|
6.2. Генетическая инженерия и область ее применения в биотехнологии
Генетическая инженерия является сердцевиной биотехнологии. Она по существу сводится к
генетической рекомбинации, т.е. обмену генами между двумя хромосомами, которая приводит к
возникновению клеток или организмов с двумя и более наследственными детерминантами
(генами), по которым родители различались между собой. Метод рекомбинации
in vitro
или
генетической инженерии заключается в выделении или синтезе ДНК из отличающихся друг от
друга организмов или клеток, получении гибридных молекул ДНК, введении рекомбинантных
(гибридных) молекул в живые клетки, создании условий для экспрессии и секреции продуктов,
кодируемых генами.
Гены, кодирующие те или иные структуры, или выделяют (клонируют) как таковые
(хромосомы, плазмиды), или прицельно выщепляют из этих генетических образований с помощью
ферментов рестрикции. Эти ферменты, а их уже известно более тысячи, способны резать ДНК по
многим определенным связям, что является важным инструментом генной инженерии.
В последнее время обнаружены ферменты, расщепляющие по определенным связям РНК,
наподобие рестриктаз ДНК. Эти ферменты названы рибозимами.
Сравнительно небольшие гены могут быть получены с помощью химического синтеза. Для
этого вначале расшифровывают число и последовательность аминокислот в белковой молекуле
вещества, а затем по этим данным узнают очередность нуклеотидов в гене, поскольку каждой
аминокислоте соответствуют три нуклеотида (кодон). С помощью синтезатора создают
химическим путем ген, аналогичный природному гену.
Полученный одним из способов целевой ген с помощью ферментов лигаз сшивают с
другим геном, который используется в качестве вектора, для встраивания гибридного гена в
клетку. Вектором могут служить плазмиды, бактериофаги, вирусы человека, животных и
растений.
Экспрессируемый ген в виде рекомбинатной ДНК (плазмида, фаг, вирусная ДНК)
встраивается в бактериальную или животную клетку, которая приобретает новое свойство -
продуцировать несвойственное этой клетке вещество, кодируемое экспрессируемым геном.
В качестве реципиентов экспрессируемого гена чаще всего используют
E. coli, B.
subtilis,
псевдомонады, нетифоидные серовары сальмонелл, дрожжи, вирусы.
Методом генной инженерии созданы сотни препаратов медицинского и ветеринарного
назначения, получены рекомбинантные штаммы-суперпродуценты, многие из которых нашли
практическое применение. Уже используются в медицине полученные методом генной инженерии
вакцины против гепатита В, интерлейкины-1, 2, 3, 6, инсулин, гормоны роста, интерфероны α, β, γ,
фактор некроза опухолей, пептиды тимуса, миелопептиды, тканевый активатор плазминогена,
эритропоэтин, антигены ВИЧ, фактор свертывания крови, моноклональные антитела и многие
антигены для диагностических целей.
Задания для самоподготовки (самоконтроля) (к главам 5, 6)
A. Назовите процесс, в котором принимает участие бактериофаг:
1. Конъюгация.
128
2. Трансформация.
3. Трансдукция.
4. Репарация.
Б. Назовите свойства плазмиды, необходимые для осуществления передачи хромосомы
путем конъюгации:
1. Интегративность.
2. Гипермутабельность.
3. Трансмиссивность.
4. Суперспирализованность.
B. Назовите структуры, которые участвуют в распространении генов в популяции бактерий:
1. Плазмиды.
2. Интегрон.
3. Транспозон.
4. Репликон.
Г. Назовите ферменты, которые применяются в генной инженерии:
1. Рестриктазы.
2. Лигазы.
3. Протеазы.
4. ДНК-полимераза.
Д. При санитарно-бактериологическом контроле продукции молочного завода из образцов
сметаны был высеян возбудитель дизентерии
Shigella flexneri.
Сразу же была проведена проверка
сотрудников этого завода на бактерионосительство, во время которой от сотрудника К. был
выделен возбудитель того же вида и серовара. Назовите метод, который можно использовать для
внутривидовой идентификации выделенных культур, позволивший бы подтвердить или
опровергнуть тот факт, что сотрудник К. явился источником заражения продукции.
Do'stlaringiz bilan baham: |
