Генетикалық инженерияның негіздер

Қарағанды Мемлекеттік Медицина Университеті Молекулярлық биология және медициналық генетика кафедрасы

Тақырыбы:Генетикалық инженерияның негіздері

СӨЖ

Жоспары

I. Кіріспе

II. Негізгі бөлім

1. Генетикалық инженерия.

2. Гендік инженерия аймағындағы эксперименталдық өңдеулер.

3. Тұқымқуалайтын аурулардың генді-инженериялық алдын-алу.

4. Гендік терапия.

5. Трансгеноз.

III. Қорытынды

IV. Пайдаланған әдебиеттер.

Кіріспе

Генетикалық немесе ген инженериясы-генетика мен молекулалық биологияның қол жеткен табыстарының негізінде қалыптасқан биология ғылымының жаңа бір саласы. Бұл ғылымның мақсаты-практика мен теория үшін қажетті, бұрын тірі табиғатта болмаған жаңа генетикалық бағдарламаларды жасау. Мұндай әдіс, тіршілікті меңгеруде жаңа мүмкіндіктер туғызып отыр. Генетикалық инженерияда қолданылатын әдістер өте күрделі болып келеді. Мысалы, генотиптің құрамынан жеке ген немесе гендердің тобы бөліп алынып, басқа бір организмге апарып орналастырылады. Сол сияқты ДНҚ молекуласының құрылымын өзгерту арқылы оның жаңа рекомбинантты түрлерін алып, оларды басқа организмнің геномына енгізіп, қызмет атқаруын қамтамасыз етеді.

Генетикалық инженерия деп in vitro жағдайында генетикалық құрылымдарды (рекомбинантты ДНҚ) құрастыруды және оларды клеткаларға енгізуді айтамыз. Қазіргі кезде генетикалық инженерияның әдістері көмегімен практикалық медицинаның аса маңызды мәселелері шешілуде. Мысалы, пробиркада синтезделген адамның қалыпты генін бактерияға енгізу арқылы кейбір ауруларды емдеу үшін аса қажетті медициналық препараттар алынуда.

Генетикалық инженериясы генетика мен молекулалық биологияның қол жеткен табыстарының негізінде қалыптасқан биология ғылымының жаңа бір саласы.

Мақсаты: практика мен теория үшін қажетті, бұрын тірі табиғатта болмаған жаңа генетикалық бағдарламаларды жасау.

Нәтижесі: тіршілікті меңгеруде жаңа мүмкіндіктер туғызып отыр.

Даму тарихы:

Тұңғыш рет 1956 жылы америкалық ғалым Е. Сирс жабайы қылтаншөп өсімдігі жапырағының сары дақ ауруына төзімділігін анықтайтын генді жұмсақ бидайдың хромосомасына апарып салған. Нәтижесінде жұмсақ бидайдың сары дақ ауруына төзімді формасы алынған.

1971 жылы орыс ғалымы В. А. Струнников генетикалық инженерия әдісін жібек құртын өсіруде пайдаланды.

1960 жылы Ж. Барский жануарлардың дене жасушаларын бір бірімен қосу арқылы екі жасушадағы генетикалық ақпаратты біріктіруге болатындығын көрсетті.

1972 жылы америкалық ғалым П. Берг тұңғыш рет маймылдың онкогенді вирусы мен бактериофагтің және ішек таяқшасы бактериясы геномдарының түрлі бөліктерін біріктіру арқылы жаңа рекомбинантты ДНҚ алды

Гендік инженерия аумағында эксперименталды өңдеу

Ген инженериясы мынадай кезеңдерден тұрады:

Генді алу

рДНҚ молекуласын құрастыру

Реципиент (бактерия) клеткасына рДНҚ молекуласын енгізу

Қажет рДНҚ молекулалары бар клондарды ортадан табу.

Синтез

Химиялық

Ферментативтік

Химиялық синтез үшін нуклеотидтердің толық талданған реттілігін білу қажет. Алғаш рет үнді ғалымы Г. Корана (1970ж) жасанды генді синтездеген. Бұл ашытқының 77 нуклеотидтен тұратын аланиннің тРНК гені. Алғашқы тәжірибелерде ол реттеуші бөліктердің болмауынан функционалдық активтілік көрсете алмады.

1976 жылы тек қана құрылымдық бөліктен емес, сонымен бірге реттеуші бөліктер - промотор мен терминатордан тұратын ішек таяқшасы бактерияларының тирозинді тРНК генін синтездеуге мүмкіндік туады. Арнайы бағдарлама бойынша синтезделген бұл генді бактериалдық торшаға енгізгенде, табиғи ген тәрізді қызмет атқарады. Генді химиялық жолмен синтездеудің келесі мысалына лактозаны ыдыратушы ферментті кодтаушы геннің синтезделуін айтуға болады. Пробиркада синтезделген ген бактерияға енгізілгенде ішек таяқшасы лактозаны сіңіретін қабілетке ие болады.

Ферментативтік синтез жолымен алынған ген бактериальдық торшада қызмет атқара алады, онда тРНК, одан соң белок синтезделеді. Осындай жолмен акдемик В. А. Энгеьгардтың басшылығымен фагқа енгізілген галактозидаз ферментінің синтезін анықтайтын ген ашылды. Торшада фагтың көбеюінен ферменттің үлкен мөлшерін синтездейтін көптеген көшірмелер алынды. Мұның тек теориялық ғана емес, сонымен қатар практикалық та маңызы бар. Өйткені галактозидаза тамақ өнеркәсібінде қолданылады.

Генетикалық инженерия негізінде биотехнология мынадай бағыттарға ие.

Белоктық және

клеткалық

инженерия

Инженерлік

энзимология

Биосенсорика

Моно және поликлондық

антиденелер негізіндегі

иммунодиагностика

Жәндіктер мен өсімдіктердің генетикалық инженериясы

Генетикалық инженерия ғылымының әдістерінің бәрін плазмиданы пайдалану арқылы жүргізеді.

Плазмидалар дегеніміз жасушада тұрақты күйде кездесетін және хромосомамен байланыссыз, дербес тұқым қуалау факторы. Плазмида деген терминді 1952 жылы Ледерберг енгізген болатын. Генетикалық инженерия әдісімен 1977 жылы соматотропин гормонын, 1978 жылы инсулин, интерферон т. б. Гормондарын биотехнологиялық жолмен ала бастады. Генетикалық инженерияның болашағы өте мол, әсіресе денсаулық сақтау саласында - тұқым қуалаушылық аурулармен күресу үшін. Плазмидалар генетикалық инженерия саласында жиі пайдаланылады, себебі оған кез келген қажетті генді жалғауға, бактерия жасушасына ендіруге және көбейтуге болады.

Генетикалық инженерия

Гендік терапия

Тұқым

қуалаушылық

аурулармен

күресу

үшін

Гендік терапия дегеніміз - ағзаның сомалық жасушаларында және гаметаларында не зиготаның дамуының бастапқы сатыларында пайда болған генетикалық бұзылыстарды жөндеу болып табылады.

Қазіргі кезде гендерді енгізу үшін тек сүйек кемігінің жасушаларын немесе фибробласттарды пайдалануға болады. Оларды ағзадан бөліп алып, өсіріп, оларға қажетті гендерді енгізіп пациенттерде көшіруге болады.

Гендік терапияны кең қолдану үшін оның адам ағзасына қауіпсіз екендігіне көз жеткізіп барып жүргізу қажет. Себебі адам онкогендері ретровирустарға өте ұқсас, ал оларды жасушаға енгізгенде адам онкогені модификацияланып рак онкогендеріне айналуы әбден мүмкін.

Гендік инженерия тұқымқуалайтын аурулардың профилактикасы

Ген инженериясының дамуына байланысты пайда болған генотерапия да осы мақсатқа бағытталған.

кезеңдері

Диагнозды дәлдеу

Ұрпақта қатердің

қайталануын бағалау

Бала туу туралы

шешім қабылдау

Биоинженерия негізіндегі биотехнология мынадай салаларда қолданылады.

Денсаулық сақтау және фармацевтика (диагностикумдардың жаңа ұрпағын, рекомбинанттық белоктар, ферменттер, гормондар негізінде дәрі-дәрмек препараттарды жасау) ;

Өнеркәсіптің әртүрлі салалары (өнеркәсіптік процестерді интенсификациялау үшін биокатализаторларды, рекомбинанттық ферменттерді, модификацияланған микроорганизмдерді жасау) ;

Ауыл шаруашылығы (жетілген қасиеттермен және жоғары өнімділігімен трансгендік өсімдіктер мен жануарларды жасау, гендік-инженерлік өсім реттеуіштерін, биотыңайтқыштарды пайдалану) ;

Қоршаған ортаны қорғау (қалдықтарды пайдаға асыру, ксенобиотиктердің биодеградациясы, суды тазалау) .

Генді бір клеткадан екнші клеткаға енгізу механизмі

Ген инженериясы негізіндегі медициналық технология

Ген инженерлік фармакология соматотропин деп аталатын өсу гормонын бактериялық клеткада синтездеуді қолға алды.

Ген инженериясының әдістері интерферон мен интерлейкинді алуда кеңінен қолданылады. Интерферон адам және жануар клеткаларында инфекциялық вирустарға қарсы синтезделеді. Биотехнологиялық жолмен E. Coli клеткасында сәйкес геннің клонын көбейту арқылы алынатын интерлейкиндер ағзаның иммундық жүйесін қалпына келтіру үшін аса қажет.

Ген инженериясы қолданылуының басқа саласы жаңа, тиімді, қауіпсіз әрі арзан вакциналарды алуға байланысты.

Рекомбинантты ДНҚ технологиясы арқылы синтетикалық вакциналарды алудың маңызы өте зор, өйткені олардың бактериялық және вирустық вакциналар сияқты бөтен антигендері жоқ.

Ген инженериясының әдістері дәрігерлік диагностикада жаңа мүмкіндіктер береді. Мысалы:вирустың немесе бактерияның ДНҚ мен РНҚ сын аз мөлшерде бөліп алып, олардың нуклеотидтік құрамын анықтауға болады. Осы жолмен алынған диагностикалық заттар ауру қоздырушыларын анықтауға мүмкіндік береді.

Жануарлардың гендік инженериясы

Трансгеноз

Гендердің

екінші бір

гендерге

тәжірибе

жолымен

көшірілуі.

Трансгеноз

Генді бөтен жасушаға апарып салу немесе геннің өзін ДНҚ құрамынан бөліп алу трансгеноз деп аталады.

Мысалы:Жасанды ортада балапан ұрығы жасушасының ДНҚ-сына тышқан жасушасынан бөлініп алынған ДНҚ қосылған. Жасуша бөлініп көбейгеннен кейін оның құрамындағы генетикалық материалды зерттегенде тышқанның ДНҚ-сы мен балапанның ДНҚ-сының араласып кеткендігі байқалған.