6. Особенности строения генетического аппарата и способы передачи наследственной информации у бактерий и вирусов. Генная инженерия и ее основные достижения.

В состав нуклеотида бактерий входят ДНК, РНК и белки. Число нуклеотидов в бакте­риальной клетке может варьировать от одного (в культу­рах, находящихся в стационарной фазе роста) до двух (в стадии задержки размножения после переноса клеток в свежую среду) и четырех (в культурах с постоянной скоростью роста). Каждый нуклеоид содержит двухцепочечную замкнутую в кольцо молекулу ДНК. В молекуле ДНК нуклеотида закодирована вся генетиче­ская информация, необходимая для жизнедеятельности клетки, поэтому нуклеотид рассматривают как бактериаль­ную хромосому. Хро­мосомы имеют кольцевое строение. Гигантская молекула ДНК бактериальной хромосомы поддерживается связанными с ней молекулами РНК и белка в форме компактной струк­туры, свернутой в отдельные сверхспирализованные петли (домены), число которых колеблется от 12 до 80.

Помимо хромосомной ДНК в состав генома многих прокариот входят также сверхскрученные, ковалентно-замкнутые кольцевые молекулы внехромосомной, или плазмидной, ДНК.

Способы передачи наследственной информации у бактерий:

1. трансформация – перенос изолированных фрагментов мол-лы ДНК из одного орг-ма к другому.

2. трансдукция это способность переносить наследственную инф-ю от одного орг-ма к др. при помощи вирусов.

3. конъюгация – обмен наследственной информацией.

Вирусы, представляют собой частицы (вирионы), стоящие на гра­ни между живой и неживой природой и обладающие инфекционными свойствами. В дословном переводе термин «вирус» обозначает яд, ядовитое вещество.

Генетиче­ский материал вируса представлен одной молекулой нуклеиновой кислоты, ДНК или РНК, не связанной с белком. В связи с этим вирусы подразделяются на ДНК- и РНК-содержащие. Вирусы бактерий чаще содержат ДНК, а почти все вирусы растений и подав­ляющее большинство вирусов человека — РНК.

Нуклеиновая кислота вируса бывает одно- или двухцепочечной и может иметь кольцевую или линейную форму. Кольцевая форма ДНК более стабильна и свойственна большинству вирусов. Кольцо ДНК (РНК) обычно бывает перекручено, поэтому она имеет суперспирализованный вид.

В нуклеиновой кислоте вируса закодирована информация о всех его структурных белках. Многие вирусы содержат гены специфиче­ских полимераз (репликаз) — ферментов, контролирующих реплика­цию молекул нуклеиновых кислот. Но чаще вирусы используют для репликации ферменты клетки-хозяина. Некоторые мелкие вирусы со­держат только три гена. Гены вирусов могут существовать в виде фрагментов ДНК, разделенных генетически инертными нуклеотидными последовательностями. Эти последова­тельности в момент работы генов «вырезаются», и целостность генети­ческой информации восстанавливается.

Генетическое вещество у вирусов заключено в белковую оболоч­ку, которая вместе с нуклеиновой кислотой образует так называемый капсид или нуклеокапсид. Большинство вирусов растений и РНК-содержащих бактериальных фагов состоит только из нуклеиновой кислоты и белка.

Генная инженерия – это комплекс действий, направленных на реорганизацию (перестройку) наследственного материала. Целью ГИ явл-ся создание новых гибридных форм эукариот и прокариот не половым путем, а методом гибридизации мол-лы ДНК (перенос ген-ой инф-ции из 1 орг-ма в др.). Включает следующие этапы:

1. получение ген-го материала.

2. включение этого материала в автономно реплицирующуюся генетт-ю стр-ру и создание рекомбинантной ДНК.

3. введение рекомбинантной мол-лы ДНК в кл.-реципиент и вкл. ее в хромосомный аппарат.

4. отбор трансформированных кл. в геном кот. вкл. переносимый ген.

Способы получения генов для пересадки

1. синтезирование хим-м путем.

2. метод ферментативного синтеза.

3. с помощью фер-тов рестриктаз.

4. клонирование (размножение кл. с рекомб-ной ДНК).

Основные достижения ГИ. На основе генной инженерии можно наладить промыш­ленное производство витаминов, аминокислот, фермен­тов, гормонов и т. д. В настоящее время уже освоено промышленное производство белка инсулина (гормона поджелудочной железы для лечения диабета) и интерферонов — белков, подавляющих размножение вирусов. Генная инженерия используется в медицинской практике получения вакцин и сывороток.

Генная инженерия позволяет конструировать и эукариотические клетки с новой генетической программой. В настоящее время получают гибриды соматических клеток разных видов и даже животных и растений. Созданы рас­тения, способные усваивать атмосферный азот, что в бу­дущем не только обогатит растительную пищу белками, но сделает ненужным применение азотсодержащих удобрений и благоприятно скажется на чистоте окружающей среды.

Успехи генной инженерии позволили решить ряд фундаментальных проблем биологии. Так, с ее помощью были обна­ружены мозаичное, экзонинтронное, строение гена у эукариот, структурные особенности и механизмы активности генов имуноглобулинов, выделены гены, ответственные за развитие злокачественных опухолей, расшифрована их полная нуклеотидная последовательность, выяснены некоторые механизмы дифференци­альной активности генов в онтогенезе.