Дифференциация и понятие, активные гены.Понятие «гены домашнего хозяйства» и « гены роскоши»

Достижения клеточной биотехнологии в растениеводстве. Сорта, линии полученные методами биотехнологии в РК и труды отечественных ученых. -Биотехнологии в растениеводстве Австралии посредством культивирования клеточных клонов invitro позволило вывести эвкалипты (красные камедные деревья), которые могут расти на засоленном грунте. Расчёт ведётся на то, что корни эвкалиптов будут выкачивать из грунта воду и понижать уровень солёных грунтовых вод. Благодаря этому ожидается снижение засолённости верхних слоёв почвы, а потоки дождевой воды должны будут вытеснять соль в более глубинные слои. - Из клеточного клона в Малайзии вырастили масличную пальму, более устойчивую к фитопатогенам и вырабатывающую на 20-30% больше масла. - Клонирование клеток, их скрининг и последующая регенерация растений из выбранных клонов станут важной методикой улучшения пород деревьев (например, хвойных), растущих в умеренных широтах. - Выращенные из тканей мерисистемы или клеток растения сейчас украшают прилавки в виде земляники, спаржи, цветной и брюссельской капусты, ананасов, персиков, бананов и т. д. В настоящее время казахстанские ученые добились не малых успехов в сфере биотехнологий. Биологическая инженерия растений активно развивается в Казахстане. Культивированные новые сорта риса "Алтынай", "Баканасский" и "Мадина", дали урожай на четверть больший, чем традиционные сорта. Также были получены 5 высокопродуктивных мягких сортов пшеницы и устойчивые к болезням сорта высокобелковой фасоли "Актатти" и "Джунгарская".

Достоинства и недостатки сомаклональной изменчивости:По сравнению с экспериментальным мутагенезом на уровне целых растений метод мутагенеза на уровне клеток имеет ряд преимуществ: - экономится площадь, так как в одной чашке Петри диаметром 10 см можно культивировать 107 – 108 клеток, а для такого же количества растений необходима площадь свыше тысячи гектаров; - мутантные признаки на уровне отдельных клеток проявляются довольно быстро; - возможно получение новых типов мутаций, в том числе и биохимического характера; - экономится время и трудозатраты на получение нового желаемого признака. Основным требованием для успешного использования клеточного мутагенеза является хорошо разработанная система регенерации растений. Важным условием является также возможность получения гаплоидов у того или иного вида растений. В дальнейшую селекционную работу включаются только те генотипы, у которых мутации проявляются на уровне целого растения. Не все селектируемые признаки, проявляющиеся на уровне клеток, сохраняются на уровне растений – регенерантов. Тому несколько причин: некоторая часть изменений не затрагивает генетический аппарат клетки, поэтому не сохраняется у потомков; генетические изменения могут элиминироваться в процессе дифференциации и мейоза; функция мутированного гена может быть ограничена состоянием дифференцируемых и культивируемых клеток; мутация одного гена может сопровождаться активацией различных генов, кодирующих изоферменты; часть генотипов неспособна регенерировать нормальные фертильные растения

Достоинства индукции соматического эмбриогенеза в условиях in vitro:Третий метод, практикуемый при клональноммикроразмножении, основывается на дифференциации из соматических клеток зародышеподобных структур, которые по своему внешнему виду напоминают зиготические зародыши. Этот метод получил название соматический эмбриогенез (рис. 4.5). Основное отличие образования зародышей in vitro и in vivo (в естественных условиях) заключается в том, что соматические зародыши развиваются асексуально вне зародышевого мешка и по своему внешнему виду напоминают биполярные структуры, у которых одновременно наблюдается развитие апикальныхмеристем стебля и корня. Согласно Стеварду, соматические зародыши проходят три стадии развития: глобулярную, сердцевидную, торпедо-видную и в конечном счете имеют тенденцию к развитию в проросток. Как правило, соматический эмбриогенез происходит при культивировании каллусных клеток в жидкой питательной среде (суспензии) и является наиболее трудоемкой операцией. Однако этот метод размножения имеет свои преимущества, связанные с сокращением последнего (третьего) этапа клональногомикроразмножения, не требующего подбора специальных условий укоренения и адаптации пробирочных растений, потому что соматические зародыши представляют собой полностью сформированные растеньица. При использовании соответствующей техники их капсулирования из этих эмбриоидов возможно получать искусственные семена.

Законы и законодательные документы о биобезопасности в РК и в передовых странах мира.Законодательная база РК по обеспечению биологической безопасности включает в себя целый ряд законов, нормативных актов и других документов. Правовой основой регулирования отношений в области санитарно-эпидемиологического благополучия являются Конституция, закон "О здоровье народа и системе здравоохранения", данный закон, а также "иные законодательные акты по охране окружающей среды и здоровья населения". Регламентация мер противодействия угрозе естественного возникновения и распространения массовых вспышек особо опасных инфекций представлена в законах РК: -Кодекс Республики Казахстан от 18 сентября 2009 года № 193-IV «О здоровье народа и системе здравоохранения». № 339-II «О ветеринарии», в главе 4 «Предупреждение и ликвидация болезней животных, в том числе болезней, общих для животных и человека», № 331-II «О защите растений», глава 3 «Требования по защите растений», № 193-IV «О здоровье народа и системе здравоохранения», глава 9 «Система здравоохранения и организация медицинской помощи» № 442-II «Земельный кодекс Республики Казахстана», статьи 140, 141 предписывают консервацию земель … загрязненных химическими, биологическими, радиоактивными и другими вредными веществами сверх установленных нормативов № 481-II «Водный Кодекс Республики Казахстан», статья 112 предписывает мероприятия по охране водных объектов от природных и техногенных загрязнений вредными опасными химическими и токсическими веществами и их соединениями, теплового, бактериального, радиационного и другого загрязнения; −№ 188-V «О гражданской защите», Функционирование биологически опасных объектов регламентируется следующими законами и нормативными актами: −№ 850 «О Республиканской коллекции микроорганизмов», предписывающим создание системы микробиологического мониторинга и биологической безопасности в Республике Казахстан, включающую учет и контроль, формирование и актуализацию информационной базы данных;−№ 63 «Санитарно-эпидемиологические требования к условиям работ с микроорганизмами I-IV групп патогенности»; −ГОСТ 12.1.008-76 «Система стандартов безопасности труда. Биологическая безопасность. Общие требования». Биологическая безопасность в отношении биоцидных веществ и деятельности не регламентируется, так как в законодательстве РК отсутствует такое понятие. Применительно к биоцидным продуктам можно применить законы: −№ 302-3 "О безопасности химической продукции»; −№ 515, регламентирующего требования и проверку безопасности пестицидов (ядохимикатов); −№ 543-II «О качестве и безопасности пищевых продуктов −№ 380 «Требования к безопасности лекарственных средств», −№ 522 «О лекарственных средствах». −Закон № 416-I «О борьбе с терроризмом», статьи 10-15, которого регламентируются мероприятия по предупреждению, выявлению и пресечению террористической деятельности; −Закон № 245 «О ратификации Конвенции о запрещении разработки, производства и накопления запасов бактериологического (биологического) и токсинного оружия и об их уничтожении», статья 1 предписывает запрет на разработку, производство, накопление и хранение биологического оружия, статья 3 обязывает не передавать, кому бы то ни было технологии биологического оружия. Недостаток Конвенции - отсутствие четко сформулированного механизма контроля ее исполнения.

История развития генной инженерии:Генная инженерия появилась благодаря работам многих исследователей в разных отраслях биохимии и молекулярной генетики. На протяжении многих лет главным классом макромолекул считали белки. В 1944 году Эйвери, Мак Леод и Мак Карти показали, что носителем наследственной информации является ДНК. С этого времени начинается интенсивное изучение нуклеиновых кислот. Спустя десятилетие, в 1953 году Дж. Уотсон и Ф. Крик создали двуспиральную модель ДНК. Именно этот год принято считать годом рождения молекулярной биологии. 50 - 60-х годов были выяснены свойства генетического кода, а к концу 60-х годов его универсальность была подтверждена экспериментально. Шло интенсивное развитие молекулярной генетики, объектами которой стали E. coli, ее вирусы и плазмиды. Были разработаны методы выделения высокоочищенных препаратов неповрежденных молекул ДНК, плазмид и вирусов. ДНК вирусов и плазмид вводили в клетки в биологически активной форме, обеспечивая ее репликацию и экспрессию соответствующих генов. В 70-х годах был открыт ряд ферментов, катализирующих реакции превращения ДНК. Особая роль в развитии методов генной инженерии принадлежит рестриктазам и ДНК-лигазам.Историю развития генетической инженерии можно условно разделить на три этапа. Первый этап связан с доказательством принципиальной возможности получения рекомбинантных молекул ДНК in vitro. Эти работы касаются получения гибридов между различными плазмидами. Была доказана возможность создания рекомбинантных молекул с использованием исходных молекул ДНК из различных видов и штаммов бактерий, их жизнеспособность, стабильность и функционирование.Второй этап связан с началом работ по получению рекомбинантных молекул ДНК между хромосомными генами прокариот и различными плазмидами, доказательством их стабильности и жизнеспособности.Третий этап - начало работ по включению в векторные молекулы ДНК (ДНК, используемые для переноса генов и способные встраиваться в генетический аппарат клетки-рецепиента) генов эукариот, главным образом, животных. Формально датой рождения генетической инженерии следует считать 1972 год, когда в Стенфордском университете П. Берг, С. Коэн, Х. Бойер с сотрудниками создали первую рекомбинантную ДНК, содержавшую фрагменты ДНК вируса SV40, бактериофага и E. coli.

Как можно получить растения, устойчивые к абиотическим факторам окружающей среды с помощью биотехнологических меодов? Приведите примеры

Как осуществляется поиск нуклеотидной последовательности по базе данных, и какие программы поиска являются наиболее распространеннымиОсновным источником генетических данных на данный момент является международная база данных GenBank. База данных открыта для всех и позволяет осуществлять и загрузку и выгрузку данных всеми пользователями. Поиск и получение данных из GB может осуществляться с помощью нескольких интерфейсов: Самый простой и интутивно понятный интерфейс для получения и поиска генетических последовательностей (нуклеотидных, аминокислотных и белковых) называется Entrez Nucleotide, и включает в себя три основных коллекции данных: CoreNucleotide (the main collection), dbEST (Expressed Sequence Tags), и dbGSS (Genome Survey Sequences). Через этот интерфейс удобно искать последовательности по ключевым словам (например, вид, название гена, год публикации, авторы и т.д.) Более комплексный интерфейс – BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) – позволяет искать совпадения на основании непосредственно нуклеотидных последовательностей, а также картировать найденные последовательности и сравнивать степень их совпадения друг с другом. Наиболее продвинутый, но в тоже время гибкий, интерфейс доступа к базе NCBI e-utilities. Он позволяет на програмном уровне обратиться к базе данных и получить данные в батч-режиме (много записей единым блоком). Написание скриптов возможно в общем-то на любом языке программирования, но уже доступны библиотеки под Perl (BioPerl), Python (Biopython) и др.