Қазіргі гендік инженерия және тағам өндірісі

1. Гендік инженерия
2. Рекомбинаттық ДНҚ=прокариоттардың және/немесе вирустардың ДНК-ы + эукариоттардың ДНК-ы.
3. Микроорганизмдер генетикасын практикада қолдану.
4. Биотехнологияның даму тарихындағы ең елеулі оқиғалар.

1.Гендік (генетикалық) инженерияны – молекулалық және клеткалық инженерия белгілі бір мақсатпен жасанды айқын қасиеттері бар генетикалық материалдарды алдын ала құрастырып, оларды басқа клеткаға енгізіп, көбейтіп, зат алмасу процесін өзгеше жүргізу. Бұл әдіспен организмдердегі тұқым қуалайтын информацияны көздеген мақсатқа сай өзгертіп, олардың геномдарын белгілеген жоспармен қайта құруға болады.

Гендік инженерия  ол функциональдық активті генетикалық құрылымдарды рекомбинаттық (ата-ана екі ДНК молекулалары арасынан пайда болған будан) ДНК молекулалары түрінде қолдан құрастыру. Гендік инженерияның мәні жеке гендерді бір организмнен алып, басқа организмге көшіріп орналастыру.

Бұл рестриктаза деген фермент пен лигаза ферментінің ашылуы негізінде мүмкін болды. Рестриктаза ферменті ДНК молекуласын нақты белгіленген жерлерін кесіп алады да, осылай фрагменттерді (рестрикция сайттарын) түзеді. Ал лигаза ферменті гетерогендік ДНК-ның фрагменттерін бүтін тігеді. Құрамында шығу тегі әр түрлі ДНК-лары бар молекуланы рекомбинаттық молекула деп атайды.

2.Рекомбинаттық ДНК= прокариоттардың және/немесе вирустардың ДНК-ы (вектор) + эукариоттардың ДНК-ы (бөтен ДНК). Вектордың көмегімен эукариоттардың бөтен ДНК-ы клеткаға еніп, геномға интеграциялана алады. Сонымен, прокариоттар мен вирустардың зерттелетін ДНК молекулалары нақты белгіленген жерден кесіліп, одан кейін бұл жерге эукариоттардың қажетті бөтен гені енгізіледі, осылайша рекомбинаттық (гибридтік) ДНК түзіледі.

Түзілген рекомбинаттық  ДНК тірі клеткаға енгізіледі, жаңа геннің экспрессиясы (көріну күші) басталғаннан соң, клетка сол ген белгілеген белокты синтездей бастайды. Сонымен, клеткаға рекомбинаттық ДНК молекуласы түрінде жаңа генетикалық информацияны енгізіп, соңында жаңа белгісі бар организмді алуға болады. Мұндай организмді трансгендік немесе трансформацияланған организм дейді. Осылайша, гендік инженерияның дамуына негіз болған молекулалық биология мен молекулалық генетиканың мынадай жетістіктері бар:

1. Рестриктазалар мен лигаза ферменттерінің ашылуы;
2. Гендерді химиялық заттарды және ферменттерді қолдану арқылы синтездеу;
3. Бөтен генді клеткаға тасымалдаушы-векторларды пайдалану;
4. Бөтен генге ие болған клеткаларды таңдап, бөліп алу жолдарының ашылуы.

Алғашқы рет  рекомбинаттық ДНК 1972 жылы АҚШ-та П.Бергтің  лабораториясында жасалды.

Гендік инженерия  гендерді тасымалдау тәсілі ретінде болашақта селекцияның тиімді тәсілі бола алады.

Гендік инженерияның жұмысы мынадай кезеңдерден тұрады:

1. Басқа организмге көшірілетін құрылымдық гендерді алу;
2. Оны вектордың құрамына енгізу;
3. Рекомбинаттық ДНК-ны клеткаға тасымалдау;
4. Геномы өзгерген жеке клеткалардан регенерат (жасанды жағдайда клеткадан өсірілген) организм алу.

Клеткаға бөтен  информация енгізуге болатыны мүмкін екендігі қазір тәжірибе жүзінде  дәлелденген. Болашақта молекулалық биология өнеркәсіпте, ауыл шаруашылықта қолдану үшін құнды қасиеттері бар формаларын шығаруға жол ашады деген үміт бар. Мысалы, мал азығы ретінде жоңышқа құнды өсімдік. Бірақ оның құрамында күкірті бар аминқышқылдары аз. Неге осы амин қышқылының синтезіне жауапты генді, мәселен соядан бөліп алып жоңышқаға енгізуге болмайды? Бұл гендік инженерияның шешетін мәселелерінің бірі.

Осы әдісті пайдаланып, патогендермен  зақымданбайтын сорттан ауруға тұрақтылық генін бөліп алып, оны тұрақтылығы төмен сортқа енгізіп, өсімдіктерге – вирустарға, саңырауқұлақтарға, ауруларға төзімділік қасиетін беруге болады.

Генетикалық инженерияның құнды  гендерді тасымалдайтын әдіс ретінде  мәдени өсімдіктер мен жануарлар  селекциясында тиімді құралы болатынына сенім білдіруге болады.

Гендік инженерияның келешегі ең алдымен өзгертілген клеткадан трансформат-организм мүмкіндігіне байланысты. Ал, бұл әдіс белоктың сапасын жақсартуға, ауруларға, гербицидтерге, стрестік факторларға төзімділік қалыптастыруға және тірі организмдердің тіпті табиғатта жоқ жаңа формаларын шығаруға жол ашады.

3.Микроорганизмдер генетикасын практикада қолдану.

Тұқым қуалаушылық  қасиеті өзгерген микроорганизмдердің  жаңа формаларын алуда генетика жетістіктерін  кеңінен қолдануға жол ашылып отыр. Әсіресе бұл тәсіл ауыл шаруашылығы өнеркәсібінде, медицинада баға жетпес зор көмек көрсетеді. Бұл әдіс әр түрлі мутагендермен (әр түрлі сәулелер мен химиялық заттар) табиғатта кездесетін жабайы микроорганизмдерге әсер ету арқылы жүзеге асады. Осылайша, алынған мутанттар бұрынғы формаларға қарағанда бағалы заттарды – антибиотиктерді, ферменттерді, витаминдерді, аминқышқылдарын т.б. – ондаған, тіпті жүздеген есе көбірек алуға мүмкіндік береді.

Гендік және клеткалық инженерияның жетістіктерінің  ішінде бұрын қолдан алуға мүмкін болмаған инсулин, интерферон, адамның өсу гормоны және т.б. заттардың алынуын айтсақ болады.

Соңғы кезде  азотты тұтатын (фиксациялайтын) бактерияларды  астық тұқымдас дақылдарының геномына енгізу арқылы топырақты нитратты тыңайтқыштармен  өңдеуді тоқтату көзделіп отыр. Бұл тыңайтқыштарға шығатын шығынды азайтады, өзен сулары мен жер асты суларының ластануынан сақтайды.

Биотехнологиялық  жетістіктердің ішінде биотехнология  – ғылыми-техникалық прогрестің қуатты қозғаушы күші болып келе жатуы. Биология ғылымының соңғы жылдардағы жетістіктері биотехнологияның дамуына теориялық және әдістемелік негіз болды. Сонымен қатар, биотехнология әдістерін биологиялық процестер мен объектілерге қатысты пайдаланып, экономикалық  жағынан тиімді заттарды (антибиотиктерді, витаминдерді, ферменттерді, амин қашқылдарын, нуклеотидтерді, интерферонды, гормондарды, вакциналарды, моноклондық антиденелерді және т.б.) шығаратын өндірістің ерекше бір саласы қалыптасты. Демек, азық-түлік, фармациялық, химиялық өнеркәсіптердің және ауыл шаруашылығының болашақта дамуы биотехнологиясыз мүмкін емес.

Сонымен биотехнология  ғылыми-техникалық прогрестің осы заманғы аса жаңа кезеңі болып табылады. Биотехнология ғылым ретінде молекулалық және клеткалық биология мен микробиология тоғысында пайда болды.

Биотехнология биологиялық білімді практикада қолданып, адамзаттың төмендегідей проблемаларын шешуге көмектесті, оған теңдесі жоқ пайда келтіреді:

• Жұқпалы және генетикалық аурулардың түрлеріне нақты диагностика ажасау, олардың алдын алу мен емдеп жазу мүмкіндігін қамтамасыз ету;
• Антибиотиктерді, полимерлерді, аминқышқылдарын, ферменттерді және өзге тағамдық қоспаларды өндіретін микроорганизмдерді дамыту;
• Паразиттер мен вирусты ауруларға төзімді өсімдердің сорттарын шығару арқылы ауыл шаруашылық өнімін айтарлықтай арттыру;
• Резистенттілігі (сыртқы орта факторларына төзімділігі) жоғары, тез жетілетін жануарларды алу арқылы асыл тұқымды мал шаруашылығын дамыту;
• Сыртқы ортаны ластайтын заттарды жоюды жеңілдету.

Биотехнология дамуының өзі экономикаға байланысты, өйткені оның жетістіктерін пайдалану айтарлықтай үлкен экономикалық нәтиже береді. Экономикалық жағынан дамыған елдерде биотехнология тез әрі прогрессивті түрде дамып келеді. Бұл саладағы алдыңғы қатарлы мемлекеттерге Америка, Еуропа елдері (Англия, Германия, Франция, Нидерланды) және Жапония жатады. Мысалы, бұл саладағы жетістіктердің шамамен 50%-ы АҚШ-тың, 20%-ы Еуропаның, 11%-ы Жапонияның, ал 9%-ы экономикасы азырақ дамыған мемлекеттердің үлесіне тиеді.

Биотехнологияның  адам өмірінде кеңінен қолданыла  бастауына бірқатар тарихи оқиғалар себепші болды.

4.Биотехнологияның даму тарихындағы ең елеулі оқиғалар