ПРИНЦИПЫ ГЕННОЙ ИНЖЕНЕРИИ

Рис. 244. Общий принцип генной инженерии.

С помощью методов генной инженерии можно производить новые биокатализаторы в неограниченных количествах с использованием принципов культивирования микроорганизмов. Генная инженерия позволяет также создавать штаммы микроорганизмов с заданным составом ферментов, что является исключительно важным для проведения мультиферментных процессов получения сложных органических соединений. [c.135]

Принципы генной инженерии [c.13]

Биотехнология. Заметный прогресс в понимании основных принципов, определяющих структуру биомолекул (ДНК, белков) и их функционирование в биологических системах, был достигнут молекулярными биологами и биохимиками. Сейчас создается промышленность, использующая новые биотехнологии, являющиеся результатом успехов генной инженерии - способности контролировать на клеточном уровне химические процессы в организмах. [c.540]

Рассмотренные ферменты не исчерпывают всего списка, используемого в генной инженерии. Особенности применения многих из этих ферментов для решения конкретных генно-инженер-ных задач будут еще не раз обсуждаться при дальнейшем изложении принципов генной инженерии. [c.67]

Книга Молекулярная биотехнология принципы и применение написана как учебник по биотехнологии, технологии рекомбинантных ДНК и генной инженерии. В ее основу положен курс лекций по биотехнологии, который мы читали на протяжении 12 лет студентам старших курсов и аспирантам биологических и инженерных специальностей Университета Ватерлоо. Книга предназначена для студентов, знакомых с основами биохимии, молекулярной генетики и микробиологии, хотя мы понимаем, что вряд ли они успели освоить все эти дисциплины до того, как начали заниматься биотехнологией. Поэтому, приступая к изложению той или иной темы, мы сначала рассматриваем ее основы и лишь затем переходим к деталям. [c.9]

Так-то оно так, но вся беда заключалась в том, что, хотя в принципе все казалось понятным, никакой возможности приложить на деле полученные знания не проглядывало. Разумеется, недостатка в разговорах о пересадке генов, о генной инженерии не было. Но дальше разговоров дело не шло. Попытки сделать что-то реальное упирались в отсутствие методов, которые позволяли бы резать ДНК на куски, отделять разные куски друг от друга и потом сшивать их вновь, как того хочет экспериментатор. Без овладения этой техникой все разговоры о генной инженерии оставались маниловщиной. [c.52]

Генная инженерия позволяет, в принципе, получать абсолютно безвредную вакцину. Нужно заставить бактерию вырабатывать один (или несколько) из белков оболочки вируса, и этот белок использовать для вакцинации. В этом случае вакцина вообще не содержит инфекционного начала (ДНК или РНК) и поэтому не может возбудить болезнь, хотя должна пробудить иммунитет. Такая вакцина принципиально нового типа была получена и испытана. Опыты проводились с одним из белков оболочки вируса ящура. Испытания дали неплохие результаты, хотя оказалось, что иммунизация такой вакциной приблизительно в 1000 раз менее эффективна, чем в случае убитого вируса. [c.125]

Более широко биотехнологию можно определить как использование живых организмов для нужд человека. Таким образом, к биотехнологии в принципе можно отнести разведение и усовершенствование сельскохозяйственных животных, например крупного рогатого скота и свиней, а также растений, таких как пшеница или картофель. Для этих целей особенно важны новые методы генной инженерии, поскольку они позволяют гораздо точнее и быстрее наделять живые организмы новыми желаемыми признаками по сравнению с традиционными методами селекции. [c.39]

Дрожжи с их быстрым размножением и простой одноклеточной организацией - привлекательный объект для генной инженерии, и их легко использовать для включения ДНК, добавляемой в питательную среду. В принципе это позволяет клонировать нормальную ( дикого типа ) форму любого из генов d . Как показано на рис. 13-21, интересующий нас клон может быть без труда вьщелен благодаря его способности избавлять соответствующего мутанта d от его аномалий. [c.413]

Задачей селекционной работы является реорганизация генома микробной клетки с целью переориентации путей биосинтеза в нужном направлении. Поэтому в книге даны современные представления о путях регуляции метаболической активности микробной клетки — объекта манипуляции селекционера. Рассмотрены вопросы мутагенеза и выделения мутантов, пути генетического обмена, излагаются основы генной инженерии, т. е. средства реорганизации генома. В последней части пособия приводятся примеры создания штаммов микроорганизмов — продуцентов биологически активных соединений — с использованием современных подходов. В силу ограниченного объема книги и необозримого поля деятельности современной микробиологии и биотехнологии в ней не могут быть отражены все области практической селекции. Цель пособия — иллюстрация принципов, возможностей и тенденций развития современной селекции. [c.5]

Однако, сознательное использование в лабораторных условиях генетических принципов, лежащих в основе природных перемещений генов, позволило разработать более эффективные системы передачи генетической информации между организмами и приступить к беспрецедентным по информативности исследованиям генетических явлений на молекулярном уровне. У нас на глазах произошло рождение нового направления в молекулярной биологии - генной инженерии, значение которого не ограничивается результатами конкретных фундаментальных и прикладных исследований. По-видимому, именно с этого момента начался новый этап эволюции биосферы Земли, все последствия которого мы в настоящее время не в состоянии предвидеть. [c.38]

Книга, принадлежащая перу лауреата Нобелевской премии Дж. Уотсона, занимает особое место в литературе по молекулярной биологии. Она является превосходным руководством в этой новой, бурно развивающейся области биологии и суммирует самые современные данные. Рассмотрены принципы хромосомной теории наследственности, взаимодействия биологически активных молекул, структура и механизмы функционирования нуклеиновых кислот, их роль в биосинтезе белка, структура и функция мембран, роль различных регуляторов обмена веществ, вирусная теория рака, вопросы и задачи генной инженерии. Книга написана исключительно четко, логично и читается с большим интересом. [c.271]

Современные методы картирования развивались на основе молекулярной биологии, генной инженерии, гибридизации на препаратах хромосом с ДНК-зондами. Новые принципы картирования хромосом человека описаны в главе [c.123]

С помощью набора разных рестриктаз получают многие тысячи фрагментов ДНК, содержащих самые разнообразные гены. Каким образом в этой смеси найти и выделить один-единственный, который кодирует нужный нам ген Это один из наиболее сложных и дорогостоящих этапов генетической инженерии. Для решения проблемы идентификации генов разработаны и успешно применяются многие методы. Останавливаться на их описании в рамках научно-популярного издания не представляется целесообразным. Замечу только, что в основе большинства из них лежит хорошо известный нам принцип комплементарности нуклеотидов ДНК. [c.24]

До тех пор пока имеется элемент научной неопределенности относительно возможных неблагоприятных последствий генно-инженерной деятельности для здоровья человека и окружающей среды, она в соответствии с принципом предосторожности должна регулироваться на государственном уровне. Задача эффективного государственного регулирования состоит в том, чтобы обеспечить, с одной стороны, максимально благоприятные условия для развития генетической инженерии как одного из приоритетных научных направлений и, с другой стороны, гарантировать безопасность при осуществлении и использовании результатов и продуктов генно-инженерной деятельности. [c.79]

В первом томе монографии рассмотрены современные методические подходы, используемые в генной и белковой инженерии для создания рекомбинантных ДНК и белков. Вначале обсуждаются основные принципы и методы генной инженерии, включая клонирование ДНК, создание клонотек нуклеотидных последовательностей и систем их экспрессии. Отдельная глава посвящена ПЦР и альтернативным способам амплификации ДНК. Во второй части описаны принципы методов, используемых при реализации двух основных направлений белковой инженерии рационального дизайна и направленной эволюции белковых молекул, в том числе, направленного и случайного мутагенеза, лигиро-вания синтезированных белков, фагового и рибосомного дисплеев и т.п. [c.4]

В настоящее время разработаны методики химического синтеза многих непептидных и низкомолекулярных пептидных гормонов. Полипептидные и белковые гормоны выделяют путем экстракции из эндокринных желез крупного рогатого скота. Разработана методика получения некоторых гормонов (в том числе инсулина и гормона роста), основанная на принципах генной инженерии. Для этого ген, ответственный за синтез того или иного гормона, включают в геном бактерий, которые после этого приобретают способность синтезировать данный гормон. Так как бактерии активно размножаются, за короткое время оказывается возможным наработать довольно значительные количества нужного гормона (подробнее о методах генной инженерии см. главу 19). [c.309]

Анализ гуминовых веществ (ГВ) имеет более чем двухсотлетнюю историю, т к его начало обычно связывают с работой Ф Ахарда (1786 г), посвященной химическим исследованиям состава торфа [451 ] Однако до сих пор важнейшие вопросы генезиса и строения ГВ практически не решены Причин, по-видимому, две смещение научных приоритетов в XX веке преимущественно к биоорганическим молекулам в связи с проблемами медицины, биотехнологии, генной инженерии, селекции, сложность изучения их генезиса и строения Если синтез высокомолекулярных органических соединений в живых организмах осуществляется на основе генетического кода и приводит к структурам, большая часть которых может трактоваться как индивидуальные вещества, а нарушение генетической информации — патология, гибель организма и прекращение синтеза, то в основе синтеза ГВ лежат иные принципы и их главное требование — отбор структур, которые в условиях биосферы, главным образом в корнеобитаемых слоях почв, способны приобрести устойчивые свойства и создать необходимые экологические условия для обитания растений и почвонаселяющих микроорганизмов [c.346]

Подобно тому как появление транзистора привело к рождению современной электроники, открытие рестриктаз и разработка других методов генной инженерии порождают биотехнологию. Как грибы после дождя, возникают заводы и отраслевые институты, создающие на основе совершенно новых технических принципов фармацевтические препараты, Еакцины, другие биологически активные вещества. Так что же достигнуто сегодня и над чем будет работать завтра вся эта армия ученых и инженеров [c.120]

Конечно, неплохо руководствоваться принципом предосторожности, если знать, чего опасаться (например, токсичных отходов в химической промышленности). Но, как в случае с лохнесским чудовищем, разговор об опасности лишен смысла, если никто не знает, в чем она. Мой знакомый лет 20 назад в компании Ллойда получил страховку от лохнесского чудовища почти даром. Мне представляется, что угроза генной инженерии почти такая же. Полезные гены сельскохозяйственных культур сосредоточены в слабых сортах, не имеющих селективного преимущества. [c.50]

Люди, которые профессионально этим занимаются (молекулярные биологи, генетики) уже сегодня немало знают и о многом задумываются. Это они предложили первый мораторий на применение отдельных результатов генной инженерии. Вот лишь одно из соображений, которыми они при этом руководствовались. Зная структуру 1 енома геловека, вскоре можно будет составить его генетический паспорт, т. е. в принципе о нем будет известно абсолютно все. Через 10 -15 лет будет точно известно, какие у кого наследственные патологии. Сейчас на разных уровнях и в разных инстанциях горячо обсуждаются (по инициативе самих ученых) судьба и статус этой конфиденциальной информации. Когда и как можно ее использовать Это одна из сложнейших этических, психологических, юридических проблем, когда-либо стоявших перед человечеством. [c.58]

Вообш е дискредитация оппонента является одним из основных принципов этой кампании. В качестве остальных можно назвать широкое использование логического круга ( раз ГМО еш е недостаточно испытаны, они должны считаться потенциально опасными, а коль скоро они опасны, их нельзя испытывать ) и перевертышей ( раз европейский потребитель отказывается от ГМО, значит, они опасны — хотя причиной осторожного отношения европейцев к ГМО как раз и стала пропагандистская кампания против генной инженерии), а также ставка на невежество. Человек, выражаюш ий свою позицию, будь то экологический активист или потребитель, не обязан вдаваться в подробности механизма генной модификации. От нас как раз и ждут, чтобы мы ввязались в научный спор. Мы вообш е хотели бы разрушить примат науки в нашем обш естве — вот четко заявленная позиция активистов кампании против ГМО, многие из которых особо гордятся тем, что, как показывают опросы, граждане, понятия не имеюш ие о том, что такое ГМО, как правило, особенно резко настроены против них. [c.159]

Интенсивные исследования последних лет принесли и продолжают приносить новые знания о механизмах, обеспечивающих высокоэффективную и высокоспецифическую экспрессию генов [15]. Эту информацию успешно используют для эффективной экспрессии рекомбинантных генов в гомологичном или гете-рологичном генетическом окружении [117]. После рассмотрения основных принципов конструирования векторов для клонирования ДНК можно перейти к обсуждению проблемы экспрессии клонированных генов в искусственных генетических системах. Именно экспрессия клонированных генов является одной из основных задач генной инженерии и биотехнологии. Действительно, функциональную роль отдельных генов и их частей в живом организме можно понять и оценить лишь на основании экспрессии этих последовательностей, т.е. по фенотипическому проявлению их потенциальных биологических возможностей. Кроме того, крупномасштабная наработка биотехнологических продуктов требует осуществления эффективной экспрессии конкретных генов в искусственно созданных условиях. Для получения полноценной экспрессии клонированных генов используют экспрессирующие векторные системы, принципы конструирования которых в настоящее время хорошо разработаны. [c.104]

При клоиироваиш ДНК фрагмент, содержащий изучаемый ген, выявляют обычно с помощью радиоактивного ДНК-зонда или, после экспрессии гена в клетке-хозяине, - с помощью антител, обнаруживающих кодируемый этим геном белок. Затем клеткам, несущим данный фрагмент ДНК, предоставляют возможность размножаться и нарабатывать большое количество копий как самого гена, так и молекул его продукта. Для генноинженерных задач нуклеотидную последовательность такого клонированного фрагмента ДНК изменяют, присоединяют к другой последовательности ДНК, а затем снова вводят в клетки. Сочетание клонирования ДНК с генной инженерией вооружает клеточного биолога очень мощным инструментом исследования. В принципе возможно сконструировать ген, кодирующий белок с любой желательной аминокислотной последовательностью, и присоединить его к такой промоторной последовательности ДНК, которая позволит контролировать время и тип экспрессии гена Этот новый ген можно ввести либо в клетки, выращиваемые в культуре, либо в клетки зародышевого пути мыши или плодовой мушки. У трансгенных животных эффект экспрессии включенного гена можно наблюдать на многих различных клетках и тканях. [c.343]

Повлиять на наследуемые признаки можно в принципе на всех уровнях действия гена. Теоретически, наиболее полным было бы воздействие на уровне генетического материала-ДНК. Впервые перенос ДНК неполовым путем с помошью бактериофага (или другими способами) был продемонстрирован для бактерий. В настояшее время такой перенос становится возможным для высших организмов, включая клетки человека. Методы генной инженерии привлекли внимание широкой общественности, однако без достаточных оснований акцент в публикациях делался на клонировании и создании искусственных людей. В результате многие были напуганы последствиями генетических исследований человека вообще. В действительности же генная терапия некоторых менделирующих заболеваний в будущем может стать очень эффективной. В таком случае она займет достойное место в ряду различных терапевтических средств. Эту тему мы более подробно обсудим дальше, в разделе 9.2, посвященном генетическому будущему человечества. [c.61]

Производство баз данных и их интенсивное заполнение началось в середине 8С-х годов и развивается очень интенсивно. Объем баз данных удваивается каждые три года. Однако в погоне за полнотой составители баз данных проявляют недостаточное вниманяе к качеству и содержанию вводимой в базы данных информации. Принципы построения баз данных генетических текстов являются предметом горячих дискуссий. Яснс, что в ЭВМ нужно вводить как можно больше информации, но биологическую информацию трудно формализовть. Этим определяется тенденция к дифференциации баз данных. Например, в СССР кроме баз данных первичных структур нуклеиновых кислот и белков намечаются к выпуску базы данных векторов для генной инженерии, функциональных сигналов нуклеиновых кислот, ферментов, метаболических путей, генетических карт, [c.8]

Эти вакцины создают по принципу упомянутых выше убитых вакцин Пастера. Некоторые из убитых вакцин высокоэффективны (антирабиче-ская вакцина и полиомиелитная вакцина Солка), эффективность же других невысока (брюшнотифозная, холерная и гриппозная вакцины) или спорна (чумная вакцина и вакцина против эндемического сыпного тифа). Применение некоторых вакцин встречает возражения из-за их токсичности (цельноклеточная коклюшная вакцина). Перечень большей части применяемых в настоящее время убитых вакцин приведен на рис. 19.4. Можно надеяться, что некоторые из них будут заменены, как более эффективными, вакцинами на основе ослабленных возбудителей, и уже видна определенная перспектива появления такой антирабической вакцины, а также полученных методом генной инженерии брюшнотифозной и холерной вакцин. [c.364]

В монографии рассмотрены современные представления о строении и механизмах функционирования генов прокариот и эукариот, а также основные методы их исследования. Книга состоит из двух частей. В первой части обсуждаются структура генома прокариотических и эукариотических организмов, а также механизмы транскрипции, трансляции, репликации, репарации и их регуляции. Сформулирована современная концепция гена. Во второй части монографии рассмотрены принципы основных методов, используемых в исследованиях генов. Главное внимание уделено современным методам генной инженерии. Обсуждаются наиболее важные аспекты развития современной молекулярной генетики в исследованиях направленного мутагенеза и белковой инженерии, антисмысловых РНК, аптамеров, рибозимов и дезокси-рибозимов, трансгеноза и генотерапии, а также достижения в разработке микрочипов ДНК, ДНК-диагностике и ДНК-типировании и изучении генома человека. В книге учтены данные литературы на конец 1999 г. [c.277]

Основное условие применимости принципа оптимальности состоит в том, чтобы прибыль и цену можно было измерить, а это зависит в свою очередь от ясного недвусмысленного определения того, какие требования предъявляются к системе. У инженеров и экономистов всегда есть заранее установленные критерии, с которыми можно сопоставлять поведение изучаемой системы. Согласно теории неодарвинизма (см. разд. 3.1), фенотипические особенности биологических систем должны быть такими, чтобы максимизировать расселение потомков (несущих данный признак), генов, а быть может, даже генных комплексов, так что прибыль и цену можно оценивать относительно этих требований. Если бы мы могли точно определять признаки в зависимости от их воздействия на выживание, время гене рации и репродуктивный вклад, то было бы относительно легко выбрать те из них, которые максимизируют неодарвинистскую приспособленность. К сожалению, непосредственно вычислить эту величину обычно бывает возможно только для нескольких признаков, и приходится довольствоваться лишь косвенными допущениями. Поэтому весь метод сводится к следующему 1) допускаем, что отбор максимизирует неодарвинистскую приспособленность (основная гипотеза) 2) переврдим 1 в фенотипическую меру приспособленности (вспомогательная гипотеза) 3) используя соответствующие математические методы, находим признак, который максимизирует 2 (или минимизирует ее снижение) 4) сравниваем это предсказание с тем, что наблюдается в природе или обнаруживается в специально созданных экспериментальных условиях. В этой программе адаптационисты редко пытаются опровергнуть основную гипотезу. Они обычно исходят из допущения, что эта гипотеза более или менее верна, а затем пытаются уточнить свое понимание эволюции фенотипа, критически оценивая вспомогательные гипотезы. [c.62]

В научных исследованиях иммуноферментный анализ нашел применение как в традиционных областях биохимических исследований, так и в новых областях, связанных с разработкой методов генной и клеточной инженерии. В этой связи следует отметить большое значение традиционных методов аналитического электрофореза, в которых для идентификации отдельных компонентов употребляются иммунофермеитные конъюгаты. В этом случае в качестве субстратов используются вещества, которые образуют нерастворимые красители, в результате чего происходит окрашивание компонентов на целлюлозных носителях. Тот же принцип лежит в основе иммуногистохимии, при этом вместо люминесцентных микроскопов применяются обычные световые микроскопы, что значительно упрощает эксперимент. [c.122]

Суть этой технологии заключается в воссоединении фрагментов ДНК in vitro, т. е. в пробирке , с последующим введением новых ( рекомбинантных ) генетических структур в живую клетку. Так как с химической точки зрения ДНК всех организмов однотипна, то in vitro возможно воссоединение фрагментов ДНК из любых организмов. В этом смысле рекомбинация in vitro отличается от обычной генетической рекомбинации, которая требует гомологии ДНК и, как правило, осуществляется в пределах одного или близкородственных видов. Другими словами, обычные методы обмена генетической информацией позволяют провести обмен генами внутри одного вида, тогда как генетическая инженерия, в принципе, открывает возможность, для перемещения генов в пределах всех живых организмов. Техника генетической инженерии впервые позволила получать индивидуальные фрагменты ДНК в достаточных количествах из геномов любой степени сложности, в сочетании с методами быстрого определения последовательности оснований в ДНК эта техника впервые открыла исследователям путь к выяснению строения генов высших организмов, в том числе и человека. [c.134]

Принцип метода будет рассмотрен на примере организации химерной Т-ДНК в трансформированных растениях моркови. Эта Т-ДНК состоит из гена устойчивости к канамицину (поз- пр1-11), встроенного методами генетической инженерии между границами разоруженного вектора рОУ38бО на основе агробактерий (разд. 1.1.7.1), сконструированного Замбрыски и со- [c.317]

В настояшее время трудно представить, как можно было бы изучать молекулярную биологию высших эукариот без методов гензтической инженерии, особенно не имея возможности вмешиваться в экспрессию определенных генов в определенных клетках и тканях организма. Замена функционального аллеля гена на полностью дефектный (нуль-аллель) и наблюдение фенотипического эффекта — самый прямой путь установления сго функции. Были выяснены принципы, на которых основана тканеспе-цифичность экспрессии генов, в обших чертах стали ясны молекулярные механизмы развития индивидуальных особей. [c.313]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология