ОРЫНДАҒАН: Кукузова Дина ТЕКСЕРГЕН: Асқарова Ш.Қ.

ЖОСПАРЫ: Кіріспе: Гендік инженерия Негізгі бөлім: а ) Гендік инженерияның даму тарихы ә ) Гендік инженерияның шешетін мәселелері б ) Ген инженериясында генді алудың әдістері в ) Генетикалық инженерияның алдына қойған мақсаты Қорытынды

Гендік инженерия - дегеніміз молекулалық биологияның жаңа саласы. Ол лабораториялық әдіс арқылы генетикалық жүйелер мен тұқымы өзгерген организмдерді алу жолын қарастырады. Ген инженериясының пайда болуы генетиканың, биохимияның, микробиологияның және молекулалық биологияның жетістіктерімен байланысты. Бұл атаудың екі түрі қолданылады: «генетикалык инженерия» және «ген инженериясы». Соңғы кезде «генетикалық инженерия» жалпылама түрде қолданылып жүр, ген инженериясы да ішіне кіреді.

Ген инженериясының дүниеге келген уақыты 1972 жыл деп есептеледі. Сол жылы АҚШ-та П. Бергтің тобы алғаш рет пробиркада үш түрлі (маймылдың SV 40 онкогендік вирусының толық геномы, λ- бактериофагынын геномының бөлшегі және Е. соlі (ішек таяқшасы) лактозалық оперонының гені) микроорганизмнің ДНҚ-ларының фрагменттерінен жаңа гибридтік ДНҚ құрастырды. Бірақ маймылдың рак вирусының, бактериофагтың және ішек бактериясының гендік ДНҚ-ларынан құрастырылған ол гибридтік ДНҚ- ның клетка ішінде ойдағыдай жұмыс істей алатындығы тексерілмеді, себебі құрамында рак вирусының нуклеин қышқылы болғандықтан ғалымдар тәуекелге бармады.

Клеткада жүмыс істей алатын гибридтік ДНҚ-ны 1973 жылдары алғаш С. Коэн, Д. Хелински мен Г. Бойер құрастырды. Олар басқа организмнен бөліп алған ДНҚ фрагментін (генін) бактерия плазмидасының құрамына еңгізді. Ол плазмидадағы бөтен гендердің алғаш рет жаңа организм ішінде жұмыс істей алатынын көрсетті. Соның артынша- ақ дүние жүзінің көптеген лабораторияларында жүмыс істей алатын әр түрлі плазмидалар алынды. Совет елінде ондай бөтен гені бар плазмида академик А.А. Баевтың басшылығымен жасалды.

Ген инженериясы деп рекомбинантты ДНҚ-лар жасап, оларды басқа тірі клеткаларға еңгізуді айтады. Ген инженериясы шешетін мәселелер: 1. Генді химиялық немесе ферментті қолдану жолымен синтездеу; 2.Әртүрлі организмнен алынған ДНҚ фрагментте рін бір-бірімен жалғастыру (ДНҚ рекомбинанттарын алу); 3. Бөтен генді жаңа клеткаға векторлық ДНҚ аркылы жеткізу және олардың қызмет жасауын қамтамасыз ету; 4. Клеткаларға гендерді немесе генетикалық жүйелерді еңгізу және бөтен белокты синтездеу; 5.Бөтен генге ие болған клеткаларды таңдап бөліп алу жолдарын ашу.

Ген инженериясында генді мынадай әдістермен алуға болады: химиялық жолмен синтездеу клеткадағы ДНҚ-дан тікелей кесіп алу аРНҚ-дан кері транскриптаза арқылы синтездеу

Бірінші әдіс ген инженериясының дамуының алғашқы кезеңінде қолданыла бастады. Белгілі организмнің ДНҚ-сын тугелімен әр түрлі рестриктазалармен үзіп, әр түрлі фрагменттер алады. Содан кейін оны клетка ішінде «аркалап» кіргізе алатын сақиналы (дөңгелек) плазмидалармен жалғайды, Ол үшін плазмиданы да рестриктазалармен үзеді, оған әлгі ДНҚ фрагменттерін қосып жалғап, қайтадан бүтін плазмидалар алады. Бұл плазмидалардың әрқайсысының құрамында бір немесе бірнеше бөтен ДНҚ фрагменті (гені) болады, Одан кейін ол плазмидаларды қайтадан бактерияға еңгізеді. Осының нәтижесінде бактерия клеткасының әрқайсысында басқа организм генінің, бір түрі болады, Осындай әртүрлі бөтен гендері бар бактерия клеткаларының жиынтығын немесе коллекциясын «гендер банкі» кейде «гендер кітапханасы» деп атайды. Зерттеушілер ол банкіден уақытында қажет белоктың генін жаңадан тауып алады. Осындай гендер банкі қазір Ресейде, Батыс Европада және АҚШ-та жасалған.

Химиялық жолмен жасанды генді 1969 жылы Г. Корана синтездеген. Бірақ оған жалғасқан промотор тізбегі мен транскрипцияны аяқтайтын кодондар болмағандықтан, ол клетка ішінде ешбір қызмет көрсете алмады. Гендрді химиялық синтздуге нуклеин қышқылдарындағы нуклеотидтердің орналасу тәртібін анықтау әдісін тапқаннан кейін ғана мүмкіндік туды. Бұл әдістерді тапқан Д. Джильберт пен Ф. Сэнгер. Ғалымдар генді белоктың құрамындағы амин қышқылдарына қарап отырып синтездеуді де үйренді, (3 нуклеотид 1 кодон 1 амин қышқылы деген заңдылық бойынша). Соның ішінде қолдан синтезделген ең ұзын ген, адамның самототропин (өсу) гені, ол 584 нуклеотидтен тұрады. Оны бактериядағы басқа геннің промоторына жалғастырып, плазмида арқылы бактерия клеткасына еңгізді. Соның нәтижесінде бактерияның бір клеткасы 3 млн-ға дейін адам самототропин молекуласын жасай алатын болды. Адам инсулині де химиялық жолмен синтезделіп, осы айтылған жолмен бактерияға еңгізілді.

Инсулин генін 40 аса алты мүшелік олигонуклеотидтерден тұратын түрінде бөліп алып, кейін ДНҚ-лигазаның кемегімен біріктірген. Алынған үзындығы 271 және 286 нб қос тізбекті полинуклеотидтер плазмидаға еңгізілді. Оған қоса бұдан молекулалардың экспрессиясын камтамасыз ететін, ДНҚ-ның реттеуші учаскелері де енгізілді. Клонданған (өркендетілген) гендер проинсулиннің синтезін кодтады, ал оны қарапайым химиялық өңдеу арқылы қос А және В полипептидтік тізбектен тұратын, ұзындығы 21 және 30 амин қышқылдарының қалдықтарынан тұратын, өзара дисульфидтік байланыстары бар белсенді гормонға айналдыруға болады. Жасанды әдіспен генді ферменттік синтезге сүйене отырып, кері транскрипция механизмнің көмегімен алуға да болады. Бұл механизм РНҚ-ға тәуелді ДНҚ- полимеразаның немесе кері транскриптазаның (ревертазалар) белсенділігіне байланысты. Бұл фермент ең алғаш он-когендік (залалды ісік) вирустарды зерттегенде табылған.

Генетикалық инженерияның алдына қойған мақсаты алуан түрлі, өйткені бұл әдісті пайдалану турлі деңгейде жүреді. Олар: организмдік деңгей клеткалық деңгей гендік деңгей

Организмдік деңгейде генетикалық инженерияны қолданудың мысалы ретінде аллофендік жануарларды (тышқанды) алуға болады. Бірнеше аналық тышқанның жатырынан дамудың 8 бластомерлік кезеңіндегі ұрықтарды шығарып алып, түтікше ішінде ол бластомерлерді бір-бірінен ажыратады, Түрлі особътардан алынған осы бластомерлерді араластырып түзілген қоспа бластуланы дамуының гаструлалық кезеңінде бір аналық тышқанның жатырына енгізіп дамуды жалғастырады. Дүниеге келген аллофенді тышқанның фенотипінде барлық ата-аналарна тән белгілер қайталанғанымен, бірқатар өзіндік жаңа қасиеттер де пайда болады. Ендеше, ересек жағдайда ұлпалары бір-біріне иммунологиялық жағынан сәйкес келмейтін особьтардың клеткаларынан осы жолмен қалыпты дамып жетіліп, тіршілік етуге қабілетті аллофендік ұрпақ алуға мүмкіндік туады.

Клеткалық деңгейде әр түрге жататын организмдердің сомалық клеткаларын будандастыру арқылы бірнеше генотиптен құралған бұдан клетка алынады. Мысалы «адам-тышқан» будандық клетканы алып, одан адам хромосомаларын біртідеп шығарып тастайды, Жойылған қайсы бір хромосомадан кейнгі байқалатын клеткалық фенотиптік өзгерістерге қарай отырып адамның тіркесу топтарының гендік құрамын анықтайды.

Гендік децгейде тұқым қуалаушылықты басқару жолы гендік инженерия деп аталады. Мұндағы мақсат қолдан жасанды гендер алып немесе даяр гендерді басқа организмдердің геномына енгізу арқылы олардың фенотиптерін қалаған бағытта өзгерту. Гендік инженерияның негізгі әдістері осы ғасырдың жылдары қолданыла бастады.

Гендік инженерия жетістіктерін қазіргі кезде өкеркәсіптік көлемде жануарлар мен адамның антибиотиктерін, витаминдерін, гормондарын синтездейтін микроорганизмдердің жаңа штамдарын шығаруға пайдалануда. Соңдай-ақ, адамның көптеген ауруларына себепші болатын вирустың бөліп алынған гендері бактерия клеткасына енгізіліп жан-жақты зерттелуде. Олай болса, адамзатты бірқатар тұқым қуалайтын аурулардан арылтуда гендік: инженерияның болашағы зор деп есептеледі.