Реферати » Реферати по біології » Генна інженерія

Генна інженерія

Генна інженерія

Генна інженерія виникає в70-е гг. як нова галузь молекулярної біології, головне завдання якої - активна і цілеспрямована перебудова генрв живих істот, їх конструювання, тобто управління спадковістю.

Генна інженерія - розділ молекулярної генетики, пов'язаний з целеноправленним створенням in vitro нових комбінацій геннетіческого матеріалу, здатного розмножуватися в клітині-хазяїні і синтезувати кінцеві продукти обміну. Виникла в 1972 році, коли в лабораторії П. Берга (Станфордський університет, США) була отримана перша рекомбінантна (гібридна) ДНК (рекДНК), в якій були соеденіни фрагменти ДНК фага лямбда і кишкової палички з кільцевої ДНКобезьярьего вірусу SV40.

Kлючевое значення при конструюванні рекДНК in vitro мають фрагменти-рестріктази, що розсікають молекулу ДНК на фрагменти по строго визначених місцях, і ДНК-лігази, що зшивають фрагменти ДНК в єдине ціле. Тільки після виділення таких фрагментів створення штучних генетичних стуктур стало технічно здійсненним завданням. Рекомбінантна молекула ДНК має форму кільця, вона містить ген (гени), що становить об'єкт генетичних маніпуляцій, і так званий вектор-фрагмент ДНК, що забезпечує розмноження річок ДНК і синтез кінцевих продуктів діяльності генетичної системи-білків. Останнє відбувається вже в клітці-Господар, куди вводиться річок ДНК. Гени, підлягають клонування, можуть бути отримані в складі фрагментів шляхом механічного або рестріктазного дроблення тотальної ДНК. Але структурні гени, як правило, доводитися або синтезувати хіміко-біологічним шляхом, або одержувати у вигляді ДНК-копії інформаційних РНК, соответсвующих обраному гену. Структурні гени містять тільки кодовану запис кінцевого продукту (білка, РНК), повністю позбавлені регуляторних ділянок і тому нездатні, функціонувати ні в клетке-хазяїні, ні in vitro. Функціональні властивості рекДНК надає вектор, в якому присутні ділянки початок реплікації (забезпечує розмноження рекДНК), генетичні маркери, необхідні для селекції, регуляторні ділянки, обов'язкові для траксріпціі і трансляції генів. Велика частина векторів отримана з плазмід кишкової палички та інших бактерій. Використовуючи також вектори на основі фага лямбда, вірусів SV40 і поліоми, дріжджів, Agrobacterium tumefaciens идругие.

При отриманні рекДНК утворюється найчастіше кілька структур, з яких тільки одна є потрібною. Тому обов'язковий етап становить селекція і молекулярне клонування рекДНК, введеної шляхом трансформації в клітку-господаря. Найчастіше як клітини-господаря використовують кишкову паличку, однак застосовують і інші бактерії, а так же дріжджі (Saccharomyces cerevisiae), тваринні і рослинні клітини. Система вектор-господар

Не може бути довільною: вектор підганяється до клітини-господаря, його вибір зависет від видовий специфічності і цілей иследователи. Існує три шляхи селекції рекДНК: генетичний (за маркерами, за допомогою виборчих середовищ), імунохімічний і гібрідізаціонний з міченими ДНК і РНК. РекДНК характеризують фізичним картуванням (розщеплення рекстріктазамі і електрофорез фрагментів в гелі) і аналізом первинної структури. В результаті інтенсивного розвитку методів генної інженерії отримані клони багатьох генів рибосомальної, транспортної та 5S PHK, гістонів, глобіну миші, кролика, людини, колагену, овальбуміна, інсуліну людини, а зовсім недавнє откритіе-расшіровка генома человка, зроблене в січні двохтисячного року, позволет в недалекому майбутньому клонувати человека.Но основі генної інженерії виникла галузь фармацевтичної промисловості, звана "індустрією ДНК" і представляє собою одну з сучасних гілок біотехнології. Допущений для лікувального застосування інсулін людини (хумулін), отриманий по засобом рекомбінантних ДНК. Генна інженерія за короткий термін справила величезний вплив на розвиток різних молекулярно-генетичних методів і дозволила істотно просунутися на шляху пізнання будови і функціонування геннетіческого аппарата.В основі ж генної інженерії закладені знання про властивості організмів, які передаються у спадок-це так звана геннетіческого інформація.

Генетична інформація.

Генетична інформація записана послідовністю нуклеотидів молекул нуклеїнових кислот (ДНК, у деяких вірусів також РНК). Містить відомості про будову всіх (близько 10 000) ферментів, структурних білків і РНК клітини, а також про регулювання їх синтезу. Інфоромацію про властивості організму, яка передається спадково. Генетична інформація записана послідовністю нуклеотидів молекул нуклеїнових кислот (ДНК, у деяких вірусів також РНК). Містить відомості про будову всіх (близько 10 000) ферментів, структурних білків і РНК клітини, а також про регулювання їх синтезу. Зчитують генетичну інформацію різні ферментні комплекси клітини. Один з таких комплексів - апарат трансляції, складається з більш ніж 200 різних макромолекул (навіть у такого порівняно простого організму, як кишкова паличка). Генетичні інформація, яка зчитується в процесі трансляції, складається із значень триплетів генетичного коду і включає знаки початок і закінчення білкового синтезу. Інші складові генетичної інформації зчитуються апаратами реплікації, транскрипції, а також апаратами інших процесів, що оперують молекулами, нуклеїнових кислот (таких, як репорація, рестрікація, модефікації, рекомендація, сеграція) і різними регуляторними білками. У багатоклітинних організмів при статевому розмноженні генетична інформація передається з покоління в покоління через посередництво статевих клітин у прокаріотічних мікроорганізмів ірмеются особливі типи передачі генетічекой інформації - трансдукция, тансформація.

Отже, володіючи генетичною інформацією можна побудувати карти хромосом з нанесенням на них порядку розташування генів, що успішно здійснив Томас Гент Морган (1866-1945) тчательно вивчивши явище зчеплення і перехрещення, що відбувається між гомологічними хромосомами і здійснює рекомбінацію генів.

Генетична карта.

Генетична карта хромосоми - схема взаємного розташування генів, що знаходяться в одній групі зчеплення. Для сотавленія генетичних карт хромосом необхідно виявлення безліч мутантних генів і проведення численних схрещувань. Відстань між генами на генетичній карті хромосом визначають за чистотою Кросинговер між ними. Одиницею відстані генетичної карті хромосом мейотіческі діляться клітин є морганіда, соотвеьсвующая одному відсотку кросинговеру. Для побудови генетичної карти хромосоми еукаріот (найбільш докладна гентический карти сотавленни для дрозофіли, у якої вивчено більше тисячі мутантних генів, а також для кукурудзи, що має в десяти груп зчеплення з вище чотирьохсот генів) використовують меотичний і митотический кроссинговер. Порівняння генетичних карт хромосом, побудованих різними методами у одного і того ж виду, виявляє однаковий порядок розташування генів, хоча расстоуніе між конкретними генами на мейотіческіх і митотических генетичних картах хромосом можуть розрізнятися. В нормі генетичні карти хромосом у еукаріот лінійні, проте, наприклад, при побудові генетичних карт хромосом у гетерозигот по транслакаціі виходить генетична карта хромосом у вигляді хреста. Це вказує на те, що форма карт відображає характер кон'югації хромосом. У прокаріотів і вірусів генетичні карти хромосом також будують за допомогою рекомбінації. При картуванні генів у бактерій за допомогою кон'югації виходить кільцева генетична карта хромосоми. Значення генетичних карт дозволяє планувати роботу з отримання організмів з певними сполученнями ознак, що використовується в генетичних експериментах селекційній практиці. Порівняння генетичних карт хромосом різних видів сприяє еволюціоонному процесу. На основі ж генетичних карт проводять генетичний аналіз.

Генетичний аналіз.

Генетичний аналіз - це сукупність методів иследований спадкових властивостей організму (його генотипу), оскільки аналіз елементів генотипу (груп зчеплення, генів і внутрігенних структур) здійснюється, як правило, опосередковано, через ознаки, геннетіческого аналіз є по суті аналізом ознак, контрольованих тими чи іншими елементами генотипу. Залежно від завдання і особливостей досліджуваного об'єкта генетичний аналіз проводять на популяційному, організмовому, клітинному і молекулярному рівнях.

До основних методів геннетіческого аналізу відносяться:

Селекційний метод, за допомогою якого здійснюють підбір або створення вихідного матеріалу, що піддається подальшому аналізу (наприклад ,. Г. Мендель, який по суті є основоположником генетичного аналізу, починав свою роботу з отримання константних-гомозиготних-форм гороху шляхом самозапилення);

Гибридологический метод, який представляє собою систему спеціальних схрещувань і обліків їх результатів;

Цітогенетічедскій метод, що полягає в цитологічному аналізі генетичних структур і явищ на основі гибридологического аналізу з метою співставлення генетичних явищ зі структурою і поведінкою хромосом і їх ділянок (аналіз хромосомних і геномних мутацій, побудова цитологічних карт хромосом, цитохимические вивчення активності генів). Окремий випадок цітогенетічского методу - геномної аналіз. На основі популяційного методу вивчають генетичну структуру популяцій різних організмів: кількісно оцінюють розподіл особин різних генотипів в популяції, аналізують динаміку генетичної структури популяцій під дією різних факторів (при цьому використовують створення модельних популяцій).

Молекулярно-генетичний метод являє собою біохімічне та фізико-хімічне вивчення структури і функції генетичного матеріалу і направлений на з'ясування етапів шляху «ген - ознака» і механізмів взаємодії різних молекул на цьому шляху.

Мутаційний метод дозволяє (на основі всебічного аналізу мутації) встановити особливості, закономірності та механізми мутагенезу допомагає у вивченні структури і функції генів. Особливе значення мутаційний метод набуває при роботі з організмами, що розмножуються безстатевим шляхом і в генетиці людини, де можливості гибридологического аналізу вкрай ускладнені.

Близнюковий метод, що полягає в аналізі та порівнянні мінливості ознак в межах різних груп близнюків, дозволяє оцінити відносну роль генотипу і зовнішніх умов спостерігається мінливості. Осібне важливий еттот метод при роботі з малоплодовітимі організмами, що мають пізні терміни настання статевої зрілості (наприклад, велика рогата худоба), а так само в генетиці людини. У генетичному аналізі використовують і багато інших методів (онтогенетический, імуногенетичний, математичний і так далі), що дозволяють комплексно вивчати генетичний матеріал.

Генетичний аналіз є вихідним і необхідним етапом на шляху до генетичному синтезу (отриманню організмів із заданими властивостями), в тому числі методами генетичної інженерії.

Уже в 80-их рр. геная інжененерія могла дати в необмеженій кількості гормони та інші білки людини, необхідні дла лікування генетичних хвороб (наприклад, інсулін, гормон росту та інші). Найбільше ж відкриття, зроблене вченими у 2000 році - розшифровка генома людини, позволело клонувати не тільки органи, а й людину.

Список літератури

Біологічний енциклопедичний словник

Москва, «радянська енциклопедія» - 1989 г .; головний редактор М.С. Гіляров

Девіс Р.,

Сторінки: 1 2

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар