ximia.org - сайт о химии для химиков
РАЗДЕЛЫ САЙТА
Разная химия
Неорганическая
Органическая
Биологическая
Наглядная биохимия
Токсикологическая

База знаний
Химическая энциклопедия
Справочник по веществам
Таблица Д.И. Менделеева
Гетероциклические соед.
Теплотехника
Углеводы

Партнёры по Химии
Всё об Алхимии

Химия в жизни
Каталог предприятий

Дополнительно
Лекарственные средства Фармацевтический справ.

 
Всё о Химии - Ximia.org

ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИНЖЕНЕРИЯ


Алфавитный указатель: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИНЖЕНЕРИЯ (генная инженерия), создание с помощью биохим. и (или) хим. синтеза генетич. структур, способных размножаться и действовать в клетке-хозяине, изменять ее генетич. программу и синтезировать требуемые продукты, обычно белки. Возникла в 1972, когда была получена первая такая структура. Будучи новым этапом развития молекулярной генетики, Г. и. использует достижения микробиологии, биохимии, биоорг. химии и молекулярной биологии.

Представление о том, что носителем генетич. информации является ДНК, возникло еще в 1944. Было известно также, что ген представляет собой отрезок ДНК, кодирующий определенный белок, и что передача наследств. информации между поколениями происходит посредством удвоения молекул ДНК. Но любым манипуляциям препятствовала огромная молекулярная масса ДНК, составляющая миллионы и миллиарды на клетку, и невозможность получать химически однородные небольшие ее фрагменты. Положение изменилось, когда удалось обнаружить и выделить два рода ферментов: 1) рестриктирующие эндонуклеазы (рестриктазы) - они рассекают молекулы ДНК в пределах строго определенных нуклеотидных последовательностей; их описано ок. 400, наиб. употребительны рестриктазы Eco RI, Hind III, Bam HI, Pst I, Sal I и др. 2) ДНК-лигазы (прежде всего фермент кишечной палочки, индуцируемый бактериофагом Т4), к-рые сшивают двухцепочечные фрагменты ДНК, восстанавливая межнуклеотидные связи в местах единичных разрывов. С помощью этих ферментов получают удобные для генетич. операций фрагменты ДНК и соединяют их в единое целое. Для такого объединения безразлично происхождение ДНК (химически у всех существ она одинакова), между тем в природе объединению генетич. информации неродственных существ препятствуют разл. межвидовые барьеры.

Конечный продукт генетич. манипуляций (рекомбинантные молекулы ДНК) состоит из двух компонентов: изучаемого полинуклеотидного фрагмента (обычно структурного гена) и вектора. В последовательности нуклеотидов гена закодирована последовательность аминокислот белка. Ген м. б. выделен из прир. источника с помощью рестриктаз, получен спец. методом посредством фермента обратной транскриптазы или же синтезирован химически. Однако структурные гены как таковые лишены регуляторных генетич. элементов и сами по себе не могут функционировать в клетке-хозяине, т.е. умножаться в числе и обеспечивать синтез белка. Функциональный компонент рекомбинантной ДНК-вектор, т.е. специально сконструированная молекула, содержащая регуляторные участки, а именно: начало репликации ДНК, генетич. маркеры, необходимые для селекции, и др. элементы, нужные для сложного процесса реализации генетич. информации. Большинство векторов получено на основе плазмид (небольших кольцевых молекул ДНК бактерий), фагов лямбда и М13, вирусов SV40 и полиомы (для животных клеток), плазмиды Ti из Agrobacterium tumefaciens (для клеток растений), двухмикронной плазмиды пекарских дрожжей. Самый распространенный бактериальный вектор-плазмида рВН 322 (мол. м. 2,6*106, маркеры - резистентность к антибиотикам ампициллину и тетрациклину, единичные места расщепления для рестриктаз Eco RI, Bam HI, Hind III, Pst I, Sal I). Структурный ген, вырезанный из к.-л. ДНК с помощью определенной рестриктазы или комбинации рестриктаз, соединяют действием лигазы с выбранным вектором и получают кольцевидную рекомбинантную молекулу ДНК. Ее вводят в клетку-хозяина: это бактерии (кишечная, сенная палочка и др.), дрожжевые, животные или растит. клетки. Затем проводят селекцию -отбор клеток, содержащих рекомбинантные ДНК, и получают клон, т.е. клетки, однородные по своим генетич. и иным характеристикам. Размножением такого клона можно получить нужное кол-во однородного генетич. материала и, при желании, конечного продукта-белка.

Г. и. стала основой развития молекулярной генетики. Благодаря возможности клонирования чужеродных генов в бактериях, животных и растит. клетках (выделены клоны мн. генов: рибосомной РНК, гистонов, интерферона и гормонов человека и животных и т. п.), Г. и. имеет прикладное значение. Она составляет, наряду с клеточной инженерией, основу совр. биотехнологии. С помощью методов Г. и. получены мн. новые, иногда неожиданные данные, открыто, напр., мозаичное строение генов у высших организмов, изучены транспозоны бактерий и мобильные диспергированные элементы высших организмов, открыты онкогены и т.п. (см. Мигрирующие генетические элементы).


===
Исп. литература для статьи «ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИНЖЕНЕРИЯ»:
Генетическая инженерия, под ред. А. А. Баева, ч. 1-2, М., 1979-80 (Итоги науки и техники. Сер. Молекулярная биология, т. 12); "Ж. Всес. хим. о-ва им. Д.И.Менделеева", 1984, т. 29, № 2; МаниатисТ., ФричЭ., СэмбрукДж., Методы генетической инженерии. Молекулярное клонирование, пер. с англ., М„ 1984. , А. А. Баев.

Страница «ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИНЖЕНЕРИЯ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

 

Всё о Химии для учителей, учеников, студентов и просто химиков