Современные достижения естествознания

Содержание

Введение  ______________________________________________________ 3

1. ОСНОВНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ  СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ_ 4

1.1. Важнейшие открытия в области физики ___________________________ 4

1.2. Важнейшие открытия  в области химии _________________________ 6

1.3. Синтетическая теория  эволюции _______________________________ 7

1.4. Носитель генной информации _________________________________ 10

1.5. Современные биотехнологии ___________________________________ 14

2. ГЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ. ПРОБЛЕМЫ КЛОНИРОВАНИЯ ______ 17

2.1. Достижения генной  инженерии ________________________________ 17

2.2. Проблема клонирования ___________________________________ 20

Заключение ___________________________________________________ 27

Список использованной литературы _____________________________ 28

ВВЕДЕНИЕ

В ХХ – начале ХХI века естествознание развивалось невероятно быстрыми темпами, что обусловливалось потребностями практики. В 20-30-е годы ХХ века начинается эпоха промышленной науки, крупных научно-исследовательских центров, расходующих сотни тысяч и миллионы долларов. Наука становится профессией огромного числа людей. Объём научной деятельности удваивается каждые 10-15 лет. Это проявляется в ускорении роста количества научных открытий и объёма научной информации, а также числа людей, занятых в науке. В результате – феноменальные достижения в естествознании. Наука изменила не только сферу производства, но и быт людей. Радио, телевидение, магнитофоны, компьютеры становятся обиходными вещами, также как одежда из синтетических тканей, стиральные порошки, лекарства и т.д.

1. ОСНОВНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ  СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

1.1. Важнейшие  открытия в области физики.

В настоящее время в  области  фундаментальной теоретической  физики выделяются три уровня строения материи: микромир – мир предельно малых, непосредственно не наблюдаемых микрообъектов размерностью до 16 см.; макромир -  мир макрообъектов, размерность которых соотносима с масштабами человеческого опыта: пространственные величины выражаются в миллиметрах, сантиметрах и километрах, а время - в секундах, минутах, часах, годах; мегамир – мир огромных космических масштабов и скоростей, расстояние в которых измеряется световыми годами, а время существования космических объектов – миллионами и миллиардами лет.¹

Основными достижениями микромира  являются: установление строения атома, открытие деления урана и цепной реакции, работы по получению управляемой термоядерной реакции, построение теории элементарных частиц.

После открытия электрона  было установлено существование  большого числа новых элементарных частиц. В характеристике элементарных частиц различают четыре вида взаимодействия: сильное взаимодействие, электромагнитное взаимодействие и слабое взаимодействие. Гравитационное взаимодействие – самое слабое, не учитывается в теории элементарных частиц; распространяется на все виды материи; имеет решающее значение, когда речь идет об очень больших массах. Основные положения современной атомистики могут быть сформулированы следующим образом:

1) атом является сложной  материальной структурой, представляет  собой мельчайшую частицу химического элемента;

2) у каждого элемента  существуют разновидности атомов (содержащиеся в природных объектах или искусственно синтезированы);

3) атомы одного элемента могут превращаться в атомы другого; эти процессы осуществляются либо самопроизвольно (естественные радиоактивные превращения), либо искусственным путём (посредством различных ядерных реакций).

К основным достижениям в области мегамира можно отнести модель Большого взрыва, установление источника энергии Солнца, астрономические исследования вселенной.

Современная космология начала складываться в 20-е годы ХХ века на основе созданной Энштейном общей теории относительности. В 1922 году советский математик и геофизик А.А.Фридман нашёл решение уравнений общей теории относительности для замкнутой расширяющейся Вселенной. Он установил, что искривлённое пространство не может быть стационарным: оно должно или расширяться, или сжиматься. Открытое  в 1929 году американским астрономом Э.Хабблом «красное смещение» для всех далёких источников оказалось пропорциональным расстоянию до источника, что подтверждало гипотезу о расширении видимой части Вселенной. В 1965 году американские ученые А.Пензиас и Р.Вилсон с помощью радиотелескопа установили, что во Вселенной имеется так называемое фоновое радиоизлучение, названное советским ученым И.С.Шкловским реликтовым. Таким образом, два экспериментально установленных положения – расширение Вселенной и реликтовое излучение – являются убедительными доводами в пользу так называемой теории «большого взрыва».²

По  современным представлениям, вначале  был взрыв. Всего лишь через одну сотую секунды после взрыва Вселенная имела температуру порядка 100млрд градусов К. При такой температуре молекулы, атомы и даже ядра атомов существовать не могут. Вещество Вселенной пребывало в виде элементарных частиц, среди которых преобладали электроны, позитроны, нейтрино, фотоны, а также протоны и нейтроны. Плотность вещества Вселенной спустя 0,01 секунды после взрыва, несмотря на очень высокую температуру, была огромной: в 4000 миллионов раз больше, чем у воды. В конце первых трёх минут после взрыва температура вещества Вселенной, непрерывно снижаясь, достигла 1 млрд. градусов К. Плотность вещества также снизилась, но ещё была близкой к плотности воды. При этой, хотя и очень высокой, температуре начали образовываться ядра тяжёлого водорода (дейтерия) и ядра гелия. Однако вещество Вселенной в конце первых трёх минут состояло в основном из фотонов, нейтрино, и антинейтрино. Только по истечении нескольких сотен лет начали образовываться атомы водорода и гелия. Силы гравитации превращали газ в сгустки, ставшие материалом для возникновения галактик и звёзд.³

В макрофизике можно выделить достижения в трёх направлениях: в области электроники, в области создания лазеров и их применения, в области  высокотемпературной сверхпроводимости.

1.2. Важнейшие  открытия в области химии

Химию принято подразделять на пять разделов:  неорганическая, органическая,  физическая, аналитическая и химия высокомолекулярных соединений. С помощью неорганической химии разрабатываются методы синтеза и глубокой очистки веществ. Многие процессы проходят в условиях горения и низкотемпературной плазмы. Химические реакции часто сочетают с получением волокнистых, слоистых и монокристаллических материалов, с изготовлением электронных схем. Неорганические соединения применяются для всех отраслей промышленности, включая космическую технику, как удобрение и кормовые добавки, ядерное и ракетное топливо, фармацевтические материалы.  Органическая химия – наиболее крупный раздел химической науки. Общепризнано огромное значение химии полимеров. Так, ещё в 1910 году С.В.Лебедев разработал промышленный способ получения бутадиена, а из него каучука. В 1938 году Р.Планкет открывает тефлон, создаются «вечные» смазочные масла (пластмассы и эластомеры), широко используемые космической и реактивной техникой, химической и электротехнической промышленностью. В 30-40-е годы исследования фосфорорганических соединений А.Е.Арбузовым привели к открытию лекарственных препаратов, отравляющих веществ, средств защиты растений и др. Химия ароматических и гетероциклических соединений породила производство душистых и лекарственных веществ. Проникновение органической химии в смежные области – биохимию, биологию, медицину, сельское хозяйство – привело к изучению свойств, установлению структуры и синтезу витаминов, белков, нуклеиновых кислот, антибиотиков, новых средств ускорения роста растений и средств борьбы с вредителями. В 1963 году В.Виньо синтезировал инсулин, также были синтезированы окситоцин (пептидный гормон), вазопрессин (гормон, обладающий антидиуретическим действием), брадикинин  (обладает сосудорасширяющим действием).  Физическая химия объясняет химические явления и устанавливает их общие закономерности. В результате развития квантовой химии многие проблемы химического строения веществ решаются на основании теоретических расчётов; наряду с этим широко используются физические методы исследования – рентгеноструктурный анализ, дифракция электронов, спектроскопия, методы, основанные на применении изотопов. Аналитическая химия рассматривает принципы и методы изучения химического состава вещества. Включает количественный и качественный анализ. Современные методы аналитической химии связаны с необходимостью получения полупроводниковых и других материалов высокой частоты.⁴

1.3. Синтетическая  теория эволюции

Основанием всем системы  современной эволюционной биологии выступает синтетическая теория эволюции, принципиальные положения которой были заложены работами С.С.Четверикова, Р.Фишера, С.Райта, Дж.Холдейна, Н.П.Дубинина и др.

Элементарной клеточкой  синтетической теории эволюции является популяция - совокупность особей одного вида, длительно занимающая определенное пространство и воспроизводящая себя в течение большого числа поколений. Элементарной единицей наследственности выступает ген. Наследственное изменение популяции в каком-либо определенном направлении осуществляется под воздействием таких эволюционных факторов, как мутационный процесс, популяционные волны, изоляция, естественный отбор.

Таким образом, в синтетической  теории эволюции на первый план выступает не оногенез - совокупность преобразований, происходящих в организме от зарождения до конца жизни, т.е. индивидуальное развитие организма, а развитие популяций.⁵

Онтогенетический уровень  организации жизни на Земле связан с жизнедеятельностью отдельных биологических особей, дискретных индивидуумов, а популяционный уровень индивидуален.

Популяция - это совокупность особей одного вида, населяющих определенную территорию, более или менее изолированную от соседних совокупностей того же вида.

Виды - это системы популяций. Популяции и виды как надындивидуальные образования способны к существованию в течение длительного времени и к самостоятельному эволюционному развитию.

Популяции - это генетические открытые системы, т.к. особи из разных популяций иногда скрещиваются. Виды являются наименьшими генетически  закрытыми системами. Совокупность совместно обитающих популяций разных видов живых организмов называется биоценозом.

Биоценоз - совокупность растений, животных, грибов и микроорганизмов, населяющих участок среды с более или менее однородными условиями существования и характеризующихся определенными взаимосвязями между собой и приспособленностью к условиям окружающей среды (например, биоценоз озера, леса и т.д.). Совокупность растений на участке с одинаковыми природными условиями, которые взаимодействуют друг с другом и со своим окружением, называется фитоценозом или растительным сообществом. Растительное сообщество (фитоценоз) - совокупность видов растений на однородном участке, находящихся в сложных взаимоотношениях между собой и с условиями окружающей среды (лес, степь, луг и т.д.). Фитоценоз характеризуется определенным видовым составом, строением и сложением. Фитоценоз - это часть биоценоза.⁶

Биоценозы входят в качестве составных частей в еще более  сложные системы, представляющие собой  взаимообусловленный комплекс живых  и абиотических компонентов, связанных  между собой обменом веществ  и энергией - в биогеоценозы.

Биогеоценоз - это однородный участок земной поверхности с  определенным составом живых (биоценоз) и абиотических косных (приземной слой атмосферы, солнечная энергия, почва и др.) компонентов и динамическим взаимодействием между ними (обменом веществ и энергии). Термин предложил В.М.Сукачев (1940 г). Иногда этот термин употребляется как синоним экосистемы. Раздел биологии, изучающий экологические системы (биоценозы, биогеоценозы), называется биогеоценология.

В развитии экосистем большую  роль играют организмы, способные самостоятельно синтезировать органическое вещество из неорганических соединений. Эти организмы называются автотрофами.

Автотрофы - это организмы, синтезирующие из неорганических веществ (главным образом воды, двуокиси углерода, неорганических соединений азота) все необходимые для жизни органические вещества, используя энергию фотосинтеза (все зеленые растения - фототрофы) или хемосинтеза (некоторые бактерии - хемотрофы).⁷

Автотрофы служат первичной  биотической основой для сложения биогеоценозов.

Организмы, использующие для  питания органические вещества, произведенные другими организмами, называются гетеротрофами. К гетеротрофным организмам относится человек, все животные, грибы, большинство бактерий, вирусов.

Автотрофные растения и микроорганизмы представляют жизненную среду для  гетеротрофов. Складывается биогеоценотический комплекс, который может существовать веками.

Пространство, включающее околоземную  атмосферу и наружную оболочку Земли, освоенное живыми организмами и находящееся под влиянием их жизнедеятельности, называется биосферой.

Биосфера Земли образуется всей совокупностью биогеоценозов, связанных между собой круговоротом веществ и энергии. Она представляет собой область активной жизни, охватывающую нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. В биосфере живые организмы и среда их обитания органически связаны и взаимодействуют друг с другом, образуя целостную динамическую систему. Термин "биосфера" введен в 1875 г. Э.Зюссом. Учение о биосфере как об активной оболочке Земли, в которой совокупная деятельность живых организмов (в том числе человека) проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба и значения, создал В.И.Вернадский (1926 г.).

1.4. Носитель  генной информации

ХХ  век явился продолжением не менее  интенсивного прогресса  в биологии. Было принято понятие  «ген», введённое известным датским  биологом В.Иогансоном в 1909 году и означающее единицу наследственного материала, ответственного за передачу по наследству определённого признака.

Хранение и  передачу наследственной информации в живых организмах обеспечивают природные органические полимеры – нуклеиновые кислоты. Различают их две разновидности – дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК) и рибонуклеиновую кислоту (РНК). В состав ДНК входят азотистые основания (аденин (А), гуанин (Г), тимин (Т), цитозин (Ц)), дезоксирибоза С₅Н₁₀О₄ и остаток фосфорной кислоты. В состав РНК вместо тимина входит урацил (У), а вместо дезоксирибозы – рибоза (С₅Н₁₀О₅). Мономерами ДНК и РНК являются нуклеотиды, которые состоят из азотистых, пуриновых (аденин и гуанин) и пиримидиновых (урацил, тимин и цитозин) оснований, остатка фосфорной кислоты и углеводов (рибозы и дезоксирибозы).⁸

Молекулы ДНК  содержатся в хромосомах ядра клетки живых организмов, в эквивалентных структурах митохондрий, хлоропластов, в прокариотных клетках и во многих вирусах. По своей структуре молекула ДНК похожа на двойную спираль. Структурная модель ДНК в виде двойной спирали впервые предложена в 1953 г. американским биохимиком Дж. Уотсоном (р. 1928) и английским биофизиком и генетиком Ф. Криком (р. 1916), удостоенными вместе с английским биофизиком М. Уилкинсоном (р. 1916), получившим рентгенограмму ДНК, Нобелевской премии 1962 г.

Нуклеотиды соединяются  в цепь посредством ковалентных  связей. Образованные таким образом цепи нуклеотидов объединяется в одну молекулу ДНК по всей длине водородными связями: адениновый нуклеотид одной цепи соединяется с тиминовым нуклеотидом другой цепи, а гуаниновый – с цитозиновым . При этом аденин всегда распознает только тимин и связывается с ним и наоборот. Подобную пару образуют гуанин и цитозин. Такие пары оснований, как и нуклеотиды, называются комплементарными, а сам принцип формирования двухцепочной молекулы ДНК – принципом комплементарности. Число нуклеотидных пар, например, в организме человека составляет 3-3,5 млрд.

ДНК – материальный носитель наследственной информации, которая кодируется последовательностью нуклеотидов. Расположение четырех типов нуклеотидов в цепях ДНК определяет последовательность аминокислот в молекулах белка, т.е. их первичную структуру. От набора белков зависят свойства клеток и индивидуальные признаки организмов. Определенное сочетание нуклеотидов, несущих информацию о структуре белка, и последовательность их расположения в молекуле ДНК образуют генетический код. Ген (от греч. genos – род, происхождение) – единица наследственного материала, ответственная за формирование какого-либо признака. Он занимает участок молекулы ДНК, определяющий структуру одной молекулы белка. Совокупность генов, содержащихся в одинарном наборе хромосом данного организма, называется геномом, а генетическая конституция организма (совокупность всех его генов) – генотипом. Нарушение последовательности нуклеотидов в цепи ДНК, а, следовательно, в генотипе приводит к наследственным изменениям в организме –мутациям.⁹

Генетический  код обладает удивительными свойствами. Главное из них – триплетность: одна аминокислота кодируется тремя рядом расположенными нуклеотидами – триплетом, называемым кодоном. При этом каждый кодон кодирует только одну аминокислоту. Другое не менее важное свойство — код един для всего живого на Земле. Это свойство генетического кода вместе со сходством аминокислотного состава всех белков свидетельствует о биохимическом единстве жизни, которое, по-видимому, отражает происхождение всех живых существ от единого предка.

Для молекул ДНК  характерно важное свойство удвоения – образования двух одинаковых двойных спиралей, каждая из которых идентична исходной молекуле. Такой процесс удвоения молекулы ДНК называется репликацией. Репликация включает в себя разрыв старых и формирование новых водородных связей, объединяющих цепи нуклеотидов. В начале репликации две старые цепи начинают раскручиваться и отделяться друг от друга. Затем по принципу комплементарности к двум старым цепям пристраиваются новые. Так образуются две идентичные двойные спирали. Репликация обеспечивает точное копирование генетической информации, заключенной в молекулах ДНК, и передает ее по наследству от поколения к поколению.

Генетические  свойства

 Накануне открытия структуры молекулы ДНК известные биологи считали, что вторгнуться в наследственный аппарат, а тем более манипулировать с ним наука сможет лишь в XXI в. Однако, несмотря на сложность структуры и свойств наследственного материала, уже в конце XX в. родилась новая отрасль молекулярной биологии и генетики — генная инженерия, основная задача которой заключается в конструировании новых, не существующих в природе сочетаний генов. В последнее время эта отрасль называется генной технологией. Она открывает возможности выведения новых сортов культурных растений и высокопродуктивных пород животных, создания эффективных лекарственных препаратов и т.д.

Проведенные в последнее  время исследования показали, что  наследственный материал не стареет. Генетический анализ эффективен даже в том случае, когда молекулы ДНК принадлежат весьма далеким друг от друга поколениям. Сравнительно недавно была поставлена задача определить, кому принадлежат останки, найденные в захоронении под Екатеринбургом. Царской ли семье, расстрелянной в этом городе в 1918 г.? Или слепой случай собрал в одну могилу такое же число мужских и женских останков? Ведь в годы гражданской войны погибли миллионы... Образцы останков были отправлены в английский Центр судебно-медицинской экспертизы – там уже накоплен большой опыт генного анализа. Из костной ткани исследователи выделили молекулы ДНК и провели анализ. С точностью 99% установлено: в исследуемой группе находятся останки отца, матери и их трех дочерей. Но может быть, это не царская семья? Предстояло доказать родство найденных останков с членами английского королевского дома, с которым Романовы связаны довольно близкими родственными узами. Анализ подтвердил Родство погибших с английским королевским домом, и служба судебно-медицинской экспертизы сделала заключение: найденные под Екатеринбургом останки принадлежат царской семье Романовых.

Одно из чудес природы – неповторимая индивидуальность каждого живущего на Земле человека. «Не сравнивай – живущий несравним» – писал О. Мандельштам. ¹⁰ Ученым долгое время не удавалось найти ключ к разгадке индивидуальности человека. Сейчас известно, что вся информация о строении и развитии живого организма «записана» в его геноме. Генетический код, например, окраски глаз человека отличается от генетического кода окраски глаз кролика, но у разных людей он имеет одинаковую структуру и состоит из одних и тех же последовательностей ДНК.

Ученые наблюдают огромное разнообразие белков, из которых построены живые организмы, и удивительное однообразие кодирующих их генов. Разумеется, в геноме каждого человека должны быть какие-то области, определяющие его индивидуальность. Долгий поиск увенчался успехом – в 1985 г. в геноме человека обнаружены особые сверхизменчивые участки – мини-сателлиты. Они оказались настолько индивидуальны у каждого человека, что с их помощью удалось получить своеобразный «портрет» его ДНК, точнее, определенных генов. Как же выглядит этот «портрет»? Это сложное сочетание темных и светлых полос, похожее на слегка размытый спектр, или на клавиатуру из темных и светлых клавиш разной толщины. Такое сочетание полос называют ДНК-отпечатками по аналогии с отпечатками пальцев.

1.5. Современные  биотехнологии

Биотехнологии основаны на использовании живых организмов и биологических процессов в промышленном производстве. На их базе освоено массовое производство искусственных белков, питательных и многих других веществ. Успешно развивается микробиологический синтез ферментов, витаминов, аминокислот, антибиотиков и т.п. С применением генных технологий и естественных биоорганических материалов синтезируются биологически активные вещества – гормональные препараты и соединения, стимулирующие иммунитет.

Для увеличения производства продуктов питания  нужны искусственные вещества, содержащие белки, необходимые для жизнедеятельности живых организмов. Благодаря важнейшим достижениям биотехнологии в настоящее время производится множество искусственных питательных веществ, по многим Свойствам превосходящих продукты естественного происхождения.

Современная биотехнология  позволяет превратить отходы древесины, соломы и другое растительное сырье в ценные питательные белки. Она включает процесс гидролизации промежуточного продукта – целлюлозы – и нейтрализацию образующейся глюкозы с введением солей. Полученный раствор глюкозы представляет собой питательный субстрат микроорганизмов – дрожжевых грибков. В результате жизнедеятельности микроорганизмов образуется светло-коричневый порошок – высококачественный пищевой продукт, содержащий около 50% белка-сырца и различные витамины. Питательной средой для дрожжевых грибков могут служить и такие содержащие сахар растворы, как паточная барда и сульфитный щелок, образующийся при производстве целлюлозы.¹¹

Некоторые виды грибков превращают нефть, мазут  и природный газ в пищевую  биомассу, богатую белками. Так, из 100 т неочищенного мазута можно получить 10 т дрожжевой биомассы, содержащей 5 т чистого белка и 90 т дизельного топлива. Столько же дрожжей производится из 50 т сухой древесины или 30 тыс. м³ природного газа. Для производства данного количества белка потребовалось бы стадо коров из 10 000 голов, а для их содержания нужны огромные площади пахотных земель. Промышленное производство белков полностью автоматизировано, и дрожжевые культуры растут в тысячи раз быстрее, чем крупный рогатый скот. Одна тонна пищевых дрожжей позволяет получить около 800 кг свинины, 1,5-2,5 т птицы или 15-30 тыс. яиц и сэкономить при этом до 5 т зерна.

Некоторые виды биотехнологий включают процессы брожения. Спиртовое брожение известно еще в каменном веке – в древнем Вавилоне варили около 20 сортов пива. Много столетий назад началось массовое производство алкогольных напитков. Еще одно важное достижение в микробиологии – разработка в 1947 г. пенициллина. Двумя годами позже на основе глутаминовой кислоты путем биосинтеза впервые получены аминокислоты. К настоящему времени налажено производство антибиотиков, витаминно-белковых добавок к продуктам питания, стимуляторов роста, бактериологических удобрений, средств защиты растений и др.¹²

С использованием рекомбинантных ДНК удалось синтезировать  ферменты и тем самым расширить их область применения в биотехнологии. Появилась возможность производить множество ферментов при сравнительно невысокой их себестоимости. Известны микроорганизмы, перерабатывающие глюкозу во многие полезные химические продукты. Однако чаще такое растительное сырье потребляется в качестве пищевых продуктов. Для ферментации можно использовать биомассу в виде отходов сельского и лесного хозяйств. Однако она содержит лигнин, препятствующий биокаталитическому расщеплению и ферментации целлюлозных компонентов. Поэтому природную биомассу необходимо предварительно очистить от лигнина.

Дальнейшее развитие биотехнологий связано с модификацией генетического аппарата живых систем.

2. ГЕННЫЕ  ТЕХНОЛОГИИ. ПРОБЛЕМЫ КЛОНИРОВАНИЯ.

XX век стал веком величайших  открытий во всех областях  естествознания, веком научно-технической революции, которая изменила и облик Земли, и облик ее обитателей. Возможно, одной из основных отраслей знания, которые будут определять облик нашего мира в следующем веке, является генетика.

С этой сравнительно молодой  наукой всегда было связано немало споров и противоречий, но последние достижения генетики и генной инженерии, которая вполне может считаться самостоятельной дисциплиной, в таких областях, как исследование генома человека и клонирование, хотя и открыли широкие перспективы развития биотехнологий и лечения различных заболеваний, сделали возможным изменение самой сущности человека, породив тем самым множество вопросов этического, даже, скорее, философского, характера.

Имеет ли человек право  изменять то, что создано природой? Имеет ли право исправлять ее ошибки и, если да, то где та грань, которую  нельзя переступать? Не обернутся ли научные знания катастрофой для всего человечества, как это случилось, когда была открыта энергия атома, уничтожившая Хиросиму, Нагасаки и Чернобыль?

2.1. Достижения  генной инженерии

Генные  технологии основаны на методах молекулярной биологии и генетики, связанных с целенаправленным конструированием новых, не существующих в природе сочетаний генов. Генные технологии зарождались в начале 70-х годов XX в. как методы рекомбинантных ДНК, названные генной инженерией. Основная операция генной технологии заключается в извлечении из клеток организма гена, кодирующего нужный продукт, или группы генов и соединение их с молекулами ДНК, способными размножаться в клетках другого организма. На начальной стадии развития генных технологий был получен ряд биологически активных соединений – инсулин, интерферон и др. Современные генные технологии объединяют химию нуклеиновых кислот и белков, микробиологию, генетику, биохимию и открывают новые пути решения многих проблем биотехнологии, медицины и сельского хозяйства.¹³

Основная цель генных технологий – видоизменить ДНК, закодировав ее для производства белка с заданными свойствами. Современные экспериментальные методы позволяют анализировать и идентифицировать фрагменты ДНК и генетически видоизмененной клетки, в которые введена нужная ДНК. Над биологическими объектами осуществляются Целенаправленные химические операции, что и составляет основу генных технологий.

Генные технологии привели к разработке современных  методов анализа генов и геномов, а они, в свою очередь, – к синтезу, т.е. к конструированию новых, генетически модифицированных микроорганизмов. К настоящему времени установлены нуклеотидные последовательности разных микроорганизмов, включая промышленные штаммы, и те, которые нужны для исследования принципов организации геномов и для понимания механизмов эволюции микробов. Промышленные микробиологи, в свою очередь, убеждены, что знание нуклеотидных последовательностей геномов промышленных штаммов позволит «программировать» их на то, чтобы они приносили большой доход.

Клонирование  эукариотных (ядерных) генов в микробах и есть тот принципиальный метод, который привел к бурному развитию микробиологии. Фрагменты геномов животных и растений для их анализа клонируют именно в микроорганизмах. Для этого в качестве молекулярных векторов – переносчиков генов – используют искусственно созданные плазмиды, а также множество других молекулярных образований для выделения и клонирования.