И.Б. Лещинская - Генетическая инженерия (статья) (1117873)
Текст из файла
GENETIC ENGINEERINGI. B. LESHCHINSKAYA© ã¢ËÌÒ͇fl à.Å., 1996In 1972 Paul Berg and coworkers published thefirst results of the in vitroconstruction of the hybridDNA molecule consistingof fragments of phage,bacterial, and viral DNAs.Thus, a new branch ofmolecular biology, namedgenetic (gene) engineering, made its appearance. The goal ofgenetic engineering is tocreate new genetic constructs and, eventually,organismswithnewhereditary traits.32Ç 1972 „. èÓÎ Å„ Ò ÒÓÚÛ‰ÌË͇ÏË ÓÔÛ·ÎËÍÓ‚‡ÎË ÔÂ‚Û˛ ‡·ÓÚÛ Ó ÔÓÎÛ˜ÂÌËË in vitro (‚Ì ӄ‡ÌËÁχ) ÂÍÓÏ·Ë̇ÌÚÌÓÈ („˷ˉÌÓÈ) ÏÓÎÂÍÛÎ˚ Ñçä, ÒÓÒÚÓfl˘ÂÈËÁ Ù‡„ÏÂÌÚÓ‚ Ù‡„Ó‚ÓÈ,·‡ÍÚ¡θÌÓÈ Ë ‚ËÛÒÌÓÈ Ñçä. í‡Í Ӊ˷ҸÌÓ‚‡fl ÓÚ‡Òθ ÏÓÎÂÍÛÎflÌÓÈ ·ËÓÎÓ„ËË, ÔÓÎۘ˂¯‡fl ̇Á‚‡ÌË “„ÂÌÂÚ˘ÂÒ͇fl („ÂÌ̇fl) ËÌÊÂÌÂËfl”.
ë‚ÓÂÈ ˆÂθ˛Ó̇ ËÏÂÂÚ ÒÓÁ‰‡ÌË ÌÓ‚˚ı „ÂÌÂÚ˘ÂÒÍËı ÒÚÛÍÚÛ Ë, ‚ ÍÓ̘ÌÓÏ Ò˜ÂÚÂ,ÒÓÁ‰‡ÌË ӄ‡ÌËÁÏÓ‚ ÒÌÓ‚˚ÏË Ì‡ÒΉÒÚ‚ÂÌÌ˚ÏË Ò‚ÓÈÒÚ‚‡ÏË.ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИНЖЕНЕРИЯà. Å. ãÖôàçëäÄüä‡Á‡ÌÒÍËÈ „ÓÒÛ‰‡ÒÚ‚ÂÌÌ˚È ÛÌË‚ÂÒËÚÂÚПосвящается светлой памятиакадемика А.А. БаеваÇÇÖÑÖçàÖВ 1972 году появилась первая публикация, в которой сообщалось о получении in vitro рекомбинантной ДНК, состоящей из фрагментов разныхмолекул ДНК: вирусной, бактериальной и фаговой.Работа была выполнена американским ученым Полом Бергом с сотрудниками и ознаменовала рождение новой отрасли молекулярной биологии — генетической (генной) инженерии.А.А.
Баев был первым в нашей стране ученым,который поверил в перспективность генной инженерии и возглавил исследования в этой области.Генетическая, или генная, инженерия, по егоопределению, — это конструирование in vitro функционально активных генетических структур (рекомбинантных ДНК), или, иначе, — созданиеискусственных генетических программ. Генная инженерия имеет целью изучение интимных механизмов функционирования генетического аппарата эукариот, включая человека, что другими приемамисделать невозможно.
Вместе с тем, генная инженерия ставит перед собой обширные практические задачи, немало из которых уже решено. Прежде всего это получение путем бактериального синтезаряда лекарственных средств, например инсулина,интерферонов. Важнейшим достижением являетсясоздание диагностических препаратов, в частности,для выявления такого опасного заболевания, какСПИД.
Получение так называемых трансгенныхрастений открывает принципиально новые возможности для растениеводства в создании сельскохозяйственных культур, устойчивых к экстремальным воздействиям и инфекционным поражениям.Это далеко не полный перечень практических свершений генной инженерии.После первых успешных экспериментов с рекомбинацией молекул ДНК в пробирке появилисьпервые сомнения и опасения, не принесет ли генная инженерия вред природе и человечеству.
В июле1974 года несколько крупных ученых обратились кнаучной общественности с предложением наложить мораторий на работы с рекомбинантнымиДНК in vitro. В феврале 1975 года в Калифорнии наАсиломарской конференции собрались 140 ученыхразных стран, работающих в области геннойинженерии. Всесторонне изучив результаты ивозможные последствия, ученые пришли к выводу, что потенциальные опасности невелики,так как рекомбинантные штаммы в природныхусловиях нежизнеспособны и их бесконтрольноеëéêéëéÇëäàâ éÅêÄáéÇÄíÖãúçõâ ÜìêçÄã, ‹1, 1996распространение маловероятно.
Было решено прервать мораторий и продолжить исследования ссоблюдением специально разработанных правил.Сегодня мы можем отметить, что почти за четвертьвека своего существования генная инженерия непричинила никакого вреда самим исследователям,не принесла ущерба ни природе, ни человеку. Свершения генной инженерии как в познании механизмов функционирования организмов, так и в прикладном плане весьма внушительны, а перспективыпоистине фантастичны.В одной статье невозможно даже коротко изложить современное положение и перспективы генетической инженерии. Мы рассмотрим следующие,на наш взгляд, наиболее интересные вопросы.1.
Каковы теоретические основы генетическойинженерии?2. Чем генная инженерия принципиально отличается от классической селекции?3. Как это делается?4. Некоторые научные результаты.5. Наиболее впечатляющие практические свершения.äÄäéÇõ íÖéêÖíàóÖëäàÖ éëçéÇõ ÉÖççéâàçÜÖçÖêàà?Молекулярная биология заявила о себе в качестве самостоятельной науки в 1953 году, когда ДжеймсУотсон и Френсис Крик открыли знаменитую двойную спираль ДНК и постулировали матричный механизм ее синтеза.В соответствии с этим механизмом двойная спираль ДНК при репликации разделяется и каждаяцепь служит матрицей для синтеза дочерней цепи,которая по своей первичной структуре являетсязеркальным отражением матрицы. В результате такого матричного синтеза образуются две совершенно идентичные двуспиральные молекулы ДНК,каждая из которых передается в дочерние клетки.Последние получают всю генетическую программуот родительской клетки. По такому же матричномумеханизму осуществляется синтез РНК, толькоРНК синтезируется в виде односпиральной цепи,которая комплементарна ДНК-матрице.
Этот процесс получил название транскрипции. А процесссинтеза белка на РНК-матрице (мРНК) происходитна рибосомах, и структура белка соответствуетструктуре мРНК. Это очень сложный процесс, онназывается трансляцией, и в нем участвует транспортная РНК (тРНК). Она доставляет в рибосомуаминокислоты и адаптирует язык мРНК к языкубелка. Таким образом, процесс матричного синтезаДНК определяет передачу наследственной информации от родительской клетки в дочернюю.
В процессе матричного синтеза РНК происходит передача информации (генетического кода данного белка)от ДНК на мРНК, а мРНК переносит информациюна рибосому, где она реализуется в виде конкретнойструктуры белка.ãÖôàçëäÄü à.Å. ÉÖçÖíàóÖëäÄü àçÜÖçÖêàüПри половом процессе может происходить обменучастками между двумя хромосомами (молекуламиДНК) от двух скрещиваемых индивидуумов.
Этотпроцесс получил название рекомбинации, и в клеткечаще всего он может происходить только между гомологичными хромосомами, так как комплементарные по своей структуре молекулы ДНК притягиваются друг к другу и обмениваются генетическимидетерминантами, в результате чего образуется дочерняя хромосома, содержащая элементы структуры отдвух родительских хромосом. Открытый недавнопроцесс негомологичной рекомбинации осуществляется только в том случае, если в одной из взаимодействующих молекул ДНК есть гены, кодирующиеспециальные ферменты разрезания ДНК.Следующее важное открытие, предопределившеевозникновение генной инженерии, — обнаружениев бактериальных клетках внехромосомных маленьких кольцевых молекул ДНК. Эти минихромосомывпервые были обнаружены в начале 50-х годов и получили название плазмид.
Плазмиды обладаютспособностью к автономной от хромосомы репликации, поэтому плазмиды содержатся в клетке в виденескольких копий. Различаются плазмиды погенетическим детерминантам. Очень важно, чтоплазмиды из-за своих малых размеров могут бытьвыделены из клетки в неповрежденном, нативномсостоянии.В 1970 году американцы Келли и Смит с сотрудниками выделили первую рестриктазу — фермент,который вызывает гидролиз ДНК в строго определенных местах с образованием так называемых липких концов, о чем подробнее будет рассказано втретьем разделе. Существование таких ферментоврестриктаз было доказано в опытах швейцарцевЛинна и Арбера в конце 60-х годов. В настоящеевремя описано множество таких ферментов, которые применяются в генной инженерии.Таким образом, к началу 70-х годов были сформулированы основные принципы функционирования нуклеиновых кислот и белков в живом организме и созданы теоретические предпосылки геннойинженерии (схема 1).Схема 1. Теоретические предпосылки генной инженерии1.
Молекулярные механизмы матричного синтеза:РепликацияДНКДНКТранскрипцияДНКРНКТрансляциямРНКбелокОбмен генами у гомологичных хромосом при половом процессеРекомбинация2. Кольцевые двуспиральные малыемолекулы ДНК, автономно размножающиеся в бактериальной клетке инесущие маркерный генПлазмиды3. Ферменты, способные расщеплятьДНК в строго определенном месте собразованием липких концов уобразуемых фрагментовРестриктазы33óÖå ÉÖççÄü àçÜÖçÖêàü èêàçñàèàÄãúçééíãàóÄÖíëü éí äãÄëëàóÖëäéâ ëÖãÖäñàà?Для того чтобы это понять, перечислим ограничения, с которыми сталкиваются селекционеры приполучении новых пород животных, сортов растенийили активных рас практически ценных микроорганизмов:1) нельзя скрещивать неродственные виды;2) нельзя извне управлять процессом рекомбинации в организме;3) нельзя предугадать, какое получится потомство.Известно, что в природе скрещиваются междусобой только близкородственные организмы, таккак существуют специальные клеточные барьерыскрещивания клеток.
Кроме того, процесс рекомбинации заключается во взаимодействии междугомологичными, то есть близкими по своей молекулярной структуре, хромосомами. Постоянство своего генетического состава организм очень надежноохраняет. Даже самая богатая фантазия не может вообразить, каких монстров породила бы природа, если бы не охраняла чистоту вида, препятствуя скрещиванию неродственных форм.Генетическая рекомбинация в организме —очень сложный процесс, которым управлять извненевозможно. Это обстоятельство делает путь к получению новой породы или расы очень тернистым,долгим, а подчас и невозможным.Результаты скрещивания невозможно предсказать заранее. Как хочется, чтобы ребенок был такимже очаровательным, как мама, сильным и добрым,как папа, умным, как дедушка, и веселым, как бабушка.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
