Генетична інженерія План

1. Значення генетичної інженерії

2. Попередні відкриття молекулярної біології.

3. Векторні молекули.

4. Основні етапи генетичної рекомбінації. Способи одержання донорської ДНК

5. Виробництво інсуліну.

1.Значення генетичної інженерії.

Сукупність методів, за допомогою яких можливо здійснити перенесення генетичного матеріалу між різними групами організмів (навіть віддалених між собою), називається генетичною інженерією. Вона значно розширює можливості селекції мікроорганізмів, рослин і тварин.

Метод генетичної інженерії дозволяє розв'язувати наступні задачі:

1. змінювати й інтенсифікувати функції окремих генів продуцентів у біотехнології, тобто покращувати ефективність штаму, не вводячи нову генетичну інформацію, а модифікуючи його власну;

2. виділяти окремий ген і одержувати його мутації, збільшувати число копій генів у клітині, інтенсифікуючи таким чином синтез продукту; одержувати мутації промоторів, що визначають активність генів, вводити енхансери (підсилювачі активності промоторів) і т. д.;

3. розширювати спектр використовуваних субстратів у біотехнології. Наприклад, створення штамів — продуцентів мікробного білку, здатних рости на таких дешевих субстратах, як молочна сироватка, целюлозовмісні відходи;

4. створювати штами мікроорганізмів, здатних утилізувати ксенобіотики (біологічно активні речовини, створені людиною), продукти переробки нафти та інші забруднювачі оточуючого середовища;

5. вносити в організми, які не схрещуються статеві плазміди, що забезпечують схрещування, використовуючи тим самим рекомбінацію для покращення властивостей штамів;

6. вносити гени інших груп організмів (наприклад, ген людини у клітини Escherichia coli, S. cerevisiae) і одержувати продукти цих генів;

7. конструювати нові гени і одержувати нові білки. Надалі, коли буде більше вивчений зв'язок між «архітектурою» та біохімічними властивостями білкових молекул, можна буде створювати нові білки, синтезуючи і клонуючи штучні гени.

Технологія рекомбінантних ДНК вплинула на розвиток молекулярної біології, так як дозволила вирішувати завдання:

• визначення будови і функцій не лише білків, але й індивідуальних доменів;

• розшифрувати механізми регуляції експресії генів;

• одержувати білки, регулюючі обмінні процеси і розвиток організму

Найбільших успіхів досягнуто в роботах з Escherichia coli, яка стала центральним об'єктом досліджень завдяки генетичній вивченості. Успішно використовують також інші мікроорганізми, такі як Bacillus subtilis, Saccharomyces cerevisiae та ін. також достатньо генетично вивчені. Клітини рекомбінантних мікроорганізмів застосовують для синтезу таких важливих сполук, як гормони (інсулін, соматостатин та соматотропін, аурикулін – регулює тиск крові, виділення води і солей з організму, синтезується серцевим м’язом), стимулятори імунітету (a-тирозин, інтерферон, інтерлейкіни, 2 білки лімфотоксинів (фактори некрозу пухлин), білки оболонок вірусів, які можна використовувати для вакцинації проти сказу, ящуру, гепатиту В та ін.), фактор VIII крові, що відсутній при гемофілії Методом генетичної інженерії одержані суперпродуценти треоніну, проліну та ін. Цей метод відкрив необмежені можливості для вивчення структури, функцій та регуляції генної активності, організації генетичного матеріалу у прокаріот та еукаріот. Важливим розділом нової біотехнології є також клітинна інженерія. Культури клітин вищих організмів є порівняно новим об'єктом. Вони можуть бути використані для виробництва біологічно активних речовин, вакцин, моноклональних антитіл, застосовуються при виведенні нових сортів рослин тощо.

У 50-ті роки ХХ століття у зв'язку з розвитком вірусології розвивались і методи культивування клітин тварин і людини, на основі яких створювались вірусні вакцини. Культури клітин виявилися ефективними для одержання різноманітних імунологічних препаратів. Гібридомна техніка відкрила можливості одержання моноклональних антитіл.

Культури рослинних клітин є зручною моделлю для вивчення системи хазяїн — паразит (віруси, бактерії, гриби, нематоди, комахи) і для пошуку важливих в народному господарстві метаболітів (токсинів, гербіцидів, регуляторів росту і т. д.). Чисті культури рослинних клітин також можуть бути використані в біосинтетичних та біотрансформуючих реакціях. Одержання ізольованих протопластів дало можливість конструювати генетично нові об'єкти клітинної гібридизації чи вводити в них чужорідний генетичний матеріал (клітинні органели, бактерії та ін.).