Ахмет Байтұрсынұлы

Тақырып: "Рекомбинантты дезоксирибонуклеин қышқылы" ұғымы.

Жоспар:

1. Рекомбинантты ДНК

2. Векторлық ДНҚ

Бұл сабақта:

рекомбинантты ДНҚ алу тәсілдерін оқып білесіңдер;

рекомбинация түсінігімен танысасыңдар.

"гендік инженерия" ұғымын оқып үйренесіндер.

Сендер білесіңдер ме:

"гомологты рекомбинация" ұғымын;

рекомбинантты ДНҚ қоддануға мысал келтіруді;

рекомбинантты дезоксирибонуклеин қышқылының алу тәсілдерін.

Кілт түсініктер:

ДНҚ, РНҚ, плазмидтер, рекомбинация, гендік инженерия

Рекомбинантты ДНК — гендік инженерия әдістерін қолдана отырып. in vitro жағдайында бөгде (табиғатта еш уақытта бірге болмайтын) ДНҚ фрагменттерін қосу нәтижесінде алынған ДНҚ молекуласы.

Векторлық ДНҚ молекулаларын қосу нәтижесінде алынған рекомбинантты ДНҚ иесінің белгілі бір жасушасында синтез иесінің сол жасушасында өтетін, өнімді кодтайтын ДНҚ-мен репликацияға қабілетті. Рекомбинантты ДНҚ алуға арналған векторлар плазмидалар, вирустар, сондай-ақ ашытқы немесе жануарлардың хромосомдық элементтері негізіндегі жасанды хромосомалар болуы мүмкін. Бактерияларда,

ашытқыларда және басқа органимдерде, сондай-ақ адам жасушасы да гетерологиялық гендердің экспрессиясын (айқындалуын) жүзеге асыруға мүмкіндік беретін әртүрлі жүйелердің үлкен жиынтығы болады.

Гендік инженерияда жасалатын рекомбинантты ДНҚ-ны жасанды, яғни химералық деп атайды. Олар әртүрлі мақсаттар үшін, соның ішінде, АИТВ-ке мақсатты түрде әсер ету үшін жасалады.

Гендік инженерия техникасы бірнеше жүйелі процедуралардан тұрады:

қажетті генді бөліп алу;

оны репликацияға (вектор) қабілетті генетикалық элементтерге ендіру;

реципиент-организміне вектор енгізу;

қажетті генді немесе гендерді иеленген жасушаларды сәйкестендіру, яғни идентификациялау (скрининг) және іріктеу.

Гендік-инженерлік тәсілмен алынған, яғни рекомбинантты ДНҚ трансляциялаған нәруыздарды да рекомбинантты деп атайды. Рекомбинантты ДНҚ технологиясы қазіргі биологияның дамуына елеулі әсер етіп, көптеген теориялық міндеттерді шешуге мүмкіндік берді, мысалы, нәруыздардың қызметтерін анықтау, гендер айқындалуын реттеу механизмін зерттеу. Содан кейін лигаза ферментінің көмегімен екі молекуланың нуклеотидті ұштары арасында фосфодиэфирлі байланыс түзіледі, қайтадан сақиналы ДНҚ молекуласы алынады, бірақ енді оның құрамында ауыстыруға таңдалған плазмидтік ДНҚ гені болады. Бұл — рекомбинантты ДНҚ, яғни бұрын-соңды табиғатта болмаған ДНҚ-ның жаңа жүйелі комбинациясы жасалады.

Клиникада қолдану үшін лицензияланған вакциналардың негізгі типтері тірі әлсіретілген, өлтірілген немесе инактивацияланған (әлсіздендірілген) микроорганизмдерден тұрады.

Препараттардың аздаған бөлігі микроорганизмдердің тазартылған компоненттеріне негізделген, ал өте аз тобы рекомбинантты ДНҚ әдісінің көмегімен синтезделген нәруыздардан жасалады.

Жасушаға гендерді жасушалық нуклеазалар әсерінен бұзылмай, жасуша геномымен интеграцияланатындай етіп енгізу қажет. Бұл үшін in vitro генді өткізгіш (вектор) рөлін атқаратын белгілі бір ДНҚ- мен байланыстырады. Жиі вектор ретінде бірнеше гендерден тұратын кішкене сақиналы ДНҚ молекуласы — плазмидтерді қолданады.

Рекомбинация. Гендік инженерия бойынша зерттеулерде жиі Ішек таяқшасы (Е.соіі) қолданылады. Бұл бактериялардың геномы бір хро- мосомада (ДНҚ молекуласында) болады, ол — мембранаға бекіген, ци- тозольде ‘'жүзетін” плазмидтер. Плазмид сакиналы ДНҚ; ол шамамен негізгі ДНҚ молекуласынан 1000 есе кіші. Жасушада бірнеше әртүрлі плазмидтер болуы мүмкін және олардың әрқайсысының көптеген көшірмелері (бірнеше жүзге дейін) болады. Плазмидтердің реплика- циясы негізгі генетикалық материалдың репликациясынан тәуелсіз жүреді. Кейбір плазмидтер хромосомаға қосылып, қайтадан бөлініп кете алады. Плазмидтер жасушалардың конъюгациясы кезінде бір бактерия жасушасынан екіншісіне ауыса алады.

Рекомбинантты ДНҚ алу үшін Е.соіі плазмидтерін бөліп алып, олардың сақиналы ДНҚ молекуласының бір бөлігін алып тастайды (9.4-сурет). Бұл үшін рестриктазалар қолданылады. ДНҚ молекуласының комплементарлы тізбегі әртүрлі жерлерінен кесіледі, нәтижесінде “жабысқақ” ұштар — тізбектің жұптаспаған бөліктері түзіледі, олар өздеріне комплементарлы полинуклеотидтермен қосылуға қабілетті болады.

Рекомбинантты ДНҚ технологиясын түсіну бірнеше себептер бойынша маңызды:

Бұл саладағы ақпараттық тың жаңалықтар, шын мәнінде, бас айналдырады. Осы бағыттағы зерттеулерді қадағалау үшін гендік инженериянын, фундаменталды негіздерін меңгеру қажет.

Қазіргі уақытта біркатар аурулардың молекулалық табиғатта зерттеу стратегиясы жасалған, олар тұқым қуалайтын орақ жасушалы анемия.

жасуталарды іріктеу __жасуша кс

Клондаған генмен

О

кодталғая нәруыа синтезі

9.4-сурет. Ішек таякшасы плазмидтерінен бөлінген рекомбинантты ДНҚ

Гендік инженерия әдістері көмегімен адам нәруыздарын терапиялық мақсаттар (инсулин, өсу гормоны, плазминоген күшейткіші) үшін жеткілікті мөлшерде алуға болады.

Гендік инженерия нөруыздық вакциналар (В гепатиті вирусының нәруызы) мен диагностикалық мақсаттар үшін нәруыздық препараттар (ЖИТС және т.б.) алудың жаңа мүмкіндіктерін ашты.

Рекомбинантты ДНҚ технологиясы диагностикалық міндеттерді шешуде және бірқатар аурулардың даму қаупінің дәрежесін анықтауда тиімді болып отыр.

Орақ жасушалы анемия, талассемия, аденозиндезаминаза жетіспеушілігі және т.б. ауруларға гендік терапия қолданудың түбегейлі мүмкіндігі пайда болды. Бұл тәсілдер тышқандарға жасалған тәжірибелерде жүзеге асырылған.

Гендік инженерия әдісімен бірқатар препараттар, олардың ішінде адам инсулині мен вирусқа қарсы препарат — интерферон алынды. Технология енді ғана дамып келе жатқанымен, медицинада және ауылшаруашылығында үлкен жетістіктерге жетуді көздейді, жұқпалы аурулардың алдын алуды арттырады. Медицинада, мысалы, бұл — вакцинаны жасау мен өндірудің өте перспективті жолы. Ауылшаруашылығында рекомбинантты ДНҚ көмегімен құрғақшылыкқа, суыққа, ауруларға, зиянкес жәндіктерге және гербицидтерге төзімді мәдени өсімдік сорттары алынуы мүмкін.

Тажірибеде қолдану. Бактерияларға ендірілген синтезделген гендер көмегімен бірқатар заттарды, оның ішінде, гормондар мен интерфе- рондарды алуға болады. Оларды өндіру биотехнологияның маңызды саласы болып табылады.

Интерферон — организмнің вирустык, инфекцияға қарсы жауап ретінде синтездейтін нәруызы, оны қазір қатерлі ісік және ЖИТС-ті емдеу мүмкіндігі бар құрал ретінде зерттеуде. 1 л бактерия өсіріндісі беретін интерферон мөлшерін алу үшін адамның 1000 л қаны қажет. Бұл затты жаппай өндіру өте ұтымды екені анық. Соныменен қатар диабетті емдеуге қажетті инсулинді микробиологиялық синтездеу негізінде алу өте маңызды рөл атқарады. Гендік инженерия әдістерімен бірқатар вакциналарды жасау мүмкін болды, қазір олардың ЖИТС тудыратын адамның иммундық тапшылығы вирусына (АИТВ) қарсы ТИІМДІЛІГІН тексеру үшін сынактар жүргізілуде. Рекомбинантты ДНҚ көмегімен адамның өсу гормоны қажетті мөлшерде алынды, ол — балаларда сирек кездесетін ауру, гипофиздік ергежейлілікті емдеудің жалғыз құралы болып табылады.

Рекомбинантты ДНҚ-ға байланысты медицинаның тағы бір перспективті бағыты — гендік терапия. Өлі тәжірибелік сатыдағы бұл жұмыстарда организмге ісікпен күресу үшін күшті ісікке қарсы

ферменттерді кодтайтын гендік инженерия әдісі бойынша құрастырылған ген көшірмесі енгізіледі. Сонымен қатар гендік терапияны иммундык, жүйенің тұқым қуалайтын бұзылуларында қолдана бастады. Ауылшаруашылығында ондаған азық-түліктік және мал- азықтық дақылдар генетикалық өзгертілді. Малшаруашылығында биотехнологиялық жолмен алынған өсу гормонын пайдалану сүт алуды арттыруға мүмкіндік берді; генетикалық өзгертілген вирустың көмегімен шошқада герпес ауруына қарсы вакцина жасалды.

Пайдаланған ресурстар:

1.Н.Г.Асанов, А.Р. Соловьева, Б.Т.Ибраимова, «Биология» 11 сынып, Алматы, Атамұра 2019. §31. 245 бет. https://okulyk.kz/all-books/

https://kk.jejakjabar.com/wiki/genetically_modified_organism

Тапсырмалар:

1. Рекомбинантты ДНҚ алудың принциптерін сипаттандар.

2. Рекомбинантты ДНҚ алу үшін қандай организмдер қолданылатынын сипаттаңдар.

3. Клиникада рекомбинантты ДНҚ-ны қолдану сипатын түсіндіріңдер.

4. Рекомбинантты ДНҚ-ны қолдану саласын бөліп көрсетіңдер.

5. Не себепті гендік инженерия дәрілік препарапарды өндіруде маңызды рөл атқаратынын түсіндіріңдер.

6. Рекомбинантты ДНҚ қолдана отырып қандай препараттар алынады?