Сплайсинг.

 В ДНК  наряду с участниками, которые несут белок – кодирующую информацию (экзоны), есть участки  не несущие такой информации и называются интронами. Считают, что интроны являются древнейшими образованиями в структуре ДНК. Образующаяся при транскрипции РНК  переписывает как экзоны, так и интроны. Но для синтеза белка  итроны не нужны, и они удаляются и образуют РНК (матричные) содержащие только экзоны. Это процесс называется сплайсингом  (процесс удаления интронов из матричного РНК).

 Репарация (восстановление) ДНК

 Репарация (с перевода - восстановление). Под действием ультрафиолетовых лучей, тепла, холода, хим. факторов могут возникнуть нарушения в структуре ДНК, которые устраняются самим организмом в несколько этапов. Сначала особый белковый фермент узнает участок, в котором произошло нарушение. Эндонуклеаза  вырезает обнаруженный участок из 1-го или нескольких нуклеотидов, затем ДНК-полимераза (фермент) вставляет правильную последовательность нуклеотидов, т.е. правильный сегмент , а затем ДНК-лигаза  сшивает полученный  разрыв.

Рекомбинация ДНК (перестройка)

Для любого живого организма огромное значение имеет как стабильность ДНК,  так и ее изменчивость. Перестройка ДНК  обеспечивает адаптацию организмов в новых условиях. Известна общая рекомбинация и сайт-специфическая рекомбинация. При общей рекомбинации происходит обмен  частями ДНК, содержащихся в хромосомах, например на стадиях клеточного деления- мейоза. Общая рекомбинация происходит и тогда, когда спариваются 2-ве ветви ДНК из ранее разделившихся. Сайт-специфическая рекомбинация происходит при интеграции ДНК-фагов в более длинную ДНК-бактерию.

Мутации

Это изменение ДНК, не являющиеся следствием рекомбинации. Факторы, вызывающие мутации, называются мутагенами, они, как правило, носят внешний характер, это потоки нитронов, рентгеновские, ультрафиолетовые лучи, охлаждение, нагревание, яды, неорганические кислоты, хим. активные газы. Изменяется информационное содержание ДНК, которое, как правило, приводит к гибели организма. Человек научился использовать эти процессы при селекции растений и животных.  Мутации играют важную роль в эволюционных процессах.

Технология рекомбинантных ДНК

Рассмотрим экспериментальные методы технологии рекомбинантных ДНК. Желая выделить ген ДНК, разрезается рестриктазат. Рестриктаза-это ферменты, вырабатывающиеся бактериями для защиты организма от чужеродных ДНК, известно более 400 и они способны узнавать фрагменты ДНК  длиной в 4-7 нуклеотидных пар. После того как вырезан фрагмент молекулы ДНК с помощью рестриктазы, из него выделяется ген. Интересующие исследователя молекулы несут радиоактивнуюили флуоренцентую метку. Применяются методы секвинирования, т.е. выделения нужной последовательности нуклеотидов. Если ген выделен, то сам по себе он не может реализовать информацию о синтезе белка, поэтому ген вводят в вектор-структуру. В качестве, которой используются вирусы или плазмиды (это  внехромосомные генетические единицы, имеющиеся у грибов, растений или животных). Встраивание гена в вектор-структуру происходит следующем образом:  кольцевая структура ДНК – вируса

или плазмины разрезается рестриктазой так, чтобы  концы этой ДНК были комплиментарны с геном. Затем ген и ДНК снова сшиваются в кольцевую структуру, и образуется уже рекомбинантная ДНК, которая потом переносится в клетки живого организма с помощью вируса.    

Генетическая и клеточная инженерия

Современная микробиология приняла инженерный характер, всякая инженерия связана с проективной деятельностью и конструированием желаемого. Гены можно изменять и получать белки с желаемой аминокислотной последовательностью. Методы генной инженерии позволили, получит ряд вакцин и межклеточных белковых посредников. Принцип применения ДНК вакцин заключается в том, что в организм пациента вводят молекулы ДНК содержащую гены, кодирующие имунногенные белки патогенного микроорганизма. ДНК вакцины называют еще полинуклеотидными вакцинами или вакцинами из нуклеиновых кислот. Так создан гормон роста человека, при лечении карликовости используется. Получен человеческий инсулин для лечения сахарного диабета, интерферон- для лечения вирусных заболеваний. Одной из первых получена ДНК вакцина для лечения гепатита В.

Методами генной инженерии получены трансгенные растения – это кукуруза, соя, хлопчатник, выращенные в США. Если в 1996 году они занимали 3 млн. акров, то в прошлом году 80 млн. акров. В последнее столетие  на Земле население Земли выросло с 1,5 до 6 млрд. человек. В 2020 году ожидается 8 млрд. человек. Поэтому насущным является проблема – увеличения производства продуктов питания и проблема медицинского лечения, которую решают частично с помощью трансгенных растений.. Трансгенные растения создаются с 1982 года двумя методами:1-ый основан на природной способности бактерии Agro bacterium tumefaciens. Метод основа на природной способности этой бактерии модифицировать  генетически растения. 2-ой метод заключается в обстреле тканей растений микрочастицами золота или тяжелых металлов, покрытых раствором ДНК. Для того чтобы избежать нападения насекомых на растения проводятся исследования с бактерией Bacillus-Thiringiensis  , которая продуцирует белок токсичный для насекомых. Встраивание гена этого белка в геном растений приводит к тому, что растения не поедаются насекомыми. Разрабатываются методы генного и клеточного клонирования. В 1987 году сенсация была вызвана созданием овечки Доли из Шотландии. В лишенную ядра яйцеклетку  поместили ядро соматической клетки вымени другой овцы, и из этого ядра развилась овечка Доли.

Ген-это единица наследственного материала ответственного за формирование какого-либо признака организма. Совокупность всех генов организма называется генотипом. Каждый ген ответственен за синтез определенного белка, контролируя их образование, гены управляют всеми химическими реакциями организма. Совокупность генов, содержащихся в гаплоидном наборе организма, называется геномом. Геном человека один из самых длинных и состоит из 3 млрд. (3∙ 109) пар нуклеотидов. В нем содержится огромное кол-во информация, и поэтому создаются физические карты, представляющие строение каждой хромосомы, создается карта генетического сцепления, которая отображают передачу потомству некоторых признаков.  Расшифровка генома человека несет тревогу людей, поскольку уже сейчас  страховые компании уже нацелились  на получение таких сведений, чтобы использовать их против страхуемых. Если человек несет болезнетворный ген, то компания не хочет страховать таких людей. Применяется ряд законов на запрет на распространение генетической информации отдельных людей.