БИОЛОГИЯ · 11 КЛАСС
Проект «Педагагічная скарбонка»
Молекулы, наследственность и эволюция

§ 42. Трансгенные организмы и клеточная инженерия

Генетически изменённые микроорганизмы могут синтезировать нужные белки и другие продукты. Для этого выбирают хозяина, конструкцию и режим выращивания.

Интерактивное исследование6 выводов2 интересных факта
42
Главный вопрос

Как клетку превращают в производителя нужного вещества и чем это отличается от клонирования?

Биологическая лаборатория

Путь от клетки к продукту

Открывайте этапы по порядку или возвращайтесь к любому из них. На каждом шаге схема объясняет, что меняется и почему.

Исследуйте изменения и читайте объяснения. Учебные схемы и числовые модели упрощены.

Разбираемся в теме

Четыре смысловых раздела
01

Клетка как производитель

Генетически изменённые микроорганизмы могут синтезировать нужные белки и другие продукты. Для этого выбирают хозяина, конструкцию и режим выращивания.

Бактерии, дрожжи и культуры клеток различаются скоростью роста и способностью обрабатывать сложные белки. Получить вещество внутри клетки недостаточно: его нужно выделить, очистить и проверить. Производственный процесс включает контроль состава и активности продукта, а не только наличие гена.

Производство завершается контролем
  1. 1
    Продуцент

    Клетка с работающей конструкцией.

  2. 2
    Культивирование

    Управление средой и ростом.

  3. 3
    Выделение

    Отделение продукта от клеток и примесей.

  4. 4
    Контроль

    Проверка состава, активности и качества.

Организм-продуцент
Организм, используемый для получения определённого вещества
Биореактор
Установка с контролируемыми условиями выращивания клеток или проведения биопроцесса
Рекомбинантный белок
Белок, полученный при экспрессии искусственно введённой генетической конструкции
От схемы — к объяснению
02

Животные и модели

Трансгенные животные используются для изучения функций генов и получения определённых продуктов. Изменение оценивают вместе с влиянием на развитие, физиологию и благополучие организма.

Модель воспроизводит лишь некоторые стороны исследуемого процесса и не полностью заменяет другой вид. Передача изменения потомству зависит от того, затронута ли половая линия. Наличие нужной последовательности в отдельных клетках не означает наследуемого изменения всего организма.

Выделяем главное

  • Модельный организм. Вид, используемый для исследования определённых общих биологических механизмов
  • Половая линия. Клеточная линия, ведущая к образованию гамет
  • Трансгенная линия. Группа организмов с наследуемой генетической конструкцией
Выделяем главное

Инсулин: молекулярная структура

User:AtikaAtikawa · CC BY-SA 4.0
Wikimedia Commons · источник

Бактерии под микроскопом

Photo by Eric Erbe, digital colorization by Christopher Pooley, both of USDA, ARS, EMU. · Public domain
Wikimedia Commons · источник

Проверка безопасности пищи

The U.S. Food and Drug Administration · Public domain
Wikimedia Commons · источник

03

Клеточная инженерия

Клеточная инженерия работает с культивированием, слиянием и преобразованием клеток. Она позволяет получать новые клеточные сочетания и исследовать их свойства. Гибридома объединяет способность лимфоцита образовывать антитело с длительным размножением клеточной линии. Культуры тканей поддерживают вне организма в специально подобранных условиях. Клетка в такой культуре не полностью повторяет среду целого организма, поэтому результаты требуют соответствующей интерпретации.

Структура и её функция

Клеточная инженерия
Методы создания и изменения клеточных систем путём культивирования, слияния и других воздействий
Гибридома
Клеточная линия, полученная слиянием антителообразующей клетки с длительно делящейся клеткой
Моноклональные антитела
Однородные антитела, происходящие от одного клеточного клона и распознающие определённую мишень
Структура и её функция
04

Клонирование и различия клонов

Клонирование создаёт генетически близкие копии клеток или организмов. Перенос ядра соматической клетки показывает возможность перепрограммирования её наследственного аппарата.

Яйцеклетка после удаления собственного ядра получает донорское ядро, но сохраняет собственную цитоплазму и митохондрии. Поэтому такой клон не является полной копией всех генетических и жизненных особенностей донора. Развитие зависит также от эпигенетического состояния, среды и случайных событий.

У клона несколько источников особенностей
Ядерный геном
Донор ядра
Основная ядерная информация
Митохондрии
Яйцеклетка
Преимущественный источник митохондриальной ДНК
Фенотип
Развитие и среда
Не копирует биографию донора
Клон
Потомство одного исходного объекта, генетически близкое при отсутствии новых изменений
Перенос ядра
Помещение ядра клетки в другую клетку, обычно лишённую собственного ядра
Перепрограммирование
Изменение состояния регуляции генома, позволяющее клетке перейти к другому пути развития
От схемы — к объяснению
Думаем как биологи

Разберите ситуацию

Почему организм после переноса ядра не является точной копией донора по всей ДНК?

Сверить рассуждение

Основная ядерная ДНК происходит от донора ядра, но митохондриальная ДНК преимущественно связана с яйцеклеткой. Кроме того, развитие и регуляция генов могут различаться.

Собираем главное

Шесть опорных выводов

01

Генетически изменённые микроорганизмы могут синтезировать нужные белки и другие продукты. Для этого выбирают хозяина, конструкцию и режим выращивания.

02

Трансгенные животные используются для изучения функций генов и получения определённых продуктов. Изменение оценивают вместе с влиянием на развитие, физиологию и благополучие организма.

03

Клеточная инженерия работает с культивированием, слиянием и преобразованием клеток. Она позволяет получать новые клеточные сочетания и исследовать их свойства.

04

Клонирование создаёт генетически близкие копии клеток или организмов. Перенос ядра соматической клетки показывает возможность перепрограммирования её наследственного аппарата.

05

Биопроизводство объединяет генетический замысел, культивирование и контроль продукта. Каждый этап влияет на результат.

06

Клеточная инженерия и клонирование меняют организацию клеточных систем. Генетическое сходство не означает полного совпадения свойств организмов.

Проверьте себя10 вопросов · проверяем понимание темы
1. Какое понятие соответствует описанию? «Организм, используемый для получения определённого вещества»
2. Какое понятие соответствует описанию? «Установка с контролируемыми условиями выращивания клеток или проведения биопроцесса»
3. Какое понятие соответствует описанию? «Вид, используемый для исследования определённых общих биологических механизмов»
4. Какое понятие соответствует описанию? «Клеточная линия, ведущая к образованию гамет»
5. Какое понятие соответствует описанию? «Методы создания и изменения клеточных систем путём культивирования, слияния и других воздействий»
6. Какое понятие соответствует описанию? «Клеточная линия, полученная слиянием антителообразующей клетки с длительно делящейся клеткой»
7. Какое понятие соответствует описанию? «Потомство одного исходного объекта, генетически близкое при отсутствии новых изменений»
8. Какое понятие соответствует описанию? «Помещение ядра клетки в другую клетку, обычно лишённую собственного ядра»
9. Какое понятие соответствует описанию? «Белок, полученный при экспрессии искусственно введённой генетической конструкции»
10. Какое понятие соответствует описанию? «Однородные антитела, происходящие от одного клеточного клона и распознающие определённую мишень»

Источники и иллюстрации

Основа: предоставленный параграф учебника «Биология. 11 класс», § 42 «Трансгенные организмы и клеточная инженерия», издательство «Народная асвета». Материал переработан в учебный конспект по структуре и терминологии курса. Подписи, авторы и лицензии изображений приведены рядом с ними.

Конспект, схемы и задания работают без подключения к сети. Для внешних изображений требуется интернет.

↑

Загрузка прогресса…