Введение.
Глава 1. Общие понятия генной инженерии.
1.1. История открытия нуклеиновых кислот.Доказательства генетической роли нуклеиновых кислот в передаче наследственной информации.
1.2. Инициация репликации ДНК Escherichia coli. Предзатравочный комплекс. Роль Dam-метилазы.
1.3. Общий принцип получения рекомбинантных молекул ДНК. Объединение сегментов ДНК из разных источников in vitro.
Заключение.
Список использованной литературы.
Введение.
Генная инженерия – это метод биотехнологии, который занимается исследованиями по перестройке генотипов.
Генотип является не просто механической суммой генов, а сложной, сложившейся в процессе эволюции организмов системой. Генная инженерия позволяет путем операций в пробирке переносить генетическую информацию из одного организма в другой. Перенос генов дает возможность преодолевать межвидовые барьеры и передавать отдельные наследственные признаки одних организмов другим.
Носителями материальных основ генов служат хромосомы, в состав которых входят ДНК и белки. Но гены образования не химические, а функциональные. С функциональной точки зрения ДНК состоит из множества блоков, хранящих определенный объем информации — генов. В основе действия гена лежит его способность посредством РНК определять синтез белков. В молекуле ДНК как бы записана информация, определяющая химическую структуру белковых молекул. Ген – участок молекулы ДНК, в котором находится информация о первичной структуре какого-либо одного белка.
Глава1. Общие понятия генной инженерии.
1.1. История открытия нуклеиновых кислот. Доказательства генетической роли нуклеиновых кислот в передаче наследственной информации.
Нуклеиновая кислота – это высокомолекулярное органическое соединение, биополимер, который образован остатками нуклеотидов.
Нуклеиновые кислоты как ДНК, так и РНК присутствуют в клетках всех живых организмов и выполняют важнейшие функции по хранению, передаче и реализации наследственной информации.
История исследования. В 1847 из экстракта мышц быка было выделено вещество, которое получило название «инозиновая кислота». Данное соединение стало первым изученным нуклеотидом. В течение последующих десятилетий были установлены подробности его химического строения. В особенности, было показано, что инозиновая кислота является рибозид-5'-фосфатом, и содержит N-гликозидную связь.
Затем, в 1868 году швейцарским химиком Фридрихом Мишером при изучении определенных биологических субстанций было открыто вещество ранее неизвестное. Данное вещество содержало фосфор и не разлагалось под действием протеолитических ферментов. Оно обладало выраженными кислотными свойствами. Данное вещество было названо «нуклеином». Соединению была приписана брутто-формула C29H49N9O22P3.
В 1889 г Рихард Альтман ввел термин «нуклеиновая кислота», а также разработал удобный способ получения нуклеиновых кислот, которые не содержат белковых примесей.
В 1935 году Клейн и Танхаузер с помощью фермента фосфатазы провели мягкое фрагментирование ДНК, в ходе которого были получены в кристаллическом состоянии четыре ДНК-образующих нуклеотида. Это открытие предоставило возможности для установления структуры этих соединений.
1.2. Инициация репликации ДНК Escherichia coli. Предзатравочный комплекс. Роль Dam-метилазы.
Репликация хромосомной ДНК у бактерий играет ключевую роль в их жизненном цикле. В ходе этого процесса микроорганизмы редуплицируют свой геном, а образовавшиеся дочерние геномы переходят в дочерние клетки. Высокая точность, с которой бактерии осуществляют такие процессы, указывает на наличие специальных механизмов их координации и контроля.
Структура области начала репликации oriC. Хромосома E. coli содержит единственную область начала репликации (origin), названную oriC, на которой происходит инициация репликации. Размер минимальной области начала репликации, который обеспечивает автономную репликацию хромосомы, составляет 258. Сравнение первичных структур областей начала репликации различных энтеробактерий показало, что их последовательности представлены короткими консервативными участками, которые перемежаются дивергировавшими сегментами ДНК, длины которых, однако, высококонсервативны. Консервативные участки оказались сайтами связывания регуляторных белков, разделенных спейсерными последовательностями. OriC содержит пять консенсусных 9-нуклеотидных сайтов связывания инициатора DnaА, названных DnaA-боксами. У всех энтеробактерий области начала репликации содержат 9-14 сайтов GATC, положение восьми из которых консервативно.
В левой части oriC находится AT-богатая область, содержащая три похожих последовательности длиной в 13 нуклеотидов, каждая из которых начинается с GATC. Здесь же локализован AT-кластер, который вместе с левой 13-нуклеотидной последовательностью образует область нестабильной спирали ДНК. Этот участок ДНК может быть заменен без потери функции на аналогичный по нуклеотидному составу, но с другой последовательностью нуклеотидов.
1.3. Общий принцип получения рекомбинантных молекул ДНК. Объединение сегментов ДНК из разных источников in vitro.
Генная инженерия, это совокупность экспериментальных процедур, которые позволяют осуществлять перенос генетического материала, то есть, ДНК, из одного организма в другой.
С появлением технологии рекомбинантных ДНК начался новый этап. Появилась возможность оптимизировать этап биотрансформации более прямым путем, то есть, создавать, а не просто отбирать высокопроизводительные штаммы, использовать микроорганизмы и эукариотические клетки как «биологические фабрики» для производства инсулина, интерферона, гормона роста, вирусных антигенов. Технология рекомбинантных ДНК позволяет получать в больших количествах ценные низкомолекулярные вещества и макромолекулы, которые в естественных условиях синтезируются в минимальных концентрациях.
Под рекомбинантной понимают ДНК, которая образованна при воссоединении in vitro двух или больше фрагментов ДНК, выделенных из разных биологических источников. Ключевыми в этом определении являются слова «фрагмент ДНК» и «соединения in vitro».
Основные этапы создания рекомбинантных ДНК:
1. Получение нужного гена, который будет переноситься. Ген может быть выделен из естественных источников или геномной библиотеки.
2. Создание специальных генетических конструкций – векторов, в составе которых гены будут перенесены в геном другого вида или клонированы в клетках про- или эукариот.
3. Генетическая трансформация, то есть перенесение и включение генетических векторов в клетки-мишени хозяина.
4. Молекулярная селекция – отбор клонов с рекДНК с разными маркерными генами, находящихся в векторной молекуле вместе с трансгеном.
Заключение.
1. Нуклеиновой кислотой называется высокомолекулярное органическое соединение, то есть, биополимер, который образован остатками нуклеотидов. Нуклеиновые кислоты как ДНК, так и РНК присутствуют в клетках всех живых организмов и они выполняют важнейшие функции по хранению, передаче и реализации наследственной информации.
2. Репликация хромосомной ДНК играет ключевую роль в жизненном цикле. В ходе реприкации микроорганизмы редуплицируют свой геном, а образовавшиеся дочерние геномы переходят в дочерние клетки. Высокая точность, с которой бактерии осуществляют такие процессы, происходит благодаря наличию специальных механизмов их координации и контроля.
1. Божков А. И. Биотехнология. Фундаментальные и прикладные аспекты / А. И. Божков. – Х.: Федорко, 2008. – 363 с.;
2. Глик Б. Молекулярная биотехнология: принципы и применение / Б. Глик, Дж. Пастернак. – М. : Мир, 2002. – 589 с.;
3. Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетика / И.Ф. Жимулев. – Новосибирск : Изд-во Новосиб. ун-та, 2002. – 458 с.;
4. Попов В. Н. Принципы и основные методы генетической инженерии / В. Н. Попов, О. С. Машкина. – В.:ВГУ, 2009. – 39 с.;
5. Рыбчин В.Н. Основы генетической инженерии / В.Н. Рыбчин. – СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1999. – 521с.;
6. Сельскохозяйственная биотехнология / В.С. Шевелуха [и др.]. – М.: Высш. шк., 2003. – 469 с.;
7. Щелкунов С.Н. Генетическая инженерия / С.Н. Щелкунов. – Новосибирск : Сиб. унив. изд-во, 2004. – 496 с.;
