Преимущества и опасность генной инженерии
Методы генной инженерии отличаются от манипуляций с обычными патогенными микробами, поскольку бóльшей частью они имеют дело с обычными кишечными бактериями, живущими в пищеварительнойсистеме человека и, более того, широко распространенными в окружающей среде. Поэтому сконструированные штаммы могут очень легкораспространяться и привести к серьезным последствиям. Перенос геновазотфиксации в злаки при помощи микроорганизмов имеет некоторыевыводы, однако размножение таких микроорганизмов в почве можетспособствовать произрастанию и других растений и тем самым нарушать биологический баланс как в растительных сообществах, так и вживотных биоценоза. С другой стороны, относительная скудость определенных биологических веществ, таких, как гормоны, может быть слихвой восполнена за счет синтетических веществ, получаемых при помощи микроорганизмов, сконструированных методами генной инженерии, а это может привести к терапевтически необоснованному применению этих веществ.
В США исследования такого рода неуклонно расширяются, но подконтролем соответствующих организаций. Национальные институтыздоровья США одобрили 31 проект по определенному производству инсулина, соматотропина (гормона роста человека и крупного рогатогоскота) и интерферона, которые производились различными фирмами.
После периода сомнений некоторые биологи пришли к заключению, что потенциальная опасность невелика, так как сконструированные генно-инженерным путем микробы имеют мало шансов выжить внелабораторных условий. Это привело к снижению защитных норм, т. е.учета возможности распространения микробов при строительстве исследовательских зданий, хотя меры по обеспечению биологическойбезопасности продолжали осуществляться.
|
|
|
В Страсбурге, на заседании Европейского парламента, впервые были рассмотрены рекомендации относительно законности примененияметодов генной инженерии к людям. Проект рекомендовал включить вЕвропейскую конвенцию прав человека определенные положения длязащиты личности от реальной угрозы генетических манипуляций. В немотмечалось, что беспокойство, вызываемое этой техникой, связано с непредсказуемостью ее воздействия на здоровье человека и окружающуюего среду, а также с юридическими и этическими сложностями. В сообщении, представленном комиссией Парламентской ассамблеи и касающемся правовых вопросов, содержалась подробная оценка риска, связанного с исследованиями человеческих генов. Были выделены тригруппы риска.
К первой относится детальное генетическое картирование человеческих клеток, которое может оказать существенную помощь в диагностике наследственных заболеваний, но может и способствовать накоплению индивидуальных генетических характеристик в компьютерныхбанках данных.
|
|
|
Вторая группа риска связана с работами по генной инженерии соматических клеток, в частности, с замещением аномальных генов.
К третьей группе риска относятся эксперименты, связанные с воздействием на половые клетки для получения постоянных наследственных изменений.
Несмотря на определенные преимущества генной инженерии, комиссия заключила, что решения, принятые человеком, не должны заменить свободную игру природы. Должны быть также подтверждены неотъемлемые права каждого не подвергаться генетическим манипуляциям.
Рассмотренные рекомендации представляют собой попытку добиться на международном уровне правовой защиты от последствий генетических манипуляций.
Меры безопасности.Генетическая инженерия с момента зарождения привлекла внимание ученых и широких кругов общественности потенциальной опасностью некоторых исследований. Это опасение было высказано в 1974 г.,вскоре после первых успешных экспериментов по получению рекомбинантных молекул ДНК. Группа известных молекулярных биологов воглаве с П. Бергом призвала ученых к ограничению проведения ряда генно-инженерных экспериментов. Характер высказанных опасений был
|
|
|
двоякого рода. Во-первых, указывалось на реальную возможность«утечки» клеток с рекомбинантными молекулами ДНК за пределы лабораторий или промышленных производств и, следовательно, угрозувнесения в организм человека или животных вредных чужеродных либо«собственных» продуктов (например, гормонов), но в неконтролируемых концентрациях. Во-вторых, отсутствие достаточных знаний оструктуре и функциях генов, находящихся в клонируемом фрагментеДНК, может привести к тому, что при внесении их в реципиентныеклетки они начнут синтезировать не только желаемое вещество, но икакие-либо опасные продукты (например, токсины, продукты онкогенов, т. е. генов, чьи продукты обладают способностью трансформировать эукариотические клетки так, что они приобретают свойства опухолевых клеток).
В 1975 г. данные проблемы обсуждались на Международной конференции, посвященной вопросам получения рекомбинантных молекулДНК. В ней приняли участие ученые разных областей биологии, а такжеюристы, представители прессы, государственных и частных промышленных компаний. Участники конференции пришли к выводу, что эксперименты с использованием методов генетической инженерии должныпродолжаться, но при обязательном соблюдении определенных правили рекомендаций.
|
|
|
В настоящее время в России работы генно-инженерного плана регулируются федеральным законом, принятым в 1996 г. Они подразделяются на два типа – ведущиеся в «закрытых» или «открытых» системах. В закрытых системах работы ведутся так, что имеется химический,биологический или физический барьер между генно-инженерными организмами и окружающей средой. В открытых системах такой контактосуществляется (например, культивирование генно-инженерных овощей и злаков).
Перенос вещества через мембраны.Известно, что любая живая клетка окружена мембраной – ее часто можно встретить под названием плазматической. Мембрана функционирует как стена, отделяющая живое содержимое от неживого окружения. Однако плазматическая мембрана не просто оболочка, так как она избирательно проницаема и регулирует поступление в клетку низкомолекулярных веществ (ионов, молекул) и выход их из клетки наружу.
Клеточные мембраны построены из двойного слоя фосфолипидов с включением и полипептидов. Например, в мембранах бактерий находится около 300 различных белков, которые участвуют в процессе дыхания, транспорта электронов и биогенеза самой мембраны. Двойной липидный слой плазматической мембраны должен полностью препятствовать проникновению всех полярных молекул, которыми являются в своем большинстве молекулы питательных веществ. Для того, чтобы питательные вещества поступали в клетку существуют специальные мембранные белки и модифицированные участки мембраны.
У микроорганизмов плазматическая мембрана хрупкая и в тоже времяэластичная, имеющая в своем окружении клеточную оболочку (или клеточную стенку). Клеточная оболочка – это прочный сетчатый каркас, пропускающий многие молекулы.
У эукариотов клеточная стенка состоит из связанных различным образом полимеров глюкозы, глюкозамина или N-ацетилглюкозамина. Общим компонентом клеточной стенки прокариот является пептидогликан, состоящий из чередующихся субъединиц N-ацетилглюкозамина и N-ацетилмурамовой кислоты. Пептидогликан прилежит к мембране.
У грамотрицательных бактерий оболочка клетки имеет более сложное строение, чем у грамположительных. Она содержит дополнительный барьер проницаемости, так называемую внешнюю мембрану, состоящую из двойного слоя липополисахаридов и фосфолипидов. Внешняя мембрана содержит около 50 различных белков, многие из которых участвуют в переносе веществ. Промежуток между плазматической мембраной и внешней мембраной грамотрицательных бактерий называется периплазматическим пространством или периплазмой. Здесь находится около 100 различных белков, которые
участвуют в транспорте и катаболизме многих соединений.
Транспорт веществ через мембраны.Пассивная диффузия определяет поступление в клетку небольшой группы веществ, в том случае, если концентрация их в среде выше, чем концентрация в самой клетке. В этом случае, очевидно, они (вещества) не взаимодействуют со специфическими компонентами клеточной мембраны. Таким путем обычно поступают в клетку: вода, неполярные и малополярные молекулы газов (кислород, азот, водород) и углеводороды.
Облегченная диффузия определяет поступление веществ в клетку с помощью специфических мембранных переносчиков. Мембранные переносчики являются мембранными белками под общим названием пермеазы, которые иногда индуцируются своими субстратами. Переносимое вещество связывается с пермеазой снаружи и освобождается уже внутри клетки. При облегченной диффузии аналогично пассивной диффузии, переносимый субстрат движется по градиенту концентрации (то есть от более высокой к более низкой концентрации). Очень важно, что ни один из этих процессов не требует метаболической энергии.
Системы активного транспорта могут обеспечить внутри клетки значительно большие (в тысячи раз) концентрации растворенных веществ, чем их концентрации во внешней среде. Такие системы обеспечивают возможность развития микроорганизмов в условиях низкого содержания питательных веществ. Активный транспорт специфичен по отношению к субстрату. Эта специфичность обеспечивается мембранным переносчиком. Так, например,когда переносчик обращен к внешней поверхности мембраны, он имеет высокое сродство к субстрату, а когда обращен к ее внутренней поверхности – низкое.
Поэтому субстрат как бы «накачивается» в клетку, что сопряжено с затратой метаболической энергии, которая обеспечивает диссоциацию субстрата и переносчика на внутренней поверхности мембраны. Так, например, с помощью механизма активного транспорта в клетку поступает лактоза (ее перенос происходит при участии бетагалактозидпермеазы). Если блокировать образование энергии (например, азидом натрия), то активный транспорт лактозы прекращается.
У микроорганизмов, в частности у E.coli., обнаружены также системы активного транспорта, которые используют химическую энергию АТФ. Такие системы обычно функционируют с помощью расположенных в периплазме связывающих белков. Это водорастворимые белки, обладающие высоким сродством к некоторым аминокислотам, витаминам, пептидам, сахарам и органическим кислотам. Сами они не могут транспортировать субстраты через плазматическую мембрану, но способны стимулировать активность мембранных компонентов системы транспорта.
Известно, что движение веществ через мембрану не является однонаправленным. Микроорганизмы освобождаются от токсичных продуктов собственного метаболизма, выделяют избыточные питательные вещества, многие виды микроорганизмов продуцируют антибиотики и экзоферменты. Определенные низкомолекулярные соединения могут выводиться наружу с помощью тех же механизмов пассивной и облегченной диффузии, когда концентрация их в клетке превышает концентрацию во внешней среде.
Изменение работы систем, обеспечивающих перенос веществ через мембраны, является важным методом повышения продуктивности промышленных штаммов микроорганизмов. С этой целью используют физиологические факторы и мутации, неспецифически повышающие проницаемость плазматических мембран, а также мутации, активирующие выделение метаболитов из клетки или нарушающих их реаккумуляцию.
Список использованной литературы:
1. Биотехнология. Ю.О. Сазыкин, С.Н. Орехов, И.И. Чакалева – М.: «Академия», 2007 г. – 215 с.
2. Егорова Т. А. Основы биотехнологии: Учеб. пособие для высш. пед. учеб заведений / Т.А.Егорова, С.М.Клунова, Е.А.Живухина. — М.: Издательский центр «Академия», 2003. — 208 с.
3. Катлинский А.В., Сазыкин Ю.О., Орехов С.Н., Чакалева И.И., Курс лекций по биотехнологии / ММА им. И.М. Сеченова, 2005 г. – 150 с.
4. Османов В.К., Лекции по биотехнологии/Ниж ГМА, 2008 г. – 250 с.
5. Основы фармацевтической биотехнологии, Т.П. Прищеп, В.С. Чучалин, К.Л. Зайков, Л.К. Михалева, Л.С. Белова – Ростов н/Д.: Феникс, 2006 г. – 180 с.
6. Тимощенко Л.В., Чубик М. В. Основы микробиологии и биотехнологии: учебное пособие /Л.В. Тимощенко, М.В. Чубик. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. – 194 с.
7. Фармацевтическая биотехнология: учеб. пособие / В.А. Быков (и другие) под общ. редакцией акад. РАМН и РАСНХ, профессора В.А. Быкова – Воронеж: издательство Воронеж. гос. ун-та, 2009. – 439 с.
Интернет ресурсы:
8. www.biotechnolog.ru
9. Биотехнология: генная инженерия, промышленная биотехнология, клеточная инженерия – учебное пособие: [электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www. biotechnolog.ru
10. Биоинформатика, геномика, протеомика. биософт, имейджинг: [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.bioinFormatix.ru
11. Интернет журнал «Коммерческая биотехнология»: [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.cbio.ru
12. Общество биотехнологов России им. Ю.А. Овчинникова: [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.biorosinfo.ru Remedium.ru:
13. Профессионально о медицине и фармации [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.remedium.ru
14. Новости GMP – Стандарт GMP – Фармацевтические производства и технологии [Электронный ресурс]. – Режим доступа http://www.gmpnews.ru
15. Ассоциация Российских фармацевтических производителей [Электронный ресурс]. – Режим доступа http://www.arfp.ru
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Северо-Осетинская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Лекция №4
Тема лекции:Система GMP производства и контроля качества ЛС. Биодеградация токсичных соединений. Перспективы развития биотехнологии в XXI веке.
Ф.И.О. ассистента: Караева А.М.
по предметубиотехнология
факультет фармация
курс IV, VIII семестр
Лекция №4
Система GMP производства и контроля качества ЛС. Биодеградация токсичных соединений. Перспективы развития биотехнологии в XXI веке.
Цель лекции:Ознакомиться с понятиями и международными, национальными и региональными правиламиGLP , GCP, GMP; узнать особенности GMP применительно к биофармацевтическому производству.Узнать об экологических проблемах биотехнологического производства и утилизации различных видов отходов.
План лекции:
1. GLP – правила организации лабораторных исследований
2. GMP –правила организации производства и контроля качества лекарственных средств.
3. GCP – правила организации клинических испытаний
4. Определение экологии.
5. Сигнально-коммуникативные молекулы – феромоны.
6. Биотехнологические аспекты фармацевтического производства.
7. Проблемы биотехнологии в экологическом плане.
8. Биодеградация ксенобиотиков в окружающей среде.
9. Опасность биообъекта для окружающей среды.
9. Продукты биотехнологического производства, опасные в экологическом плане.
10. Ликвидация токсичных и опасных отходов.
11. Перспективы развития биотехнологии.
Оснащение лекции: презентация
Место проведения: аудитория 525
В современных условиях рынок лекарственных средств является в полном смысле слова международным. Лекарство может производиться на одном континенте, а потребляться на другом. Систематически возрастает разнообразие и лекарств, и лекарственных форм. Растет конкуренция между их производителями. Лекарственные средства производятся в странах с разным социальным строем, различиями в национальных традициях и обычаях; предприятия по производству лекарств могут работать в резко отличающихся климатических зонах и т.п.
Лекарственные средства относятся к тому виду продукции, оценить качество, эффективность и безопасность которого потребителю не всегда легко, так как для этого нужны специализированные лаборатории.
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 471; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!