Реферат: Генная инженерия

Генная инженерия представляет собой то удивительное в науке, когда разработка новой методологии дает мощный импульс развитию нашего понимания окружающей природы, ее сокровенных глубин. Бурному прогрессу генной инженерии способствовало то, что уже в начале 70-х годов, сразу после первых, еще робких экспериментов, научной общественностью была осознана огромная важность и перспективность данной методологии.

Дата добавления на сайт: 10 июля 2024

Скачать работу 'Генная инженерия':

Министерство образования и науки Российской Федерации
Тульский государственный университет
Кафедра физики
РЕФЕРАТ
на тему: Генная инженерия
Тула 2004
ВВЕДЕНИЕ
Генная инженерия представляет собой то удивительное в науке, когда разработка новой методологии дает мощный импульс развитию нашего понимания окружающей природы, ее сокровенных глубин. Бурному прогрессу генной инженерии способствовало то, что уже в начале 70-х годов, сразу после первых, еще робких экспериментов, научной общественностью была осознана огромная важность и перспективность данной методологии. Это привлекло к ней широкие круги биохимиков, биологов, химиков и исследователей ряда других специальностей. Осуществление генно-инженерных экспериментов в большом числе лаборатории разных стран привело к такому фейерверку открытий, которого биологическая наука до сих пор не знала.
Генно-инженерные исследования вносят уникальный вклад в изучение структурно-функциональной организации геномов различных организмов. Методология генной инженерии постоянно совершенствуется и все больше исследователей использует ее при решении самых разных задач биологической науки.
Методами генной инженерии были получены штаммы бактерий, дрожжей, линии культурных клеток, с высокой эффективностью продуцирующих биологически активные белки человека и животных.
Генная инженерия - это новый раздел экспериментальной молекулярной биологии. Появление ее методологии стало возможным благодаря предшествующим работам многих исследователей в различных областях биохимии и молекулярной генетики. К основным достижениям, которые обусловили рождение и успешное развитие генной инженерии, можно отнести следующее:
. Доказательство в 1944 году Эйвери с соавторами роли (дезоксирибонуклеиновой кислоты) ДНК как носителя генетической информации и открытие в 1953 году Уотсоном и Криком структуры ДНК.
. Экспериментальное подтверждение универсальности генетического кода.
. Интенсивное развитие молекулярной генетики.
Генная инженерия значительно расширила экспериментальные границы молекулярной биологии, поскольку позволила вводить в различные типы клеток чужеродную ДНК и исследовать ее функционирование в гетерологическом окружении, что дало возможность выявлять общебиологические закономерности организации и выражения генетической информации в различных организмах. Данный подход открыл перспективы создания принципиально новых микробиологических продуцентов биологически активных веществ, а также животных и растений, несущих функционально активные чужеродные гены. Более того, появилась возможность искусственно создавать гены, обладающие свойствами двух или более природных белков. Все это удивительным образом революционировало биологическую науку и дало мощный импульс развитию биотехнологии.
Основы молекулярной биотехнологии
Молекулярная биотехнология - это увлекательнейшая область научных исследований, с появлением которой произошел настоящий переворот во взаимоотношениях человека с живой природой. В ее основе лежит перенос единиц наследственности (генов) из одного организма в другой, осуществляемый методами генной инженерии (технология рекомбинантных ДНК). В большинстве случаев целью такого переноса является создание нового продукта или уже известного продукта в промышленных масштабах.
Возникновение молекулярной биотехнологии
В начале 70-х годов традиционная биотехнология как научная дисциплина была не слишком известна; исследования в этой области в основном проводились в отделах инженерной химии и иногда в рамках социальных микробиологических программ. В широком смысле биотехнология занимается производством коммерческих продуктов, образуемых микроорганизмами в результате их жизнедеятельности. Более формально биотехнологию можно определить как «применение научных и инженерных принципов к переработке материалов живыми организмами с целью создания товаров и услуг». В историческом смысле биотехнология возникла тогда, когда дрожжи были впервые использованы при производстве пива, а бактерии - для получения йогурта.
Термин «биотехнология» был придуман в 1917 году венгерским инженером Карлом Эреки для описания процесса крупномасштабного выращивания свиней с использованием в качестве корма сахарной свеклы. По определения Эреки , биотехнология - это «все виды работ, при которых из сырьевых материалов с помощью живых организмов производятся те или иные продукты». Однако это совершенно точное определение не получило широкого распространения. Долгое время термин «биотехнология» относился к двум разным дисциплинам. С одной стороны, его употребляли, говоря о промышленной ферментации, с другой - применительно к той области, которая сейчас называется эргономикой. Такой двойственности пришел конец в 1961 году, когда шведский микробиолог Карл Гёрен Хеден порекомендовал изменить название научного журнала «Журнал микробиологической и химической инженерии и технологии», специализирующегося на публикации работ по прикладной микробиологии и промышленной ферментации, на «Биотехнология и биоинженерия». С этого момента биотехнология оказалась четко и необратимо связана с исследованиями в области «промышленного производства товаров и услуг при участии живых организмов, биологических систем и процессов» и встала на прочный фундамент микробиологии, биохимии и химической инженерии.
ГЕНЕТИКА И ПРОБЛЕМА ЧЕЛОВЕКА
Исследования по проблеме человека имеют два направления. Первое касается этапа от момента выделения первого предка человека из мира животных до появления вида человек разумный. Это было время быстрых преобразований телесной организации и мозга предков человека. Специфика этой эволюции состояла в том, что фактором прогресса предков человека были диалектика взаимодействия биологического и социального, они имели биологическую сущность. А. П. Окладников подчеркивает необходимость выяснить, «каковы чисто биологические предпосылки становления человека как принципиально нового существа на планете..., какие рычаги вывели его с животной орбиты на новую, человеческую, т. е. социальную». До появления вида Homo sapiens все предки человека обладали биологической сущностью.
Качественный скачок при появлении вида Homo sapiens состоял в приобретении им социальной сущности. Для него потеряли свое значение законы биологической эволюции, он вступил в эру социального прогресса, опираясь па тот уровень биологической организации телесных признаков, мозга, которые были получены им при происхождении вида человек разумный. В этом отношении человек разумный при своем появлении стал «готовым человеком» дли всей его последующей социальной истории. Все это не снимает значения биологического для жизни и развития каждого современного человека. Наследуемость и изменчивость биологических признаков людей, природа их биологической индивидуальности изучаются генетикой. Это вовлекает ее представителей в обсуждение вопроса о сущности человека, в разработку проблемы о социальном и биологическом в человеке. Однако разработка принципиальных путей в изучении роли биологического для формирования психики человека не может быть осуществлена без философского представления о человеке, в основе которого лежит понимание качественных отличий психики человека от психики животных.
Натуралистический подход к пониманию сущности и происхождения психики человека не учитывает, что психика и поведение животных детерминируются их эволюционно-генетическим положением и степенью адаптивной обучаемости, в то время как у человека биологическое развитие организма как такового не дает человеческого, оно возникает лишь в общественно-трудовой деятельности субъекта. Человек обладает сознанием, самосознанием, мышлением, речью, которые неотрывны от его целеполагающей деятельности. Восприятие и ощущение, внимание, память, способности - все психические человеческие качества не развиваются в нем, если ребенок после рождения не включается активно во взаимоотношения с людьми, не вступает в очеловеченный мир явлений и предметов. Если особи животных обладают биологической индивидуальностью, то люди в дифференциальном аспекте, кроме того, характеризуются наличием такого образования, как личность. Люди обладают способностями к разным формам собственно человеческой деятельности, свободной воли, творчеством, этикой, ответственностью, целенаправленным поведением, совестью, убеждениями, осознанной взаимопомощью и дисциплиной, ценностными критериями, патриотизмом, сознательностью поведения, мировоззрением. Индивидуальные комплексы этих черт, создаваемые в процессах деятельности, составляют ядро личности у людей. Участие социальных факторов в происхождении личности не вызывает сомнений, однако горячие споры идут по вопросу, в какой мере на формирование личности накладывают отпечаток биологические особенности человека как представителя вида Homo sapiens и индивидуальные биологические отличия отдельных людей.
Второе русло исследований по проблеме человека касается вида Homo sapiens.
Если предки человека эволюционировали па протяжении 14-20 млн. лет, то вид Homo sapiens существует всего лишь 40000 лет. Специфика этого вида состоит в том, что он выделился из мира животных по своей сущности. Для понимания сущности человека основополагающее значение имеет марксистское решение этого вопроса. В целом можно указать на три основных подхода к решению вопроса о сущности человека:
. Сущность человека социальна, является совокупностью всех общественных отношении. Она категория общечеловеческая; личность при этом выступает как индивидуальное преломление общечеловеческой сущности и конкретном субъекте. Биологическое как низшая форма движения материи имеет детерминирующее значение для развития организма и выступает в качестве предпосылок для качественно иной, надбиологической сферы явлений, которая, отражая развитие производительных сил и будучи продуктом истории, неотрывна от общественного бытия человека. Это показывает, что взаимодействие материального и надбиологического в человеке в основном идет путем передачи сигналов по информационным путям. В истории человеческой мысли заслуга открытия того, что человек обладает социальной сущностью, принадлежит марксизму. Именно марксизм, преодолев механистический и идеалистический подходы к пониманию сущности человека, открыл реальные перспективы для изучения его психики.
Философское решение социально-биологических проблем - это по существу раскрытие человеком реального конкретно-исторического пути его последовательного "очеловечения", пути сознательного овладения человеком законами социального наследования.
Взаимодействие социального и биологического в человеке подчиняется законам взаимодействия между высшими и низшими формами движения. Влияние материальной и духовной культуры общества преобразует биологическое в человеке. Это касается восприятия мира человеческими органами - глазами, ухом, всем настроем его органических сил, развивающихся при деятельном творческом включении человека в систему общественных отношений и форм деятельности в обществе. Очевидно, что нарушения в биологическом могут ставить преграды для развития надбиологического в человеке. Крайней формой здесь служат наследственно обусловленные заболевания психики.
Развернутая характеристика «социального» дана В. Г. Афанасьевым, который определяет его рядом сторон в организации общества: 1) компонентная; 2) структурная; 3) функциональная; 4) интегративная; 5) коммуникационная; 6) историческая.
По А. П. Белику, «появление человека... означало глубокую революцию, человек преодолел рамки биологических способов жизнедеятельности, стал на путь овладения решительно всеми способами изменения действительности...», и что в результате «возникновение человека означало раздвоение всей живой природы на два уровня: биологический и социальный».
. Сущность человека биологична: каждое человеческое свойство, в том числе и его психика, являются итогом эволюционно-генетического процесса. Поскольку среда накладывает свой отпечаток на развитие каждой особи, говорят, что человек - это биосоциальное существо. С этой точки зрения люди - поумневшие животные. За рубежом для этой концепции в 1975 г. было предложено название социобиологии. Согласно ее утверждениям, генетическая программа человека содержит в себе детерминанты для любой его психической и социальной деятельности. Роль социальной среды при этом выступает лишь как условие для реализации генетической программы. Социобиологи полагают, что история, культура, общественные отношения детерминируются особенностями генетической программы людей. Такая детерминация социального биологическим имеет место благодаря тому, что человек является «наиболее развитым биологическим видом, который показывает наивысшую степень биологического прогресса».
. Сущность человека интегральна; она есть неразрывное и взаимопроникающее единство социального и биологического. Такая связь между биологическим и социальным объявляется авторами этой концепции «диалектической». Признается, что «человек... имеет не двойную - биологическую и социальную природу, но интегральную социальную природу», и поэтому необходима специальная комплексная (пограничная) дисциплина - социальная биология.
Вопрос о сущности человека столь важен для философии, естествознания, социологии, педагогики, психологии, на него опираются научные и практические основы формирования нового человека в условиях развитого социализма, что здесь необходимо неуклонное принципиальное решение вопроса. К сожалению, этого нет и в высказываниях многих авторов философов, биологов, педагогов и психологов.
В идеях об интегральной сущности человека действительная диалектика заменяется эклектикой. Эта концепция пытается примирить, «интегрировать» принципиально несовместимые решения о биологической и о социальной сущности человека. Практически идея об интегральной сущности человека признает его двойственность и потому для ее авторов характерна двойственность утверждений (с одной стороны, с другой стороны...), а также неопределенность, расплывчатость формулировок, частные решения принимаются в чисто биологизаторском плане.
В развитии учения о социальной сущности человека были выдвинуты идеи о социальном наследовании и о социальных программах. В последнее время эти представления критикуются некоторыми авторами. Так, в одной из публикаций, где говорится об отрицательных явлениях в подходах к проблеме человека, читаем: «Отрицательную роль здесь играют не только биологизаторские подходы, но и попытки представить человека как «сгусток социума», разорвать взаимодействие между социальными и биологическими факторами его становления и развития, как это имеет место, в частности, в представлениях о «двух программах» - социальной и биологической у человека, о «двух типах наследования» - социального и биологического». По этому поводу нужно отметить следующее. По отношению к сущности человека у нас действительно признается, что низшая биологическая форма движения материи в свойственной ей специфике не входит в содержание психики человека как социального по своей сути качества. При этом представления о «социальной наследственности» и «социальных программах» не отметают роль биологического в становлении психики человека, которая состоит, во-первых, в генетически детерминированной универсальности и исходной неопределенности мозга в отношении его будущих функциональных систем, а, во-вторых, в наличии полиморфизма по телесным нейрофизиологическим особенностям, которые могут опосредованно влиять на формирование психологических различии между людьми. Это показывает, что социальная сущность не оторвана от явления существования человека. Организм человека - это «социально-биологическая система», в котором, однако, имеется одна сущность (социальное), и его биологическое оказывается социально детерминированным.
Можно утверждать, что в представлениях о «социальных программах» и о «социальном наследовании» содержатся предпосылки действительно научного и методологически верного подхода к пониманию сущности психики человека. В частности, представления о «социальных программах» и о «социальном наследовании» не позволяют предполагать непосредственного воздействия генов на качество психических свойств человека. Это показывает, что надо искать новые пути для понимания роли биологического в становлении мозга и психики человека. Этого не понимают авторы, полагающие, что пата точка зрения отрывает в человеке биологическое от социального.
ПРИРОДА КОДА
Возможно, будет полезным охарактеризовать природу кода в общих чертах, подобно тому, как это было сделано Криком. Последовательность аминокислот представлена в ДНК кодонами - неперекрывающимися триплетами оснований, коллинеарными соответствующим аминокислотам. Порядок считывания определяется «стартовым сигналом», но пунктуация между кодонами отсутствует (код без запятых). Поскольку почти все аминокислоты кодируются более чем одним кодоном, код следует считать в значительной степени выраженным; однако вырожденность эта регулярна, т. е. она подчиняется определенному правилу. Два первых основания несут большую часть информации, причем каждой из аминокислот соответствует один или два таких начальных дуплета. Третье основание кодона несет меньше информации; считывающий механизм, как правило, не различает основания, занимающее третье положение. Из 64 возможных триплетов несколько триплетов не соответствуют ни одной из аминокислот. Они могут выполнять какие-нибудь другие функции, например, могут служить «знаками препинания» или указывать, с какого места начинается или где кончается образование полипептида. Код, видимо, одинаков для всех организмов, если не считать некоторых (немногих) исключений.
Доказательства, подтверждающие это краткое описание свойств кода, достаточно многочисленны и убедительны. Рассмотрим теперь, как возникла сама проблема кода.
История проблемы кода
Расшифровка биологического кода явилась кульминацией усилий, направленных на то, чтобы понять механизм действия гена и описать его на языке химии. Поэтому история интересующей нас проблемы - это история генетики и биохимии. Эту историю удобно разделить на две части: к первой относятся работы, результатом которых явилась сама мысль о существовании кода, ко второй - первые попытки его «расколоть».
Самым трудным в «проблеме кода» было понять, что код существует. На это потребовалось целое столетие. Когда это поняли, то для того чтобы разобраться в деталях, хватило каких-нибудь десяти лет. Конечно, причины столь медленного продвижения па первых этапах работы только отчасти лежали в области теории. Как всегда, развитие идей было связано с развитием методов исследования.
Если рассматривать ранние генетические и биохимические работы ретроспективно, то можно проследить, как постепенно зарождалась мысль о том, что свойства живого организма определяются линейной последовательностью аминокислот, которая в свою очередь определяется самовоспроизводящимся генетическим материалом, представляющим...

Похожие материалы:

Реферат: ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИНЖЕНЕРИЯ

Реферат: Допинги и генная терапия