Реферат - Генетическая информация
Подождите немного. Документ загружается.
(Однако в природе наблюдаются случаи, когда чужеродная ДНК (вируса или
бактериофага) включается в генетический аппарат клетки и с помощью её
обменных механизмов начинает синтезировать "свой" белок. Учёные
исследовали особенности внедрения чужеродной ДНК и использовали как
принцип введения генетического материала в клетку.)
Важное открытие - обнаружение в бактериальных клетках, помимо
главной ее хромосомы, внехромосомных кольцевых молекул ДНК -
плазмид. Плазмиды можно извлечь из одной клетки и перенести в другую.
Плазмиды можно разрезать, фрагменты сращивать друг с другом, а затем
такие комбинированные плазмиды вводить в клетки. Поскольку плазмидная
ДНК представляет собой замкнутую кольцевую молекулу, кольцо нужно
сперва разорвать таким образом, чтобы свободные концы были в химическом
отношении реакционноспособными, пригодными для последующего
соединения. Достичь этого удается либо простым механическим путем
(например, сильным встряхиванием), либо с помощью различных
ферментов, называемых нуклеазами (рестриктазами). Затем фрагменты
ДНК соединяют с помощью лигаз - ферментов, исправляющих повреждения
в ДНК и сшивающих (склеивающих) концы ее разорванных нитей.
Рестриктазы-ферменты - способны расщеплять ДНК в строго
определенном месте с образованием "липких" концов у образуемых
фрагментов. Иными словами, с помощью рестриктаз ген можно разрезать на
кусочки - нуклеотиды, а затем с помощью лигаз такие кусочки можно
"склеивать", соединять в иной комбинации, конструируя новый ген.
Осуществление введение генных конструкций в бактериальную клетку.
Сначала плазмиды режут рестриктазами и получают односпиральные
концы, комплементарные концам генов, проводят гибридизацию гена и
плазмиды в пробирке, а затем рекомбинантную плазмиду вводят в клетку.
Плазмиды содержат маркерный ген, например ген, сообщающий клетке
устойчивость к определенному антибиотику. .
В рекомбинантных клетках плазмида участвует в процессах репликации,
11
транскрипции и трансляции нового введенного в клетку гена.
Синтезируется продукт этого гена, который в природных клетках никогда
ранее не мог образоваться.
Подчеркнем, что in vitro проводится только рекомбинация, а все
остальные превращения с плазмидой происходят в клетке так же, как и со
своими собственными генами. .
Итак, основные процедуры в генной инженерии сводятся к следующему:
1) рекомбинация плазмиды и ДНК-гена; .
2) введение рекомбинантной плазмиды в клетку; .
3) молекулярное клонирование (технология клонирования наименьших
биологических объектов - молекул ДНК, их частей и даже отдельных генов)
Достижения генной инженерии.
Технологии генной инженерии разрабатываются не очень много
времени, они имеют крупные достижения и в медицине, и в сельском
хозяйстве. Методом генной инженерии получен уже ряд препаратов, в том
числе инсулин человека и противовирусный препарат интерферон. Около 200
новых диагностических препаратов уже введены в медицинскую практику, и
более 100 генно-инженерных лекарственных веществ находится на стадии
клинического изучения. .
В сельском хозяйстве с помощью рекомбинантной ДНК могут быть
получены трансгенные растения, например сорта культурных растений,
устойчивые к засухе, холоду, болезням, насекомым-вредителям и
гербицидам.
Перспективы генной инженерии. .
На основе детального анализа возможностей и реальных достижений
генной инженерии составлены научные прогнозы на начало ХХI века.
Высказаны, например, надежды, что в ближайшие годы будут разработаны
препараты для лечения такого опасного заболевания, как СПИД, к 2009 году
будут определены гены, которые связаны со злокачественными
12
новообразованиями, а к 2010 году будут установлены механизмы
возникновения почти всех видов рака. К 2013 году завершится разработка
препаратов, предотвращающих рак. .
Не менее важна сегодня генная диагностика. Обычно молекулярная
диагностика проводится по белкам, и, как правило, с помощью других
белков-антител. Недостатки такой диагностики - обнаружение болезни на
поздней стадии. Но теперь можно диагностировать и по генам (ДНК), и по
синтезированным на них РНК еще до того, как в организме начали
синтезироваться и накапливаться чужеродные белки.
Не имея возможности детально останавливаться на генной терапии,
кратко перечислим некоторые проблемы, которыми занимаются ученые:
доставка генов к клеткам-мишеням организма и нуклеиновых кислот внутрь
клеток, блокировка или разрушение вредного гена либо блокировка
продуцируемой им РНК с помощью антисмысловых ДНК или РНК,
введение нового активного гена или регулятора активности гена. Лечение
наследственных болезней целиком зависит от успехов в этом направлении,
введение генов или комплексов генов, блокирующих клеточное деление или
вызывающих клеточную смерть, как средство кардинальной раковой
терапии.
Отметим также важность биотехнологии для техники: например,
создание биосенсоров на основе биологических макромолекул или
конструирование биологически возобновляемых источников энергии.
5. КЛОНИРОВАНИЕ ЖИВОТНЫХ.
Клонирование в биологии - метод получения нескольких идентичных
организмов путем бесполого (в том числе вегетативного) размножения. Эти
копии должны обладать идентичной наследственной информацией, т.е. нести
идентичный набор генов. .
Однако сейчас термин "клонирование" обычно используется в более
узком смысле и означает копирование клеток, генов, антител и даже
многоклеточных организмов в лабораторных условиях. Появившиеся в
13
результате бесполого размножения экземпляры по определению генетически
одинаковы, однако и у них можно наблюдать наследственную изменчивость,
обусловленную случайными мутациями или создаваемую искусственно
лабораторными методами. .
Наибольшее интерес представляет клонирование многоклеточных
организмов, которое стало возможным благодаря успехам генной инженерии.
Создавая особые условия и вмешиваясь в структуру ядра клетки специалисты
заставляют развиваться её в нужную ткань или даже в целый заранее
намеченный организм. Причём открыты не только методы воспроизведения
того организма, из которого клетка была взята, но и другого организма - того,
от которого был взят только генетический материал. Появилась
принципиальная возможность воспроизведения даже умершего организма. И
даже тогда, когда от него остались минимальные части - лишь бы из них
можно было выделить генетический материал.
Клонирование животных возможно с помощью экспериментальных
манипуляций с яйцеклетками (ооцитами) и ядрами соматических клеток
животных in vitro и in vivo подобно тому, как в природе появляются
однояйцевые близнецы. .
В окончательном виде проблема клонирования животных была решена
группой Вильмута в 1997, когда родилась овца по кличке Долли - первое
млекопитающее, полученное из ядра взрослой соматической клетки:
собственное ядро ооцита было заменено на ядро клетки из культуры
эпителиальных клеток молочной железы взрослой лактирующей овцы.
Однако, успех сопутствовал лишь в одном из 236 опытов.
В дальнейшем были проведены успешные эксперименты по клонированию
различных млекопитающих с использованием ядер, взятых из взрослых
соматических клеток животных (мышь, коза, свинья, корова).
14
Дальнейшие эксперименты доказали, что в некоторых случаях ядра
соматических (не зародышевых) клеток способны обеспечить нормальное
развитие млекопитающих (что было показано на мышах).
Однако получение клона еще не означает получения точной копии
клонированного животного. Например, в случае использования приемных
матерей при клонировании млекопитающих невозможно обеспечить
одинаковые условия, а значит трудно говорить об абсолютной точности
клонирования исходной особи. На сегодняшний день ясно, что структурно-
функциональные изменения ядер в ходе индивидуального развития
животных достаточно глубоки: одни гены активно работают, другие
"молчат". И чем организм более специализирован, чем выше ступенька
эволюционной лестницы, на которой он стоит, тем эти изменения глубже и
труднее обратимы. .
Недавно было показано, что в соматических клетках в ходе их развития
хромосомы последовательно укорачиваются на своих концах, а в
зародышевых клетках специальный белок - теломераза достраивает,
восстанавливает их. .
Поэтому естественен вопрос, способны ли ядра соматических клеток
полностью и эквивалентно заменить ядра зародышевых клеток в их функции
обеспечения нормального развития зародыша. .
Различают полное и частичное клонирование организмов. При полном
воссоздаётся весь организм целиком, при частичном - организм воссоздаётся
- соответственно - не полностью. Например, лишь те или иные его ткани.
Одно из перспективных применений клонирования тканей - клеточная
терапия в медицине. Такие клетки могли бы компенсировать недостаток и
дефекты собственных тканей организма и не отторгаться при
трансплантации. Это так называемое репродуктивное и терапевтическое
клонирование.
15
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Носителем генетической информации является ДНК – органическая
структура в виде двойной спирали. Информация записана с помощью
последовательности нуклеотидов. В генетическом коде используется всего
лишь 4 «буквы»-нуклеотида; код един для всех живых организмов.
Генетическая информация реализуется при экспрессии генов в процессах
транскрипции и трансляции. Передача генетической информации
следующему поколению происходит в результате репликации
(самокопирования ДНК).
16
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. В. Н. Сойфер, Э.Р. Пилле, О. Г. Газенко, Л.В. Крушинский, С. Я. Залкинд и
др. "История биологии с начала XX века до наших дней" М. 1975;
2. Бекиш О.-Я.Л. Медицинская биология. - Мн.: Ураджай, 2000. - с.114-119;
3. Мутовин Г.Р. Основы клинической генетики. - М.: Высшая школа, 1997. -
с. 83-84;
4. Заяц Р.С. Основы медицинской генетики. - Мн.: Высшая школа, 1998. - с.
60-65;
5. Пехов А.П. Биология с основами экологии, 2000, 672 с;
6. Розанов С.И. Общая экология, 2003, 288 с;
7. Куклев Ю.И. Физическая экология, 2001, 359 с;
8. Николайкин Н.И. Экология Изд.2, 2003, 624 с.
17