Теория клонирования

Міністерство  аграрної політики та продовольства  України

 

Харківська державна зооветеринарна академія

 

Факультет _________________________________________

 

Кафедра ___________________________________________

 

 

 

Реферат

 

Тема:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Роботу  виконав студент __ групи

__ курсу  факультету __________

____________________________

(ПІБ  студента, підпис) _________

 

Перевірив___________________

____________________________

(посада, ПІБ викладача, підпис)

 

Харків 2013 

Содержание:

1. Теория  клонирования

2. Виды клонирования

3. Тканевое  клонирование

4. Задачи, стоящие  перед клонированием

5. Список  литературы

 

Теория клонирования

                Термин  клон  происходит  от  греческого  слова  «klon», что  означает  веточка, побег, отпрыск.  Клонирование – образование идентичных потомков (клонов) путём бесполого размножения. Результатом клонирования является популяция клеток или организмов с одинаковым набором генов (генотип).

           Воспроизводство  организмов  полностью  повторяющих  особь,  возможно  только  в  том   случае, если  генетическая  информация  матери  будет  без каких-либо  изменений  передана  дочерям.  Но  при  естественном  половом   размножении  этому  препятствует  мейоз. В  ходе  этого   незрелая  яйцеклетка, имеющая   двойной, или  диплоидный  набор   хромосом – носителей  наследственной  информации – делиться  дважды  и  в  результате  образуются  четыре  гаплоидных, с  одинарным   набором  хромосом, клетки. Три   из  них  дегенерируют, а   четвёртая  с  большим   запасом  питательных  веществ,  становится  яйцеклеткой. У   многих  животных  она  в   силу  гаплоидности  не  может   развиваться  в  новый   организм. Для  этого  необходимо  оплодотворение. Организм, развившийся   из  оплодотворенной  яйцеклетки, приобретает  признаки, которые   определяются  взаимодействием   материнской  и  отцовской   наследственности. Следовательно, при   половом  размножении  мать  не  может  быть  повторена   в  потомстве.

           Как   же  вопреки  этой  строгой   закономерности  заставить  клетку  развиваться  только  с  материнским   диплоидным  набором  хромосом?    Теоретически  решение  этой  трудной  биологической  проблемы     найдено.

           Для процедуры клонирования (или копирования) используется молекула ДНК того живого существа, которое предполагается копировать. Молекула ДНК заимствуется из одного живого организма и вживляется внутрь яйцеклетки другого живого существа того же вида. Тотчас же после  этого процесса вживления применяется  электрический шок, которые вызывает начало стремительного процесса деления яйцеклетки. Таким образом, внутри яйцеклетки формируется эмбрион, зародыш. Эмбрион, продолжающий делиться, помещают в матку любого животного того же вида и ждут, пока созревающее внутри живого существа животное не родится на свет.

 

Клонирование происходит в три  основных этапа:

1. Из  яйцеклетки самки полностью удаляется  ДНК. Таким образом, клетка  становится пустой оболочкой,  которая не имеет генетической  информации.

2. В эту  пустую оболочку вводится предварительно реактивированная зрелая клетка (клетка-донор).

3. Оплодотворенная  яйцеклетка пересаживается в  матку самки (суррогатной матери). Плод, которого донор и клон  генетически идентичны, как и  однояйцовые близнецы. Близнецы  тождественны генетически, однако, подрастая, часто оказываются  совершенно разными личностями. Это отличие вызвано тем, что донор и клон генетически идентичны, как и однояйцовые близнецы. Близнецы тождественны генетически, однако, подрастая, часто оказываются совершенно разными личностями.  Единственная разница между близнецом и клоном заключается в том, что близнецы — ровесники, а клон отделен от матрицы поколением или, если быть более точным, возрастом донорской клетки.

Виды   клонирования

            На сегодняшний день известно  несколько видов клонирования, среди  которых наиболее близким к  естественному размножению является эмбриональное клонирование. В ходе этого процесса создается дубликат плода, который сформирован в матке матери естественным путем. Ученые научились делить зиготу на ранней стадии ее развития на две и более частей. В результате такого разделения появляется клон первоначальной зиготы, и обе зиготы впоследствии вырастают в близнецов, рожденных путем эмбрионального клонирования. В природе сходные процессы нередко происходят и без участия человека, когда появляются на свет однояйцовые близнецы. Таким образом, путем эмбрионального клонирования можно получить клон ребенка еще на эмбриональном этапе его развития. 
        Однако в настоящее время основное внимание исследователей сосредоточено на клонировании путем пересадки ядер. Между учеными существуют большие разногласия по поводу того, являются ли полученные таким способом особи клоном в полном смысле этого слова. Дело в том, что эукариотическая клетка, обладающая оформленным клеточным ядром, содержит два различных генома. Геномом называется совокупность генов, содержащихся в одинарном наборе хромосом данного организма. Один из них находится в ядре (яДНК) и наследуется в соответствии с законами Менделя. Другой располагается в митохондриях (мДНК) и передается через цитоплазму яйцеклетки. Этот процесс называется цитоплазматической наследственностью. 
           При клонировании млекопитающих путем пересадки ядер донорская соматическая клетка под воздействием электрического тока целиком сливается с цитоплазмой безъядерной яйцеклетки. В результате такого слияния в яйцеклетку переносится как яДНК, так и мДНК донорской клетки. 
Таким образом, гибридная клетка содержит мДНК как из донорской, так и из реципиентной цитоплазмы.

 До  недавнего времени для подтверждения  пересадки ядер и происхождения  полученных особей изучалась  только их яДНК. Лишь недавно ученые начали детально изучать геном   митохондрий и влияние цитоплазматической наследственности. 
         В зависимости от целей, поставленных перед исследователями, клонирование путем пересадки ядер бывает репродуктивным и терапевтическим. 
       Репродуктивное клонирование – это искусственное воспроизведение в лабораторных условиях генетически точной копии любого живого существа. Целью репродуктивного клонирования является создание клона – генетической копии живущего или даже давно умершего существа. Овечка Долли стала первым примером подобного клонирования крупного животного. Весь этот процесс состоит из нескольких стадий. Сначала у женской особи берется яйцеклетка, из которой микроскопической пипеткой вытягивается ядро. Затем в безъядерную яйцеклетку вводится любая клетка, содержащая ДНК клонируемого организма. Фактически, она имитирует роль сперматозоида при оплодотворении яйцеклетки. С момента слияния клетки с яйцеклеткой начинается процесс размножения клеток и рост эмбриона. 
Репродуктивное клонирование имеет огромное научное и прикладное значение для животноводства, но если речь идет о клонировании человека, то оно единодушно осуждается общественностью и подавляющим большинством ученых.

          Во многих странах, включая  Россию, репродуктивное клонирование  человека с целью получения  детей-клонов запрещено законом.  В Великобритании подобное клонирование  человека карается тюремным заключением  сроком до 10 лет. Терапевтическое  клонирование отличается от репродуктивного  клонирования тем, что по прошествии двух недель роста эмбриона процесс размножения клеток искусственно прерывается. По мнению большинства ученых, после 14-дневного срока в эмбриональных клетках начинает развиваться центральная нервная система и конгломерат клеток (эмбрион, бластоцист) уже следует считать живым существом. 
         Еще одно отличие терапевтического клонирования от репродуктивного заключается в изначальной цели этого процесса. Целью терапевтического клонирования является получение не клонов живых существ, а так называемых эмбриональных стволовых клеток (ЭСК). В ходе исследований было установлено, что образующиеся в течение первых 14 дней ЭСК способны в дальнейшем превращаться в специфические тканевые клетки отдельных органов (сердца, почек, печени, поджелудочной железы и т.д.) и использоваться в медицине для терапии многих заболеваний. Законодательство Великобритании разрешает проводить терапевтическое клонирование и исследовать возможности дальнейшего применения стволовых клеток в медицинских целях. В России многие ученые, например, академик РАМН Н.П.Бочков, профессор Института молекулярной генетики В.З.Тарантул, предпочитают не употреблять термин «терапевтическое клонирование» и называют этот процесс «клеточным размножением».

Тканевое  клонирование

        Учёные  хотят  создавать   человеческие  эмбрионы  в   лабораториях  и  использовать  их  для  получения  специальных   клеток, которые  могут  применяться   в  революционных  методиках   лечения. Правда  клонирование  не  очень-то  подходит  для   названия  этой  операции, так   как  вызывает  непонимание   у  людей, что  же  на  самом  деле  происходит? Учёные  не  копируют  эмбрионы, они   берут  генетический  материал  из  клетки  тела  взрослого   человека  и  пересаживают  его  в  яйцеклетку, из  которой   удалён  генетический  материал.

            При  соблюдении  определённых  условий  эта  новая  яйцеклетка  может  развиваться  в   эмбрион. Эта  та  самая   технология, которая  была  использована  для  создания  овечки  Долли.         

          Почему  учёные  так  интересуются  этой  технологией? Это  даёт  возможность  получить  так   называемые  стволовые  клетки  различных  тканей, абсолютно   идентичных  клеткам  человека, у  которого  был  взят  генетический  материал. Например, учёные  могут  получить  нервную   ткань, кровь, сердечную  мышцу   и  даже  белое  и  серое   вещество  мозга.

Учёные  пытались  выделить  стволовые  клетки  определённых  тканей  на  протяжении  многих  лет, когда, наконец, это  удалось  в  1998  году. Учёные  утверждают, что  стволовые  клетки  могут  обеспечить  медиков  полностью  совместимой  трансплантационной  тканью. Первоначально  планируется  имплантировать  клетки  в  организм  для  восстановления  дефектов  тканей, вызванных  болезнью, например, восстановление  сердечной  мышцы  после  инфаркта. В  будущем  планируется  добиться  возможности  выращивать  из  стволовых  клеток  полностью  работоспособные  ткани.

При  помощи  тканевого  клонирования  можно  лечить  любые  болезни, вызывающие  дегеративные  изменения тканей. Новая нервная ткань может помочь  при болезни Альцгеймера, новая сердечная ткань при инфаркте.

           Правда  против  тканевого   клонирования  есть  много   противников. Многие  думают, что   эмбрион, даже  если  это   одна  клетка, представляет  собой   полноценную  человеческую  жизнь   и  уничтожение  его  или   опыты  над  ним  равны   действиям  над  взрослым  человеком.

Задачи, стоящие перед клонированием

                Клонирование органов и тканей - это задача номер один в  области трансплантологии, травматологии  и в других областях медицины  и биологии. При пересадке клонированного  органа не надо думать о  подавлении реакции отторжения  и возможных последствиях в  виде рака, развившегося на фоне  иммунодефицита. Клонированные органы  станут спасением для людей,  попавших в автомобильные аварии  или какие-нибудь иные катастрофы, или для людей, которым нужна  радикальная помощь из-за заболеваний  пожилого возраста (изношенное сердце, больная печень и т.д.).

            Самый наглядный эффект клонирования- дать возможность бездетным людям иметь своих собственных детей. Миллионы семейных пар во всем мире сегодня страдают, будучи обреченными, оставаться без потомков. Клонирование поможет людям, страдающим тяжелыми генетическими болезнями. Если гены, определяющие какую-либо подобную болезнь, содержатся в хромосомах отца, то в яйцеклетку матери пересаживается ядро ее собственной соматической клетки, - и тогда появится ребенок, лишенный опасных генов, точная копия матери. Если эти гены содержатся в хромосомах матери, то в ее яйцеклетку будет перемещено ядро соматической клетки отца, - появится здоровый ребенок, копия отца.

        Более скромная, но не менее  важная задача клонирования - регулирование  пола сельскохозяйственных животных  и клонирование в них сугубо  человеческих генов, "терапевтических  белков", которые используются  для лечения людей. Например, гемофиликов, которые страдают от мутаций в гене, кодирующем кровеостанавливающий белок ("фактор IX"). Сегодня эти белки добывают из крови доноров, а те бывают разные, в том числе и инфицированные вирусом СПИДа. Вот почему гемофилии считаются "группой риска" по СПИДу.        

Многие  клоны животных рождаются с генетическими  изменениями и часто болеют раком. В ходе последних исследований было установлено, что причиной этих проблем  может быть специфический ген, ответственный  за контроль над развитием клеток. При обычном воспроизводстве  копия этого гена передается от одного из родителей плоду. Однако у многих животных, в отличие от людей, один из этих генов исчезает. Процесс  клонирования воздействует на оставшийся активный ген. В результате он не может  выполнять свои функции, и клонированный  эмбрион развивается без соответствующего контроля. К примеру, у овец менее  одного эмбриона из 300 развивается нормально. Даже всемирно известная овечка Долли  страдает от проблем, связанных с  этим геном – она быстро стареет  и набирает вес.

         Таким образом, клонирование человека  является сложным и непредсказуемым  процессом, последствия которого  лягут тяжелым бременем на  все общество, если эксперименты  с клонированием человека завершатся  успешно. 

                         

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  литературы:

1. Н. Грин, У. Стаут, Д. Тейлор, Биология, Москва, «Мир», 1993 г.

2. Ф. Киберштерн, Гены и генетика, Москва, «Параграф», 1995 г.