Слайд 11. Клеточные ассоциации.

Клеточная инженерия не исчерпывается слиянием клеток как единственным методом. В течении многих лет исследуется возможность введения в растительные протопласты и животные клетки органелл, отдельных хромосом и целых клеток цианобактерий или зеленых водорослей. Эти разработки пока находятся на поисковой стадии.

Более успешно проводятся исследования по созданию ассоциаций клеток различных организмов. Речь идет о получении смешанных культур клеток двух или более организмов с целью создания искусственных симбиозов.

Часть 2.

Генная инженерия.

Слайд 12. Генетическая инженерия - получение новых комбинаций генетического материала путем проводимых вне клетки манипуляций с молекулами нуклеиновых кислот и переноса созданных конструкций генов в живой организм, в результате которого достигается их включение и активность в этом организме и у его потомства. Речь идет о направленном, по заранее заданной программе конструировании молекулярных генетических систем вне организма с последующим введением их в живой организм. При этом рекомбинантные ДНК становятся составной частью генетического аппарата рецепиентного организма и сообщают ему новые уникальные генетические, биохимические, а затем и физиологические свойства.

Цель прикладной генетической инженерии заключается в конструировании таких рекомбинантных молекул ДНК, которые при внедрении в генетический аппарат придавали бы организму свойства, полезные для человека.

Слайд 13. Технология рекомбинантных ДНК использует следующие методы:

• специфическое расщепление ДНК рестрицирующими нуклеазами, ускоряющее выделение и манипуляции с отдельными генами;

• быстрое секвенирование всех нуклеотидов очищенном фрагменте ДНК, что позволяет определить границы гена и аминокислотную последовательность, кодируемую им;

• конструирование рекомбинантной ДНК;

• гибридизация нуклеиновых кислот, позволяющая выявлять специфические последовательности РНК или ДНК с большей точностью и чувствительностью, основанную на их способности связывать комплементарные последовательности нуклеиновых кислот;

• клонирование ДНК: амплификация in vitro с помощью цепной полимеразной реакции или введение фрагмента ДНК в бактериальную клетку, которая после такой трансформации воспроизводит этот фрагмент в миллионах копий;

• введение рекомбинантной ДНК в клетки или организмы.

Слайд 14. Задача генного инженера - подобрать фермент, который выполнил бы поставленные задачи, то есть смог бы работать с определенным участком нуклеиновой кислоты.

Следует отметить, что ферменты, применяемые в генной инженерии, лишены видовой специфичности, поэтому экспериментатор может сочетать в единое целое фрагменты ДНК любого происхождения в избранной им последовательности.

Ферменты, применяемые при конструировании рекомбинантных ДНК, можно разделить на несколько групп:

- ферменты, с помощью которых получают фрагменты ДНК (рестриктазы);

- ферменты, синтезирующие ДНК на матрице ДНК (полимеразы) или РНК (обратные транскриптазы);

- ферменты, соединяющие фрагменты ДНК (лигазы);

- ферменты, позволяющие осуществить изменение структуры концов фрагментов ДНК.

Получить нужный ген можно:

- выделением его из ДНК;

- путем химико-ферментативного синтеза;

- воссозданием на основе изолированной мРНК с помощью РНК-зависимой ДНК-полимеразы (ревертазы),

Слайд 15. Работа в области г.и. включают 4 основных этапа: получение нужного гена, его встраивание в генетический элемент (вектор), способный к репликации; введение гена, входящего в состав вектора, в организм-реципиент; идентификация (скрининг и селекция) клеток, которые приобрели желаемый ген.

Слайд 16. Химико-ферментативный синтез генов.

Метод включает в себя химический синтез коротких (8 – 16 звенных) одноцепочечных фрагментов ДНК за счет поэтапного образования эфирных связей между нуклеотидами и сшивку олигонуклеотидов между собой посредством ДНК-лигазы с образованием двухцепочечных нуклеотидов.

Ферментативный синтез генов на основе выделенной из клетки мРНК.

Обратная транскриптаза катализирует синтез нити ДНК, комплементарной мРНК. Полученную одноцепочечную ДНК используют в качестве матрицы для синтеза второй нити ДНК с применением ДНК-полимеразы.

Преимущество рассматриваемого метода состоит в том, что ген получается без интронов и других нетранскрибируемых последовательностей.

Слайд 17. Ввести рекомбинантный ген в клетку можно 2 способами: используя вектора или путем прямого введения.

Вектор - молекула ДНК или РНК, состоящая из двух компонентов: векторной части (носителя) и клонируемого чужеродного гена. Задача вектора – донести выбранную ДНК в клетку-рецепиент, встроить ее в геном, позволить идентификацию трансформированных клеток, обеспечить стабильную экспрессию введенного гена.

Слайд 18. Таким образом, вектор должен быть небольшим, способным поддерживаться в клетке-хозяине (реплицироваться), многократно копироваться (ампфлицироваться), экспрессировать соответствующий ген (содержать соответствующие регуляторные последовательности), должен иметь маркерный ген, позволяющий различать гибридные клетки для эффективной селекции их; должен быть способен передаваться в клетку соответствующего организма.

Слайд 19. Существует несколько типов векторов: