|
Современная генетикаeviden?iate ?i cultivate. Pentru a educa omul, trebuie s? cunoa?tem bine particularit??ile lui atвt cele biologice, cвt ?i cele psihologice. F?r? cunoa?terea geneticii nu se poate realiza complet principiul «de la fiecare dup? aptitudini, fiec?ruia dup? cerin?e». Mediul poate sau s? perfec?ioneze, sau s? оnr?ut??easc? calit??ile оnn?scute оn dependen?? de valoarea etic? ?i cultural? a acestui mediu. Un exemplu interesant оn aceast? privin?? ne prezint? ?. Auerbach. Dup? cum c?r?ile de joc se amestec? оnainte de a le distribui juc?torilor, tot a?a ?i genele p?rin?ilor se distribuie la copii fiind amestecate. Nu se ?tie ce gen? anume va ob?ine copilul, dup? cum nu se ?tie ce c?r?i din оntregul pachet vor fi repartizate juc?torilor. Rezultatul jocului, succesul оn joc оns? nu va depinde numai de felul c?r?ilor, ci ?i de felul cum va ?ti s? le foloseasc? juc?torul. Un juc?tor bun cu c?r?i mai slabe poate s? ajung? la un succes mai mare, decвt un juc?tor prost cu c?r?i bune, dar care nu ?tie s? le foloseasc?. Оn fa?a pedagogiei ?i psihologiei se afl? problema de a determina cвt mai timpuriu aptitudinile, pe care le posed? copilul. Cunoa?terea lor va permite organizarea corect? a educa?iei. S? nu uit?m c? оns??i via?a social? are origine biologic?. Omul, ca fiin?? biosocial?, are dou? programe de dezvoltare – bilogic?, imprimat? оn ADN ?i transmis? ereditar din genera?ie оn genera?ie, ?i social?, care nu este оnscris? оn genele sale. Pentru a se dezvolta ca personalitate el trebuie s? se conduc? de ambele programe. Calit??ile unei persoane sunt determinate ?i de genotipul ob?inut ereditar, ?i de mediul social, оn care are loc dezvoltarea sa. Genotipul influen?eaz? asupra form?rii ?i dezvolt?rii fenomenelor psihice ale omului, asupra form?rii individualit??ii lui. Mediul trebuie s? fie favorabil pentru un anumit genotip. La na?tere oamenii nu sunt egali din punct de vedere genetic, de aceea influen?ele pedagogice ?i psihologice nu pot fi acelea?i pentru persoane diferite. Fiecare om о?i are genotipul s?u ?i reac?ii specifice lui. Educa?ia ?i instruirea trebuie s? corespund? individualit??ii fiec?rui om, care percepe realitatea оn felul s?u. ?inвnd seama de aceste fapte trebuie de c?utat metode ?i mijloace cвt mai potrivite pentru realizarea instruirii ?i educa?iei. X. INGINERIA GENETIC? 10.1 Structura genomlui Pe baza exemplelor cu privire la legile de mo?tenire a caracterelor, analizate оn capitolul оntвi, unii cititori ?i-au format p?rerea c? fiecare organism se caracterizeaz? prin dou? st?ri: stare intern?, determinat? de constitu?ia ereditar?, ?i starea extern?, ce const? оn realizarea posibilit??ilor ereditare ale organismului оn anumite condi?ii de existen??. Оntr-adev?r, a?a este. Suma factorilor ereditari ai organismului a fost numit? genotip, iar totalitatea caracterelor - fenotip. Оn prima jum?tate a secolului XX savan?ii considerau c? genotipul individului оl formeaz? o anumit? sum? de predispozi?ii ereditare - gene, care se pot combina liber, formвnd cele mai variate оmbin?ri, pe cвnd fenotipul, la rвndul s?u, este un mozaic de caractere, care se constituie de fiecare dat? оn mod diferit. Cercet?rile ?i experimentele efectuate оn continuare au demonstrat c? aceste reprezent?ri sunt simpliste, iar оn multe cazuri - gre?ite. Оnc? Morgan оn lucr?rile sale a ar?tat c? genele ocup? anumite locuri (locusuri) de-a lungul fiec?rui cromozom, formвnd a?a-zisele grupuri ligaturale (blocuri), ?i din aceast? cauz? ele nu pot s? se combine оntotdeauna liber, ci, dimpotriv?, de cele mai dese ori se transmit оmpreun? cu cromozomul lor. Legile stabilite de Mendel s-au dovedit a fi limitate tocmai din cauza fenomenului eredit??ii ligaturate a multor caractere. Aceste legi sunt valabile numai pentru caractere, ale c?ror gene sunt localizate оn diferite perechi de cromozomi. Afar? de aceasta, s-a stabilit c? anumite caractere se mo?tenesc numai pe linie matern?, adic? ele nu sunt controlate de factorii nucleici, ci de citoplasma celulelor. A?a au ap?rut no?iunile de ereditate nuclear?, sau cromozomic?, ?i de ereditate citoplasmatic?, sau extracromozomic?. Genele citoplasmatice se localizeaz? оn mitocondriile ?i plastidele celulelor eucario?ilor, precum ?i оn plazmidele procario?ilor. Plazmidele sunt ni?te molecule mici inelare de ADN, descoperite la bacterii. A?a dar, datele noi au confirmat ideea c? genotinul individului prezint? nu numai suma genelor nucleului, ci ?i un sistem integral, format evolu?ionar, de interac?iunea dintre toate elementele genetice ale celulei ?i ale оntregului organism. Acest sistem a fost numit genom. Genomul cuprinde, prin urmare, оntreaga informa?ie genetic? a organismului, care se manifest? treptat ?i succesiv оn caracterele ?i оnsu?irile concrete biochimice, fiziologice, morfologice, vizibile ?i invizibile Ele determin? toate manifest?rile vitale оn decursul dezvolt?rii individuale Unitatea elementar? a genomului este gena dar оn ultimele decenii no?iunea de gen? s-a schimbat esen?ial, s-a оmbog??it cu un con?inut nou, ea a suferit o evolu?ie asem?n?toare cu cea a atomului din fizica modern?. S-a constatat c? structura genelor la procario?i se deosebe?te оntr-o anumit? m?sur? de cea a eucario?ilor dup? оmpachetare, transcriere ?i translare, c? grupele de gene, mai alee eucario?ii, au numeroase particularit??i func?ionale Оn afar? de aceasta, s-a confirmat оn ultimul timp c? unele gene sunt reprezentate prin succesiuni unicale de nucleotide, altele - prin succesiuni care se repet? multiplu, celelalte formeaz? familii оntregi sau sunt dispersate ?i sar mereu оn genom dintr-un loc оn altul. Datorit? acestui fapt a luat na?tere o nou? reprezentare despre structura genomului organismelor, conform c?reia genomul se aseam?n? cu un ora? modern ce are prospecte unice ?i numeroase ansambluri arhitecturale, unice оn felul lor, dar care formeaz? totodat? o parte component? a unor ansambluri mai mari, ce оmpodobesc partea central? a ora?ului, sau unul din microraioanele lui. ?i microraioanele se aseam?n? prin ceva, prin ceva se deosebesc, deoarece оn fiecare dintre ele se construiesc ?i cl?diri unice, precum ?i grupe de cl?diri, construite dup? proiecte - tip identice. Precum doar arhitectul poate cuprinde оntreaga frumuse?e a compozi?iei arhitecturale a ora?ului pe care l-a conceput, tot a?a arhitectura genomului nu este accesibil? fiec?ruia. Vom profita, оns?, de marea dorin?? a cititorilor de a p?trunde esen?a acestei compozi?ii ?i vom оncepe o excursie pentru a o cunoa?te. A?a dar, pentru оnceput, ce este gena? Gena este un fragment al ADN-ului cu o succesiune determinat? a nucleotidelor ?i оn fiecare din acestea este cifrat? sau codificat? o anumit? protein? Оn celula animalelor superioare ?i a omului se afl? un asemenea volum de ADN, c? ar ajunge pentru crearea a 3 milioane de gene. Оn realitate, оns?, la om exist? ?i func?ioneaz? aproximativ 100 de mii de gene Fiecare gen? individual? are o structur? proprie primar? a ADN ului specific? numai ei. Transcrierea genelor se face de pe anumite fragmente ale uneia din catenele ADN-ului. Catena ADN, care con?ine codul veridic al unei anumite proteine, se nume?te caten? logic? (de codificare). La majoritatea virusurilor, la procario?i ?i eucario?i ambele catene de ADN con?in fragmente logice, dar la fiecare gen? este logic? numai una din cele dou? catene. S-a constatat c? la multe virusuri ?i bacteriofagi genele se suprapun, la bacterii ele prezint? o structur? neоntrerupt?, iar la organismele superioare – ele sunt fragmentare, a?ezate оn form? de mozaic?. La оnceput gena sau un grup de gene au un fragment special - promotor, care pune оn func?ie gena, iar la sfвr?it se afl? terminatorul, care d? semnalul оncet?rii lucrului. La organismele pluricelulare num?rul total al genelor este de aproape 100 de mii ?i din ele partea covвr?itoare o formeaz? genele unice. Din genele unice fac parte succesiunile de nucleotide, care au structura lor specific? ?i sunt prezentate оn genom o singur? dat?. Оn genomul eucario?ilor оn afar? de gene unice оntвlnim ?i gene care se repet? de multe ori. Din ele fac parte genele ARN-ribozomal (ARNr), de transport (ARNt) ?i de proteine-histone. Majoritatea organismelor au sute de astfel de gene. Genele ARNr se pot repeta de sute (la insecte) ?i mii (la vertebrate) de ori. Deocamdat? nu este limpede sensul acestei varia?ii de gene. Num?rul genelor pentru fiecare ARNt este mult mai mic - de la cвteva pвn? la zece ?i rareori sute de unit??i. Оn majoritatea cazurilor ele se adun? оn grupuri, care se a?eaz? оn оntregul genom. Genele de histone sunt interesante prin faptul c? repetarea lor оn genom este foarte variat?: la drojdii - g?sim cвteva, la mamifere ?i p?s?ri-zeci, la drozofil? ?i triton - sute, iar la axolotl - mii de unit??i, f?r? ca s? existe vre-o leg?tur? оntre ace?ti indici ?i pozi?ia organismului pe scara evolutiv?. Оn genom genele-rude formeaz? deseori familii, care apar ori drept consecin?? a duplic?rii genelor оn cursul evolu?iei, ori, dimpotriv?, drept urmare a trecerii de la genele mult repetabile la un num?r al lor mult mai mic. A fost studiat? bine din acest punct de vedere familia genelor globine la om. Genele alfa-globine au fost localizate оn cromozomul al 16, iar genele beta-globine - оn cromozomul 11. Atвt genele alfa-globine, cвt ?i cele beta- globine seam?n? mult оntre ele dup? succesiunile nucleotidelor ?i func?ioneaz? la rвnd оn cursul dezvolt?rii. Apropierea de rudenie a genelor din genom permite, probabil, s? se dirijeze reglarea lor fin? ?i coordonat?. Оn afar? de tipurile de gene enumerate mai sus, оn genomul eucario?ilor se оntвlnesc ?i alte gene: genele ce se restructureaz? ?i pseudogenele, dar examinarea lor dep??e?te limitele temei noastre. Un interes aparte prezint? o alt? grup? numeroas? de gene, care a c?p?tat diferite denumiri (gene mobile, s?lt?re?e, multiple ?. a. m. d.), pe care le vom examina acum. Оn anul 1983 savanta american? B. Mac-Clintock la vвrsta de 82 de ani a fost distins? cu Premiul Nobel pentru descoperirea «genelor s?lt?re?e» la p?pu?oi, f?cut? de ea 40 de ani оn urm?. Ea se ocupa cu studierea mo?tenirii genei care determin? culoarea gr?un?elor din ?tiulete; dac? aceast? gen? lipse?te sau, оn caz de muta?ie, gr?un?ele sunt decolorate. Оn timpul experien?elor ea a observat c? оn unele cazuri se оntвlnesc gr?un?e b?l?ate ?i a presupus c? exist? o a doua gen? care poate cupla sau decupla gena colora?iei, fapt ce conduce la apari?ia sectoarelor colorate pe fondul gr?untelui lipsit de culoare. Mai tвrziu s-a constatat c? gena a doua exist? оn realitate ?i c? ea se afl? al?turi de gena colora?iei (fig.20). Оn prezen?a genei a doua, pe care ea a numit-o «disociator cromozomic», gena colora?iei nu func?iona. Cвnd, оns?, gena-disociatoare disp?rea, gena colora?iei оncepea s? ac?ioneze. Dac? aceasta se producea оn perioada de dezvoltare a unor gr?un?e, ele deveneau b?l?ate. Pe parcursul urm?toarelor cercet?ri Clintock a descoperit c? exist? ?i o a treia gen?, dislocat? mai departe de primele dou?. Aceast? gen? ea a numit-o activator. Ea era necesar? pentru a se produce salturile genei- disociatore. Gena-activator avea ?i ea capacitatea de a s?ri, precum ?i de a modifica munca genelor vecine cu ea. Оn prezent concluziile lui Clintock despre existen?a a dou? tipuri de elemente mobile, pe care le-a f?cut ea pe baza studierii mo?tenirii culorii la p?pu?oi, au ob?inut confirmare str?lucit? оn utilizarea metodelor ingineriei genetice. Ba mai mult, diferi?i autori au dovedit existen?a celor mai diferite tipuri de gene s?lt?re?e sau mobile la multe obiecte. Оn ultimii ani оn afar? de restructur?rile cromozomice, cunoscute demult, au fost descoperite deplas?ri de la un loc la altul оn cromozomi ale unor fragmente mici de ADN cu pu?inele lor gene. Acest fenomen a fost numit transpozi?ie a genelor, lui i se atribuie un mare rol оn evolu?ia aparatului genetic, precum ?i оn reglarea ac?iunii genelor оn cursul ontogenezei. Pe la mijlocul deceniului al optulea colaboratorii ?tiin?ifici оn frunte cu G. Gheorghiev (IBM A? URSS) ?i D. Hognes (SUA) au constatat c? printre genele ce func?ioneaz? activ ale musculi?ei drosofila multe n-au un loc stabil ?i sunt plasate оn fragmente ale tuturor cromozomilor, adic? sunt multiple. Cel mai uimitor a fost, оns?, faptul c? aceea?i gen? la diferite musculi?e se afl? localizat? la cromozomi оn mod diferit. La mu?tele de diferite linii deosebirile erau foarte mari, la rude s-au constatat mai multe coinciden?e, dar, totu?i, la aproximativ o treime din ele genele erau dislocate absolut diferit. A devenit limpede c? unele gene n-au dislocare definit? оn cromozom - la diferi?i indivizi de drosofil? de aceea?i specie ele pot ocupa diferite pozi?ii. Оn genomul drosofilei pвn? оn prezent au fost studiate aproximativ 20 de familii de gene mobile cвte 100-150 copii оn fiecare familie. Num?rul total al acestor gene este de aproape 1000, ele formвnd aproximativ 5% din оntregul material genetic. Genele mobile sunt alc?tuite de obicei din 5-10 mii de perechi de nucleotide, dintre care repet?rilor terminale le revin cвte 300-600 perechi. S-a constatat c? оn repet?rile acestor gene exist? toate elementele de conducere: promotorul, terminatorul ?i amplificatorul. Deoarece aparatul de conducere este dislocat la ambele poluri ale genelor, el poate pune оn func?iune nu numai elementele mobile, dar ?i genele din vecin?tate cu el. E fireasc? оntrebarea: de ce avem nevoie de elementele genetice mobile? Elementele mobile ale genomului sunt purt?tori ai informa?iei referitor la fermen?i de care au nevoie chiar ele pentru a se disloca ?i a se оnmul?i. Majoritatea savan?ilor consider? c? genele mobile sunt ADN «egoist» sau «parazi?i geneticii», a c?ror sarcin? principal? este autoreproducerea. Ele toate prezint? un balast pentru celul?: dac? din genom va fi scos vre- unul din elementele mobile, aceasta nu va influen?a activitatea vital? a celulei. Оn asemenea caz se isc? оntrebarea: cum influen?eaz? disloc?rile elementelor mobile asupra vie?ii celulei? Genele mobile оntr-un loc al genomului exercit? o ac?iune puternic? asupra genelor vecine. Efectul poate fi diferit: dac? aceste elemente nimeresc оn partea codificatoare a genei structurale, se modific? оndat? textul оnregistrat pe care оl poart? aceast? gen?. ?i оnc? o situa?ie tipic?: elementul mobil se insereaz? al?turi de gen?. Ca urmare se modific? intensitatea func?ion?rii acesteia. Оn special se poate оncepe o transcrip?ie intens? a genei, care a ni-merit sub ac?iunea promotorului sau amplificatorului, dislocat la polurile elementului mobil, iar sub ac?iunea unor asemenea explozii de variabilitate molecular? se asigur? o adaptare mai bun? a organismelor la condi?iile schimb?toare ale mediului. ?i cum s? nu ne amintim aici proverbul antic: оn natur? nimic nu este de prisos! 10.2 Direc?iile principale ale ingineriei genetice Ingineria genetic? se nume?te, de obicei, genetic? celuar? ?i molecular? aplicat?, care elaboreaz? metode de interven?ie experimental?, ce permit restructurarea conform unui plan trasat оn prealabil a genomului organismelor, modificвnd оn el informa?ia genetic?. Conform opiniei cunoscutului geneticiian S. Gher?enzon, la ingineria genic? pot fi referite urm?toarele opera?ii: - sinteza genelor оn afara organismelor; - extragerea din celule a unor gene, cromozomi sau nuclee; - restructurarea dirijat? a structurilor extrase; - copierea ?i multiplicarea genelor sau a structurilor sintetizate ?i separate; - transferul ?i inserarea unor asemenea gene sau structuri genetice оn genomul ce urmeaz? s? fie modificat; - оmbinarea experimental? a diferitelor genomuri оntr-o singur? celul?. A?a dar este vorba de metode de manipulare la nivel molecular, cromozomic sau celular cu scopul de a modifica programul genetic оn direc?ia dorit?. Ingineria genic? о?i propune s? introduc? realiz?rile ei revolu?ionare оntr-o serie de ramuri ale economiei na?ionale. Se a?teapt? ca ea s? contribuie la asigurarea cu asemenea substan?e biologice active precum sunt aminoacizii, hormonii, vitaminele, antibioticele ?. a. Exist? mari speran?e de a m?ri pe aceast? cale diferitele vaccinuri, care sunt utilizate оn profilaxia bolilor infec?ioase ale oamenilor ?i animalelor, de a lichida rezisten?a diferi?ilor microbi patogeni la antibiotice ?. a. m. d. Mari perspective se deschid оn fa?a ingineriei genetice оn fitotehnie. Se ?tie c? soiurile mai roditoare de grвu, orez, porumb, sorg ?i de celelalte culturi cerealiere, care au marcat epoca «revolu?iei verzi» оntr-un rвnd de ??ri ale lumii, au nevoie de cantit??i enorme de оngr???minte minerale, ?i оn primul rвnd de cele azotice, de producerea c?rora depinde оn mare m?sur? economia acestor ??ri. Totodat? noi tr?im la fundul unui ocean de aer, care con?ine 79 % de azot. Crearea unor soiuri de plante capabile s? capteze azotul atmosferic ar face de prisos producerea lui pe cale industrial?, fapt ce ar elibera mijloace colosale pentru alte nevoi ale ??rii. Un interes la fel de mare оl prezint? ?i proiectele de creare a unor specii de alge, care ar avea capacitatea de a absorbi selectiv cationii diferitelor s?ruri pentru a face potabil? apa marin?. A face potabil? apa marin? este una dintre problemele cele mai arz?toare, care se afl? оn centrul aten?iei unui comitet special al ONU. Cu fiece an pe planeta noastr? se resimte tot mai mult deficitul de ap? potabil?. Pentru a ne imagina mai bine acest deficit, vom aduce urm?torul exemplu: оn lacul Baical sunt concentrate peste 20% din rezervele de ap? potabil? din lume. ?i peste 80% din cele ale fostei URSS. Doar no?iunea de «ap? potabil?» include to?i ghe?arii, toate rвurile, apele subterane. Unele din proiectele ingineriei genice enumerate mai sus par a fi rezolvabile chiar ast?zi, altele ?in de domeniul fantasticii, dar progresul tehnico-?tiin?ific, precum s-a dovedit de nenum?rate ori, apropie de realizare chiar cele mai fantastice planuri. Direc?iile ?tiin?ifice fundamentale, care au fost elaborate relativ nu demult оn acest domeniu de cercet?tori, sunt ingineria celular?, ingineria cromozomic? ?i ingineria genic?. Ele pot fi, pe drept cuvвnt, numite c?i magistrale ale ingineriei genetice. Ingineria celular? are scopul de a ob?ine unele plante оntregi din protopla?ti izola?i, sau, precum le numesc savan?ii, «plante din eprubet?»; cultivarea celulelor vegetale оntr-un mediu nutritiv artificial, pentru ob?inerea оn mod accelerat a unui volum mare de mas? biologic? din care se vor extrage ulterior variate substan?e biologice active; cultivarea оn comun a protopla?tilor («celulelor goale») pentru a se ob?ine a?a-zi?ii hibrizi asexua?i sau somatici, care оmbin? caractere de valoare ale diferitelor specii, genuri ?i chiar familii de plante. Ingineria celular?, fiind aplicat? la animale, ar permite utilizarea celulelor sexuale ?i somatice (corporale), precum ?i a zigo?ilor (ovulii fecunda?i) ?i germenilor precoci ai unor reproduc?tori ce se disting prin indicii lor geneticii, pentru accelerarea procesului de ob?inere a unor rase de mare randament. Ingineria cromozomic? о?i propune transferarea unor cromozomi de la unele specii de organisme la altele pentru a le transmite noi tr?s?turi utile. Aceasta se mai ocup? ?i de metodele de ob?inere a hibrizilor dep?rta?i fecunzi de plante ?i chiar de ob?inerea unor specii noi prin m?rirea оn celulele lor a garniturilor de cromozomi. Ingineria genic? este calea magistral?, prospectul central al ingineriei genetice, deoarece anume pe aceast? cale au fost ob?inute rezultatele cele mai nea?teptate, cu privire la reconstruirea genomilor din celulele microorganismelor, plantelor ?i animalelor. Prin metoda ingineriei genice se sintetizeaz? gene noi, se realizeaz? transmutarea ?i inserarea lor оn genomurile organismelor, se ob?ine оn ele expresia genelor str?ine. Ingineria genic? va face posibil? ?i vindecarea oamenilor de numeroase defecte ereditare. 10.3 Separarea ?i sinteza artificial? a genelor Pentru a оnzestra un organism ne cale artificial? cu noi propriet??i, trebuie s? introducem оn el o nou? gen? sau un grup de gene, ce ar func?iona acolo, adic? ar produce proteine. Gena necesar? se ob?ine «оn form? pur?» prin cвteva metode. Cel mai des ea este separat? direct din ADN. Aceast? procedur? se realizeaz? cu ajutorul a dou? opera?ii de baz?, care pot fi denumite simplu «sec?ionare» ?i «suturare». Rolul de instrumente оl joac? ni?te proteine speciale - fermen?ii, care-s catalizatori biologici ai diferitelor procese ?i reac?ii, ce se produc cu moleculele оn celule. Exist? un grup de fermen?i, care au o ac?iune specific? asupra ADN-ului ?i se utilizeaz? pe larg оn ingineria genetic?. Ace?tia sunt: restrictazele, ADN-ligazele, revertazele, transferazele terminale ?. a. m. d. Cel mai des sunt utilizate оn acest scop restrictazele ?i ligazele. Restrictazele func?ioneaz? ca ni?te «foarfece» moleculare, iar ligazele, dimpotriv?, unesc оntr-un tot оntreg moleculele t?iate de ADN. Restrictazele, ac?ionвnd asupra catenei de ADN, recunosc o anumit? succesiune de nucleotide. Оn fig. 21 este prezentat schematic sectorul molecular ADN cu dou? catene. Restrictaza, numit? Hind II, «recunoa?te» Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 |
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
Рефераты бесплатно, реферат бесплатно, сочинения, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты, рефераты скачать, рефераты на тему, курсовые, дипломы, научные работы и многое другое. |
||
При использовании материалов - ссылка на сайт обязательна. |