Agar o'tgan asr kosmik nomini saqlab qolgan bo'lsa, hozirgi zamon yangi texnologiyalarning jadal rivojlanishi, yaqinda ilmiy fantastika yozuvchilarining ixtirolari hisoblangan ixtirolarning kundalik hayotga kiritilishi bilan tavsiflanadi. Yangi texnologiyalar davri kelmoqda. Jiddiy kasb tanlash arafasida turgan yoshlar kelajakdagi istiqbolli kasblarga tobora ko‘proq e’tibor qaratmoqda. Ushbu toifaga "biotexnologiya" ixtisosligi kiradi. Bu fan aynan nimani o'rganadi va bunday jozibali kasbni tanlagan mutaxassis nima qilishi kerak?

Tarixiy fon

Ushbu fanning nomi uchta yunoncha so'zning qo'shilishidan iborat: "bio" - hayot, "tekne" - san'at, "logos" - fan. "Biotexnologiya" ixtisosligi ayni paytda yangi istiqbolli yo'nalish bo'lib, ayni paytda uni sanoat ishlab chiqarishining eng qadimgi tarmog'i deb atash mumkin.

Ma'lumotnomalar va lug'atlarda biotexnologiya tabiiy kimyoviy va biologik jarayonlar va ob'ektlardan sanoat ishlab chiqarishida va insonning kundalik faoliyatida foydalanish imkoniyatlarini o'rganadigan fan sifatida ta'riflanadi. Qadimgi vinochilar, novvoylar, oshpazlar va tabiblar tomonidan qo'llaniladigan fermentatsiya jarayonlari biotexnologiyani amalda qo'llashdan boshqa narsa emas. Bu jarayonlarning birinchi ilmiy asosini 19-asrda Lui Paster bergan. "Biotexnologiya" atamasi birinchi marta 1917 yilda vengriyalik muhandis Karl Erecki tomonidan ishlatilgan.

Mikrobiologiya va farmakologiyadagi bir qator kashfiyotlar ortidan “biotexnologiya” va “bioinjeneriya” mutaxassisliklari jadal rivojlandi. Muhrlangan uskunalar va bioreaktorlarning ishga tushirilishi mikroblarga qarshi va virusga qarshi dori vositalarini yaratishga turtki berdi.

Fanlar kommunikatsiyasi

Zamonaviy kimyoviy texnologiya va biotexnologiya (mutaxassislik) biologiya, kimyo va texnika fanlarini birlashtiradi. Bu yo‘nalishdagi yangi tadqiqotlar uchun mikrobiologiya, genetika, kimyo, biokimyo, molekulyar va hujayrali biologiya, embriologiya asosini tashkil etadi. Muhandislik sohalari muhim rol o'ynaydi: robototexnika, axborot texnologiyalari.

Mutaxassisligi - biotexnologiya: qayerda ishlash kerak?

“Biotexnologiya” mutaxassisligining umumiy nomlari ostida yigirmadan ortiq mutaxassislik va yo‘nalishlar yashiringan. Bunday kasbga ega bo'lgan universitet bitiruvchilarini ishonch bilan generalistlar deb atash mumkin. O‘qish davomida ular tibbiyot, kimyo, umumiy biologiya, ekologiya, oziq-ovqat texnologiyasi bo‘yicha bilimlarga ega bo‘ladilar. Biotexnologlar parfyumeriya va farmatsevtika sanoatida, oziq-ovqat mahsulotlari va xun takviyeleri ishlab chiqaruvchi korxonalarda qabul qilinadi. Zamonaviylik genetik muhandislik, bionika va gibridizatsiya sohasidagi olimlar tomonidan yangi ishlanmalarni kutmoqda. Muhandis-biologning ish joyi atrof-muhitni muhofaza qilish korxonalari, astronavtika va robototexnika sohasidagi ishlar bilan bog'liq bo'lishi mumkin. Muhandislar, biokimyogarlar, biofiziklar, ekologlar, farmatsevtlar, shifokorlar - bu barcha kasblarni "biotexnologiya" mutaxassisligi birlashtiradi. Har bir oliy o‘quv yurti bitiruvchisi kimga ishlashni o‘z qobiliyatiga, qalbiga ko‘ra hal qiladi. Biolog-texnologning mehnat vazifalari u ishlayotgan sohaning xususiyatlariga bog'liq.

Sanoat biotexnologiyasi

Ushbu sanoat mikroorganizmlar, o'simliklar va hayvonlarning zarrachalaridan inson hayoti uchun zarur bo'lgan qimmatbaho mahsulotlarni ishlab chiqarishda qo'llaniladi. Bu guruhga oziq-ovqat biotexnologiyasi, farmatsevtika va parfyumeriya sanoatidagi mutaxassisliklar kiradi. Sanoat biotexnologiyasi yangi fermentlar, antibiotiklar, o'g'itlar, vaktsinalar va boshqalarni yaratish uchun ishlaydi. Bunday korxonalarda biotexnologning asosiy faoliyati biologik mahsulotlarni ishlab chiqish va ularni ishlab chiqarish texnologiyasiga rioya qilishdir.

Molekulyar biotexnologiya

“Molekulyar biotexnologiya” mutaxassisligi mutaxassisdan umumiy biologiya va muhandislik hamda zamonaviy kompyuter texnologiyalari bo‘yicha chuqur bilimga ega bo‘lishni talab qiladi. Ushbu o'ziga xos xususiyatga ega mutaxassislar nanotexnologiya, hujayra muhandisligi va tibbiy diagnostika sohasidagi tadqiqotchilarga aylanadi. Qishloq xo‘jaligi, farmatsevtika, biotexnologiya korxonalari, nazorat-tahlil laboratoriyalari, sertifikatlashtirish markazlari ham ularni kutmoqda.

Biotexnologlar - ekologlar va energetiklar

Dunyo aholisini tabiiy energiya zahiralari, neft va gazning o'z chegarasi borligi va ularni ishlab chiqarish ko'lami vaqt o'tishi bilan kamayib borishi tobora ortib bormoqda. Mutaxassisligi biotexnologiya bo'lgan odamlar insoniyatga energiya ta'minoti muammosini hal qilishda yordam beradi. Ushbu sohada kim ishlash kerak? Turli xil kelib chiqishi chiqindilarini, maxsus o'stirilgan biomassani energiya tashuvchisi va sintetik neft va gaz moddalari o'rnini bosadigan moddalarga aylantirish bo'yicha texnolog. Biotexnologlar suvni tozalashning yangi usullarini yaratadilar, tozalash inshootlari va bioreaktorlarni loyihalashtiradilar va genetik muhandislik sohasida ishlaydilar.

Mutaxassislik bo'yicha istiqbollar

Biotexnolog kim? Biotexnolog kasbi kelajak kasbidir. Uning ortida butun insoniyat taqdiri turibdi. Bu shunchaki yoqimli shior emas - bu bioinjeneriyaning maqsadi. Biolog-texnologlarning vazifasi hozir ertak va hayoliy tush kabi ko'rinadigan narsalarni yaratishdir. Ba'zi olimlar hatto zamonaviy davrni biologiya davri deb atashadi. Shunday qilib, so'nggi yuz yil ichida biologlar oddiy tadqiqotchilardan ijodkorga aylanishdi. Organizmlarning molekulyar sirlari va irsiyat xarakterining ochilishi bu jarayonlardan amaliy iqtisodiy maqsadlarda foydalanish imkonini berdi. Bu yangi yo'nalish - biologiya muhandisligining rivojlanishiga turtki bo'ldi.

Genetiklar yaqin kelajakda nimani ajablantirishi mumkin?

Hozirda bioinjeneriya atrof-muhitni muhofaza qilish, tibbiyot, qishloq xo'jaligi, oziq-ovqat sanoatiga sezilarli ta'sir ko'rsatmoqda va yaqin kelajakda biotexnologlar yangi usul va usullarni o'z ichiga oladi. O'z taqdirini "biotexnologiya" mutaxassisligi bilan bog'lashni rejalashtirganlar, qayerda, qaysi yo'nalishda ishlashlari haqida quyida keltirilgan ma'lumotlardan bilib olishlari mumkin:

• Avvalo, qishloq xo'jaligi ishlab chiqarishida inqilobiy o'zgarishlar yuz berishi mumkin. Protein miqdori ko'paygan yangi o'simliklarni sun'iy ravishda yaratish mumkin, bu esa o'z navbatida go'sht iste'molini kamaytiradi.
• O'zlari hasharotlar zahari va nitratlar chiqaradigan o'simliklar tuproqni o'g'itlar va kimyoviy moddalar bilan ifloslanishini kamaytiradi.
• Genetika muhandisligi irsiyatni nazorat qilish va irsiy kasalliklarga qarshi kurashish imkonini beradi.
• Dizayn biologlari oldindan belgilangan sifatlarga ega organizmlarni sun'iy ravishda yaratishni rejalashtirmoqda.

Dunyoni tubdan o'zgartiradigan bioinjeneriya sohalari

Ular quyidagicha:

• O'simliklar, zamburug'lar, bakteriyalardan energiya va yoqilg'i, shuningdek, bu maqsadlar uchun dengiz energiyasidan foydalanish.
• Genetik modifikatsiyalangan don ekinlari.
• Chiqindisiz ishlab chiqarish doirasi - barcha turdagi chiqindilarni qayta ishlash.
• Regenerativ tibbiyot uchun biomateriallardan foydalanish.
• Biologik preparatlar va vaktsinalarning yangi turlari.
• Unumdor yerlar va chuchuk suv salohiyatini tiklash.
• Inson genomi va irsiy kasalliklarni o'rganish.

Kasb-hunar xarajatlari

Biotexnologiyaning afzalliklari va istiqbollari haqida gapirganda, ilm-fanning ayrim kamchiliklarini aytib o'tmaslik mumkin emas. Gap gen injeneriyasining kashfiyotlari bilan bog'liq axloqiy jihatlar haqida bormoqda. Dunyoga mashhur ko‘plab olimlar, din arboblari nanotexnologiya imkoniyatlaridan oqilona va alohida nazorat ostida foydalanish zarurligi haqida ogohlantirmoqda. Genetik modifikatsiyalangan oziq-ovqat mahsulotlari insoniyat genofondida tuzatib bo‘lmaydigan o‘zgarishlarga olib kelishi mumkin. Insonni klonlash va "in vitro"da tug'ilgan odamlarning paydo bo'lishi yangi muammolarga va, ehtimol, insoniyat falokatlariga olib keladi.

Kim biotexnolog bo'lishi mumkin?

Bu, birinchi navbatda, tabiatni, biologiyani sevadigan, genetika sirlariga qiziqadigan odam. Bundan tashqari, biotexnologga ijodiy fikrlash, mantiq, kuzatuvchanlik, sabr-toqat va qiziquvchanlik kerak. Qat'iylik, tahlil qilish va tizimlashtirish qobiliyati, aniqlik va keng bilimdonlik kabi fazilatlar foydali bo'ladi.

Bioinjeneriya boshqa fanlar bilan yaqin aloqani o'z ichiga olganligi sababli, bo'lajak texnolog kimyo, matematika va fizika bo'yicha bir xil darajada yaxshi bilimga muhtoj.

Ular qayerda kasb-hunar o'rgatishadi?

Kasbga yo'naltirish belgilandi, abituriyent biotexnolog kasbini tanladi: qayerda o'qish kerak? Mutaxassislikning xususiyatlari milliy iqtisodiyotning tanlangan sohasiga qarab tegishli fakultetlarni talab qiladi. Mamlakatimiz va xorijdagi deyarli barcha davlat universitetlarida biotexnologiya kafedralari mavjud. Biotexnologlar texnika, qishloq xo‘jaligi, oziq-ovqat va texnologiya universitetlarida turli yo‘nalish va mutaxassisliklar bo‘yicha tayyorlanadi.

Biotexnologiya fakultetlari quyidagi yo'nalishlarni taklif qiladi:

• Sanoat biotexnologiyasi.
• Ekobiotexnologiya va bioenergiya.
• Biotexnologiya va muhandislik.
• Bioinformatika.
• Molekulyar biotexnologiya.
• Biotexnologik ishlab chiqarish uchun uskunalar.
• Farmatsevtik biotexnologiya.
• Oziq-ovqat qo'shimchalari va kosmetika kimyoviy texnologiyalari.
• Kimyoviy texnologiya va muhandislik.

Shunday qilib, siz ilgari yangiliklarda o'qiganingizdan emas, balki haqiqiy genetik muhandislikdan foydalanib, kelgusi Yangi yil uchun qanday qilib yorqin Rojdestvo daraxti yasash haqida maqolani davom ettirish vaqti keldi :)

Olimlar ko'k yorug'lik genini topdilar. Biz bu gen haqida o'qidik va yorqin transgenik Rojdestvo daraxti yasashdan ilhom oldik. Biz uning nomi va ketma-ketligini ixtisoslashtirilgan manbalardan topdik, xo'jayindan ish safari oldik va hayvon yashaydigan joyga - bu genni o'z ichiga olgan butyavkaga bordik.
Maxsus asbob-uskunalar yordamida turli nayranglar orqali biz ko'k yorug'lik oqsilini kodlaydigan bl1 genining sof DNK molekulalarini oldik.

Bizda gen bor. Biz nimani kutmoqdamiz, o'quvchilar so'rashadi, keling, bu genni Rojdestvo daraxtiga qo'yamiz va u porlay boshlaydi?

Bu unchalik oddiy emas va buning sababi.

Har qanday gen faqat undan ma'lumot o'qilganda ishlaydi. Bizning holatda, bu bl1 protein mRNK. Bundan tashqari, mRNKning o'zi ishlashi kerak, ammo bu boshqa voqea.
Ikkinchidan, hujayra bo'linishi natijasida gen o'z avlodlariga o'tishi kerak. Aks holda, hamma narsa kanalga tushadi.
Uchinchidan, gen pin emas; uni qandaydir tarzda kiritish kerak!

Agar biz oddiygina genni hujayraga joylashtirsak, undan na ma'lumot o'qilmaydi va na uzatiladi (va, aslida, uni joylashtirishda katta muammolar mavjud). Shuning uchun, biz unga ishlashga imkon beradigan ba'zi xizmat ma'lumotlarini biriktirishimiz va uni avlodlarga o'tkazishga imkon beradigan shaklga qo'yishimiz kerak. Va qandaydir tarzda uni qafasga olib keling.

Birinchi transformatsiya.

Har bir bosqichda turgan birinchi vazifa oldingi bosqichlarning natijalarini saqlashdir. Dasturlashda ham dolzarb muammo, shunday emasmi? :)
Endi biz o'z genimizni bakteriyaga joylashtiramiz, shunda istalgan vaqtda uni ko'paytiramiz va u erdan kerakli miqdorni olamiz. Bu bizning birinchi transgen organizmimiz bo'ladi va uni yaratish jarayoni transformatsiya deb ataladi.
Nega biz avvalgidek PCR yordamida genni takrorlay olmaymiz? Gap shundaki, PCR reaktsiyasida xatolik ehtimoli 1/10 ^ 3, bakteriyalarda esa 1/10 ^ 6, ya'ni uni nusxalash ming marta aniqroq sodir bo'ladi va bizga mutlaq aniqlik kerak va ko'proq, yaxshi.

Shunday qilib, biz bakteriyaga gen qo'yamiz, buni qanday qilamiz? Buning uchun birinchi navbatda idish tayyorlaymiz - plazmid deb ataladigan maxsus dumaloq DNK molekulasi. Ushbu plazmid genomidan qat'iy nazar bakteriya hujayrasida suzishi, ko'payishi va avlodlarga o'tishi mumkin, chunki u buning uchun zarur bo'lgan genlar va signal ketma-ketligiga ega.

Plazmid tarkibida genlar ham mavjud belgilar. Bular bizga plazmidli hujayralarni unsiz hujayralardan tanlashga yordam beradigan genlardir. Marker, masalan, rang berish gen bo'lishi mumkin (plazmidli bakteriyalar ranglanadi) yoki qarshilik (plazmidli bakteriyalar antibiotikli muhitda o'lmaydi).

Plazmidlarni biotexnologiya kompaniyasidan sotib olish mumkin va ularni istagan har bir kishiga sotish mumkin. U sizga kichik probirkadagi shaffof eritma shaklida keladi (aslida har qanday boshqa DNK eritmasi ham xuddi shunday ko'rinadi). Genni plazmidga kiritish uchun uni ferment - cheklash fermenti bilan kesish kerak (bu haqda keyinroq gaplashamiz), lekin ular ko'pincha allaqachon kesilgan holda sotiladi.

Aytaylik, biz zamonaviy plazmidni sotib oldik, masalan, Fermentasdan pJET1,2.

Mana, u go'zal. Yuqori o'ng burchakda juda ko'p kichik nomlar mavjud - bular sanab o'tilgan cheklov saytlari. Rep - hujayradagi plazmidning replikatsiyasi (ko'payishi) uchun mas'ul bo'lgan joy, Amp esa antibiotik ampitsillinga chidamliligi uchun reportyor gendir.

Plazmid bilan "to'plam" deb ataladigan reaktivlar to'plami beriladi. Ko'rsatmalarga ko'ra, biz o'z genimizning eritmasini, plazmidni kit reaktivlari va ligaza fermenti bilan tomizamiz va plazmid molekulalari gen molekulalari bilan birlashtirilgan va bitta dumaloq molekula olingan eritmani olamiz. bl1 geni.
Bunday plazmid "insert plazmid" deb ataladi.
Ligaza fermenti bir-biriga bog'langan DNK bo'limlarini tikadi. U hamma narsani bir-biriga tikadi va hamma narsa to'g'ri o'rnatilganligini aniqlay olmaydi (masalan, u plazmidni bizning genimizsiz o'ziga tikib qo'yishi mumkin), shuning uchun bizning vazifamiz molekulalar faqat ma'lum bir tarzda ulanishi mumkinligiga ishonch hosil qilishdir. Yopishqoq uchlari haqida gapirganda, men bu haqda biroz ko'proq gapiraman.

Plazmid pJet1,2 allaqachon eco471R genining o'rtasida kesilgan sotiladi. Bu gen hujayra zaharini kodlaydi - kuchli cheklovchi ferment, agar ligaza kiritilgan bl1 genisiz plazmidga qo'shilsa va bunday plazmid bakteriyaga kirsa, hujayrani o'ldiradi. Bu juda qulay, chunki biz plazmidlarning boshqa turlari bilan sodir bo'ladigan (bu turdagi o'z joniga qasd qiluvchi plazmid yoki "o'zini o'zi o'ldiradigan plazmid" deb ataladi) umuman qo'shimchasi bo'lmagan bakteriyalarni ko'paytirish haqida tashvishlanishimiz shart emas.
Dastlab, bu ma'lumot maqola doirasidan tashqarida edi, lekin men aks holda bu gen nima uchun ekanligi haqida savollar tug'iladi deb o'yladim :)

Keyinchalik, ichak tayoqchasi bakteriyasining maxsus tayyorlangan madaniyatini olamiz (Echerichia coli yoki E.coli) va transformatsiya protokoliga ko'ra, biz ularga plazmid eritmasini qo'shamiz. Protokollar boshqacha bo'lishi mumkin, bu erda bir misol. Bakteriyalarni aylantirish juda oson, aslida DNK ularga kirib boradi va boshqa hiyla-nayranglar yo'q.

Odatda transformatsiya kechqurun amalga oshiriladi, ertasi kuni ertalab bakteriyalar o'sadi va bizda allaqachon natijalar mavjud.

O'sish muhiti bo'lgan Petri idishida ko'plab koloniyalar mavjud. Har bir koloniya bitta o'zgartirilgan hujayraning avlodidir. Biz ulardan ba'zilarini tanlaymiz, ularni PCR yordamida bl1 tarkibiga tekshiramiz (gen mavjudligini ta'minlash uchun) va ularni saqlashga qo'yishimiz mumkin.

Bakteriyalar juda tez o'sadi va endi genga ega plazmid ulardan istalgan vaqtda kerakli miqdorda ajratilishi mumkin.

Shunday qilib, biz band bo'ldik :) va shu bilan birga transgen bakteriyalar madaniyatini oldik. Ularning porlashi yoki yo'qligi biz transformatsiya uchun qaysi plazmidni tanlaganimizga va unda mRNK - promotor sintezi uchun signal ketma-ketligini o'z ichiga olganligiga bog'liq.

Shuni ta'kidlashni istardimki, oraliq natijalarni bunday saqlash har doim qanday ob'ekt bilan ishlayotganidan qat'i nazar, bakteriyalarda amalga oshiriladi. Ular bilan ishlash va saqlash juda qulay (suyuq azotda tez muzlatilgan).

Transkripsiya qilingan ketma-ketlikni tayyorlash.

Hujayrada genlar ketma-ketligi ishlashi uchun undan mRNK (va undan oqsil) o'qilishi, ya'ni transkripsiya qilinishi kerak. Bu sodir bo'lishi uchun gendan oldin nazorat ketma-ketligi bo'lishi kerak - targ'ibotchi.

Barcha genlarning promotorlari bor va ular gen sintez qilinishi kerak bo'lgan shartlar uchun javobgardir, ammo ma'lum promouterlar faqat ma'lum organizmlarda ishlaydi. Shunday qilib, bakterial promotorlar o'simliklarda ishlamaydi va aksincha, o'simlik promouterlari bakteriyalarda ishlamaydi. Daraxtning yorqin porlashini xohlaganimiz uchun biz genni doimiy ishlaydigan super promouter ostiga qo'yamiz. O'simliklar uchun u promouter bo'lishi mumkin 35S gulkaram mozaikasi virusidan.

Yaxshiyamki, bu virus va gulkaramni izlashning hojati yo'q :) Siz promouterni o'z ichiga olgan va genlarni kiritish uchun joyga ega bo'lgan tayyor plazmidni sotib olishingiz mumkin. Masalan, rasmdagi kabi.

Keyingi qadam plazmidni bakterial madaniyatdan qo'shimcha bilan ajratib olish va u erdan genni kesishdir. Eksizyon plazmid DNK eritmasiga cheklovchi fermentlar yordamida amalga oshiriladi (biz shunchaki ferment va fermentning ishlashi uchun bufer qo'shamiz). Biz kiritgan genning yon tomonlarida plazmid DNK bo'limlarini (cheklash joylari) o'z ichiga oladi, ular tomonidan tan olinadi va kesiladi.

Siz har doim genning o'zini kesmasdan, faqat bitta joyda kesiladigan cheklash fermentlarini tanlashingiz kerak (ma'lum bir cheklov fermenti har doim 6 ta o'ziga xos nukleotiddan iborat bo'lgan ma'lum bir joyni taniydi). Misol uchun, EcoR1 cheklovchi fermenti, agar u G"AATTC ketma-ketligini aniqlasa, har doim DNKni kesib tashlaydi va u bir ipni ham, ikkinchisini ham kesib tashlaydi.

Agar cheklash fermenti tanib olish ketma-ketligining o'rtasida aniq kesilmasa, u holda "yopishqoq uchlari" DNKning bir qismi bir ipli bo'lgan qirralarda qoladi. Bunday uchlar "yopishqoqlik" xususiyatiga ega - bitta ipli hududlarning bir xil ketma-ketligi bilan boshqa yopishqoq uchlari bilan biriktirish. Agar ketma-ketlik boshqacha bo'lsa, u holda o'rnatish sodir bo'lmaydi. Shunday qilib, agar genni ikkita cheklash fermenti bilan kesib tashlasak - biri genning boshlanishi uchun, ikkinchisi esa oxiri uchun, u holda uning boshlanishi va oxiri faqat o'z turiga bog'langan turli xil uchlarga ega bo'ladi. Bu genning yo'nalishini nazorat qilish uchun juda muhim, chunki u faqat ma'lum bir tarzda xizmat ko'rsatish ketma-ketligiga aylantirilsa ishlaydi.

Ba'zi cheklash fermentlari o'rtada aniq kesilishi mumkin va biz "to'mtoq uchlarini" olamiz. Shuningdek, siz to'mtoq uchlarini tikishingiz mumkin, ammo genni noto'g'ri tomondan tikishning 50% ehtimoli bor, lekin orqaga.

Genni kesib bo'lgach, biz elektroforez yordamida uni plazmid qoldiqlaridan tozalaymiz.

Xuddi shunday, biz sotib olingan plazmidni promotor bilan kesib, uni eksize qilingan gen bilan aralashtiramiz.
Biz ligazalar va voila qo'shamiz - bizda tikilgan ketma-ketlik bor, bu erda bizda 35S promouter va bl1 geni mavjud.

Olingan konstruksiyadan foydalanib, bakteriyalarni yana aylantiramiz. Biz o'simliklarda ishlaydigan promouterni taqdim etganimiz sababli, bunday bakteriyalar porlamaydi. Agar biz bakterial promouterni kiritgan bo'lsak, unda bu bosqichda bakterial madaniyat yonadi.

Promotor, gen, markerlar va boshqa foydali qismlarga ega bo'lgan plazmid "ekspression plazmid" deb ataladi. U allaqachon transgen o'simliklar ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin.

Bu bizning ikkinchi seyvimiz. Biz allaqachon bakteriyalarni qanday porlashni bilamiz va transgen o'simliklarni olish uchun kerak bo'lgan deyarli hamma narsaga egamiz.

Iltimos, genetik muhandislik ishi jarayoni ko'p bosqichli va ko'p vazifali ekanligini unutmang. Haqiqiy hayotda ish turli bosqichlarda 3-4 ta tajriba bilan bir vaqtda amalga oshiriladi. Birida bakteriyalar o'sayotgan bo'lsa, ikkinchisida biz plazmidni cheklaymiz, uchinchisida esa genni ajratamiz. Buning sababi shundaki, ishning borishi hech qachon men ta'riflaganimdek, muammolar har doim turli sabablarga ko'ra yuzaga keladi, ularni aniqlash va engish kerak; Hatto har bir bosqichda xatoni aniqlash kamida bir necha soat davom etadi.
Va muammoni hal qilish uchun molekulyar biologning butun bilimlari kerak bo'ladi, bu bir probirkadan ikkinchisiga ketma-ket tomizish uchun emas, buni laboratoriya yordamchisi ham qilishi mumkin :)

Gen muhandisi - bu gen manipulyatsiyasi yordamida tirik organizmlarning xususiyatlarini o'zgartirishga ixtisoslashgan olim.

Genetik muhandis- genlarni manipulyatsiya qilish orqali tirik organizmlarning xususiyatlarini o'zgartirishga ixtisoslashgan olim. Kasb kimyo va biologiyaga qiziquvchilar uchun javob beradi (Maktab fanlariga qiziqish asosida kasb tanlashga qarang).

Kasbning xususiyatlari

Genetika muhandisligi bioinjeneriyaning bir qismidir.
Gen muhandisligining mohiyati shundan iboratki, genlarni bir organizmdan boshqasining DNK molekulasiga o‘tkazish orqali olim o‘zgargan (o‘zgartirilgan) irsiy tuzilishga ega o‘simlik yoki hayvon organizmini oladi.
Gen muhandisligining maqsadi - kerakli sifatlarga ega bo'lgan organizmni (o'simlik yoki hayvon) ishlab chiqarishdir. Xuddi shu muammolar an'anaviy seleksiya orqali hal qilinadi, yangi navlar va zotlarni rivojlantiradi. Ammo selektsiyada genotip faqat bilvosita, sun'iy tanlash yordamida o'zgarishi mumkin. Va genetik muhandislik bevosita genetik apparatga aralashadi.
Genetika muhandisligi fan emas, balki biotexnologiyaning qurolidir. U molekulyar va hujayrali biologiya, sitologiya, genetika, mikrobiologiya va virusologiya kabi biologiya fanlari usullaridan foydalanadi.

Ish joyi

Genetik muhandisning ish joyi ilmiy laboratoriyalar va tadqiqot institutlarida.

Muhim fazilatlar Bilan twa

Kelajakdagi genetik muhandisga yaxshi aql, analitik, izlanuvchan aql va tabiiy fanlarga moyillik kerak.
Katta daromad va tez shon-shuhrat kutish bilan fanga kirishning ma'nosi yo'q.

Ular qayerda dars berishadi

Ushbu sohada ishlash uchun "genetika", "biologiya", "mikrobiologiya" mutaxassisliklari bo'yicha oliy biologik yoki tibbiy-biologik ma'lumot talab qilinadi.
Ajoyib ta'lim varianti - nomidagi Moskva davlat universiteti (MDU). Lomonosov.
Biologiya fakulteti.
Mutaxassisligi: genetika, malakasi: gen muhandisi.

- Biotexnologiya nima?
– Keng ma’noda bular biologik tizimlardan turli maqsadlarda foydalanish bilan bog‘liq barcha texnologiyalarni o‘z ichiga oladi. Bularga seleksiya texnologiyalari, o‘simliklarni payvandlash texnologiyasi, mikroorganizmlarning yangi shtammlarini ko‘paytirish va ulardan foydalanish texnologiyasi kiradi.

Tor ma'noda, bular genetik muhandislikdan foydalanadigan texnologiyalar bo'lib, ular hozir juda faol qo'llaniladi. O'simliklar genetik muhandisligi qishloq xo'jaligida talabga ega. Mikroorganizmlarning genetik muhandisligi dori-darmonlar va boshqa foydali moddalarni olish, shuningdek, tibbiyot bilan bog'liq bo'lmagan har qanday komponentlarni, masalan, bioyoqilg'ini ishlab chiqarish uchun kerak.

– Hozirda gen muhandisligi qayerda ko‘proq talab qilinmoqda?
– Mutaxassislarning aksariyati fundamental tadqiqotlarning bir qismi sifatida genetik muhandislik bilan shug'ullanadi, chunki bu texnologiya DNKning ma'lum bir qismi nima qilishini aniqlashning asosiy imkoniyatidir. Biz yo undagi elementlarning ketma-ketligini buzamiz yoki butun maydonni boshqa organizmga o'tkazamiz va nima o'zgarganini, qanday yangi xususiyatlar paydo bo'lganini ko'ramiz. Shu tarzda biz genlar qanday ishlashini aniqlashga harakat qilmoqdamiz.

Genetik injeneriya eng ko'p talab qilinadigan va amaliy muammolarni hal qilishda qo'llaniladigan ikkita tarmoq mikrobiologiya va qishloq xo'jaligi, xususan, yangi o'simliklar navlarini yaratishdir. Qishloq xo'jaligi sohasi viruslar va zararkunandalarga chidamli, sho'rlangan yoki odatda yaroqsiz tuproqda "original" dan past haroratlarda o'sishga qodir bo'lgan navlarga qiziqadi. Bizga ko'proq hosil beradigan va ko'proq ma'lum ozuqa moddalarini o'z ichiga olgan o'simliklar kerak.

Bundan tashqari, turli dori-darmonlar, vitaminlar, oziq-ovqat qo'shimchalari va odamlar uchun qiziqarli bo'lgan boshqa moddalarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan genetik jihatdan o'zgartirilgan mikroorganizmlar faol ravishda yaratilmoqda. Deyarli barcha insulin endi ularning yordami bilan ishlab chiqariladi.

Genetika muhandisligi chorvachilikda ham qo'llanilishini topdi: masalan, mashhur echkilar o'rgimchak to'rlarini ishlab chiqaradi - bardoshli va engil material bo'lib, undan, masalan, jarrohlik iplarini yasash yoki tana zirhlarini yaratish uchun ishlatish mumkin.

Shuningdek, tibbiyotda gen muhandisligining keng imkoniyatlari haqida unutmang. Men sizga genetik muhandislar hal qila oladigan muammoga misol keltiraman. Qandli diabet bilan og'rigan odamlarda qondagi glyukoza miqdorini doimiy ravishda ushlab turish qiyin. Inyeksiyadan so'ng darhol uning konsentratsiyasi yuqori bo'ladi, keyin esa tushadi. Bunday bemorlarga yordam berish uchun shprits va ignalarni talab qilmaydigan muqobil usul ixtiro qilindi. Insulin ishlab chiqaradigan va ularni iskala ichiga o'rab oladigan maxsus hujayralarni yaratish mumkin, masalan, biopolimerdan. Immun tizimining ushbu xorijiy "yordamchilar" ga hujum qilishiga yo'l qo'ymaslik uchun ramka kerak. Keyinchalik, konstruktsiyani odamga yuborish kerak va bu glyukozaning keskin ko'tarilishi bilan bog'liq muammoni hal qiladi.

Yoki donor organlarni transplantatsiya qilish va sun'iy organlarni o'stirish texnologiyasini olaylik. Ularni rad etish muammosi mavjud. Va genetik muhandislik yordamida biz bu muammoni engishimiz mumkin. Bir nechta echimlar mavjud: bu organni tashkil etuvchi hujayralarning genetik modifikatsiyasini va donor organlarni rad etmasligi uchun immunitet tizimini bostiradigan dorilarni ishlab chiqishni o'z ichiga oladi. Tajriba o'tkazildi, uning natijalari bizga umid baxsh etadi. Merilendlik olimlar o‘zgartirilgan cho‘chqa yuragini maymunga ko‘chirib o‘tkazishdi – bir o‘ylab ko‘ring, boshqa turdagi hayvon! - va primatning tanasi buni rad etmadi. Va agar biz buni maymun uchun qila olsak, kelajakda biz buni odamlar uchun qila olamiz. Endi kasal organni almashtirishning yagona yo'li - uni o'lgan odamdan olish va ko'plab bemorlar o'z navbatini kutishmaydi. Genetik jihatdan o'zgartirilgan hayvonlardan organ transplantatsiyasi imkoniyati donorlik muammosini hal qiladi. Shu sababli, yaqin o'n yilliklarda biomuhandislik kasbi talabni to'xtatishi dargumon, aksincha.

- Biomuhandis kim?
- Bu ma'lum bir organizmning irsiy materialini qanday tahrirlashni biladigan odam. Biroq, biomuhandislar turli ixtisosliklarga ega ekanligini unutmasligimiz kerak, chunki qo'llaniladigan texnologiyalar inson ishlayotgan ob'ektga - hujayraga, o'simlikka yoki ehtimol hayvonga bog'liq.

- Kasbga qanday kirib keldingiz?
– Men Moskvadagi 1543-gimnaziyada biologik yondoshuv sinfida o‘qiganman. Menga matematika va biologiya juda yoqdi. Shunga ko'ra, bioinjeneriya va bioinformatika fakultetini tanlash men uchun mantiqiy edi, chunki bu mening sevimli fanlarim bo'yicha bilimlarni talab qildi.

Va men hali ham ikkala yo'nalishga ham qiziqaman. Bioinjeneriya bo'yicha tadqiqotlar ko'pincha uzoq vaqt talab etadi: tajriba boshlanishidan uning yakunigacha bir necha yil o'tishi mumkin. Agar siz tezda natijalarga erishmoqchi bo'lsangiz, bu bioinformatikada osonroq. Agar sizning boshingizda gipoteza tug'ilsa, bir nechta dastur yozish, bir nechta tahlillarni o'tkazish va uni sinab ko'rish kifoya. Genetik muhandislik va molekulyar biologiyada ba'zida siz uzoq vaqt turishingiz kerak bo'ladi, ammo eksperimental ma'lumotlarsiz bioinformatikachilar bilan ishlash uchun hech narsa bo'lmaydi. Shuning uchun bu fanlar bir-birini mukammal ravishda to'ldiradi.

– Biomuhandis bo‘lishni xohlovchilarga qayerga borishni maslahat bergan bo‘lardingiz?
– Bioinjeneriyaga asosan biologik mutaxassislikka ega odamlar keladi. Shuningdek, gen injeneriyasini o'rgatadigan ixtisoslashtirilgan fakultetlar ham bor - men yuqorida aytib o'tgan bioinjeneriya va bioinformatika fakultetidan tashqari, yaqinda Moskva davlat universitetida biotexnologiya fakulteti paydo bo'ldi.

Biroq, aslida, genetik muhandislik kursi kichik va juda qiyin emas. G'arbda genetik muhandislik hatto ba'zi maktablarda o'qitiladi. Bolalarga o'z qo'llari bilan bakteriyalarni o'zgartirishi mumkin bo'lgan tajribalar ko'rsatiladi. Masalan, ularni ultrabinafsha nurda porlashi uchun - buning uchun meduzadan olingan floresan oqsillarning genlari mikroorganizmlarga o'tkaziladi. Kelajakdagi biomuhandis DNK nima ekanligini va u qanday ishlashi haqida tasavvurga ega bo'lishi kerak, ammo matematika va statistika bilimlari ham foydali bo'ladi. Aslida, biologik ta'lim olish va keyin zarur ko'nikmalarni egallash kifoya. Siz genetik muhandislikdan foydalangan holda fundamental tadqiqotlar bilan shug'ullanadigan molekulyar genetik laboratoriyada kurs ishi yoki dissertatsiya yozishni tanlashingiz mumkin. Shu bilan birga, talaba fundamental fan bilan shug‘ullanishga qiziqadimi yoki oliy o‘quv yurtini tugatgandan so‘ng amaliy sohaga kirishi kerakmi, degan tushunchaga ega bo‘ladi.

– Qaysi kuchli laboratoriyalarni nomlashingiz mumkin? Qayerga borish kerak?
– Moskva davlat universiteti laboratoriyalari, Skolkovo fondi, M.M. nomidagi Rossiya Fanlar akademiyasining Bioorganik kimyo instituti. Shemyakin va Yu.A. Ovchinnikova (Moskva), (Kaliningrad), (Ufa).

– Biomuhandis kasbi uchun qanday shaxsiy fazilatlar kerak?
- Mehnatsevar va sabrli bo'lish muhim. Ko'pincha birinchi natijalar uchun bir necha yil kutish kerak. Xulosalarning to'g'riligiga ishonch hosil qilish uchun tajribalarni takrorlash kerak. Bundan tashqari, sizning gipotezangiz noto'g'ri ekanligi aniqlanishi mumkin. Biz g'oyalarimizni tasdiqlashni hamma joyda izlashga emas, balki o'z g'oyalarimizdan voz kechishga, xatoni tan olishga va yo'nalishni o'zgartirishga harakat qilishimiz kerak.

Biomuhandisga aniqlik va tafsilotlarga ko'proq e'tibor kerak. Agar u juda dangasa bo'lsa, masalan, hujayralarni termostatga qo'yish uchun, madaniyat buziladi, ishni qayta bajarish kerak bo'ladi, lekin bu bir necha hafta davomida ish bo'lishi mumkin.

Ilmga qiziquvchanlik va ishtiyoq talab etiladi. Ba'zilar tabiatning qanday ishlashini tushunishga qiziqishadi, ba'zilari esa unchalik qiziqmaydi, ular uchun odamlar qanday fikrlashni o'rganish qiziqroq bo'lishi mumkin. Shunga ko'ra, bunday talabalar boshqa sohada martaba haqida o'ylashlari yaxshiroqdir, garchi genetik muhandislik hozirda nevrologiyada faol qo'llaniladi.

– Biomuhandis bo‘lishni orzu qilgan odam o‘zini amaliy ishda sinab ko‘rishi mumkinmi?
– Ayrim fan festivallarida biotexnologiyaga oid eksperimentlarda qatnashish takliflari bo‘lmoqda. Politexnika muzeyida ham shunday tadbirlar tashkil etildi. Albatta, olimpiadalarda qatnashish juda yaxshi, lekin ular faqat nazariy jihatlarni o'rganishga yordam beradi. Afsuski, ularda eksperimental qism yo'q.

– Gen injeneriyasida o‘z kasbida namuna bo‘ladigan odamlar bormi?
- Birinchidan, bu Kreyg Venter - amerikalik biolog, genetik, bir qator shov-shuvli ilmiy loyihalar muallifi. U inson genomini o'qiganlardan biri edi. Ko'pgina mamlakatlar 20-25 ming genni aniqlash va ulkan ma'lumotlar bazasini yaratishga qaratilgan mashhur inson genomi loyihasi ustida ishlagan bo'lsa, Venter o'z instituti bilan xuddi shunday ishlarni amalga oshirdi.

Bundan tashqari, Venter birinchi bo'lib o'zini o'zi ko'paytiruvchi sintetik hujayrani yaratdi. Buning uchun u bakteriya olib, uning "mahalliy" xromosomasini sun'iy ravishda yaratilgan bilan almashtirdi. Olingan mikroorganizm muvaffaqiyatli ko'paydi. Ushbu tajriba uchun G'arbning mashhur nashrlaridan biri u haqida u Xudoni o'ynaganini yozgan.

Uning yana bir mashhur loyihalari Sargasso dengizining genomini o'qishdir. Bir qarashda bu bema'nilik. Dengiz genomini qanday o'qish mumkin? Biroq, unda hech kim ko'rmagan minglab organizmlar yashaydi, lekin ularning DNKsi suvda mavjud. Agar siz dengizdan namunalar olib, barcha topilgan DNKni tahlil qilsangiz, avval noma'lum bo'lgan organizmlarning DNKsini topishingiz mumkin. Venter aynan shu ishni uddalay oldi.

Keyinchalik bu yondashuv keng qo'llanila boshlandi va molekulyar genetikaning metagenomika deb ataladigan bo'limi paydo bo'ldi, u atrof-muhit namunalaridan yoki tananing turli qismlarida yashovchi mikroorganizmlardan olingan genetik materialni o'rganadi. Hayratga sabab bo'lgan yana bir ekstravagant shaxs - bu Jorj Cherç. U DNKni o'qishning zamonaviy usullaridan birini o'ylab topdi. Va u mashhur bo'lgan oxirgi narsa - mamontni klonlash taklifi edi.

– Agar biomuhandis boshqa ish bilan shug‘ullanmoqchi bo‘lsa, qayerga borishi mumkin?
- Bioinformatikada. Va agar qalb kompyuter fanida yotmasa, u ilmiy vakolatxonaga borishi, ba'zi kompaniyada maslahatchi bo'lishi mumkin, masalan, tibbiyot yoki biotexnologiya bilan bog'liq ishlanmalarga pul sarmoya kiritadigan investitsiya kompaniyasi.

– Biologik muhandislik haqida tushunarli va qiziqarli tarzda gapiradigan kitoblarni tavsiya qila olasizmi?
- Menimcha, bizda biotexnologiya bo'yicha mavjud kitoblar muammosi bor, men uni hal qilishga harakat qildim va shunday kitob yozdim. U "Biotexnologiyalar yig'indisi" deb ataladi. O'simliklar, hayvonlar va odamlarning genetik modifikatsiyasi haqidagi afsonalarga qarshi kurash bo'yicha qo'llanma. Imkoniyatim bo'yicha men genetik jihatdan o'zgartirilgan organizmlar, ularni yaratish usullari, shuningdek, hozirda faol foydalanilayotgan va ba'zan bu sohani tushunmaydigan odamlar orasida ishonchsizlikni keltirib chiqaradigan boshqa biotexnologiyalar haqidagi ma'lumotlarni aniq va quvnoq tarzda taqdim etishga harakat qildim. 2016-yilda kitob “Tabiiy va aniq fanlar” yo‘nalishida “Ma’rifatparvar” mukofotiga sazovor bo‘ldi. Ammo agar siz mavzuni jiddiy tushunmoqchi bo'lsangiz, molekulyar biologiya bo'yicha darsliklarni o'qishdan boshlashingiz kerak.

Boshlanishi: Oyiga 15000⃏

Tajribali: Oyiga 25000⃏

Professional: Oyiga 30000⃏

Kasbga bo'lgan talab

Iqtidorli biomuhandis, biolog, kimyogar yoki genetik uchun ish topish qiyin emas: yosh istiqbolli mutaxassislar Rossiyada ham, chet elda ham ishlashga faol taklif qilinmoqda. Mahalliy biomuhandislar AQSh, Germaniya, Gollandiya va Yaponiyaga buyurtmalarni muvaffaqiyatli bajarmoqda. Ular G'arb sheriklarini izlashlari shart emas, aksincha, G'arb firmalari ularni izlaydilar. Olimlar xorijiy kompaniyalar bilan shartnoma tuzib, genetik yoki hujayra muhandisligi, molekulyar biologiya, dorivor kimyo yo‘nalishlaridagi ilmiy-tadqiqot institutlarida ishlamoqda. Ular ilmiy maqolalar yozadilar, patentlarni ro‘yxatdan o‘tkazadilar, dissertatsiyalar himoya qiladilar.

Moskvada biomuhandis bo'lish uchun qayerda o'qish kerak

Kasb kimga mos keladi?

Mutaxassislar bu kasbni kimyo va biologiyaga ishtiyoqi yuqori bo'lgan va yuqori IQ darajasiga ega bo'lganlarga tavsiya qiladilar, bu kasb ko'p yillik tadqiqotlarga tayyor bo'lmagan va hayotning tuzilishiga aralashishni noqonuniy deb hisoblaydiganlarga tavsiya etilmaydi. organizm.

Karyera

Ilmiy-tadqiqot institutidagi oddiy bioinjener oxir-oqibat guruh yoki laboratoriya rahbari bo'lishi, jiddiy loyihani boshqarishi yoki xorijiy kompaniyalar bilan qo'shma ishlanmalar olib borishi mumkin. Yana bir variant - biotexnologiyadan foydalanadigan ishlab chiqarish korxonasida ishlash.

Mas'uliyat

Bioinjenerning asosiy vazifasi - biologiya va tibbiyotda ilg'or texnologiyalarni ishlab chiqish va qo'llash, aniqrog'i, sog'liqni saqlashning turli tibbiy muammolarini hal qilish uchun bioinjenerlar tirik organizmlarning xususiyatlarini o'zgartiradilar, sun'iy organlarni ixtiro qiladilar va genetik jihatdan o'zgartirilganlarni ishlab chiqadilar. organizmlar.