Генная инженерия теория

1. Основные открытия современной биологии, послужившие фундаментом для возникновения генетической инженерии

Ответ. Нет общепринятого определения понятия «генетическая инженерия». Самые распространенные трактовки: ветвь молекулярной биологии и молекулярной генетики, ориентированная на исследование возможностей, способов создания в лабораторных условиях in vitro генетических структур и наследственно измененных биологических объектов; искусство использовать знания основ и методов молекулярной генетики и молекулярной биологии для конструирования организмов с заданными наследственными свойствами; приемы, методы и технологии, позволяющие переносить в реципиентную клетку, организм ген, локус ДНК, хромосому, ядро и другие генетические структуры (современная интерпретация). Формально датой рождения генетической инженерии следует считать 1972 год, когда в Стенфордском университете П. Берг, С. Коэн, Х. Бойер с сотрудниками создали первую рекомбинантную ДНК, содержавшую фрагменты ДНК вируса SV40, бактериофага и E. coli. Этапы развития ГИ. Можно выделить три исторических этапа: Этап I. Ученые озадачены доказательством возможности получения рекомбинантных молекул ДНК in vitro. Основная цель – создание векторных молекул. На этом этапе доказаны: возможность получения рекомбинантных молекул, сочетающих в себе ДНК разных видов и штаммов бактерий; жизнеспособность этих молекул; их стабильность и функционирование. Этап II. Начаты работы, связанные с получением рекомбинантных молекул ДНК между хромосомными генами прокариот и плазмидами. Ученым предстояло доказать их стабильность и жизнеспособность. Этап III. Положено начало работ по включению в векторные молекулы ДНК генов эукариот (в основном растений и животных). Хронология основных открытий и достижений, поспособствовавших становлению ГИ: 1869 г. – Ф. Мишер выделил ДНК из ядер клеток гноя. 1953 г. – Д. Уотсон, Ф. Крик предложили трехмерную модель двойной спирали ДНК. Ученые в своей работе проводили рентгеноструктурный анализ ДНК. 1961 г. – А. Мармур, П. Доти денатурировали ДНК и установили точность, специфичность реакции гибридизации НК. 1962 г. – В. Арбер получил сведения о ферментах рестрикции ДНК. 1965 г. – М. Мезельсон, Е. Юань выделили первую рестриктазу. 1966 г. – М. Ниренберг, Е. Очоа, Г. Корана расшифровали генетический код. 1967 г. – М. Геллерт открыл ДНК-лигазу. 1972–1973 гг. – Г. Бойер, С. Коэн, П. Берг разработали технологию клонирования ДНК. 1975–1977 гг. – Ф. Сэнгер, Р. Баррел, А. Максам, В. Гильберт предложили методы быстрого определения нуклеотидной последовательности. 1979 г. – Г. Корана синтезировал ген тирозиновой супрессорной РНК. 1981–1982 гг. – Р. Пальмитер, Г. Рубин, Р. Бринстер, А. Спрэдлинг получили трансгенную мышь, трансгенные дрозофилы. 1993 г. – Л. Эрнст, Г. Брем, И. Прокофьев получили трансгенных овцы с геном хемозина. 2003 г. – сотрудники Стэндфордского и Калифорнийского университетов расшифровали геном человека.

2. Предмет и задачи генной инженерии и ее связь с другими биологическими дисциплинами

Ответ. Генная инженерия как дисциплина преследует следующую цель – формирование теоретических представлений об основных методах генной инженерии и освоение элементарных навыков постановки генно-инженерного эксперимента с последующим применением их на практике. Задачи учебной дисциплины: познакомить аудиторию с основными ферментами, векторами, используемыми в качестве инструментов ГИ; дать представление об основных методах и аппаратуре, применяемых в генно-инженерных экспериментах; научить анализировать современные данные об использовании методов генной инженерии для создания трансгенных организмов с полезными свойствами. Фундаментом для ГИ служат такие дисциплины как: генетика; биохимия; микробиология; молекулярная биология гена; векторные системы; биология, в том числе молекулярная. Часто генетическую инженерию ошибочно сопоставляют с генной, считают их синонимами. Они разнятся по содержанию. Первая связана с генетикой, а вторая сугубо с генами. Генетическую инженерию делят на генную и геномную. Генная инженерия – конструирование организмов с несвойственными данному виду признаками. Геномная инженерия – конструирование организмов (вирусы, клеток прокариот, эукариот) новых видов.