Наследственная информация и её реализация в клетке. Генная и клеточная инженерия. (Глава 4.19)

1.

Глава 4: Наследственная информация и её
реализация в клетке
#19: Генная и клеточная инженерия
План урока:
• генная инженерия
• методы генной инженерии
• искусственная экспрессия
• клеточная инженерия
• биотехнология

2.

Генная инженерия.
Генная инженерия – технология получения рекомбинантных РНК и ДНК, выделения
генов из клеток, осуществления манипуляций с генами и введения их в другие
организмы. Методы генной инженерии преобразуют клетки бактерий, дрожжей и
млекопитающих в "фабрики" для масштабного производства любого белка.

3.

Методы генной инженерии
Один из самых распространённых методов генной инженерии - искусственная
экспрессия. Этот метод позволяет создать трансгенные культуры, которые вырабатывают
необходимые человеку белки в промышленных количествах

4.

Искусственная экспрессия.
На первом этапе из клеток синтезирующих нужный белок, выделяют иРНК, кодирующую
его. С помощью обратной транскриптазы и ДНК-затравки на данной иРНК синтезируют
комплементарную ей нить ДНК. Создается ДНК-РНК гибрид

5.

Искусственная экспрессия.
Затем из гибрида удаляют иРНК, а на оставшейся кДНК осуществляют синтез второй
нити ДНК. В результате получается полноценная изолированная двуцепочечная
молекула ДНК, с необходимым набором генов.

6.

Искусственная экспрессия. Плазмиды
На следующем этапе создания трансгена, ученые используют плазмиды –
внехромосомные кольцевые двуцепочечные молекулы ДНК бактерий. По размеру
плазмиды меньше бактериальных хромосом и содержат от 8 до 200 тыс. п.н. В одной
клетке может находиться от 1—2 до нескольких десятков плазмид. Реплицируются они
независимо от бактериальной хромосомы.

7.

Искусственная экспрессия.
Изолированную плазмиду (вектор) разрезают с помощью ферментов, встраивают в неё
молекулу ДНК. Полученную рекомбинантную плазмиду вносят в бактериальную клетку.
В ней плазмида реплицируется и начинает производить необходимый белок

8.

Генная инженерия.
В настоящее время кишечная палочка (E. coli) стала поставщиком таких важных
гормонов как инсулин и соматотропин.
Из 1000 литров культуральной жидкости получают до 200 граммов гормона, что
эквивалентно количеству инсулина, выделяемого из 1600 кг поджелудочной железы
свиньи или коровы (250г).
Соматотропин - гормон роста человека, секретируемый гипофизом. Недостаток
этого гормона приводит к гипофизарной карликовости. Ранее его получали из
трупного материала, в 1982г гормон роста человека был получен в культуре E. coli и
животных клеток в институте Пастера во Франции

9.

Генная инженерия.
Разработка методов получения лейкоцитарного и рекомбинантного интерферона
открыла возможность применения этих препаратов в лечении вирусных гепатитов.
Благодаря интерферонам клетки становятся невосприимчивыми по отношению к
вирусу.

10.

Клеточная инженерия.
Клеточная инженерия – совокупность методов, используемых для конструирования
новых клеток. Включает культивирование и клонирование клеток на специально
подобранных средах, гибридизацию клеток, пересадку клеточных ядер и другие
микрохирургические операции по «разборке» и «сборке» (реконструкции)
жизнеспособных клеток из отдельных фрагментов.
В отличие от генной инженерии,
клеточная инженерия оперирует
целыми клетками или их
компонентами

11.

Биотехнология.
Биотехнология — интеграция естественных и инженерных наук, позволяющая наиболее
полно реализовать возможности живых организмов или их производные для создания и
модификации продуктов или процессов различного назначения. Биотехнологические
методы широко применяются в хлебопечении, сыро- и виноделии, пивной и
алкогольной промышленности.