Способность к обратной транскрипции характерна для вирусов
Обратная транскрипция — создание ДНК-копии по матрице РНК
Это правило переноса генетической информации составляет суть молекулярной биологии. Только один раз, в 1970 г., оно было модифицировано, когда признали существование обратной транскрипции. Впервые обратная транскрипция была обнаружена у опухолевых вирусов мышей и кур. Сейчас эти РНК-сод ержашие вирусы называют ретровирусами. Их инфекционный цикл хорошо изучен. Вирус проникает в клетку-мишень, и на основе своей РНК создает копию ДНК, которая встраивается в хромосому хозяина. При делении клетки встроенная копия ДНК вирусного генома удваивается и передается дочерним клеткам. Таким образом, наследственный материал вируса оказывается включенным в геном клетки. Вирусная РНК может образоваться позже путем копирования встроенной ДНК. Это приведет к образованию новых инфекционных вирусов.
Именно таким образом вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) встраивается в ядерную ДНК и размножается вместе с клеточным геномом. Вот почему от этого вируса трудно избавиться, ведь каждая встроенная (интегрированная) ДНК-копия вируса может использоваться для образования множества копий РНК в результате нормального процесса транскрипции, а это в свою очередь приводит к появлению новых инфекционных ВИЧ-частиц. Еще один пример ретровирусов — это вирусы, вызывающие рак легких и лейкоз у человека и животных.
Похожие главы из других книг:
Глава 6 ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ СОМЫ И ЗАРОДЫШЕВОЙ ЛИНИИ В этой главе мы рассматриваем, как могли изменяться последовательности ДНК вариабельных генов антител в клетках зародышевой линии за эволюционное время. Некоторые данные указывают на существование обратной связи генов, т.
Перезапись генетического текста и перевод в белковый текст (транскрипция и трансляция) В клетке ДНК служит в качестве матрицы, на которой первоначально происходит синтез разных РНК. Процесс перезаписи генетической информации из ДНК в РНКовый текст получил название
Перезапись генетического текста и перевод в белковый текст (транскрипция и трансляция) В клетке ДНК служит в качестве матрицы, на которой первоначально происходит синтез разных РНК. Процесс перезаписи генетической информации из ДНК в РНКовый текст получил название
Целенаправленное создание новых генов В некоторых случаях сомневаться в способности клетки направлять мутационный процесс на нужные гены не приходится. Особенно ярко проявляется это в работе иммунной системы позвоночных. Биологов и медиков давно интересовал вопрос,
7. БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ (БОС) Интерес к исследованиям биологической обратной связи (БОС) в целях произвольного управления ФС на основе объективной информации о динамике психофизиологических показателей возник в связи с данными об изменениях в ФС человека,
Обратная транскрипция Некоторые РНК-содержащие вирусы (вирус саркомы Рауса, ВИЧ) обладают уникальным ферментом – РНК-зависимой ДНК-полимеразой, часто называемой обратной транскриптазой или ревертазой. Этот фермент обладает время активностями. Первая из них –
Транскрипция Транскрипцией называется процесс переноса генетической информации с ДНК на РНК. Матрицей для синтеза РНК служит только одна из двух нитей ДНК (так называемая смысловая цепь). Транскрипция происходит не на всей молекуле ДНК, а на участке одного гена. Ген –
Рокфеллер финансирует создание агробизнеса В то время когда братья Рокфеллеры с помощью своего плана Зеленой революции расширяли сферу влияния своего глобального бизнеса в развивающихся странах от нефти до сельского хозяйства, они финансировали малозаметный проект в
Создание орудий мышления Как нельзя голыми руками заниматься плотницким делом, так и мышление редко может осуществляться с помощью голого мозга Бо Дальбом, Ларс-Эрик Джанлерт. Компьютерное будущее (в печати). Перед каждым агентом стоит задача наилучшего использования
Взаимодействие эндокринных систем: прямая связь, обратная связь, синергизм, пермиссивное действие, антагонизм Как уже было упомянуто, отдельные эндокринные железы и их гормоны взаимодействуют друг с другом, обеспечивая функциональное единство организма. Между
Теория главной копии По мнению ведущего молекулярного биолога Харриса Бернштейна (Harris Bernstein) из Аризонского университета, половой процесс возник для починки генов. Первым намеком на это стало исследование особых мутантных дрозофил, не способных репарировать
Создание Олиновского нейропсихиатрического исследовательского центра Одним из главных спонсоров Института жизни было семейство Олин, у которого несколько детей лечились в ИЖ. Доктор Хэнк Шварц решил назвать наше новое здание в тюдоровском стиле в их честь. Теперь
Создание каталога мира: вербально-концептуальная ассоциативная зона Вербально-концептуальная ассоциативная зона, расположенная в месте пересечения височной, теменной и затылочной долей, в первую очередь отвечает за формирование абстрактных концепций и за их
чЙТХУБН, ЛБЛ Й ЧУЕН ЦЙЧЩН ПТЗБОЙЪНБН, УЧПКУФЧЕООЩ ОБУМЕДУФЧЕООПУФШ Й ЙЪНЕОЮЙЧПУФШ. пУОПЧОПК ПУПВЕООПУФША ЧЙТХУОПЗП ЗЕОПНБ СЧМСЕФУС ФП, ЮФП ОБУМЕДУФЧЕООБС ЙОЖПТНБГЙС Х ЧЙТХУПЧ НПЦЕФ ВЩФШ ЪБРЙУБОБ ЛБЛ ОБ дол, ФБЛ Й ОБ тол. зЕОПН дол-УПДЕТЦБЭЙИ ЧЙТХУПЧ ДЧХИОЙФЕЧПК (ЙУЛМАЮЕОЙЕ УПУФБЧМСАФ РБТЧПЧЙТХУЩ, ЙНЕАЭЙЕ ПДОПОЙФЕЧХА дол), ОЕУЕЗНЕОФЙТПЧБООЩК Й РТПСЧМСЕФ ЙОЖЕЛГЙПООЩЕ УЧПКУФЧБ. х ЧЙТХУПЧ, РТЙОБДМЕЦБЭЙИ Л ТПДБН Poxvirus Й Hepadnavirus ЗЕОПН РТЕДУФБЧМЕО ДЧХНС ГЕРПЮЛБНЙ дол ТБЪОПК ДМЙОЩ. зЕОПН ВПМШЫЙОУФЧБ тол-УПДЕТЦБЭЙИ ЧЙТХУПЧ ПДОПОЙФЕЧПК (ЙУЛМАЮЕОЙЕ УПУФБЧМСАФ ТЕПЧЙТХУЩ Й ТЕФТПЧЙТХУЩ, ПВМБДБАЭЙЕ ДЧХОЙФЕЧЩНЙ ЗЕОПНБНЙ) Й НПЦЕФ ВЩФШ УЕЗНЕОФЙТПЧБООЩН (РТЕДУФБЧЙФЕМЙ ТПДПЧ Retrovirus , Orthomyxovirus , Arenavirus Й Reovirus ) ЙМЙ ОЕУЕЗНЕОФЙТПЧБООЩН.
чЙТХУОЩЕ тол Ч ЪБЧЙУЙНПУФЙ ПФ ЧЩРПМОСЕНЩИ ЖХОЛГЙК РПДТБЪДЕМСАФУС ОБ ДЧЕ ЗТХРРЩ. л РЕТЧПК ЗТХРРЕ ПФОПУСФУС тол, УРПУПВОЩЕ ОЕРПУТЕДУФЧЕООП ФТБОУМЙТПЧБФШ ЗЕОЕФЙЮЕУЛХА ЙОЖПТНБГЙА ОБ ТЙВПУПНЩ ЮХЧУФЧЙФЕМШОПК ЛМЕФЛЙ, Ф.Е ЧЩРПМОСФШ ЖХОЛГЙЙ Йтол Й Нтол. йИ ОБЪЩЧБАФ РМАУ-ОЙФЙ тол Й ПВПЪОБЮБАФ ЛБЛ +тол (РПЪЙФЙЧОЩК ЗЕОПН). пОЙ ЙНЕАФ ИБТБЛФЕТОЩЕ ПЛПОЮБОЙС (`ЫБРПЮЛЙ') ДМС УРЕГЙЖЙЮЕУЛПЗП ТБУРПЪОБЧБОЙС ТЙВПУПН.
х ДТХЗПК ЗТХРРЩ ЧЙТХУПЧ тол ОЕ УРПУПВОБ ФТБОУМЙТПЧБФШ ЗЕОЕФЙЮЕУЛХА ЙОЖПТНБГЙА ОЕРПУТЕДУФЧЕООП ОБ ТЙВПУПНЩ Й ЖХОЛГЙПОЙТПЧБФШ ЛБЛ Йтол. фБЛЙЕ тол УМХЦБФ НБФТЙГЕК ДМС ПВТБЪПЧБОЙС Йтол, Ф.Е. РТЙ ТЕРМЙЛБГЙЙ РЕТЧПОБЮБМШОП УЙОФЕЪЙТХЕФУС НБФТЙГБ (+тол) ДМС УЙОФЕЪБ -тол. фБЛПК ФЙР тол ПРТЕДЕМСАФ ЛБЛ НЙОХУ-ОЙФШ Й ПВПЪОБЮБАФ -тол (ОЕЗБФЙЧОЩК ЗЕОПН). х ЧЙТХУПЧ ЬФПК ЗТХРРЩ ТЕРМЙЛБГЙС тол ПФМЙЮБЕФУС ПФ ФТБОУЛТЙРГЙЙ РП ДМЙОЕ ПВТБЪХАЭЙИУС НПМЕЛХМ: РТЙ ТЕРМЙЛБГЙЙ ДМЙОБ тол УППФЧЕФУФЧХЕФ НБФЕТЙОУЛПК ОЙФЙ, Б РТЙ ФТБОУЛТЙРГЙЙ ПВТБЪХАФУС ХЛПТПЮЕООЩЕ НПМЕЛХМЩ Йтол. нПМЕЛХМЩ +тол РТПСЧМСАФ ЙОЖЕЛГЙПООПУФШ, Б -тол ОЕ РТПСЧМСАФ ЙОЖЕЛГЙПООЩЕ УЧПКУФЧБ Й ДМС ЧПУРТПЙЪЧЕДЕОЙС ДПМЦОЩ ФТБОУЛТЙВЙТПЧБФШУС Ч +тол.
йУЛМАЮЕОЙЕ УПУФБЧМСАФ ТЕФТПЧЙТХУЩ, ЛПФПТЩЕ УПДЕТЦБФ ПДОПОЙФЕЧХА +тол, УМХЦБЭХА НБФТЙГЕК ДМС ЧЙТХУОПК тол-ЪБЧЙУЙНПК дол-РПМЙНЕТБЪЩ (ПВТБФОПК ФТБОУЛТЙРФБЪЩ). рТЙ РПНПЭЙ ЬФПЗП ЖЕТНЕОФБ ЙОЖПТНБГЙС РЕТЕРЙУЩЧБЕФУС У тол ОБ дол, Ч ТЕЪХМШФБФЕ ЮЕЗП ПВТБЪХЕФУС дол-РТПЧЙТХУ, ЙОФЕЗТЙТХАЭЙК Ч ЛМЕФПЮОЩК ЗЕОПН.
фБЛ ЦЕ ЛБЛ Й Х РТПЮЙИ ЖПТН ЦЙЪОЙ ОХЛМЕЙОПЧЩЕ ЛЙУМПФЩ ЧЙТХУПЧ РПДЧЕТЦЕОЩ НХФБГЙСН. жЕОПФЙРЙЮЕУЛЙ НХФБГЙЙ ЧЙТХУОПЗП ЗЕОПНБ РТПСЧМСАФУС ЙЪНЕОЕОЙСНЙ Ч БОФЙЗЕООПК УФТХЛФХТЕ, ОЕУРПУПВОПУФЙ ЧЩЪЩЧБФШ РТПДХЛФЙЧОХА ЙОЖЕЛГЙА Ч ЮХЧУФЧЙФЕМШОПК ЛМЕФЛЕ, ФЕТНПУФБВЙМШОПУФША, ЙЪНЕОЕОЙЕН ТБЪНЕТБ Й ЖПТНЩ ВМСЫЕЛ, ПВТБЪХЕНЩИ РПД БЗБТПЧЩН РПЛТЩФЙЕН. вПМШЫЙОУФЧХ НХФБГЙК РТЙУХЭЙ ТЕЧЕТУЙЙ Л ДЙЛПНХ ФЙРХ, РТЙЮЕН ЛБЦДБС НХФБГЙС ЙНЕЕФ ИБТБЛФЕТОХА ЮБУФПФХ ТЕЧЕТУЙК, ЛПФПТХА НПЦОП ФПЮОП ЙЪНЕТЙФШ. х ЧЙТХУПЧ ЧЩДЕМСАФ УРПОФБООЩЕ Й ЙОДХГЙТПЧБООЩЕ НХФБГЙЙ.
уЛПТПУФШ УРПОФБООПЗП НХФБЗЕОЕЪБ Ч дол-ЗЕОПНБИ ЪОБЮЙФЕМШОП ОЙЦЕ (10 -8 - 10 -11 ОБ ЛБЦДЩК ЧЛМАЮЕООЩК ОХЛМЕПФЙД), ЮЕН Х тол-ЗЕОПНОЩИ (10 -3 - 10 -4 ОБ ЛБЦДЩК ЧЛМАЮЕООЩК ОХЛМЕПФЙД). вПМЕЕ ЧЩУПЛБС ЮБУФПФБ УРПОФБООЩИ НХФБГЙК УЧСЪБОБ У ОЙЪЛПК ФПЮОПУФША ТЕРМЙЛБГЙЙ тол-ЗЕОПНПЧ, ЛПФПТБС ЧЕТПСФОП УЧСЪБОБ У ПФУХФУФЧЙЕН Х тол-ТЕРМЙЛБЪ ЛПТТЕЛФЙТХАЭЕК БЛФЙЧОПУФЙ, УЧПКУФЧЕООПК ЖЕТНЕОФБН, ТЕРМЙГЙТХАЭЙН дол. оБЙВПМЕЕ ЮБУФП УРПОФБООЩЕ НХФБГЙЙ ОБВМАДБАФУС Х ТЕФТПЧЙТХУПЧ, ЮФП УЧСЪБОП У ВПМЕЕ ЧЩУПЛПК ЮБУФПФПК УВПЕЧ Ч ПВТБФОПК ФТБОУЛТЙРГЙЙ, ОЕ УРПУПВОЩИ Л УБНПЛПТТЕЛГЙЙ.
йОДХГЙТПЧБООЩЕ НХФБГЙЙ Х ЧЙТХУПЧ РПМХЮБАФ РТЙ ДЕКУФЧЙЙ ТБЪМЙЮОЩИ ИЙНЙЮЕУЛЙИ Й ЖЙЪЙЮЕУЛЙИ НХФБЗЕОПЧ, ЛПФПТЩЕ РПДТБЪДЕМСАФ ОБ ДЕКУФЧХАЭЙЕ in vivo Й in vitro .
чЙТХУОЩЕ НХФБГЙЙ ЛМБУУЙЖЙГЙТХАФ РП ЙЪНЕОЕОЙСН ЖЕОПФЙРБ Й ЗЕОПФЙРБ. рП ЖЕОПФЙРЙЮЕУЛЙН РТПСЧМЕОЙСН НХФБГЙЙ ЧЙТХУПЧ ТБЪДЕМСАФ ОБ ЮЕФЩТЕ ЗТХРРЩ:
- нХФБГЙЙ, ОЕ ЙНЕАЭЙЕ ЖЕОПФЙРЙЮЕУЛПЗП РТПСЧМЕОЙС.
- мЕФБМШОЩЕ НХФБГЙЙ, Ф.Е. РПМОПУФША ОБТХЫБАЭЙЕ УЙОФЕЪ ЙМЙ ЖХОЛГЙА ЦЙЪОЕООП ЧБЦОЩИ ВЕМЛПЧ Й РТЙЧПДСЭЙЕ Л ХФТБФЕ УРПУПВОПУФЙ Л ТЕРТПДХЛГЙЙ.
- хУМПЧОП МЕФБМШОЩЕ НХФБГЙЙ, Ф.Е. НХФБГЙЙ У РПФЕТЕК УРПУПВОПУФЙ УЙОФЕЪЙТПЧБФШ ПРТЕДЕМЕООЩК ВЕМПЛ ЙМЙ У ОБТХЫЕОЙЕН ЕЗП ЖХОЛГЙЙ ФПМШЛП Ч ПРТЕДЕМЕООЩИ ХУМПЧЙСИ.
- нХФБГЙЙ, ЙНЕАЭЙЕ ЖЕОПФЙРЙЮЕУЛПЕ РТПСЧМЕОЙЕ, ОБРТЙНЕТ ЙЪНЕОЕОЙЕ ТБЪНЕТПЧ ВМСЫЕЛ РПД БЗБТПЧЩН РПЛТЩФЙЕН ЙМЙ ФЕТНПУФБВЙМШОПУФЙ.
рП ЙЪНЕОЕОЙА ЗЕОПФЙРБ НХФБГЙЙ РПДТБЪДЕМСАФ ОБ ФПЮЕЮОЩЕ (МПЛБМЙЪХАЭЙЕУС Ч ЙОДЙЧЙДХБМШОЩИ ЗЕОБИ) Й ЗЕООЩЕ (ЪБФТБЗЙЧБАЭЙЕ ВПМЕЕ ПВЫЙТОЩЕ ХЮБУФЛЙ ЗЕОПНБ).
ъБТБЦЕОЙЕ ЧЙТХУБНЙ ЮХЧУФЧЙФЕМШОЩИ ЛМЕФПЛ ОПУЙФ НОПЦЕУФЧЕООЩК ИБТБЛФЕТ, Ф.Е. Ч ЛМЕФЛХ РТПОЙЛБЕФ УТБЪХ ОЕУЛПМШЛП ЧЙТЙПОПЧ. рТЙ ЬФПН ЧЙТХУОЩЕ ЗЕОПНЩ Ч РТПГЕУУЕ ТЕРМЙЛБГЙЙ НПЗХФ ЛППРЕТЙТПЧБФШУС ЙМЙ ЙОФЕТЖЕТЙТПЧБФШ. лППРЕТБФЙЧОЩЕ ЧЪБЙНПДЕКУФЧЙС НЕЦДХ ЧЙТХУБНЙ РТЕДУФБЧМЕОЩ ЗЕОЕФЙЮЕУЛЙНЙ ТЕЛПНВЙОБГЙСНЙ, ЗЕОЕФЙЮЕУЛПК ТЕБЛФЙЧБГЙЕК, ЛПНРМЕНЕОФБГЙЕК Й ЖЕОПФЙРЙЮЕУЛЙН УНЕЫЙЧБОЙЕН.
зЕОЕФЙЮЕУЛБС ТЕЛПНВЙОБГЙС ЮБЭЕ ЧУФТЕЮБЕФУС Х дол-УПДЕТЦБЭЙИ ЧЙТХУПЧ ЙМЙ тол-УПДЕТЦБЭЙИ ЧЙТХУПЧ У ЖТБЗНЕОФЙТПЧБООЩН ЗЕОПНПН (ЧЙТХУ ЗТЙРРБ). рТЙ ЗЕОЕФЙЮЕУЛПК ТЕЛПНВЙОБГЙЙ РТПЙУИПДЙФ ПВНЕО НЕЦДХ ЗПНПМПЗЙЮОЩНЙ ХЮБУФЛБНЙ ЧЙТХУОЩИ ЗЕОПНПЧ.
зЕОЕФЙЮЕУЛБС ТЕБЛФЙЧБГЙС ОБВМАДБЕФУС НЕЦДХ ЗЕОПНБНЙ ТПДУФЧЕООЩИ ЧЙТХУПЧ У НХФБГЙСНЙ Ч ТБЪОЩИ ЗЕОБИ. рТЙ РЕТЕТБУРТЕДЕМЕОЙЙ ЗЕОЕФЙЮЕУЛПЗП НБФЕТЙБМБ ЖПТНЙТХЕФУС РПМОПГЕООЩК ЗЕОПН.
лПНРМЕНЕОФБГЙС РТПЙУИПДЙФ ЛПЗДБ ПДЙО ЙЪ ЧЙТХУПЧ, ЙОЖЙГЙТХАЭЙИ ЛМЕФЛХ, Ч ТЕЪХМШФБФЕ НХФБГЙЙ УЙОФЕЪЙТХЕФ ОЕЖХОЛГЙПОБМШОЩК ВЕМПЛ. оЕНХФБОФОЩК ЧЙТХУ, УЙОФЕЪЙТХС РПМОПГЕООЩК ВЕМПЛ, ЧПУРПМОСЕФ ПФУХФУФЧЙЕ ЕЗП Х НХФБОФОПЗП ЧЙТХУБ.
Задание 1. Выберите правильные ответы.
1. При выделении лактозного оперона из клетки использовано явление:
- а) трансформации;
- б) транспозиции;
- в) трансфекции;
- г) трансдукции
2. Первым химически синтезированным геном был ген:
- а) тирозиновой тРНК;
- б) аланиновой тРНК;
- в) лейциновой тРНК;
- г) метиониновой тРНК
3. Явление обратной транскрипции характерно для ДНК:
- а) кишечной палочки;
- б) бактериальных плазмид;
- в) ретровирусов;
- г) умеренных бактериофагов
4. Ферменты, нарезающие ДНК на фрагменты, носят название:
- а) лигазы;
- б) трансферазы;
- в) топоизомеразы;
- г) рестриктазы
5. Молекула, которую предполагается использовать в качестве вектора, должна обладать способностью к:
- а) трансформации;
- б) транспозиции;
- в) трансмиссии;
- г) трансдукции
Задание 2. Заполните пропуски в предложенных утверждениях.
1. Впервые выделение гена из клетки было осуществлено в лаборатории американского генетика . .
2. Первый синтезированный группой Кораны ген оказался неработоспособным, так как не содержал . участков.
3. Явление обратной транскрипции характерно для вирусов, геном которых состоит из . .
4. Ферменты, разрезающие молекулы ДНК в определенных точках, называются . рестриктазами.
5. Поиск фрагмента с нужным геном осуществляется на . средах.
6. Наиболее популярными прокариотическими векторами являются . .
7. Комплекс вектора и гена называется . .
8. В генной инженерии растений широко используется вектор, созданный на основе . бактерии Agrobacterium tumenfaciens.
9. Для трансформации клеток человека в качестве вектора используют вирус . .
10. Для превращения бактериальной клетки в фабрику синтеза белка или какого-либо другого биологически активного вещества ее обрабатывают . , который препятствует делению.
11. Промышленное производство биологически активных веществ с использованием методов генной инженерии называется . .
12. Короткие, меченые радиоактивными изотопами, фрагменты ДНК, которые используются для поиска введенного в клетку гена, носят название молекулярных . .
Задание 3. Укажите, какие из предложенных ниже утверждений правильные.
1. Первым геном, выделенным из клетки, был лактозный оперон Agrobacterium tumenfaciens.
2. В основе химического синтеза гена лежит процедура его “сшивки” из коротких фрагментов.
3. Для того, чтобы при введении в клетку ген экспрессировался, достаточно синтезировать его структурную часть.
4. Явление обратной транскрипции в норме наблюдается у ретровирусов.
5. Рестриктазы всегда разрезают молекулу ДНК в строго определенных местах.
6. Молекула-вектор должна обязательно обладать свойством трансмиссии.
7. Вектор может переносить в клетку только один структурный ген.
8. Вектор состоящий из плазмиды и ДНК фага λ называется космида.
9. Для того, чтобы клетка стала фабрикой синтеза нужного белка, она должна интенсивно делиться.
10. Успех в генной инженерии растений связан с созданием эффективного вектора на основе Т-ДНК Agrobacterium tumenfaciens.
Контрольные вопросы
1. Какое генетическое явление было использовано при выделении из клетки кишечной палочки лактозного оперона?
2. Что такое гетеродуплекс?
3. Почему первый химически синтезированный группой Корано ген оказался неработоспособным?
4. Кем впервые было открыто явление обратной транскрипции?
5. На какой стадии развития ретровируса происходит обратная транскрипция?
6. Как называется ДНК, которая синтезируется на РНК-матрице?
7. Какой фермент осуществляет обратную транскрипцию?
8. Что означает сайт-специфичность ферментов рестриктаз?
9. Каким образом производится идентификация фрагментов, полученных при обработке ДНК рестриктазами?
10. Какими свойствами должен обладать идеальный вектор?
11. Какие генетические структуры используются в качестве векторов?
12. Как называется комплекс: ген + вектор?
13. Что собой представляет космида?
14. Из ДНК какой бактерии получают вектор для введения генетической информации в растительные клетки?
15. Что такое обезоруженный вектор?
16. Какой вирус используется в качестве вектора в генной инженерии человека?
17. Какой способ введения гена в растительную клетку считается сейчас наиболее эффективным?
При подготовке к экзамену по биологии пригодятся также материалы книг:
Общие сведения
Грипп – острое инфекционное вирусное заболевание, возбудителем которого является вирус гриппа. Вирусы гриппа подразделяются на три серологических типа – А, В и С, вызывающих разные по тяжести заболевания. Вирусы гриппа являются возбудителями респираторных заболеваний человека, передаются, как правило, воздушно-капельным путем от инфицированного лица, но иногда также при контакте с контаминированными вирусом предметами.
Вирусы гриппа А и В вызывают сезонные эпидемии гриппа, а в межсезонье – спорадические случаи. Вирус гриппа С долгое время рассматривали в качестве возбудителя заболеваний верхних дыхательных путей легкой степени тяжести, преимущественно у детей первых лет жизни. Развитие молекулярно - генетических методов способствовало получению новых научных знаний об инфекции. В настоящее время показана способность вируса вызывать не только заболеваний верхних дыхательных путей легкой степени тяжести, но и описаны случаи тяжелого течения заболевания, вплоть до развития пневмонии.
Грипп распространен повсеместно, и ежегодно поражает от 5 до 10% взрослых и от 20 до 30% детей. В умеренном климате сезонные эпидемии обычно наблюдаются зимой, в то время как в тропических регионах грипп может наблюдаться в течение всего года, нерегулярно вызывая вспышки заболевания.
Инкубационный период при гриппе колеблется от 1 до 4-х дней, в среднем составляя 2 дня. У младенцев и детей раннего возраста передача выделяемых вирусов может начаться перед появлением симптомов и продолжаться в течение 2-х недель после начала заболевания, тогда как у взрослых выделение вируса обычно продолжается всего лишь несколько дней.
Заболевание гриппом может включать все или некоторые из следующих симптомов: повышение температуры, кашель, фарингит, насморк, головная боль, мышечные боли, артралгия и общее недомогание. Повышение температуры и мышечные боли могут продолжаться 3-5 дней, а кашель в течение 2-х или более недель. У детей признаки тяжелого заболевания включают апноэ, тахипноэ, одышку, цианоз, плохой аппетит, дегидратацию, изменение психического статуса и повышенную возбудимость. Вторичная бактериальная пневмония, обычно вызываемая Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae или Staphylococcus aureus, является частым осложнением гриппа, особенно у лиц преклонного возраста и лиц с определенными хроническими заболеваниями.
Течение гриппа у пожилых людей имеет свои особенности. С возрастом снижаются защитные возможности организма, вследствие чего не осложненный грипп у пожилых людей протекает в полтора – два раза дольше, чем у других возрастных категорий, и длится приблизительно две недели. У пожилых людей отмечаются все характерные для гриппа симптомы заболевания и такое же острое начало, однако, развитие заболевания не такое стремительное. Катаральные явления также развиваются медленнее и выражены более длительный период в виде обычного ринолярингофарингита, трахеобронхита, фарингита. Самое неприятное и неожиданное при гриппе у пожилых людей связано с обострением всех приобретенных к этому времени хронических заболеваний.
Лечение гриппа. Существует 3 группы противогриппозных препаратов:
-ингибиторы трансмембранных йонных каналов (протеин М2)- амантадин, ремантадин);
- ингибитор слияния: умифеновир;
-ингибиторы нейроминидазы (озелтамивир и занамивир и недавно появившиеся – перамивир и ланинамивир). ВОЗ рекомендует ингибиторы нейроминидазы как препараты первого ряда для лечения тяжелых форм гриппозной инфекции, так как циркулирующие в настоящее время вирусы резистентны к М2 ингибиторам.
Диагностика гриппа, особенно спорадических случаев, требует лабораторного подтверждения, так как симптомы заболевания трудно дифференцировать от признаков некоторых других инфекций.
Методы лабораторной диагностики включают выделение вируса в культуре тканей, методы экспресс-диагностики, включая экспресс-диагностику у постели больного, иммунофлюоресцентный метод, полимеразную цепную реакцию с обратной транскрипцией (ОТ-ПЦР) и реакцию торможения гемагглютинации (РПГА).
Методы экспресс-диагностики могут выявлять вирусы гриппа А или В в пределах 15 минут. Специфичность этих тестов составляет приблизительно 90-95%, а их чувствительность – приблизительно 50-70% в сравнении с культуральным методом или ОТ-ПЦР. Однако чувствительность варьирует, и в целом она выше у детей, чем у взрослых, и выше при гриппе А, чем при гриппе В.
Гриппозные вакцины
Большинство существующих сезонных гриппозных вакцин включает 2 штамма вируса гриппа типа А и 1 штамм вируса гриппа типа В. Имеются трехвалентные инактивированные вакцины (TIV) и живые аттенуированные гриппозные вакцины (LAIV). Четырехвалентная вакцина содержит 2 штамма вируса гриппа типа А и 2 штамма вируса гриппа типа В. Производство гриппозных вакцин основано на культивировании вируса в развивыающихся куриных эмбрионах. Для того чтобы добиться оптимальной эффективности вакцины против вирусов, превалирующих как в северном, так и в южном полушариях, антигенный состав вакцин пересматривается дважды в год и конкретизируется в соответствии с антигенной характеристикой циркулирующих вирусов гриппа, определенных ВОЗ в рамках глобальной системы эпиднадзора за гриппом (GISRS). Рекомендации для отбора базируются на данных, поступающих из 141 лаборатории 111 стран мира. Вследствие высокой изменчивости вируса вакцинные препараты сохраняют свою эффективность в течение 1 года, поэтому прививаться следует ежегодно.
1. Репликация (от ДНК к ДНК)
2. Транскрипция (от ДНК к РНК)(
3. Трансляция (от РНК к белку)
4. Обратная транскрипция (от РНК к кДНК)
Долгое время считалось, что передача информации от РНК к ДНК невозможна, однако, впоследствии выяснилось, что это не так. Некоторые вирусы способны встраивать информацию со своей вирусной РНК в ДНК генома клетки-хозяина. Возможность "обратного" направления информации в настоящее время все шире используется в различных целях, от исследовательских до терапевтических. Так называемые энзимы- реверс-транскриптазы- способны осуществлять синтез кДНК на матрице РНК. О происходящих в клетках млекопитающих (эукариот) процессах передачи информации известно достаточно много, но далеко не все, и изложение хотя бы известных на данный момент времени сведений потребовалось бы слишком много места. Поэтому далее будут изложены лишь самые основы протекающих в клетках простейших организмов (прокариот) этапов передачи наследственной информации.
В процессе копирования информации происходит синтез дочерних молекул ДНК на основе информации, "записанной" в родительской молекуле ДНК. Ясно, что дочерние молекулы должны представлять собой точные копии родительской.
Репликация может осуществляться тремя способами:
а) консервативным;
б) полуконсервативным;
в) дисперсивным.
При консервативной репликации вновь синтезированные цепи ДНК находятся в дочерней молекуле. При полукон сервативной репликации полученные молекулы состоят из родительской и вновь синтезированной цепей. Дисперсивный способ репликации означает наличие перемежающихся родительских и вновь синтезированных участков на каждой из цепей образованных молекул ДНК. Для животных организмов и человека ХАРАКТЕРЕН только ПОЛУКОНСЕРВАТИВНЫЙ путь РЕПЛИКАЦИИ ДНК.
В процессе репликации участвует целый ряд энзимов (ферментов) с определенными функциями. Только синтезирующих ферментов в клетках прокариот насчитывается три. Их называют ДНК- полимеразами I, II и III. Сведения о функциональных особенностях ДНК-полимераз приведены в таблице.
| Проявляемая функция (активность) | |
| Полимеразная 5'-3' | |
| Экзонуклеазная 3'-5' | |
| Экзонуклеазная 5'-3' | |
| молекул в клетке | |
| производительность (нуклеотидов в мин, 37 С, на 1 молекулу Pol) |
Фрагмент Кленова- результат частичного протеолиза ДНК-полимеразы I E. Coli субтилизином. Основная функция полимеразы III- синтез цепи, полимеразы I- синтез и исправление ошибочно вставленных нуклеотидов. Полимераза II осуществляет особые, спе циализированные функции. Репликация начинается с расплетания цепей ДНК специальными расплетающими белками, которые называют ГЕЛИКАЗАМИ (или Rep-протеином). Геликазы используют энергию АТФ в процессе расплетания цепей. Скорость расплетания составляет около 6000 мин-1. Для того, чтобы расплетенные цепи не могли вновь соединиться, имеются специальные SSB-белки (single-strand binding proteins), которые присоединяются к комплементарным цепям, удерживая их от ассоциации. По мере продвижения репликационной вилки SSB-протеины передвигаются по цепи, диссоциируя с одного места и присоединяясь на другом. Этот процесс не требует затрат энергии АТФ. После освобождения достаточного места начинается синтез праймера- затравки, необходимой для работы ДНК-полимеразы. Наличие затравки является необходимым условием функционирования ДНК-полимераз (как и наличие комплементарной цепи). В качестве затравки на каждой из разделенных цепей синтезируются маленькие отрезки молекул РНК при помощи фермента ПРИМАЗЫ. Синтез новой цепи ДНК осуществляется всегда в направлении 5'-3' , поэтому если по одной матричной цепи возможен непрерывный синтез, то по комплементарной ей цепи синтез осуществляется только участками. Эти участки синтеза называют фрагментами Оказаки. Когда синтез на одном из фрагментов Оказаки достигает праймера другого фрагмента, РНК-овый праймер удаляется имеющейся у полимераз 5'-3' экзонуклеазной активностью и достраивается дезоксирибонуклеотидами. После этого сахарофосфатный остов между фрагментами сшивается ковалентной связью при помощи фермента ДНК-лигазы. Частота возникновения ошибок при репликации и транскрипции НЕ ПРЕВЫШАЕТ 10 -8 -10 -9 , то есть возможна лишь одна ошибка на сотни миллионов нуклеотидов. Такая точность не может быть обеспечена одним только лишь правилом комплементарности нуклеотидов (обеспечивающим точность 1:10000-1:100000). Репликационный аппарат имеет собственные механизмы "поддержания точности" копирования генетической информации. Этими функциями обладают все ДНК-полимеразы. Модель структуры и функциональных участков (на примере ДНК-полимеразы I) показана на рисунке. Она имеет три зоны активности- полимеризующую в направлении 5'-3', и экозонуклеазные в направлениях 5'-3' и 3'-5'. Области активности разделены пространственно. Вперед (по ходу продвижения полимеразы по матричной цепи ДНК) обращена зона 5'-3' экзонуклеазной активности. Она служит для удаления попадающихся на пути РНК-овых праймеров (затравок). Далее идет собственно синтетическая зона и наконец, зона с экзонуклеазной активностью в направлении 3'-5'. С этой зоной связана так называемая PROOF-READING активность (способность узнавать неправильно встроенные нуклеотиды) и исправлять их вырезанием ряда уже встроенных нуклеотидов. Для этого молекула ДНК-полимеразы смещается (не отсоединяясь от ДНК-овой матрицы) к месту синтеза и последовательно вырезает нуклеотиды, после чего возобновляется нормальный синтез. Воздействие на организм неблагоприятных факторов (химические соединения, ультрафиолет и др.) приводит к постоянному накоплению ошибок в геноме, которые, в конечном итоге, вызывают появление патологии, в частности, невыясненный до сих пор механизм раковых заболеваний. Пока лишь существуют только предположения о том, что причиной раковых заболеваний являются дефекты в носителях информации- ДНК. Транскрипция- синтез молекул РНК на основании информации, записанной в ДНК. Осуществляется в ядрах при участии ДНК-зависимых РНК-полимераз, существующих в типах I, II и III (в порядке выхода в гель-хроматографии). В процессе транскрипции копируется не вся информация с ДНК, а только выборочная, часто отрезками. Сигналом для присоединения полимеразы служат так называемые промотеры , в районе которого (35 нуклеотидных пар до и 10 пар после него) и присоединяется РНК-полимераза. Происходит разделение цепей ДНК и начинается синтез молекулы РНК в направлении 5'-3', только на одной из цепей. При этом по месту тиминовых нуклеотидов комплементарной цепи встают уридиловые нуклеотиды. Весь комплекс передвигается по молекуле ДНК, пока не будет закончен синтез требуемого участка РНК. ДНК с "отсканированной" информацией репарирует, ассоциируя в двунитевые молекулы. Возбудитель туберкулеза Micobacterium tuberculosis (точнее, его РНК-полимераза) весьма чувствителен к антибиотику РИФАМПИЦИНУ, в то время как человеческая РНК-полимераза к нему мало чувствительна. На этом свойстве рифампицина основано его использование в терапии туберкулеза. Молекулы РНК очень часто претерпевают посттранскрипционную модификацию, заключающуюся в удалении участков построенной цепи. Наглядно это можно проследить на примере синтеза молекулы транспортной РНК: § 15. ПЕРЕНОС ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ В КЛЕТКЕ: РЕПЛИКАЦИЯ, ТРАНСКРИПЦИЯ В процессе размножения клеток генетическая информация передается от одного поколения клеток другому. При этом все клетки получают одинаковую информацию. Это, возможно, вследствие того, что перед делением клетки осуществляется репликация (удвоение) ДНК, в результате образуются две идентичные молекулы ДНК, которые и передаются потомкам. В структуре ДНК заложена способность этой молекулы к копированию. Закодированная в ДНК генетическая информация реализуется в результате экспрессии генов. Экспрессия генов включает транскрипцию (копирование информации с ДНК на синтезируемую РНК) и последующую трансляцию (синтез на матрице РНК соответствующего белка). Возможен поток информации и в направлении от РНК к ДНК, этот процесс носит название обратная транскрипция. В то же время информация не передается от белков нуклеиновым кислотам. Однако следует отметить, что белки играют важную роль в осуществлении процессов передачи информации, как между нуклеиновыми кислотами, так и от нуклеиновых кислот к белкам. Описанные информационные взаимоотношения между ДНК, РНК и белками могут быть представлены в виде схемы:
Рассмотрим более подробно процессы репликации, транскрипции и трансляции. Интересно знать! В 1982 году Р.Д.Пальмитер с коллегами опубликовали фотографию, на которой рядом сидели две мыши. Одна из них была трансгенной, в ее ДНК встроили ген гормона роста крысы, другая была обычной мышкой. Трансгенная мышь в сравнении с обычной имела в два раза большие размеры. Причиной тому была экспрессия гена гормона роста, в результате которой у мыши синтезировался соответствующий гормон, который и определил ее гигантские размеры.
Рис. 44. В результате репликации образуются две дочерние молекулы ДНК. Репликация ДНК В основе репликации, или удвоения, ДНК лежит принцип комплементарности. Репликация начинается с разделения цепей, каждая из которых становится матрицей, определяющей нуклеотидную последовательность новой комплементарной цепи (рис. 44). В результате репликации образуются две дочерние молекулы ДНК, нуклеотидные последовательности которых идентичны между собой и с материнской молекулой ДНК. При этом две дочерние молекулы ДНК содержат одну вновь синтезированную (дочернюю) и одну материнскую цепи ДНК. Субстратом для синтеза ДНК являются дезоксинуклеотид-5’-трифосфаты: дАТФ, дГТФ, дЦТФ и дТТФ. Уравнение этой реакции в простейшей виде выглядит так:
Данную реакцию катализирует фермент ДНК-полимераза. Она последовательно добавляет нуклеотиды к 3’-концу полинуклеотидной цепи. Следовательно, синтез новой цепи происходит в направлении от 5’-конца к 3’-концу. ДНК-полимераза может только наращивать цепь ДНК, начать же синтез ДНК с нуля она не может, т.е. для ее работы требуется цепь-затравка. ДНК-полимераза способна удлинять цепь только в присутствии цепи, играющей роль матрицы (рис. 45.). Нуклеотиды присоединяются к цепи-затравке в соответствии с принципом комплементарности, напротив аденина всегда будет встроен тимин, а напротив гуанина – цитозин. Итогом репликации является образование двух дочерних молекул ДНК, являющихся точными копиями материнской. Благодаря этому возможна передача идентичной генетической информации от клетки к клетке.
Рис. 45. ДНК-полимераза наращивает цепь в направлении 5’ Для этого ей нужны матрица и затравка Транскрипция В результате транскрипции происходит синтез цепи РНК, нуклеотидная последовательность которой комплементарна одной из цепей ДНК; при этом генетическая информация, содержащаяся в ДНК, передается молекуле РНК. В результате транскрипции образуются три класса РНК: иРНК, тРНК, рРНК. Поскольку в основе транскрипции лежит принцип комплементарности, этот процесс имеет определенное сходство с репликацией. Однако между ними существует и важное различие. Если в процессе репликации копируется вся молекула ДНК, то при транскрипции транскрибируется только ее незначительная часть. Катализирует синтез РНК фермент РНК-полимераза. Транскрибируемый участок ДНК ограничен со стороны 3’-конца промотором, – участком с которым связывается РНК-полимераза, со стороны 5’-конца – терминатором – участком, в котором прерывается синтез РНК. Последовательность ДНК, ограниченная промотором и терминатором, представляет собой единицу транскрипции – транскриптон (рис. 46).
Рис. 46. Транскриптон РНК-полимераза в качестве субстратов для синтеза РНК использует рибонуклеозид-5’-фосфаты (АТФ, ГТФ, ЦТФ и УТФ). Она удлиняет цепь, присоединяя нуклеотиды к 3’-концу, т.е. так же, как и ДНК-полимераза, наращивает цепь в направлении5’®3’. Этот фермент требует для своей работы в качестве матрицы одну из цепей ДНК. Из двух цепей ДНК транскрибируется только одна. В отличие от ДНК-полимеразы, РНК-полимераза не нуждается в затравке. Удлинение цепи РНК описывается уравнением:
Нуклеотиды присоединяются к цепи в соответствии с принципом комплементарности. Напротив аденина матричной цепи ДНК в растущую цепь РНК всегда будет встроен урацил, напротив гуанина – цитозин, напротив тимина – аденин и напротив цитозина – гуанин соответственно. Т.о., образовавшаяся в результате транскрипции РНК комплементарна матричной цепи ДНК (рис. 47).
Рис. 47. Образовавшаяся в результате транскрипции РНК комплементарна матричной цепи ДНК В процессе транскрипции выделяют три стадии: инициацию, элонгацию и терминацию. На стадии инициации РНК-полимераза, взаимодействуя с промотором, вызывает расхождение цепей ДНК и начинает синтез молекулы РНК. В ходе элонгации новосинтезированная цепь РНК образует (за счет спаривания ее оснований с основаниями матричной цепи ДНК) короткие отрезки гибридной двойной спирали ДНК – РНК, которые необходимы для правильного считывания цепи ДНК. Как только РНК-полимераза достигнет терминирующих последовательностей, запускается последняя стадия – терминация. По ее завершении происходит освобождение вновь синтезированной цепи РНК (рис. 48).
Рис. 48. Стадии транскрипции Синтезированные молекулы РНК могут подвергаться посттранскрипционным ковалентным модификациям, так называемому процессингу (созреванию). Наиболее ярко процессинг выражен у эукариот. Процессинг РНК Рассмотрим процессинг иРНК эукариот. иРНК синтезируется в виде предшественника пре-иРНК. Модификация пре-иРНК начинается на стадии элонгации, в это время происходит кэпирование 5’-конца. Остаток ГТФ присоединяется своим 5’-концом к 5’-концу пре-иРНК с образованием так называемого кэпа. После завершения транскрипции к 3’-концу присоединяется полиА-последовательность, состоящая из 100 – 200 последовательно соединенных адениновых нуклеотидов. В составе пре-иРНК могут содержаться интроны и экзоны. Интроны при созревании РНК вырезаются, концы экзонов соединяются друг с другом. Этот процесс называется сплайсингом. В результате сплайсинга зрелая молекула иРНК становится приблизительно в 4 раза короче пре-иРНК. Этапы процессинга иРНК представлены на рис. 49. Процессинг для иРНК прокариот не характерен.
Рис. 49. Процессинг иРНК рРНК и тРНК также синтезируются в виде более длинных предшественников, которые затем расщепляются и модифицируются. У прокариот рРНК представлены тремя молекулами: 16S-рРНК, 23S-рРНК и 5S-рРНК, у эукариот – четырьмя: 18S-рРНК, 28S-рРНК, 5,8S-рРНК и 5S-рРНК. рРНК как прокариот, так и эукариот образуются из предшественников – пре-рРНК. Предшественник расщепляется, образуя индивидуальные рРНК (рис. 50). рРНК и тРНК не содержат кэпа и полиА-последовательности. У эукариот рРНК и тРНК могут подвергаться сплайсингу. В процессе созревания у некоторых предшественников тРНК наряду с удалением концевых последовательностей может происходить и присоединение нуклеотидных последовательностей, играющих важную роль в их функционировании.
Рис.50. Процессинг рРНК. Обратная транскрипция Синтез ДНК при использовании в качестве матрицы РНК носит название обратной транскрипции. Данный процесс катализирует фермент обратная транскриптаза или ревертаза. Существование обратных транскриптаз в составе РНК-содержащих вирусов было показано Г.Темином и Д. Балтимором. Обнаружение обратной транскриптазы позволило ответить на вопрос: как генетическая информация РНК-содержащих вирусов может включиться в ДНК клетки-хозяина. Процесс обратной транскрипции, катализируемый ревертазой, и последующая интеграция генетического материала в геном клетки хозяина представлены на рис. 51. В процессе обратной транскрипции вначале образуется дуплекс РНК – ДНК, затем РНК в составе этого дуплекса разрушается, синтезированная цепь ДНК далее служит матрицей для синтеза второй цепи ДНК. На заключительной стадии происходит интеграция ДНК, синтезированной в результате обратной транскрипции, в ДНК клетки-хозяина. Обратные транскриптазы способны синтезировать ДНК, комплементарную самым различным РНК. Благодаря этой особенности ревертаза нашла широкое применение в научных исследованиях. С помощью обратной транскриптазы можно получить, например, искусственный ген, используя в качестве матрицы иРНК. Читайте также:
 Пожалуйста, не занимайтесь самолечением!При симпотмах заболевания - обратитесь к врачу.
Copyright © Иммунитет и инфекции
|
