Введение в молекулярную биологию гена

Представляя собой законченное введение в молекулярную биологию гена, эта книга не требует наличия специальных знаний и в то же время находится на уровне современных представлений. Я надеюсь, что такой обзор всего имеющегося материала облегчит проникновение в эту быстро развивающуюся область исследований и читатель сможет без труда перейти к изучению более сложных работ. Принимая во внимание объем специальной литературы по данным вопросам, мы отказались от включения в текст ссылок на оригинальные работы, по- [c.6]

Глава первая ВВЕДЕНИЕ В МОЛЕКУЛЯРНУЮ БИОЛОГИЮ ГЕНА [c.5]

Для того чтобы дать объяснение особенностям мутантного /s-фенотипа на молекулярной основе, необходимо уточнить фундаментальный принцип молекулярной биологии, введенный в гл. IV и состоящий в том, что первичная структура белка полностью определяет вторичную, третичную и четвертичную структуры. Это уточнение заключается в том, что определенная вторичная, третичная и четвертичная структуры, образуемые полипептидной цепью с определенной первичной структурой, зависят от внешних условий, особенно от температуры. Так, функционально активная третичная и четвертичная структура каждого белка возникает в довольно строго ограниченном физиологическом интервале температур, а за пределами этого интервала белок переходит в нефункциональную, денатурированную форму. Первичная структура белков, кодируемая генами дикого типа, такова, что их функционально активные структуры высших порядков образуются в интервале температур от 25 до 42 "С. Однако изменение последовательности нуклеотидов в гене, несущем /s-мутацию, ведет к такому изменению первичной структуры полипептида, при котором мутантный белок, хотя и сохраняет способность образовывать функционально активные структуры высшего порядка при [c.284]

Перед нами популярная книга, в которой авторы постарались на пальцах донести до биологов и медиков свое видение проблемы эволюции разнообразия иммуноглобулиновых генов у позвоночных животных. Книга является превосходным введением в иммуногенетику и молекулярную иммунологию. По сути же дела авторы ставят более широкую проблему, вот уже два столетия волнующую умы ученых — о передаче по наследству приобретенных признаков. [c.5]

Чтобы подготовить читателя к восприятию этих новейших достижений, мы остановились во введении к гл. 1-3 на классических генетических и биохимических исследованиях, проведенных в период с начала века до примерно 1972 г. Эти исследования бьши выполнены преимущественно на микроорганизмах, и благодаря им удалось установить структуру и функции генов и геномов. Разработка в начале 70-х годов методов получения рекомбинантных ДНК и связанный с этим прогресс в технологии быстрого определения нуклеотидной последовательности ДНК позволили вскоре применить молекулярные методы и для исследования более сложных геномов. Ядро книги составляют работы, выполненные менее чем за два десятилетия, которые показали, какие широкие возможности дает использование этих методов в биологии. [c.6]

Наша главная задача состояла в том, чтобы раскрыть сущность и глубину экспериментальных подходов науки, которая бьша названа молекулярной генетикой, применительно к эукариотическим организмам. Чтобы решить эту задачу, а также облегчить понимание материала читателями, обладающими ограниченным объемом знаний по биохимии, клеточной биологии и генетике, мы постарались изложить основы этих направлений биологии двумя способами. Во-первых, в гл. 1, 2 и 3 суммирована наиболее важная информация о структуре ДНК, РНК и белков о различных клеточных процессах, протекающих с участием ДНК (репликация, репарация и рекомбинация) об основных механизмах транскрипции, трансляции и контроле экспрессии генов. Читатели, хорошо ориентирующиеся в данных вопросах, могут пропустить эти главы. Во-вторых, во введениях к частям I, II и III даны исторические экскурсы и общий взгляд на проблемы, изложенные в главах, составляющих эти части. В них не говорится детально о том, как были открыты и доказаны те или иные положения, а делается попытка объяснить, как на основе различных исследований в области биохимии, генетики, микробиологии, клеточной и эволюционной биологии бьш выстроен интеллектуальный каркас современной биологии. Так, во введении, предваряющем гл. 1, 2 и 3, прослеживается исторический путь, приведший нас к современному взгляду на наследственность. Мы знакомимся с концепцией гена, трансмиссией и сегрегацией генов, с логическим переходом от первичного картирования генетических детерминант к точной локализации генов на хромосоме, с идентификацией генов как дискретных участков молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты и информационными взаимоотношениями между ДНК, РНК и белками. [c.6]

Молекулярная биотехнология — это увлекательнейшая область научных исследований, с появлением которой произошел настоящий переворот во взаимоотношениях человека с живой природой. В ее основе лежит перенос единиц наследственности (генов) из одного организма в другой, осуш ествляемый методами генной инженерии (технология рекомбинантных ДНК). В большинстве случаев целью такого переноса является создание нового продукта или получение уже известного продукта в промышленных масштабах. В ч. I мы познакомим читателя с концепциями молекулярной биотехнологии и теми микроорганизмами, которые в ней используются, с основами молекулярной биологии и методологией рекомбинантных ДНК. Будут описаны такие методы, как химический синтез генов, полимеразная цепная реакция (ПЦР), определение нуклеотидной последовательности (секвенирование) ДНК. Помимо успешного клонирования нужного гена очень важно обеспечить его правильное функционирование в организме нового хозяина, поэтому мы остановимся также на способах оптимизации работы клонированных генов в про- и эукариотических системах. И наконец, мы рассмотрим, как можно улучшить свойства конечных продуктов, модифицируя клонированные гены путем введения в них специфических нуклеотидных замен (мутагенез in vitro). В целом материал, изложенный в первой части, служит фундаментом, который позволяет понять различные аспекты конкретных применений молекулярной биотехнологии. [c.13]

Введение синтетических генов с помощью повых методов молекулярной биологии — это третья возможность. До некоторой степени это достигалось случайной импровизацией при использовании облучения или других мутагенов для осуществления молекулярной перестройки в нормальном геноме клетки. Однако теперь возможно синтезировать нуклеотидные цепи и имитировать небольшие фрагменты ДНК и РНК. Это важно, потому что в фитопатологии имеется отличная рабочая гипотеза о существовании противостоящих генов устойчивости у хозяина и вирулентностп у патогена. Болезнеустойчивость к такому высокоснецнализированному паразиту, как гриб ржавчины, наблюдается, когда хозяин обладает факторами, непреодолимыми для паразита, или, наоборот, устойчивости нет, когда паразит обладает способностью, не парируемой геномом хозяина. Не будет слишком рано начать разгадывание кодовой системы вредных организ-люв, чтобы выяснить, не можем ли мы дислоцировать нормальные функции гена. Можно думать, что наступление [c.130]

Второй этап исследования — это введение ДНК в ту или иную систему транскрипции. Простейшей системой являются экстракты, приготовленные из клеток или из изолированных ядер, способные инициировать и вести транскрипцию. Однако уровень транскрипции в них невысок, и часто эффекты, выявляемые in vivo, с экстрактами наблюдать не удается. Другой подход включает инъекцию ДНК в ядра крупных клеток, например овоцитов лягушки (М. Бирнстил, Швейцария) или вьюна (М. Я. Тимофеева, Институт молекулярной биологии АН СССР). Введенная ДНК одевается белками и далее может активно транскрибироваться в овоцитах. Недостатком системы является ее гетерологичность, так как обычно работают с генами из других организмов, и ограниченность. Третья широко используемая система — это временная экспрессия при [c.69]

Открытие способности чужеродной ДНК проникать в клетку хозяина и объединяться с ее геномом привело к возникновению нового направления в молекулярной биологии, получившего назва -ние генной (генетической) инженерии. Генная инженерия — целенаправленное изменение наследственных свойств животных и растений путем синтеза, т. е. создания действующих генов искусственным путем, или извлечения генов из одних организмов и введения их в клетки других организмов. Открытие обратной транскрипции делает в ближайшем будущем реальной наиболее совершенную форму генной инлсенерин — синтез нужных генов и введение их в геном организма, у которого требуется изменить, добавить или исправить какой-либо признак. Теоретической основой генной нн женерии является универсальность генетического кода. [c.171]

Завершая и данную главу и всю книгу, вероятно, необходимо еще раз вернуться к высказыванию Эрвина Чаргаффа, упоминавшемуся во введении, о том, что чтение последовательности ДНК может стать задачей XXI века. Сейчас, наверное, уже можно считать, что он в действительности не ошибся в том плане, что в следующем столетии, по крайней мере в первой его половине, широкомасштабное секвенирование ДНК полных геномов большого числа организмов (наряду с обычнм секвенированием отдельных генов и прочих фрагментов ДНК) будет, несомненно, продолжаться и станет одной из главных задач молекулярной биологии. Хотя строить прогнозы в науке вообще и в молекулярной биологии тем более, вещь неблагодарная (кто в этом сомневается, может еще раз прочитать мысль, высказанную Чаргаффом, или в оригинале, или в нашем несколько вольном переводе (см. Введение)), однако можно все-таки предположить, что к середине следующего столетия накопленные знания в виде ДНКовых текстов полных геномов большого числа видов бактерий, растений, животных, а также и бесчисленных генов прочих организмов уже позволят вплотную подойти к пониманию взаимодействия всех генов или значительной их части даже сложноустроенного организма. Таким образом, главное внимание молекулярной биологии вероятно будет переключено именно на данное направление познания основ жизни. Что касается самого секвенирования ДНК, то оно будет, несомненно, востребовано и в дальнейшем, только вот какими методами будут добываться эти сведения, сейчас, наверное, даже невозможно представить. [c.421]

С развитием новых технологий молекулярных исследований, основанных на быстрых методах работы с ДНК (клонировании фрагментов ДНК генноинженерными способами и с помощью полимеразной реакции, автоматизированном секвенировании), с введением в практику молекулярногенетических исследований компьютерных технологий сравнительного анализа строения гено.мов представителей разных систематических групп, с развитием техники направленного воздействия на генетический аппарат клетки и организма в целом и возможности создания искусственных ферментов по нуклеотидной последовательности фрагмента ДНК темпы развития молекулярной генетики обрели стремительный характер и привели к возникновению в конце 80-х гг. международной программы Геном человека . Этот глобальный проект предполагает к 2005 г. завершить определение полной последовательности всех трех миллиардов нуклеотидных звеньев, составляющих геном человека. Принятие такой программы означает, что характер развития молекулярной биологии достиг совершенно нового уровня. Произошедший качественный скачок в технологии позволяет решать принципиально новые задачи. [c.72]

Исключительно большое значение пррюбрели в последнее время биосинтетические методы, направленные на получение продуктов микробного синтеза с использованием современных представлений молекулярно1 1 биологии, молекулярной генетики и генной инженерии. Селекция штаммов позволила получить продуценты микроорганизмов, способные производить определенные ФАВ, например антибиотики, в сотни и тысячи больших количествах, чем приодные микроорганизмы. Уникальным образом усовершенствован сам процесс биосинтеза за счет рационального выбора среды, условий аэрации, введения компонентов, являющихся предшест- [c.6]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология