A гафуров, A. Абдукаримов, Ж. Талипова, О. Ишанкулов, М. Умаралиева, И. Абдурахманова

Ключевые слова:
Полимеразы, сайты ревертазы, рестрикции.
Вопросы и задания:
1. На какие группы подразделяются ферменты, используемые в генетиче-
ской инженерии?
2. Расскажите о механизме работы фермента полимеразы.
3. В каких целях используются рестриктазы?
4. Расскажите о механизме работы ферментов рестриктаз.
5. Объясните деятельность фермента обратной транскриптазы.

---

131
§ 30. ПОЛУЧЕНИЕ РЕКОМБИНАНТНОЙ ДНК
Генетическая рекомбинация – это получение изменённых хромосом из 
различных источников генов или в процессе нормального биологиче-
ского обмена. Новая молекула ДНК образуется при разрыве цепи ДНК 
или в процессе рекомбинационного воссоединения. Форм передач на-
следственной информации, обмена и изменения в природе очень много, 
они являются источниками образования организмов, обладающих новы-
ми свойствами.
Рекомбинантную ДНК можно получить путём искусственного воссое-
динения генов различных организмов. Генная инженерия или технология 
рекомбинации ДНК путём проведения опытов обеспечивает передачу на-
следственного материала одного организма (донора) в другой организм 
(реципиент). Например, в микробиологической промышленности путём 
введения азотофиксирующих генов, в целях повышения урожайности 
растений, получают штамм азотфиксирующих бактерий (это приводит к 
уменьшению использования удобрений и к улучшению окружающей сре-
ды.) На сегодняшний день методы генной инженерии дают возможность 
из штаммов рекомбинантных бактерий получить биологически активные 
соединения, в том числе, гормоны (инсулин, соматропин, соматостатин), 
препарат против вирусов – интерферон. Перенос гена в геном другого 
организма позволяет исправить наследственные дефекты. Способ получе-
ния рекомбинантной ДНК – это перспектива излечения наследственных 
заболеваний, при этом в геном больного вместо поврежденного гена вво-
дится нормально функционирующий ген.
Искусственное получение рекомбинантной ДНК впервые осуществле-
но американскими учёными Гербертом Бойером и Стенли Коэном, в 1972 
году. Хромосомную ДНК бактерии Е. coli и ее плазмиды они подвергали 
обработке в отдельных пробирках ферментом рестриктазой Eco RI (Эко-
эр- один), образующим «липкие» концы. В составе кольцевой плазмиды 
содержится только одна специфическая нуклеотидная последовательность, 
которую распознает и разрезает фермент рестриктаза Eco RI. Этот фермент 
разрезает двойную цепь ДНК плазмиды только в одном месте и переводит 
кольцевую плазмиду в открытое состояние с «липкими» концами. Eco RI 
разрезает молекулу ДНК хромосомы на столько отрезков, сколько она со-
держит специфических нуклеотидных последовательностей, которые могут 
быть распознаны ферментом рестриктазой Eco RI. Отрезки ДНК в сильном 
электрическом поле электрофоретической установки разделяются по вели-
чине, и выделенные отрезки окрашиваются. Из электрофоретичеекого геля

---

132
можно выделить отрезок ДНК любой величины путем его растворения в 
воде. Таким способом Г. Бойер и С. Коэн смешали в пробирке выделенный 
отрезок ДНК хромосомы с «липкими» концами и ДНК плазмиды, нахо-
дящиеся в открытом состоянии, и сшили эти отрезки ДНК при помощи 
фермента лигазы с образованием ковалентных связей. В результате в состав 
плазмиды был введен отрезок ДНК. Таким образом, была впервые создана 
рекомбинантная пдазмида. В этой молекулярной конструкции ДНК плазми-
ды выполняет векторную (направляющую) функцию, поскольку, как указы-
валось выше, плазмиды могут рекомбинироваться в хромосомной ДНК. Эта 
векторная конструкция в силу наличия в ней гена устойчивости к антибио-
тикам была введена в бесплазмидную, т. е. неустойчивую к антибиотикам 
бактериальную клетку. Бактерии с рекомбинантными плазмидами имеют 
ген устойчивости к антибиотикам, и в отличие от бесплазмидных бактерий, 
не погибают в питательной среде, содержащей антибиотик. Поэтому в про-
бирку вводится антибиотик и выделяется клон рекомбинантной бактерии, 
который затем выращивается. В каждой бактерии, составляющей данный 
клон, будет содержаться отрезок чужой (гетерологичной) ДНК, и этот от-
резок может размножаться по мере размножения бактериальной биомассы. 
Если рекомбинантная плазмида обладает способностью к автономной ре-
пликации, то отрезок чужой ДНК может размножаться еще десятки раз
.
Рис.70.
1 – с использованием 
целевого ограничения генов; 
2 – векторная плазмида; 
3 – резка плазмиды путем 
ограничения; 4 – образование 
рекомбинантной плазмы (век-
торной конструкции) в плазмиду, 
связанную с ферментом лигазы; 
5 – введите вектор в бактериаль-
ную клетку; 6 – плазма
. 
7 – бак-
териальная ДНК; 8 – Репликация 
генов клонированием бактерий.
Размножение чужой ДНК посредством векторной конструкции называ-
ется 
клонированием
генов
. В качестве вектора при клонировании отрезков 
ДНК могут быть использованы вирусные и фаговые молекулы ДНК или 
блуждающие генетические элементы. Этапы получения рекомбинантной 
ДНК трансгенного организма:

---

133
1. Из организма доноров нужных генов, выделяют молекулу донорной, 
или клонируемой, ДНК, которая содержит нужную последователь-
ность генов. 
2. Донорную ДНК гидролизуют ферментами в нужных местах, вырезая 
участок с необходимым геном и отделяя его от других частей моле-
кулы ДНК – донора. 
3. ДНК-вектор разрезают в таком месте, куда можно будет встроить ген 
донора. 
4. ДНК-вектор «сшивают» (соединяют) с вводимым геном донора. Об-
разуется рекомбинантная ДНК и клонируется. 
5. Новая молекула ДНК, содержащая встроенный ген, вводится в клет-
ку хозяин (реципиент). Для этого используют специальные приёмы: 
прогревание, добавление некоторых веществ и др.
6. В клетке-хозяине рекомбинантная ДНК реплицируется (воспроизво-
дится) и передаётся потомкам.
7. Введение рекомбинантной ДНК в клетку-хозяин называется транс-
формацией. Организмы, содержащие фрагменты чужеродной ДНК, 
называют трансгенными.