Биотехнология ответственный редактор академик И. И. Гительзон

Глава 4. ГЕНЕТИЧЕСКАЯ И КЛЕТОЧНАЯ
ИНЖЕНЕРИЯ 
При оптимизации любого биотехнологического процесса, протекаю-
щего с участием живых организмов, основные усилия обычно направлены 
на улучшение их генетических свойств. Традиционно для этих целей ис-
пользовали мутагенез с последующим скринингом и отбором подходящих 
вариантов. Сегодня в этой области произошли громадные перемены. В 
настоящее время разрабатываются и применяются принципиально новые 
методы, основанные на технологии рекомбинантных ДНК. Модификация 
генетического материала осуществляется разными методами: в живом 
организме (in vivo) и вне его (in vitro), соответственно, это два направле-
ния – клеточная инженерия и генетическая инженерия.
С помощью этих методов возможно получение новых высокопродук-
тивных продуцентов белков и пептидов человека, антигенов, вирусов и др. 
Развитие генетической и клеточной инженерии приводит к тому, что био-
технологическая промышленность все шире и шире завоевывает новые 
области производства. Фундаментом для возникновения новейших мето-
дов биотехнологии послужили открытия в генетике, молекулярной биоло-
гии, генетической энзимологии, вирусологии, микробиологии и других 
дисциплинах.
4.1. МЕТОДЫ И ВОЗМОЖНОСТИ
ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНЖЕНЕРИИ 
Быстрое внедрение новейших фундаментальных достижений в практи-
ку и существенное влияние последних на уровень теоретических исследо-
ваний, свойственные биотехнологии, наиболее наглядно проявляются на 
примере развития генетической инженерии.
Важнейшим этапом для развития биотехнологии было выделение в се-
редине текущего столетия молекулярной биологии в самостоятельную 
дисциплину. Возникновение молекулярной биологии стало возможным 
благодаря взаимодействию генетики, физики, химии, биологии, математи-
ки и др. Э. Чаргофф и З. Д. Хочкис, исследуя молекулярные соотношения 
нуклеотидных оснований в ДНК (аденин, гуанин, цитозин, тимин) показа-
ли, что у различных организмов они одинаковы. Это открытие сыграло 
ключевую роль в установлении структуры ДНК. Большую роль в расшиф-
ровке структуры ДНК сыграл прогресс в области генетики бактерий и бак-
териофагов. Было установлено (А. Херши, М. Чейз, Дж. Ледерберг, 
Н. Циндер), что трансдукция (перенос генетического материала) может 
осуществляться с помощью бактериофага, а фаговой ДНК может принад-
лежать роль носителя наследственности. Б. Хейсом были выяснены также 

---

123 
закономерности полового процесса у бактерий (конъюгация), при кото-
ром из донорских клеток, имеющих F-фактор (фертильность) генетиче-
ский материал переносится в реципиентные клетки. Дж. Уотсон и Ф. Крик 
предложили комплиментарную модель строения ДНК и механизм ее реп-
ликации; было раскрыто уникальное свойство ДНК – способность само-
воспроизведения (репликация).  
На базе молекулярной биологии и генетики микроорганизмов к началу 
60-х гг. сформировалась молекулярная генетика. Г. Гамов в 1954 г. вы-
двинул гипотезу о том, что каждый кодон (последовательность нуклеоти-
дов, кодирующая одну аминокислоту) должен состоять из трех нуклеоти-
дов. В 1961 г. было подтверждено экспериментально, что первичная 
структура белка закодирована в ДНК в виде последовательности нуклео-
тидных триплетов (кодонов), каждая из которых соответствует одной из 
20 аминокислот. К 1966 г. удалось получить данные о строении генетиче-
ского кода.
Следующим был вопрос о том, как переносится информация с ДНК, на-
ходящейся в ядре, в цитоплазму, где реализуется синтез белка на рибосомах. 
Было установлено, что последовательность триплетных кодонов, хранящая-
ся в ДНК, транскрибируется (переписывается ) в недолговечные молекулы 
информационной РНК (иРНК). Данный этап ДНК 
→ иРНК был назван