Био­тех­но­ло­гия  — это про­из­вод­ство не­об­хо­ди­мых че­ло­ве­ку про­дук­тов и ма­те­ри­а­лов с по­мо­щью живых ор­га­низ­мов, куль­ти­ви­ру­е­мых кле­ток и био­ло­ги­че­ских про­цес­сов.

Се­лек­ция: по­лу­че­ние по­лип­ло­и­дов; ис­пы­та­ние по потом­ству; ге­те­ро­зис. Био­тех­но­ло­гия: метод куль­ту­ры кле­ток и тка­ней; ис­поль­зо­ва­ние дрож­жей для про­из­вод­ства бел­ков и ви­та­ми­нов; метод ре­ком­би­нант­ных плаз­мид.

Ответ: 122211.

При­ме­ча­ние.

Плаз­ми­ды – мел­кие коль­це­вые мо­ле­ку­лы ДНК, при­сут­ству­ю­щие в клет­ках бак­те­рий. Они со­дер­жат до­пол­ни­тель­ную ге­не­ти­че­скую ин­фор­ма­цию, спо­соб­ны ав­то­ном­но, не­за­ви­си­мо от ДНК хро­мо­сом, реп­ли­ци­ро­вать­ся; не­ко­то­рые плаз­ми­ды об­ла­да­ют спо­соб­но­стью встра­и­вать­ся в хро­мо­со­му бак­те­рии и вы­хо­дить из нее; не­ко­то­рые могут пе­ре­хо­дить из одной клет­ки в дру­гую. В ге­не­ти­че­ской ин­же­не­рии наи­бо­лее ши­ро­ко ис­поль­зу­ет­ся три типа плаз­мид F, P и Col. Метод со­зда­ния ре­ком­би­нант­ных плаз­мид был раз­ра­бо­тан П.Бер­гом в 1972г. Ими была со­зда­на ре­ком­би­нант­ная плаз­ми­да, со­дер­жа­щая га­лак­тоз­ный опе­рон E.coli. В плаз­ми­ду могут быть вклю­че­ны при­род­ные или син­те­зи­ро­ван­ные гены. После про­ник­но­ве­ния в клет­ку бак­те­рии ре­ком­би­нант­ная плаз­ми­да может функ­ци­о­ни­ро­вать и раз­мно­жать­ся ав­то­ном­но, либо вклю­чать­ся в ДНК хро­мо­со­мы бак­те­рии. Таким ме­то­дом в клет­ки бак­те­рии были вве­де­ны гены че­ло­ве­ка и со­зда­ны штам­мы бак­те­рий-су­пер­про­ду­цен­то со­ма­то­ста­ти­на, ин­тер­фе­ро­на, ин­су­ли­на, гор­мо­ны роста че­ло­ве­ка, быка, гло­бин жи­вот­ных и че­ло­ве­ка.

Раз­ра­бот­ка био­тех­но­ло­гии про­из­вод­ства ин­тер­фе­ро­на – слож­ный про­цесс, тре­бу­ю­щий стро­гой ре­гла­мен­та­ции дей­ствий на мно­го­чис­лен­ных эта­пах. Рас­смот­рим по­лу­че­ние ин­тер­фе­ро­на с по­мо­щью тех­но­ло­гии ре­ком­би­нант­ной ДНК. Ре­ком­би­нант­ную мо­ле­ку­лу ДНК по­лу­ча­ют встра­и­ва­ни­ем опре­де­лен­ных генов в ДНК. С по­мо­щью фер­мен­то-ре­стрик­таз «раз­ре­за­ют» участ­ки ис­ход­ной ДНК и вы­де­ля­ют нуж­ные гены. Дру­гой фер­мент – ли­га­за – «вши­ва­ет» гены в новую ДНК. Мик­ро­ор­га­низ­мы с ре­ком­би­нант­ной ДНК при их вы­ра­щи­ва­нии про­из­во­дят нуж­ный про­дукт.

Вна­ча­ле вы­де­лен­ную из крови до­но­ров и на­хо­дя­щу­ю­ся в куль­ту­ре сус­пен­зию лей­ко­ци­тар­ных кле­ток об­ра­ба­ты­ва­ют ви­ру­сом, ока­зы­ва­ю­щим ин­ду­ци­ру­ю­щий эф­фект на био­син­тез ин­тер­фе­ро­на. В даль­ней­шем из лей­ко­ци­тов по­лу­ча­ют иРНК, про­грам­ми­ру­ю­щую био­син­тез ин­тер­фе­ро­на. Даже в ин­ду­ци­ро­ван­ных ви­ру­сом Сен­дай лей­ко­ци­тах иРНК со­дер­жит­ся не более 0,1% (Смо­ро­дин­цев А. А., 1985).

С по­мо­щью фер­мен­та об­рат­ной тран­срип­та­зы (ре­вер­та­зы) на по­ли­нук­лео­тид­ной ос­но­ве иРНК син­те­зи­ру­ют ком­пле­мен­тар­ную ей од­но­це­по­чеч­ную копию ДНК (кДНК). Этому этапу пред­ше­ству­ет син­тез дез­ок­си­ри­бо­ну­к­лео­ти­да – за­трав­ки, со­сто­я­щей из 32 мо­но­нук­лео­ти­дов, ко­то­рая при ги­бри­ди­за­ции вза­и­мо­дей­ству­ет с со­от­вет­ству­ю­щим ком­пле­мен­тар­ным участ­ком вы­де­лен­ной из лей­ко­ци­тов иРНК и в даль­ней­шем вы­сту­па­ет в ка­че­стве стар­то­вой от­мет­ки, от ко­то­рой на­чи­на­ет­ся РНК-за­ви­си­мый син­тез одной из цепей ДНК (кДНК).

На сле­ду­ю­щем этапе на от­де­лен­ной от ги­брид­ной струк­ту­ры ДНК –РНК од­но­це­по­чеч­ной кДНК осу­ществ­ля­ет­ся био­син­тез вто­рой ком­пле­мен­тар­ной цепи ДНК. Чтобы обес­пе­чить в син­те­зи­ро­ван­ной к ДНК ком­пле­мен­тар­ность лип­ких кон­цов, к ним при­со­еди­ня­ют­ся лин­ке­ры (пе­ре­ход­ни­ки). Они яв­ля­ют­ся син­те­зи­ро­ван­ны­ми хи­ми­че­ским путем ко­рот­ки­ми участ­ка­ми ДНК, име­ю­щи­ми раз­ные лип­кие концы. Об­ра­бот­ка ре­стрик­ци­он­ной эн­до­нукле­азой кон­цов кДНК, а также по­до­бран­ной плаз­ми­ды век­то­ра. Ко­то­рая в ре­зуль­та­те фер­мен­та­тив­но­го гид­ро­ли­за рас­щеп­ля­ет­ся ре­стрик­та­зой с об­ра­зо­ва­ни­ем ли­ней­ной мо­ле­ку­лы ДНК с лип­ки­ми кон­ца­ми, поз­во­ля­ет со­еди­нить кДНК с плаз­ми­дой и бла­го­да­ря лип­ким кон­цам и с по­мо­щью ДНК-ли­га­зы об­ра­зо­вать коль­це­вид­ную ре­ком­би­нант­ную плаз­ми­ду с син­те­зи­ро­ван­ной кДНК, в ко­то­рой на­хо­дит­ся ген, ко­ди­ру­ю­щий био­син­тез а-ин­тер­фе­ро­на.

Затем ре­ком­би­нант­ную плаз­ми­ду не­об­хо­ди­мо вве­сти в бак­те­ри­аль­ную клет­ку. Сле­ду­ю­щий этап – поиск бак­те­ри­аль­ной клет­ки, со­дер­жа­щей ген ин­тер­фе­ро­на. По та­ко­му при­зна­ку, как спо­соб­ность к ги­бри­ди­за­ции, иден­ти­фи­ци­ру­ют бак­те­рии, со­дер­жа­щие ре­ком­би­нант­ные плаз­ми­ды с вклю­чен­ным в них геном, ко­ди­ру­ю­щим син­тез ин­тер­фе­ро­на. Эти ре­ком­би­нант­ные плаз­ми­ды из бак­те­рий вы­де­ля­ют и с по­мо­щью ре­стрик­таз по­лу­ча­ют гены ин­тер­фе­ро­на. Эу­ка­ри­о­ти­че­ский ин­тер­фе­ро­но­вый ген в бак­те­ри­аль­ной клет­ке ко­ди­ру­ет син­тез «сы­ро­го» ин­тер­фе­ро­на, для пре­вра­ще­ния ко­то­ро­го зре­лый ин­тер­фе­рон в эу­ка­ри­о­ти­че­ских клет­ках нет не­об­хо­ди­мых усло­вий. Для пре­одо­ле­ния этого пре­пят­ствия эу­ка­ри­о­ти­че­ский ген в усло­ви­ях in vitro пе­ре­стра­и­ва­ют, уда­ляя со­от­вет­ству­ю­щей ре­стрик­та­зой ту часть нук­лео­ти­дов, ко­то­рые ко­ди­ру­ют ин­фор­ма­цию, не вхо­дя­щую в мо­ле­ку­лу функ­ци­о­наль­но­го ин­тер­фе­ро­на. При этом в ходе ре­стрик­тазной ре­ак­ции по­лу­ча­ет­ся «пе­ре­бор». Од­но­вре­мен­но уда­ля­ет­ся три­плет, ко­ди­ру­ю­щий син­тез пер­вой ами­но­кис­ло­ты в по­ли­пеп­тид­ной цепи ин­тер­фе­ро­на. Этот, а также пред­ше­ству­ю­щий ему ини­ци­и­ру­ю­щий био­син­тез по­ли­пеп­тид­ной цепи ко­до­ны син­те­зи­ру­ют хи­ми­че­ским путем и при­со­еди­ня­ют к гену ин­тер­фе­ро­на. Со­здан­ный в ре­зуль­та­те слож­ных ма­ни­му­ля­ций ген пе­ре­но­сит­ся в плаз­ми­ду, где он сов­ме­ща­ет­ся с бак­те­ри­аль­ным про­мо­то­ром, а затем вво­дит­ся в бак­те­ри­аль­ную клет­ку-хо­зя­ин. Таким слож­ным мно­го­этап­ным путем со­здан штамм-про­ду­цент E.coli. В 1 л бак­те­ри­аль­ной сус­пен­зии, со­дер­жа­щей около 1011 кле­ток, кон­цен­тра­ция а-ин­тер­фе­ро­на до­сти­га­ет 5 мг, что в 5 тыс. раз боль­ше того ко­ли­че­ства, ко­то­рое можно по­лу­чить из 1 л до­нор­ской крови.