și sistematizarea cunoștințelor și aptitudinilor pentru cursul școlii secundare (complete).

Materialul teoretic este prezentat într-o formă concisă, accesibilă. Fiecare secțiune este însoțită de exemple. itemii de testare, permițându-vă să vă testați cunoștințele și gradul de pregătire pentru examenul de certificare. Sarcinile practice corespund formatului USE. La sfârșitul manualului, sunt oferite răspunsuri la teste care îi vor ajuta pe școlari și solicitanții să se testeze și să completeze golurile.

Manualul se adresează școlarilor, solicitanților și profesorilor.

Ingineria celulară este o direcție în știință și practica de reproducere care studiază metodele de hibridizare a celulelor somatice aparținând diferitelor specii, posibilitatea de a clona țesuturi sau organisme întregi din celule individuale.

Una dintre metodele comune de ameliorare a plantelor este metoda haploidă - obținerea de plante haploide cu drepturi depline din spermatozoizi sau ouă.

Au fost obținute celule hibride care combină proprietățile limfocitelor din sânge și ale tumorii, proliferând activ celulele. Acest lucru vă permite să obțineți rapid și în cantitățile potrivite anticorpi.

cultură de țesut - folosit pentru a obține în laborator țesuturi vegetale sau animale și uneori organisme întregi. În producția de culturi, este utilizat pentru a accelera producția de linii diploide pure după tratarea formelor originale cu colchicină.

Inginerie genetică- modificarea artificială, intenționată, a genotipului microorganismelor în vederea obținerii de culturi cu proprietăți prestabilite.

Metoda principală- izolarea genelor necesare, clonarea lor și introducerea într-un nou mediu genetic. Metoda include următorii pași de lucru:

- izolarea genei, combinarea acesteia cu molecula de ADN a celulei, care poate reproduce gena donor într-o altă celulă (includerea în plasmidă);

– introducerea unei plasmide în genomul unei celule bacteriene – un receptor;

– selectarea celulelor bacteriene necesare pentru utilizare practică;

– cercetarea în domeniul ingineriei genetice se extinde nu numai la microorganisme, ci și la oameni. Sunt relevante în special în tratamentul bolilor asociate cu tulburări ale sistemului imunitar, în sistemul de coagulare a sângelui, în oncologie.

Clonarea . Din punct de vedere biologic, clonarea este reproducerea vegetativă a plantelor și animalelor, descendenții cărora poartă informații ereditare identice cu părintele. În natură, plantele, ciupercile, protozoarele sunt clonate, adică. organisme care se reproduc vegetativ. În ultimele decenii, acest termen a fost folosit atunci când nucleele unui organism sunt transplantate în oul altuia. Un exemplu de astfel de clonare a fost celebra oaie Dolly, obținută în Anglia în 1997.

Biotehnologie- procesul de utilizare a organismelor vii și a proceselor biologice în producția de medicamente, îngrășăminte, produse biologice de protecție a plantelor; pentru tratarea biologică a apelor uzate, pentru extracția biologică a metalelor valoroase din apa de mare etc.

Includerea în genomul Escherichia coli a genei responsabile de formarea insulinei la om a făcut posibilă stabilirea producției industriale a acestui hormon.

Agricultura a reușit să modifice genetic zeci de culturi alimentare și furajere. În creșterea animalelor, utilizarea hormonului de creștere produs biotehnologic a crescut producția de lapte;

folosind un virus modificat genetic pentru a crea un vaccin împotriva herpesului la porci. Cu ajutorul unor gene nou sintetizate introduse în bacterii se obțin o serie dintre cele mai importante substanțe biologic active, în special hormoni și interferon. Producția lor a constituit o ramură importantă a biotehnologiei.

Odată cu dezvoltarea ingineriei genetice și celulare, există din ce în ce mai multă preocupare în societate cu privire la posibila manipulare a materialului genetic. Unele preocupări sunt teoretic justificate. De exemplu, este imposibil de exclus transplantul de gene care cresc rezistența la antibiotice a unor bacterii, crearea de noi forme de produse alimentare, dar aceste lucrări sunt controlate de state și societate. În orice caz, pericolul de boală, malnutriție și alte șocuri este mult mai mare decât din cercetarea genetică.

Perspective pentru inginerie genetică și biotehnologie:

- crearea de organisme utile omului;

– obținerea de noi medicamente;

– corectarea și corectarea patologiilor genetice.

EXEMPLE DE SARCINI

Partea A

A1. Producția de medicamente, hormoni și alte substanțe biologice este angajată într-o astfel de direcție ca

1) inginerie genetică

2) producția biotehnologică

3) industria agricolă

4) agronomie

A2. Când ar fi cultura tisulară cea mai utilă metodă?

1) la primirea unui hibrid de măr și pere

2) la reproducerea liniilor pure de mazăre cu semințe netede

3) dacă este necesar, transplantați pielea unei persoane cu arsuri

4) la primirea formelor poliploide de varză și ridiche

A3. Pentru a obține artificial insulină umană prin metode de inginerie genetică la scară industrială, este necesar

1) introduceți o genă responsabilă de sinteza insulinei în bacterii care vor începe să sintetizeze insulina umană

2) injectați insulină bacteriană în corpul uman

3) sintetizează artificial insulina într-un laborator biochimic

4) să crească o cultură celulară a pancreasului uman responsabilă de sinteza insulinei.

Parte CU

C1. De ce mulți din societate se tem de produsele transgenice?

» titlul cartii

3.2. Reproducerea organismelor, semnificația ei. Metode de reproducere, asemănări și diferențe între reproducerea sexuală și cea asexuată. Utilizarea reproducerii sexuale și asexuate în practica umană. Rolul meiozei și al fecundației în asigurarea constantă a numărului de cromozomi în generații. Aplicarea inseminarei artificiale la plante si animale

Prelegerea #5

Subiect: Biotehnologie și inginerie genetică.
Întrebări: 1. Conceptul de biotehnologie

2. Ingineria genetică și metodele acesteia.

1. Conceptul de biotehnologie

Biotehnologia modernă ocupă o poziție de lider în sistemul cercetării biologice, medicale, veterinare și zootehnice, este formă nouă tehnologie industrială, care se bazează pe obiecte biologice - animale, plante și microorganisme.

Scopul și obiectivele principale ale biotehnologiei vizează dezvoltarea metodelor și tehnicilor care să permită obținerea de compuși biologic activi (enzime, hormoni, vaccinuri), precum și construirea de molecule din noi substanțe și crearea de noi forme de organisme care sunt absente în natură (molecule himerice). , animale).

În creșterea animalelor, sunt utilizate pe scară largă diverse metode biotehnologice (ingineria genetică și celulară), cu ajutorul cărora este posibilă accelerarea procesului de selecție pentru a crea noi rase de culturi agricole foarte productive. animalelor.

În biotehnologie se folosesc doi termeni care diferă ca conținut semantic: „Inginerie genetică” - ca metodă de studiu și influențare a proceselor care au loc la nivelul moleculelor și genelor, și termenul de „Inginerie genetică” - ca un set de metode efectuate mai larg asupra celulelor și organismelor în general.

În principiu, ambii termeni sunt sinonimi și implică metode care asigură alterarea și reconstrucția materialului genetic, de exemplu. formarea unei noi eredităţi.

Utilizarea realizărilor ingineriei genetice este în principal în următoarele domenii:

studiul organizării aparatului genetic al organismelor superioare;
utilizarea microorganismelor ca producători de substanțe utile din punct de vedere economic;
construirea de noi organisme prin transplantul de gene străine, de ex. obţinerea de animale transgenice.

Ingineria celulară (ingineria celulelor sexuale și somatice) este utilizată cu succes în transplantul de embrioni. Principalele direcții de transplant de embrioni în domeniul zootehniei sunt următoarele:

creșterea eficienței și accelerarea procesului de selecție;
creșterea ratei de reproducere a femelelor;
conservarea unor populații valoroase, mici, ale fondului genetic al raselor pe cale de dispariție;
obținerea descendenților de la animale sterile, dar valoroase din punct de vedere genetic;
creșterea rezistenței animalelor la boli;
obținerea de gemeni monozigoți de un anumit sex;
obtinerea de himere care se dezvolta din embrioni de varsta de 5-6 zile de diferite animale (rase, specii) si combinati intr-unul singur;
cresterea fertilitatii vacilor prin transplantul jumatate din embrion in ambele coarne uterine.

Apariția, formarea și dezvoltarea biotehnologiei

Din punct de vedere istoric, biotehnologia a luat naștere pe baza industriilor microbiologice tradiționale (mai ales de fermentație). Multe astfel de „tehnologii” au fost folosite inconștient în vremuri străvechi în producția de vin, bere, pâine, lapte acru și produse fermentate.

Cu ajutorul biotehnologiei, se obțin în prezent zeci de substanțe scumpe biologic active, inclusiv hormoni, enzime, vitamine, antibiotice, unele medicamente, cum ar fi insulina, interferonul și altele.

Pentru referință: insulina este o proteină care reglează zahărul din sânge; interferonul este o proteină care protejează celulele încă neafectate de viruși (gripa).

Cu toate acestea, înainte de apariția ingineriei genetice, interferonul putea fi obținut doar în urme din leucocite (globule albe).

Pentru a obține 1 gram de interferon, trebuie să procesați sângele de la 90 de mii de donatori.

Dezvoltarile biotehnologice sunt intens utilizate la crearea de procese de producere non-deșeuri în prelucrarea materiilor prime, purificarea apei din petrol, canalizare, în combaterea dăunătorilor culturilor agricole. culturi, obţinerea furajelor şi proteinelor alimentare, biogazului etc.

Deci, cu ajutorul microbilor, din 1 tonă de ulei se obține aproximativ 1 tonă de drojdie care conține 600 kg de proteine.

Și încă ceva: odată cu reproducerea, 1 bacterie (în condiții optime pentru hrană, mediu și alți factori) după 44 de ore ar putea să formeze astfel de urmași, a căror masă corespundea masei planetei noastre (aproximativ 6.000.000.000.000.000.000.000 de tone) .

Metodele biotehnologice, acum 6000 de ani, erau folosite de popoarele din Mesopotamia la prepararea unei băuturi amețitoare, adică. berea acelor vremuri.

Vechii egipteni știau să producă bere folosind drojdie, zahăr și fermentație. Romanii și grecii foloseau sucul de struguri pentru a face vin.

Pe baza celor de mai sus, la întrebarea ce este biotehnologia, putem răspunde că este știința utilizării organismelor vii și a proceselor biologice în producție.

În legătură cu cele de mai sus, istoria apariției și dezvoltării biotehnologiei poate fi împărțită în trei etape.

Prima etapă este nașterea biotehnologiei. Timp de multe sute de ani, oamenii, neavând o înțelegere științifică a microbiologiei, biochimiei și a altor științe, au dezvoltat și au folosit practic cu succes metode biotehnologice în coacerea pâinii, fabricarea brânzei, vinificația, fabricarea produselor lactate fermentate, i.e. ramuri străvechi de activitate economică.

A doua etapă (secolul XIX) este formarea biotehnologiei ca știință. Începutul dezvoltării rapide a științelor biotehnologice: genetică, microbiologie, biochimie, virologie, fiziologie, embriologie etc.

A treia etapă (mijlocul anilor 70 ai secolului XX) este dezvoltarea biotehnologiei în diverse direcții folosind metodele de inginerie genetică și celulară.

Primele metode biotehnologice în creșterea animalelor au fost însămânțarea artificială a animalelor și însilozarea furajelor.

Pentru prima dată în Rusia în 1887 V.I. Shvedov a transplantat zdrobirea ouălor fertilizate - zigoți de șobolan.

Istoria transplantului de embrioni bovine începe în 1950, când O. Willem (SUA) a transplantat un ou fecundat de la o junincă în alta și a primit un vițel viu.

Dintre țările europene care au început să folosească transplantul de embrioni ca metodă care accelerează procesul de selecție și crește eficiența acestuia, este necesar de menționat Franța, Marea Britanie, Danemarca, Germania, Italia, Belgia și Slovacia.

Etapa actuală în dezvoltarea biotehnologiei este asociată cu descoperirea de noi modele în procesele de viață ale organismelor la nivel molecular.

Dezvoltarea biotehnologiei a dus la crearea productie industriala privind obtinerea diverselor preparate biologice pentru utilizarea lor in medicina, medicina veterinara, industria alimentara.

În fiecare an, numărul de tehnologii, metode și preparate menite să crească productivitatea animalelor și calitatea produselor crește. Există peste 450 de companii de biotehnologie în întreaga lume care produc medicamente pentru menținerea sănătății animalelor și creșterea productivității acestora.

Direcții de biotehnologie

Una dintre cele mai promițătoare domenii este clonarea embrionilor, adică. obţinerea numărului maxim de descendenţi de la animale foarte productive.

Pentru aceasta s-a dezvoltat o metodă de creare a embrionilor (clone) identici prin introducerea nucleului unei celule a unui embrion al unui animal de înaltă clasă într-un ou nefertilizat cu nucleul îndepărtat anterior, de mică valoare din punct de vedere al reproducerii; împărțirea embrionilor în două, patru, șase și opt părți.

Embrionii „sintetici” unicelulari au învățat să crească până la stadiul de 8, 16 și chiar 32 de celule în laborator. Prin urmare, ele nu pot fi doar implantate la vaci sau congelate pentru depozitare, ci și utilizate pentru clonarea ulterioară. Astfel, un număr nelimitat de embrioni poate fi obținut in vitro, excluzând procedura de prelevare a acestora de la animale foarte productive. Teoretic, dintr-un embrion de vite pot avea mii de animale.

O altă realizare a cercetării biotehnologice în domeniul zootehniei, care are importanță practică, este metoda de obținere transgenic animale cu o genă străină „încorporată” în genomul lor. Cu ajutorul lui se pot obtine intr-o perioada scurta animale cu crestere rapida, cu productie mare de lapte, rezistente la boli etc.

Obținerea chiar și a unui animal cu un transplant genetic moștenit este considerată o mare realizare. Un astfel de animal este considerat ca bază pentru crearea unei noi linii.

Astăzi, biotehnologia este folosită pentru a rezolva multe probleme practice de îmbunătățire a eficienței asistenței medicale, creșterea resurselor alimentare ale țării și furnizarea diverselor industrii cu materii prime, crearea și utilizarea surselor de energie regenerabilă rentabile și industrii fără deșeuri, reducând impactul antropologic dăunător asupra mediului și în alte industrii.

În prezent, în țările cele mai dezvoltate au fost create și continuă să fie create întreprinderi care, folosind biotehnologia, produc furaje și aditivi pentru hrana animalelor, produse alimentare, preparate medicale, efectuează transplant de embrioni și rezolvă alte probleme economice.

Se crede că progresul în continuare al omenirii nu va depinde numai în mare măsură de dezvoltarea biotehnologiei, ci pur și simplu nu se poate lipsi de ea, deoarece nu există alte propuneri solide din punct de vedere științific care să ofere, în primul rând, hrană pentru populația în creștere a Pământului. .

Cele mai promițătoare domenii din biotehnologie sunt producțiile asociate cu producția netradițională la biofabrici, în cantitățile necesare de proteine, aminoacizi esențiali, medicamente, biogaz și conversia energiei solare.

2. Ingineria genetică și metodele acesteia

Ingineria genetică modernă folosește un complex de diverse metode și tehnologii la nivelul moleculelor, elementelor celulare (cromozomi, nuclei), celulelor somatice și germinale, pe un organism aflat în diferite stadii de ontogeneză.

Procesul de sinteză chimică a interferonului din sângele animalelor este complex și de durată. Prin urmare, am folosit microorganisme (E. Coli) obținute prin inginerie genetică, capabile să producă interferoni umani, care activează procese care afectează rezistența antivirale.

Insulina, hormonul de creștere uman, interferonul au fost obținute prin metode de inginerie genetică în condiții industriale. Sunt în curs de dezvoltare metode pentru sinteza albuminei, diferite vaccinuri, anumite enzime și hormon de creștere. animalelor.

Pe baza ingineriei genetice, se creează terapia genică, care face posibilă corectarea defectelor ereditare prin introducerea de gene cu drepturi depline în organism. Soarecii giganti au fost obtinuti in acest fel. Gena pentru hormonul de creștere a fost „încorporată” în genomul lor.

3. Inginerie celulară și embrionară.

Inginerie celulară. Ingineria celulară este înțeleasă ca o metodă de construire a unui nou tip de celule bazate pe cultivarea, hibridizarea și reconstrucția acestora.

Unul dintre domeniile importante ale ingineriei celulare este hibridizarea celulelor somatice.

Esența sa constă în legătura celulelor cu seturi de cromozomi ale unor specii foarte îndepărtate.

Hibridizarea somatică folosește capacitatea celulelor dintr-o cultură de a se combina într-una singură și de a forma un nucleu care conține cromozomi ai diferiților genomi. Acest lucru se face folosind virusul Sendai.

În prezent s-au obținut culturi de celule hibride de zeci de specii îndepărtate (șoarece x pui; șoarece x maimuță; iepure x maimuță; soia x mazăre; soia x porumb etc.).

S-a dovedit a fi posibil să se combine într-o singură celulă chiar și forme atât de îndepărtate precum pui x drojdie etc.

Cu toate acestea, incompatibilitatea interspecifică rămâne legea în hibridizarea somatică.

De-a lungul timpului, într-o cultură hibridă, are loc o diviziune în celule de ambele tipuri, care nu conțin cromozomi de al doilea tip.

Această împrejurare s-a dovedit a fi extrem de valoroasă pentru studiul localizării și naturii acțiunii anumitor gene.

ingineria embrionară. Această zonă include transferul de embrioni. Biotehnologia în reproducerea și selecția vitelor este de o importanță deosebită. Vitele sunt mamifere monocitare. În cel mai bun caz, din fiecare vacă se produce câte un vițel pe an, în timp ce ovarul conține sute de mii de celule germinale imature - ovocite, reprezentând o rezervă genetică uriașă.

Soluția cardinală la problema reproducerii accelerate a animalelor este trecerea la modalități netradiționale de creștere a fertilității. În viitor, biotehnologia este considerată ca bază pentru reproducerea accelerată a animalelor extrem de productive și a populațiilor întregi.

Metodele biotehnologiei utilizate în practica reproducerii includ însămânțarea artificială, congelarea și depozitarea pe termen lung a materialului seminal de taur, inducerea estrului și sincronizarea acestuia, reglarea timpului de fătare.

Recent, alături de aceste metode biotehnice tradiționale, transplantul de embrioni a câștigat importanță practică, care este considerată o metodă eficientă de biotehnologie pentru reproducerea accelerată a animalelor de reproducție foarte valoroase.

Transplantul de embrioni bovini este o nouă metodă biotehnică de reproducere accelerată a animalelor cu productivitate ridicată, care mărește semnificativ rolul efectivului reproducător, este parte constitutivă programe de reproducere și este una dintre modalitățile de intensificare a utilizării potențialului genetic al vacilor de record. Transplantul de embrioni este eficient numai atunci când sunt utilizate animale valoroase din punct de vedere genetic, testate pentru calitatea descendenților și recunoscute ca amelioratori.

Dacă luăm în considerare faptul că este posibil să primim embrioni de la un donator de 4-5 ori pe an, atunci deja la stadiul prezent dezvoltarea biotehnologiei transplantului este evidentă oportunitate reală primire anuală de 20-25 viței de la o vaca deținătoare de record. Folosind 20 de vaci record ca donatori de embrioni, în decurs de 2-3 ani este posibil să se creeze un efectiv de lactate foarte productiv de 200-300 de vaci. În mod tradițional, nu se pot obține mai mult de 30 de juninci și 30 de tauri de la aceleași 20 de vaci în această perioadă.

Vacile, junincile, cărora li se transplantează embrioni, sunt de obicei numite primitoare, iar vacile de la care se obțin embrioni sunt numite donatoare. Efectul transplantului este determinat în mare măsură de alegerea vacilor. Cele mai bune vaci sau juninci sunt folosite ca donatori, iar cele mai rele vaci sau juninci sunt folosite ca primitori.

Cu cât sunt mai mari diferențele de calitate între donator și primitor, cu atât mai adecvată este utilizarea metodei de transplant bazată pe utilizarea de vaci cu productivitate record ca donatori. Pentru inseminarea vacilor donatoare se foloseste materialul seminal al celor mai buni tauri, evaluat dupa calitatea puilor.

Cel mai importanţă metoda transplantului de embrioni poate fi utilizată la reproducerea și selectarea taurilor cu valoare de reproducție remarcabilă, deoarece crește posibilitatea de a selecta tauri din mame cu productivitate record.

Obținerea vicilor de transplant de la părinți excepționali nu reduce problema evaluării lor ulterioare a calității descendenților, dar crește semnificativ probabilitatea de a selecta (prin creșterea diferențelor de reproducere a mamelor) amelioratori excepționali pentru utilizarea în plantele de reproducere și la scară largă. condiţiile de reproducere.

Utilizarea metodei de transplant de embrioni pune toată munca de reproducere pe o nouă cale intensivă de dezvoltare a raselor, oferind o creștere a productivității prin producția și utilizarea pe scară largă a producătorilor cu capacitate combinațională ridicată.

Transplantul de embrioni se dezvoltă rapid, iar metoda în sine este folosită în străinătate în scopuri comerciale. Peste 80 de centre comerciale de transfer de embrioni au fost înființate în Statele Unite. În această țară, unde transplantul de embrioni este pus pe o bază tehnologică solidă, se primesc anual peste 100 de mii de viței. Organizații comerciale similare pentru transplantul de embrioni au fost înființate în alte țări dezvoltate din Europa de Vest. În URSS, evoluțiile în transplantul de embrioni au început la mijlocul anilor 1970.

Scopul transplantului este de a:

Crearea de rase, linii, familii sau tipuri specializate de animale;

Consolidarea sau îmbunătățirea raselor, liniilor, familiilor de animale existente;

Încrucișarea de rase, linii, familii și hibridizare interspecifică;

Reglementarea gestației multiple a animalelor de fermă;

Deținere cercetare științificăși formarea specialiștilor (ca proces de învățare).

Selectarea donatorilor și poliovularea.

Cel mai important criteriu în primele etape de selecție a vacilor donatoare este valoarea lor mare de reproducere, adică. capacitatea de a transmite gene de mare productivitate descendenților lor. Valoarea de reproducere a donatorului trebuie confirmată nu numai de productivitatea ridicată a vacii în sine, ci și de rudele acesteia. Grupul de donatori selectați ca mame ale viitorilor tari include cele mai bune vaci din turmele de reproducție.

În primul rând, valoarea de reproducție a unei vaci donatoare este determinată de productivitatea laptelui cu o lactație finalizată de 305 zile, conținutul de grăsime și proteine din lapte, caracterul adecvat al vacilor pentru mulsul la mașină, rezistența constituției și exteriorul.

La selecție, donatorii sunt supuși unor cerințe generale și speciale. LA Cerințe generale includ următoarele:

Animalul trebuie să fie clinic sănătos;

Donatorul trebuie evaluat după tipul de sistem nervos, conformație și constituție;

Donatorul trebuie evaluat din punct de vedere al calităților reproductive (dezvoltarea și starea fiziologică a organelor genitale, durata perioadei de serviciu, calitatea și viabilitatea descendenților);

Fiecare donator trebuie să aibă un certificat veterinar care să indice starea sa clinică.

Cerințele speciale includ cerințe care contribuie la atingerea scopului final al transferului de embrioni, ținând cont de următoarele:

Donatorul trebuie să fie un reprezentant tipic al rasei, liniei, familiei în ceea ce privește exteriorul, constituția și caracteristicile utile din punct de vedere economic;

Donatorul trebuie evaluat tribal folosind metode biometrice;

Trăsăturile caracteristice utile din punct de vedere economic ale donatorului trebuie evaluate pentru posibilitatea compatibilității lor fenotipice în genotipurile animale planificate.

Costurile ridicate ale obținerii vițeilor prin transplant de embrioni necesită selecția unor astfel de donatori de la care se poate obține în mod regulat un număr mare de embrioni. Trebuie acordată preferință vacilor care și-au menținut o capacitate de reproducere stabilă pentru trei fătari. De la vaci donatoare cu abilități de reproducere bune și stabile, embrionii pot fi obținuți în mod regulat la fiecare 2 luni.

Pe baza poziției general acceptate conform căreia trebuie obținut un vițel pe an de la o vacă, atunci perioada de fătare nu trebuie să depășească, în medie, 365 de zile. Prin urmare, obținerea unui vițel de la fiecare vacă în 365 de zile este principalul indicator al bunei sale capacități de reproducere.

Pentru a evalua capacitatea de reproducere, puteți utiliza indicele capacității de reproducere IVS, care este determinată de formula IVS \u003d  (n-1)  365  100  D, unde n este numărul de viței primiți, D este numărul de zile dintre prima și ultima fătare. Cu o capacitate de reproducere stabilă, indicele nu trebuie să depășească 100.

Durata perioadei embrionare la vaci este în medie de 285 de zile, prin urmare, perioada optimă de serviciu nu trebuie să depășească 80 de zile. În această perioadă, vaca trebuie fertilizată.

După selecția vacilor donatoare, începe ovulația multiplă (poliovulația). Această metodă a fost dezvoltată de embriologul sovietic M.M. Zavadovsky și personalul său. Ei au demonstrat că, dacă hormonii gonadotropi sunt introduși în sângele unei femei, acest lucru duce la stimularea maturării unui număr suplimentar de foliculi. Serul de iapă gravidă (FFK) a fost utilizat ca hormon gonadotrop.

O verigă importantă în biotehnologia modernă a transplantului de embrioni bovini este inducerea hormonală a superovulației la vacile donatoare. Numai acele vaci care răspund pozitiv la introducerea hormonilor sunt transferate în grupul donator.

Pentru a stimula ovulația multiplă, gonadotropina FFA este utilizată în combinație cu prostaglandine și alte substanțe biologic active. Această metodă vă permite să induceți poliovulația la aproximativ 70% dintre vaci. Rezultatul optim al poliovulației este eliberarea a 10-20 de ouă din ovar în pâlnia oviductului. Numărul mediu de ovulații este de aproximativ 10, iar fertilizarea ovulelor ajunge la 80%.

Cu toate acestea, doar o mică parte dintre donatori prezintă un răspuns ovarian recurent după inducerea poliovulației. În general, vacile donatoare răspund neregulat la tratamentul hormonal repetat, de exemplu. o dată reacționează bine, iar cealaltă reacționează prost. Prin urmare, numărul de ovulații și randamentul de embrioni nu sunt stabile.

Poliovulația este influențată și de factori precum stadiul de lactație, nașterea mortii sau fătarea dificilă, timpul estrului, doza de FFA, luna fătării, rasa, condițiile economice, greutatea corporală a donatorului, stresul, nivelul și calitatea hrănirii etc.

S-a relevat faptul că prelungirea perioadei de lactație contribuie la o reacție mai bună a vacilor la FFA introdus. Momentul optim pentru a induce poliovulația la vacile alb-negru care alăptează este din ziua 60 după fătare.

Pentru optimizarea poliovulației și obținerea de embrioni valoroși din punct de vedere biologic, este necesar să se asigure o hrănire completă a donatorului, echilibrată în toți nutrienții.

Doza optimă pentru vacile donatoare de FFA este de 2500-3000 UI. Când este injectat la această doză, se obține o medie de 9 ovulații per donator care răspunde pozitiv.

Cel mai mare efect al poliovulației se realizează cu introducerea FFA între 10-12 zile ale ciclului estral (faza mijlocie luteală) și după a 2-a zi de prostaglandine, care determină regresia corpului galben, estrul și ovulația. În 48 de ore de la injectarea cu prostaglandine, 95% dintre vacile donatoare poliovulează cu toate semnele de estrus.

Poliovulația multiplă este supusă unei mari variații. Prin urmare, nu toate vacile donatoare au aceeași predispoziție la ovulație multiplă. Pentru o poliovulație multiplă eficientă necesită o selecție atentă a donatorilor pentru o serie de indicatori.

Selecția producătorului.

La selectarea taurilor, aceștia sunt evaluați după cariotip pentru a exclude anomaliile cromozomiale. Descendența tăților selectați trebuie să fie lipsită de defecte conformaționale.

În marea majoritate a cazurilor, selecția producătorilor și donatorilor se realizează conform planului de împerechere personalizat în conformitate cu programul de reproducere. Sperma producătorilor selectați pentru inseminarea donatorilor ar trebui să fie caracterizată de cea mai mare fertilitate, nu mai puțin de 85-90%.

Principalul criteriu pentru capacitatea de reproducere a producătorilor este indicatorul capacității de fertilizare a spermei lor. Astfel, pentru a aprecia tarea aflată la control (taur, mistreț, berbec) prin capacitatea de fertilizare a spermei, se organizează o împerechere de control. Pentru a face acest lucru, trei sau patru grupuri de vaci (800-1000 de capete) sunt selectate din diferite efective.

Dacă capacitatea de fertilizare a spermei taurului testat este de 60% sau mai puțin, atunci un astfel de taur este sacrificat. În practică, acest indicator este determinat de numărul (procentul) de vaci fertilizate de la prima însămânțare. Fertilitatea este determinată de absența estrului în 60-90 de zile de la însămânțare.

Metodele de inseminare artificială fac posibilă determinarea capacității de fertilizare a spermei mult mai devreme. Astfel, intensitatea sacrificării taurilor în ceea ce privește activitatea sexuală și calitatea spermei este de 25-30%. O cantitate semnificativa de spermatozoizi (20-30%) este respinsa la evaluarea ejaculatelor proaspat obtinute, 10-15% - cu control biologic al spermatozoizilor la 24 de ore dupa congelare.

Inseminarea vacilor donatoare.

Eficacitatea poliovulației este determinată ulterior de eficacitatea inseminarei artificiale a donatorilor. Rezultatele numeroaselor studii arată că doar 60-65% din embrionii rezultați sunt potriviți pentru transplant la primitori. Restul de 35-40% sunt ouă sau embrioni degenerați.

Pentru inseminarea artificială a vacilor donatoare, este necesar să se utilizeze spermatozoizii numai a unor tari remarcabili, evaluați în mod fiabil de calitatea puilor.

Cerințele pentru evaluarea fertilității materialului seminal de taur destinat inseminarei vacilor donatoare ar trebui să fie semnificativ mai mari decât pentru inseminarea altor vaci. Capacitatea de fertilizare a spermei unor astfel de tauri ar trebui să fie de cel puțin 70%, cu o mare precizie a evaluării sale.

Pentru a crește fertilitatea donatorilor și eliberarea de embrioni, împreună cu utilizarea spermatozoizilor de înaltă calitate, este necesar să se determine momentul estrului pentru inseminarea artificială în timp util. Multe semne de poliovulație indică faptul că doar o perioadă scurtă este cea mai favorabilă pentru o fertilizare eficientă și pentru obținerea de embrioni valoroși din punct de vedere biologic.

Există opinii diferite ale experților despre timpul și frecvența de inseminare a vacilor cu estrus indus hormonal. De regulă, astfel de vaci sunt inseminare de două ori: prima dată la începutul estrului și a doua oară după 12-24 de ore.

La noi, vacile donatoare sunt inseminare artificial de două ori pe zi cu un interval de 10-12 ore, de fiecare dată cu două-trei doze de material seminal congelat.

Sunt utilizate trei metode pentru inseminarea artificială a vacilor donatoare: vizual(folosind un speculum vaginal); manocervicală(introducerea în vagin a unei mâini înmănușate și a unei pipete scurtate); rectocervical(cu fixarea colului uterin și controlul progresului pipetei de inseminare cu mâna introdusă în rect).

Cea mai mare eficiență a inseminarei artificiale a vacilor donatoare este asigurată de metoda rectocervicală, care vă permite să controlați starea tractului genital al donatorului. Ziua în care se efectuează însămânțarea artificială a vacii donatoare este considerată data însămânțării.

Anticorpii monoclonali sunt imunoglobuline sintetizate de o singură clonă de celule.

Promițătoare este hibridizarea cancerului și a celulelor normale, pe baza cărora se obțin hibrizi - hibridoame care produc anticorpi monoclonali.

Prin hibridom se înțelege o celulă hibridă derivată din fuziunea unei celule producătoare de anticorpi cu o celulă canceroasă, ceea ce face hibridomul capabil să se reproducă la infinit atunci când este cultivat in vitro.

În acest caz, hibridoamele moștenesc de la o celulă părinte normală capacitatea de a produce o substanță biologică valoroasă - un anticorp, iar de la o celulă canceroasă - capacitatea de creștere nelimitată și formarea unei monoclone.

Un anticorp este o proteină sintetizată de sistemul imunitar (de protecție) al organismului care se leagă în mod specific de un antigen.

Ca urmare a unei reacții de protecție la un antigen (proteină străină), se formează o întreagă combinație de diferiți anticorpi, reprezentând un amestec indivizibil.

Prin urmare, este imposibil să izolați anticorpul dorit în formă pură prin metode tradiționale.

Este posibil să obținem anticorpi puri dintr-o anumită linie dacă izolăm celula care produce anticorpul de care avem nevoie și formăm o clonă din aceasta.

Celulele anti-formare nu sunt capabile să crească într-un mediu nutritiv. Prin urmare, ele trebuie fuzionate (adică conectate) cu celule de mielom (celule canceroase) capabile să se divizeze nelimitat într-un mediu nutritiv și să producă anticorpi monoclonali.

Metode de extracție a embrionilor și evaluarea acestora.

Eficiența metodei de transplant este determinată în mare măsură de modul în care sunt recuperați embrionii. Există diferite moduri de a recupera embrioni. Cel mai simplu este sacrificarea donatorului. A fost folosit în stadiile incipiente ale dezvoltării transplantului pentru demonstrație ca practică educațională și în scopuri științifice. Timpul dintre sacrificarea donatorului și spălarea embrionilor nu trebuie să depășească 30-40 de minute, adică. embrionii trebuie obținuti înainte de începerea procesului de digestie celulară în organele genitale. În prezent, din cauza pierderii unei vaci donatoare valoroase din punct de vedere genetic, nu este folosită.

Extracția chirurgicală a embrionilor a fost folosită în anii 70. Embrionii sunt extrași între 7-8 zile de la prima însămânțare artificială. Cu washout, se pot obține o medie de 5 embrioni de la fiecare donator. Au fost dezvoltate trei metode: extragerea embrionilor printr-o incizie în fornixul superior al vaginului; laparotomie de-a lungul liniei albe a abdomenului (sub anestezie a donatorului); laparotomie în regiunea fosei foame cu utilizarea anesteziei locale. Metoda chirurgicală de extragere a embrionilor este mai laborioasă; Sunt necesare un chirurg cu înaltă calificare, sala de operație și condiții sterile. Prin urmare, este folosit în cazuri rare, doar în scopuri științifice.

Metoda cateterului (nechirurgical) de extracție a embrionului practic nu provoacă complicații în corpul animalului. Metoda cateterului poate recupera cu succes embrionii dintr-o clădire de animale. Eficacitatea metodei este mare, multiplă. Folosind metoda cateterului, se obțin în medie 4,3 embrioni normali de la 86% dintre vacile donatoare. În medie, din ouăle spălate, până la 25% sunt nefertilizate sau degenerate. Embrionii sunt spălați în a 7-8-a zi după însămânțare. Pentru spălare se folosește mediul nutritiv Dulbecco. Durata manipulării este de 20-50 de minute.

Pentru a obține embrioni în acest mod, au fost dezvoltate catetere speciale. Mediul de spălare este injectat în coarnele uterului de 5-8 ori și îndepărtat din ele cu o seringă. Spălarea coarnelor uterine asigură extragerea a până la 76% dintre embrioni din numărul de ovulații. Partea principală a embrionilor, mai mult de 50%, este extrasă în primele trei sau patru spălări la stadiul de morula sau blastocist cu 32 sau 64 de blastomeri.

După spălarea embrionilor, o soluție de antibiotic este injectată în uter în scopul antisepsiei.

Înainte de a transfera un embrion la un beneficiar, este necesar să se evalueze calitatea acestuia și să se determine metoda de transfer. Embrionii sunt evaluați prin diverse metode: morfologic, colorare intravitală, citologică etc.

Se crede că gradul de acuratețe al metodei morfologice poate fi crescut la 90% sau mai mult. Embrionii din oviduct intră în uter în a 3-a-5-a zi, însă, în interval de 10-15%, pot ajunge și după 6-8 zile. Embrionii care nu au atins un anumit stadiu de dezvoltare la un moment dat, de regulă, mor. În acest sens, calitatea embrionilor este evaluată în ziua a 7-8 în funcție de gradul de dezvoltare a acestora la blastocist.

Cu evaluare morfologică Atentie speciala acordă atenție formei exterioare a zigotului, stării zonei pelucide, numărului de blastomere, uniformității strivirii, severității embrioblastului și trofoblastului, clarității conturului celulelor, vacuolizării citoplasmei. - clarificarea periferiei sale, distrugerea citoplasmei (turnarea într-un bulgăre), integritatea membranei celulare și eliberarea citoplasmei în exterior.

În stadiile incipiente ale clivajului, configurația blastomerelor este de o importanță deosebită. Configurația normală asigură un contact strâns cu cel mai mare număr celule la un volum minim. Fragmentarea necorespunzătoare a celulelor embrionare duce la o încălcare a aranjamentului spațial al blastomerelor, ceea ce duce la o încălcare în etapele ulterioare de dezvoltare. Embrionii de vacă sunt evaluați în a 7-a-8-a zi după prima însămânțare la microscop la o mărire de 100-160 de ori.

În Rusia, a fost adoptată o școală în 5 puncte pentru evaluarea calității embrionilor, luând în considerare: integritatea membranei transparente, uniformitatea strivirii, starea citoplasmei, transparența spațiului perivitelin și corespondența. la stadiul de dezvoltare. Cei mai potriviți pentru transplant sunt embrionii cotați cu 4-5 puncte, care sunt în stadiul tardiv de morula sau blastocist.

Pentru a îmbunătăți evaluarea morfologică, se folosește suplimentar colorarea fluorescentă, ceea ce face posibilă distingerea embrionilor vii de cei morți.

Evaluarea calității embrionilor prin metoda lor de colorare se bazează pe capacitatea coloranților de a colora structurile morfologice ale celulelor vii și moarte. Colorarea pe tot parcursul vieții a embrionilor se realizează cu coloranți netoxici.

Embrionul ideal trebuie să fie compact, de formă sferică, uniformă la culoare, cu celule de aceeași mărime, cu o zonă pelucidă netedă, plată și uniform formată, fără incluziuni în spațiul peritoneal.

Un criteriu important pentru evaluarea calității embrionilor este intensitatea etapelor de dezvoltare. Embrionii cu dezvoltare întârziată nu sunt utilizați pentru transplant, congelare etc.

Ouăle degenerate nefertilizate, care pot fi detectate în timpul extracției embrionilor, sunt supuse sacrificării. Embrionii nepotriviți pentru transplant au o morula sau un blastocist defecte, ale căror semne sunt defecte ale membranei transparente, colapsul blastomerelor, valoare diferită blastomere, întreruperea comunicării intercelulare.

Cultivarea pe termen scurt, crioconservarea și depozitarea embrionilor.

Depozitarea pe termen scurt și cultivarea (dezvoltarea) embrionilor fac posibilă transportul lor în alte ferme. În prezent, metoda de depozitare pe termen scurt a embrionilor in vitro a devenit larg răspândită. S-a stabilit că embrionii de vacă își pot continua dezvoltarea până la anumite etape la temperatura corpului animalului în medii speciale de cultură (nutritive) și în anumite condiții atmosferice.

După extracție și evaluarea viabilității, embrionii sunt transferați pe medii nutritive la o temperatură de 37 0 C. Au fost dezvoltate mai multe medii nutritive pentru depozitarea pe termen scurt a embrionilor in vitro (95 ore). Cel mai adesea, următoarele sunt utilizate ca medii nutritive pentru cultivarea embrionilor: TS-199; șuncă F-10; Ac, soluții saline de Dulbek, Brinster cu diverși aditivi biologici și sintetici. Pentru sustinere conditii optime dezvoltarea embrionilor folosește un mediu gazos care conține 90% azot, 5% oxigen și 5% dioxid de carbon. Cultivarea embrionilor in eprubete sau paie este o metoda mai simpla care permite transportul embrionilor pe distante mari.

A doua metodă de depozitare pe termen scurt a embrionilor se efectuează la o temperatură de 8-12 0 C, durata este de 3-4 zile. Viteza de răcire este lentă pentru a evita șocul termic. Pentru aceasta se folosesc medii sintetice cu diverse suplimente proteice: albumină serică bovină (BSA), ser sanguin al virilor castrați (SCH) și ser normal al boilor castrați (NSBK).

A treia metodă de depozitare pe termen scurt a embrionilor are loc in vivo, adică. în organele genitale ale unui recipient intermediar (iepuri, șoareci etc.) pentru transport pe o distanță lungă.

Metoda se bazează pe toleranța ridicată (toleranța) a membranei mucoase a tractului genital feminin în timpul estrului și vânătoarea la proteine străine. Pentru aceasta, în 1982. a fost construită o cameră specială pentru depozitarea embrionilor în recipientele din cavitatea abdominală. Într-o astfel de cameră, embrionii sunt păstrați timp de 72 de ore.

Eficiența transplantului de embrioni de bovine este determinată în mare măsură de condițiile de depozitare a zigoților. Cea mai eficientă și promițătoare metodă de conservare a embrionilor este congelarea lor profundă (crioconservarea) în nitrogen lichid la o temperatură de -196 0 C. Această metodă extinde semnificativ posibilitățile de transplant și reprezintă o bază biotehnologică de încredere pentru creșterea animalelor.

Atunci când depozitați embrioni congelați (-196 0 C), există o serie de avantaje care vă permit să transferați embrioni în orice moment, să creați o „bancă” de embrioni de la animale de reproducție de mare valoare, rase mici și pe cale de dispariție și să transportați embrioni la în orice moment al anului.

Pentru congelarea embrionilor se folosesc congelatoare automate cu program UOP-12. Pentru a proteja embrionii de distrugere în timpul înghețului și decongelarii, se folosesc substanțe crioprotectoare speciale care pătrund ușor în celulă - glicerina crioprotectoare.

Înainte de congelare, embrionii sunt plasați într-un crioprotector cu o concentrație crescândă de substanțe pentru a echilibra presiunea osmotică. Există o metodă rapidă de crioconservare: răcirea de la +20 0 C la -6 0 C cu o viteză de 1 0 C/min. Răcirea ulterioară la -35 0 C cu o viteză de 0,3 0 C/min. Apoi, transferați embrionul în azot lichid.

Embrionii sunt dezghețați la 25 sau 37 0 C timp de 10-12 s. Apoi sunt spălate de crioprotector și evaluate. Supraviețuirea embrionului ar trebui să fie de cel puțin 80%, sarcina 55-60%, în acest caz, transplantul este viabil din punct de vedere zootehnic și economic.

Selecția, pregătirea și transferul embrionilor către primitori.

În medie, 5-6 primitori sunt selectați per donator, ținând cont de posibila sacrificare ulterioară din cauza nepotrivirii lor pentru reproducere. Vacile destinatare nu trebuie să aibă vârsta mai mare de 7 ani, fără anomalii ginecologice, condiții bune de reproducere și calități de reproducere. Viinele destinatare trebuie să aibă vârsta de 16-18 luni cu o greutate în viu de 350-380 kg.

Rezultatele transferului de embrioni la vaci sunt ridicate numai dacă ziua ovulației la donatoare și la primitoare coincide în timp, atunci mucoasele organelor genitale ale donatorilor și primitoarelor sunt în stări fiziologice identice.

Pentru a face acest lucru, se realizează sincronizarea grupului de vânătoare sexuală. Diferențele de sincronizare nu trebuie să depășească  12 ore.O întârziere de 10-12 ore a estrului la primitori reduce semnificativ rata de supraviețuire a embrionilor, iar un avans al estrului cu 12 ore nu afectează eficiența supraviețuirii transplantului.

Cu o sincronizare adecvată, este posibil să se realizeze 90% din sarcina primitoarelor, în timp ce discrepanța în manifestarea estrului între donator și primitoare mai mult de 24 de ore reduce sarcina la 50% și mai jos.

Au fost dezvoltate metode de transplant de embrioni de către primitori - chirurgicale și nechirurgicale. În metodele chirurgicale de transfer de embrioni, laparotomia este utilizată de-a lungul liniei albe a abdomenului sau în regiunea iliacă. Laparotomia se efectueaza sub anestezie generala cu animalul in pozitie dorsala. Lungimea inciziei de-a lungul liniei albe a abdomenului este de 10 cm.

Până în anii 1970, extracția și transplantul de embrioni de bovine se făceau în principal chirurgical. Cu toate acestea, necesită o mulțime de bani. Prin urmare, în ultimii 10-15 ani, transferul de embrioni s-a realizat în principal pe cale nechirurgicală.

Principalul avantaj al metodei nechirurgicale de transfer de embrioni, pe lângă simplitatea unei mari economii, este posibilitatea utilizării multiple a primitorului. Au fost dezvoltate mai multe metode, dar toate se bazează pe același principiu - introducerea embrionului în cornul uterin prin colul uterin, drept urmare această metodă se numește cervicală. Cateterul, în care se află paiul cu embrionul, este introdus cu atenție în colul uterin și, sub control rectal, este trecut prin canalul cervical, adânc în cornul uterin mai aproape de partea superioară, iar embrionul este împins împreună cu mediu în lumenul cornului uterin.

În a 60-a zi după transferul embrionului, primitoarele sunt verificate pentru sarcină prin palpare rectală. Această metodă este clasică și oferă o mare precizie.

Introducerea metodelor de transplant de embrioni și creșterea multiplicității vacilor necesită determinarea originii vițeilor. Pentru aceasta se folosesc grupuri de animale cu antigenele lor. Grupuri de sânge identice sunt posibile numai la gemenii identici. Determinarea și clarificarea originii vițeilor este necesară datorită faptului că pot exista erori în efectuarea registrelor de reproducere, utilizarea materialului seminal de la diferiți tauri. Grupele de sânge ale animalelor se determină în laboratoare speciale cu seruri monospecifice.

Fertilizarea in vitro și dezvoltarea embrionilor în afara corpului.

În prezent, se acordă multă atenție studiului mecanismului de fertilizare in vitro a ovocitelor, sau fertilizare in vitro (adică, în afara corpului animal), ceea ce face posibilă utilizarea mai intensivă a vacilor cu valoare de reproducere ridicată în reproducere, ceea ce va crește dramatic progresul genetic al populației.

În prezent, s-au dezvoltat metode care permit izolarea a până la 200 de ovocite din ovarele de vacă, cultivarea lor și fertilizarea lor in vitro. Cu toate acestea, randamentul de embrioni cu drepturi depline rămâne extrem de scăzut, așa că cercetările continuă să dezvolte noi și să îmbunătățească metodele existente.

Fertilizarea ovocitelor in vitro a fost realizată la 20 de specii de mamifere, inclusiv. iar la om, în 1981 s-au obţinut descendenţi normali. Procesul de fertilizare a gameților are loc in vitro și în condiții controlate. Evaluarea finală a adevăratei fertilizări in vitro a ovocitelor este transplantul zigotului în primitor și nașterea unui animal viu.

Cultivarea ovocitelor in vitro.

Fertilizarea in vitro este precedată de cultivarea in vitro a ovocitelor.

Sub cultivarea ovocitelor in vitro se înțelege procesul de maturare a ovocitelor imature în medii nutritive artificiale, în care ovocitele imature suferă maturare meiotică până la metafaza celei de-a doua diviziuni, adică. până la stadiul de pregătire pentru fertilizare.

Pentru izolarea ovocitelor din foliculi, de regulă, se folosesc ovarele de la vacile sacrificate și, mai rar, ovarele extrase prin intervenție chirurgicală. După extracție, sunt selectate cele mai bune ovare (2-6 mm în diametru), restul sunt aruncate. Cea mai acceptabilă metodă de extragere a ovocitelor din foliculi este tăierea lor cu o lamă. Sub controlul stereomicroscoapelor MBS-9 și MBS-10 au selectat ovocite cu cumulus compact.

Pentru evaluarea ovocitelor după viabilitate au fost dezvoltate mai multe metode, dintre care cea mai utilizată este morfologică.

Principalele caracteristici morfologice care caracterizează utilitatea biologică a ovocitelor includ structura celulelor cumclusului și ovocitul însuși.

Ovocitul de 2-6 mm este înconjurat de celule cumulus. Un cumulus compact, multistratificat, care este strâns adiacent cu ovocitul servește ca criteriu pentru rezistența la modificările atretice ale foliculului din care a fost extras ovocitul.

Ovocitele potrivite pentru cultivare trebuie să îndeplinească următoarele cerințe: formă rotundă; ooplasmă cu granulație fină, omogenă, care umple uniform întregul ovocit; coajă transparentă uniformă în lățime, opalescentă, rotunjită; cumulus compact, multistratificat, apropiat de ovocit, omogen.

Viabilitatea ovocitelor este determinată folosind coloranți fluorescenți. Celulele neviabile sunt colorate după 7-10 min, în timp ce celulele viabile nu sunt colorate. Ovocitele care îndeplinesc cerințele necesare sunt plasate pentru cultivare.

Au fost dezvoltate mai multe metode de cultivare a ovocitelor. Principalele sunt: cultivarea în vase închise; în vase Petri într-un mediu nutritiv acoperit cu un strat de ulei de vaselină. Cu orice metode de cultivare, sunt necesare următoarele: sterilitate în toate etapele de lucru; gaz steril; temperatura 39 0 C la umiditate maxima.

Pentru cultivarea ovocitelor de mamifere, în funcție de specia animală, se folosesc două tipuri de medii de cultură: simple și sintetice.

În toate mediile cu aditivii indicați (LH, FSH etc.), 80% dintre ovocite ajung în stadiul de metafază a celei de-a doua diviziuni de maturare. Astfel, în timpul maturării ovocitelor in vitro, prima diviziune meiotică este complet finalizată, iar cea de-a doua diviziune de maturare a majorității ovocitelor se termină cu stadiul meiozei metafazei II. Finalizarea finală a meiozei are loc după fertilizare.

Modificările sintezei proteice a ovocitelor sunt asociate nu cu maturarea nucleară, ci cu maturarea citoplasmatică, care este crucială pentru fertilizarea normală și dezvoltarea embrionară timpurie până la implantarea embrionului în peretele uterin al primitoarei.

Capacitatea spermatozoizilor.

Pentru ca spermatozoizii să fertilizeze un ovul, trebuie să apară modificări în ele care caracterizează capacitatea, adică. disponibilitatea lor pentru fertilizare.

Capacitatea (maturarea) spermatozoizilor este înțeleasă ca un complex de modificări fiziologice și fizico-chimice, în urma cărora spermatozoizii dobândesc capacitatea de a pătrunde în zona pelucidă, de a pătrunde și de a fertiliza ovulul.

În condiții naturale, capacitarea are loc în timpul trecerii spermatozoizilor prin tractul genital feminin, unde sunt separați de plasma seminal. Capacitatea poate fi efectuată in vitro dacă spermatozoizii se află în anumite medii de cultură și gaze.

Pentru capacitarea spermatozoizilor bovinelor au fost dezvoltate medii de cultură: Krebs-Ringer, Tyrode, Brinster. Durata capacității spermatozoizilor în aceste medii este de 8 ore.

Pentru fertilizarea in vitro se foloseste spermatozoizi congelati, ambalati in pungi.

O problemă deosebită este evaluarea obiectivă a capacității spermei. Reacția acrozomală este utilizată pentru a dovedi capacitatea. După atașarea spermatozoizilor de zona pellucida a oului, are loc o reacție acrozomală.

Acrosomul este un organel spermatozoid bogat în diverse enzime și situat sub membrana plasmatică care înconjoară capul spermatozoizilor. În timpul reacției acrozomale, sunt eliberate enzime care determină capacitatea de fertilizare a spermatozoizilor. Enzimele distrug zona pellucida, care permite spermatozoizilor să avanseze în ooplasma ovocitului. Dintre numeroșii spermatozoizi care au pătruns în zona pelucidului ovocitar, doar unul se contopește cu membrana plasmatică a oului și o fecundează. Se dezvoltă un zigot.

Fertilizarea in vitro a ovocitelor mature in vitro este după cum urmează. Ovocitele bovine care au atins stadiul de maturizare în metafaza II sunt fertilizate cu spermatozoizi capacitati. La un număr de tipuri de pagină - x. La animale, în funcție de calitatea gameților maturați in vitro, rata de fertilitate este de 50-70%. Principalul motiv pentru scăderea capacității ouălor fertilizate de a dezvolta embrion in vitro este imperfecțiunea mediilor de cultură pentru embrionii timpurii, drept urmare dezvoltarea embrionilor este blocată în stadiul de 8-16 blastomere.

Obținerea de embrioni din ovocite fertilizate in vitro.

Scopul final al fertilizării in vitro a ovocitelor maturate in vitro este obținerea de embrioni potriviți pentru transplant. La cultivarea embrionilor timpurii de bovine, în majoritatea cazurilor, dezvoltarea embrionară este blocată în stadiul de 8-16 celule, adică. când în condiţii naturale embrionii trec din oviduct în uter. Doar câțiva embrioni se dezvoltă până la stadiile tardive de morula și blastocist, potrivite pentru transplant.

Embrionii sunt incubați în două moduri: în oviductul unui iepure, oaie sau vacă și în medii de cultură precum TC-199; HEM-F-10; MRM, soluții saline de Dulbecco, Bringster cu diverși aditivi biologici și sintetici.

Primul control asupra dezvoltării embrionului se efectuează la 24 de ore după fertilizare. Singamia, adică intrarea în contact strâns a pronucleilor, având ca rezultat fuziunea finală a gameților masculin și feminin, se observă la 19 ore după fecundarea in vitro și formarea unui embrion cu două celule după 22 de ore.

În 1983, primul vițel s-a născut dintr-un ovocit folicular maturat in vitro după fecundarea sa in vitro. În ciuda rezultatelor pozitive semnificative în fertilizarea in vitro a ovocitelor și obținerea de embrioni in vitro, multe probleme, precum îmbunătățirea cultivării ovocitelor in vitro, capacitarea spermatozoizilor etc., rămân nerezolvate.

Clonarea animalelor

Termenul de „clonă” (lastar) a fost folosit pentru prima dată în 1903 de Weber (Germania) în legătură cu plantele care se înmulțesc vegetativ și însemna că plantele fiice ale clonei sunt identice genetic cu părintele.

Clonarea- obținerea descendenților care sunt o copie genetică exactă a organismului. Setul de astfel de descendenți - copii care provin dintr-un singur organism, se numește clonă. Organismele din cadrul fiecărei clone sunt caracterizate de aceeași uniformitate fenotipică și genotip identic.

Metode de obținere a genocopiilor:

1. Transplant de nuclee de celule somatice într-un ou enucleat;

2. Inducerea partenogenezei (androgeneza, ginogeneza), care permite ca genotipul sau mamă la tată să fie transferat complet descendenților.

O celulă somatică diferențiată conține un set complet de gene caracteristice unui organism dat. Cariotipul unor astfel de celule nu diferă în niciun fel de cariotipul unui ovul fecundat (zigot).

La animalele din celulele somatice după diferențierea lor (7-8 zile), are loc o represiune sau inactivare stabilă a unei părți a genomului, ceea ce limitează utilizarea nucleelor celulare diferențiate în clonare.

Etapele clonării:

Extracția nucleelor (blastomere în 8-16 embrioni de celule);
Separarea oului primitor în fragmente nucleate și nenucleare (obținerea unui ou enucleat);
Fuziunea unui ou enucleat cu un nucleu (blastomere) folosind un virus Sendai inactivat sau un câmp electric;
Camera zigotului reconstruit este un cilindru ogar;
Cultivarea embrionilor în oviductele primitoarelor intermediare până la stadiul de blastocist (7-8 zile);
Transplant de blastocist la primitorul final.

Obținerea animalelor himerice.

Chimaira- un animal care suflă foc, un monstru cu cap de leu, corp de capră și coadă de dragon.

Himeră- un animal compozit, compozit, format din populații celulare eterogene genetic, provenite din mai mult de un ou fecundat.

Din punct de vedere genetic himere- acesta este produsul unirii a 2 sau mai timpurii embrioni, ca urmare a căruia aceștia au un genotip combinat complex.

himere- animale hibride, descendenții se despart, dar nu există recombinare a genelor raselor sau speciilor originale, astfel încât himerele păstrează caracteristicile și proprietățile formelor originale doar într-o generație.

Metode de obţinere a himerelor

Metoda de agregare pentru crearea himerelor

Dezvoltat de V. Tarkovsky (1961) și B. Mints (1962) la primirea șoarecilor himerici.

Embrionii sunt îndepărtați din oviductele femelelor în a 4-5-a zi după fertilizare (8-16 blastomeri), tratați cu enzima pronază pentru a-i elibera de membrana transparentă și a le aduce împreună cu un microac de sticlă sau împingând sforile din o micropipetă într-un mediu nutritiv sub un strat de ulei de parafină pe un microscop de masă încălzit (t 0 +37 0 С). Embrionii reuniți sunt cultivați timp de 24-48 de ore până când agregarea este completă.

Metoda de injectare pentru crearea himerelor

Dezvoltat de R. Gardner (1968).

În acest caz, embrionii sunt utilizați în stadiul de blastocist (7-8 zile). Embrionul se ține cu o pipetă de aspirație atașată la manipulator, prin străpungerea învelișului transparent se face o gaură cu 2 ace de sticlă și se întinde. Un al treilea ac este introdus în golul format și, cu ajutorul lui, golul se transformă într-o gaură - o matriță în care masa celulară interioară a embrionului donator este injectată cu o pipetă de injecție.

Obținerea animalelor transgenice.

Metode moderne de selecție a paginii - x. animalele se bazează pe utilizarea variabilității genetice intraspecifice. De regulă, speciile sunt izolate genetic unele de altele, adică. nu se încrucișează, pentru că Acest lucru este prevenit prin așa-numitele mecanisme de izolare reproductivă:

a) prezigotic - previne formarea zigoţilor;

b) postzigotic - o scădere a viabilității și fertilității animalelor.

Pentru a depăși granițele biologice ale speciilor și a utiliza variabilitatea genetică între specii pentru a crea noi forme de animale, este posibil cu ajutorul transferului de gene.

Transferul de gene străine este înțeles ca transplantul în afara corpului a moleculelor de ADN recombinat în celula altui animal, indiferent de specie.

Dacă o genă străină s-a integrat în genomul altui animal, atunci o astfel de genă este desemnată ca transgenă, iar animalele sunt numite transgenice. Proteina codificată de transgenă se numește produs transgenic. Dacă animalele transmit transgene descendenților lor, atunci se formează linii transgenice.

Dacă integrarea unei gene străine a avut loc în celulele animalelor superioare, atunci acestea devin purtători de noi proprietăți ereditareși să producă noi substanțe pentru ei.

Sunt utilizate trei metode pentru a transfera gene la mamifere:

Microinjectarea de ADN recombinant în pronucleul zigotului;
Utilizarea retrovirusurilor ca vectori;
Injectarea de celule stem embrionare transformate în embrion.

Toate metodele de transfer de informații genetice către mamifere acoperă etapele incipiente ale ontogenezei, de la un ovul fertilizat până la formarea unui blastocist care poate fi implantat în uterul primitoarei. 17.06.2010

1.21. Inginerie celulară și genetică. Biotehnologie

Inginerie celulară - Aceasta este o direcție în știință și practica de reproducere care studiază metodele de hibridizare a celulelor somatice aparținând unor specii diferite, posibilitatea de a clona țesuturi sau organisme întregi din celule individuale.

Una dintre metodele comune de ameliorare a plantelor este metoda haploidă - obținerea de plante haploide cu drepturi depline din spermatozoizi sau ouă.

cultură de țesut- folosit pentru a obține în laborator țesuturi vegetale sau animale și uneori organisme întregi. În producția de culturi, este utilizat pentru a accelera producția de linii diploide pure după tratarea formelor originale cu colchicină.

Înmulțirea vegetativă – folosită pentru conservarea soiurilor de plante ornamentale și cultivate, legume și fructe.

Inginerie genetică- modificarea artificială, intenționată, a genotipului microorganismelor în vederea obținerii de culturi cu proprietăți prestabilite.

Principala metodă de inginerie genetică este selecția genelor necesare, clonarea lor și introducerea într-un nou mediu genetic. Metoda include următorii pași de lucru:

izolarea genelor;
combinația sa cu o moleculă de ADN a unei celule care poate reproduce gena donor într-o altă celulă (includere într-o plasmidă) - ADN circular;
introducerea plasmidei în genomul celulei bacteriene - destinatarului;
selectarea celulelor bacteriene necesare pentru utilizare practică;
cercetarea în domeniul ingineriei genetice se extinde nu numai la microorganisme, ci și la oameni. Sunt relevante în special în tratamentul bolilor asociate cu tulburări ale sistemului imunitar, în sistemul de coagulare a sângelui, în oncologie.

Biotehnologie- procesul de utilizare a organismelor vii și a proceselor biologice în producția de medicamente, îngrășăminte, produse biologice de protecție a plantelor; pentru tratarea biologică a apelor uzate, pentru extracția biologică a metalelor valoroase din apa de mare etc.

Includerea în genomul Escherichia coli a genei responsabile de formarea insulinei la om a făcut posibilă stabilirea producției industriale a acestui hormon.

Perspective pentru inginerie genetică și biotehnologie:

crearea de organisme utile oamenilor;
obținerea de noi medicamente;
corectarea si corectarea patologiilor genetice.

Evoluţie

evolutie organica - acesta este un proces istoric de transformări adaptative ale naturii vii la toate nivelurile de organizare a vieţuitoarelor, caracterizat prin ireversibilitate şi o orientare generală progresivă. Procesul evolutiv se bazează pe selecția unor modificări ereditare aleatorii ale informațiilor genetice care oferă organismelor oportunități preferențiale de supraviețuire și reproducere în anumite condiții de mediu. Aceste modificari, manifestate fenotipic, sunt preluate de selectia naturala, conservate si intensificate in procesul de filogeneza. Modificările care reduc viabilitatea organismelor și speciilor sunt eliminate.

Creatorul primei teorii evoluționiste a fost Jean-Baptiste Lamarck, care a apărat ideea variabilității speciilor și a dezvoltării lor intenționate din forme simple la cele complexe. Cu toate acestea, atribuirea organismelor a unei eforturi interne pentru progres (obiective), precum și declarațiile despre moștenirea trăsăturilor dobândite în timpul vieții unui individ, nu au fost confirmate de studiile ulterioare. Ideea unei influențe directe, întotdeauna adecvate, a mediului extern asupra organismului și reacția sa oportună la această influență s-a dovedit a fi eronată. Meritul pentru dezvoltarea ideilor evolutive și crearea unei teorii holistice a evoluției aparține lui C. Darwin și A. Wallace, care au fundamentat principiul selecției naturale, au dezvăluit mecanismele și cauzele evoluției.

Inginerie genetică. Dezvoltarea biologiei moleculare la sfârșitul secolului al XX-lea. a dus la o serie de descoperiri de mare importanţă practică. Printre astfel de realizări se numără și crearea de metode de sinteza și izolarea genelor, care au marcat începutul ingineriei genetice.

Știm deja că genele sunt secțiuni ale ADN-ului care codifică enzime, hormoni proteici, proteine de protecție, de transport și alte proteine. Multe dintre aceste proteine sintetizate în celule bacteriene, animale sau vegetale sunt de mare valoare practică pentru medicină, agricultură și industrie. Cu toate acestea, cel mai adesea sunt produse de celule în cantități mici și, prin urmare, utilizarea lor pe scară largă este dificilă sau imposibilă. Astfel, producția de hormon de creștere proteic este de mare importanță pentru medicină. Este produs de glanda pituitară și controlează creșterea corpului uman, deficiența sa duce la nanism. Introducerea acestui hormon la copiii care suferă de nanism asigură dezvoltarea lor normală.

Dacă am învăța cum să introducem noi gene care codifică proteine complete în celulele vegetale, atunci astfel de plante nu ar diferi ca valoare nutritivă față de produsele animale. Lipsa produselor de origine animală (lapte, ouă, carne, pește), care conțin toți aminoacizii necesari, se confruntă cu mai mult de jumătate din populația lumii.

În celulele unor bacterii există proteine care sunt capabile să transforme energia luminoasă a Soarelui în energie cu eficiență ridicată. energie electrica. Dacă am putea produce astfel de proteine în cantități mari, atunci pe baza lor ar fi posibil să se creeze instalații industriale pentru generarea de energie electrică ieftină. Acestea și multe alte probleme pot fi rezolvate prin inginerie genetică.

Astăzi, sunt cunoscute mai multe metode pentru obținerea de gene care codifică proteinele necesare. Astfel, au fost dezvoltate metode pentru sinteza chimică a moleculelor de ADN cu o anumită secvență de nucleotide. Mai mult, o serie de gene care codifică hormoni proteici și interferoni, proteine care protejează oamenii și animalele de viruși, au fost deja sintetizate în acest fel.

În cele din urmă, genele necesare nu pot fi sintetizate, ci izolate gata făcute dintr-o varietate de gene. A fost dezvoltată o tehnică specială pentru izolarea unei singure gene dorite din întreaga masă de ADN, unde există câteva zeci de mii de ele.

Gena sintetizată sau izolată poate fi introdusă în ADN-ul bacteriofag care se auto-copie și introdusă în celula bacteriană. Astfel de bacterii încep să sintetizeze un hormon uman sau animal, enzima dorită sau interferonul. In acest fel se poate introduce in bacterie un program de sinteza a oricarei proteine umane, animale sau vegetale.

Gena dorită a unei persoane sau a altui organism poate fi introdusă într-o bacterie fără a o tăia din ADN. Figura 28 prezintă una dintre schemele pentru obținerea unei gene prin transcripție inversă, încorporarea acesteia într-o plasmidă bacteriană și producerea unei proteine „străine” de către bacterie. În prima etapă, ARNm citit din gena selectată este izolat din celule. Apoi, pe ea, ca pe o matrice, este sintetizată o catenă de ADN complementară acesteia (ADNc). Aceasta se realizează cu ajutorul enzimei transcriptază inversă, care are nevoie de o sămânță artificială pentru a începe sinteza - un fragment scurt de ADN complementar șablonului. Se dovedește o moleculă hibridă ADN-ARN. După îndepărtarea ARN-ului din această moleculă, a doua catenă este sintetizată pe ADN-ul monocatenar rămas. Rezultatul este o moleculă completă de ADN. Folosind enzime speciale, este introdus într-o plasmidă bacteriană - o moleculă circulară de ADN extracromozomial care acționează ca purtător al genei dorite. O astfel de plasmidă recombinantă, adică care conține informații străine, „infectează” o celulă bacteriană. În ea, plasmida se replică, iar gena transferată a unui alt microorganism, uman, animal sau plantă începe să funcționeze. Proteina necesară se acumulează în celula bacteriană, rămâne doar să o izolăm de masa bacteriană. Astfel de bacterii sunt propagate la scară industrială și primesc proteinele necesare în cantități mari. Toate aceste metode tehnologice se bazează pe progrese în înțelegerea fundamentelor fizice și chimice ale vieții. Rezolvarea problemelor practice cu ajutorul metodelor descrise de biologie moleculară și genetică este esența ingineriei genetice.

Pic. 28. Schema de obtinere a genei proteinei dorite

Inginerie celulară. Biotehnologie. Ingineria celulară, bazată pe succesele biologiei celulare, se învecinează cu ingineria genetică. Oamenii de știință au învățat să conecteze celulele diferitelor specii de plante, combinând programele lor genetice. Astfel de celule dobândesc noi proprietăți, devin producători de substanțe medicinale sau nutritive valoroase, vitamine. Din astfel de celule hibride, este posibil să crească plante întregi cu noi proprietăți care combină caracteristicile plantelor din diferite specii care de obicei nu se încrucișează între ele. Ei au învățat cum să introducă noi gene în embrionii celulelor animale și să obțină animale cu noi proprietăți ereditare.

Nu departe este corectarea programului ereditar primit de copil de la parinti, in cazul in care acesta contine gene „stricate”. Va fi posibil să se introducă gene normale în embrion în stadiile incipiente ale dezvoltării sale și, astfel, să salveze oamenii de suferința cauzată de bolile genetice.

Omenirea a intrat într-o nouă eră a construirii de programe genetice și, pe această bază, sunt create noi forme de microorganisme, plante și animale. În tehnologie, începe utilizarea pe scară largă a principiilor fizico-chimice ale muncii unei celule vii, dispozitivele sale energetice pentru rezolvarea problemelor practice și crearea de tehnologii industriale. A apărut o direcție promițătoare în biologie - biotehnologia.

Care sunt provocările cu care se confruntă ingineria celulară și genetică?
Care este secvența pașilor pentru obținerea unei plasmide recombinate?
Care sunt perspectivele pentru ingineria genetică și celulară?