DSCN6306 (Kopiowanie)

288

'czne

Biologia - repetytorium

DNA: jedna z nich kończy się sekwencją -A-A-T-T-C (przy czym odcinek A-A-T-T jest jcdnołańcuchowy). druga natomiast układem -C-T-T-A-A (przy czym pojedynczy łańcuch tworzą nukleotydy -T-T-A-A). A zatem każdy z tych łańcuchów może się „zlepić” z innym fragmentem DNA pod warunkiem, że ten fragment zaczynać się będzie pojedynczym układem komplementarnym do któregoś z wymienionych, np. -A-A-T-T albo -T-T-A-A.

Dzięki restryktazom możemy wycinać określone geny i łączyć je z innymi dowolnymi kombinacjami. Następnie tak otrzymany kompleks genów jest wprowadzany do wnętrza komórek za pomocą wektorów. Są nimi najczęściej zmodyfikowane plazmidy, wirusy bakteryjne (fagi) albo ich hybrydowe połączenia; z komórek natomiast najczęściej używane są komórki bakteryjne. Taka bakteria nabiera nowych właściwości, determinowanych przez wprowadzone geny. Otrzymano w ten sposób wiele zupełnie nowych ..gatunków” bakterii, niejednokrotnie bardzo cennych z gospodarczego punktu widzenia.

Po zrekombinowaniu DNA in vllro i wprowadzeniu go do komórek biorcy niezbędne jest wyprowadzenie czystej populacji komórek - tzw. klonu. Procedura ta. wymagająca zastosowania specjalnych technik, określana jest jako klonowanie. Podamy przykład pozamedycznego wykorzystania inżynierii genetycznej. Wielkim zagrożeniem dla środowiska naturalnego są katastrofy tankowców, powodujące wylewanie się ogromnych ilości ropy naftowej na powierzchnię mórz. Ropa zatruwa morze i nie można jej usunąć. Znamy pewne gatunki bakterii, które rozkładają częściowo pojedyncze węglowodory, ale organizmy te nie mogą rozmnażać się w plamie ropy, bo każdy z nich zatruwany jest przez jakiś inny składnik oleju ziemnego. Poprzez połączenie różnych genów, pochodzących od różnych gatunków bakterii, a następnie przez wprowadzenie takiego kompleksu genów do komórki bakteryjnej udało się uzyskać nowy drobnoustrój, który metabolizuje wszystkie składniki ropy, w stosunkowo krótkim czasie usuwając zanieczyszczenie. Ten nowy szczep („gatunek"?) bakterii został opatentowany.

Nowe „gatunki” mikroorganizmów, otrzymane metodami inżynierii genetycznej, ze względu na zastosowanie gospodarcze, są coraz częściej przedmiotem patentów. Dzięki wprowadzonym do nich genom, hodowane na wielką skalę w biorcaktorach przemysłowych syntetyzują substancje białkowe - zwłaszcza leki, których produkcja w inny sposób byłaby niemożliwa lub bardzo droga. Hodowane bakterie produkują też duże ilości niezbędnych, a „deficytowych" związków, np. aminokwasów bądź witamin; w Japonii L-lizyna (niezbędny i najważniejszy dla człowieka aminokwas egzogenny) produkowana jest na wielką skalę przez bakterie i dodawana do pieczywa.

Metody biotechnologiczne, a zwłaszcza inżynierii genetycznej i inżynierii cytogenetycznej (komórkowej) uważa się za najlepiej rokujące na przyszłość. W USA, już w latach 1980-1982 otrzymano metodami laboratoryjnej syntezy chemicznej fragmenty DNA o zapisie struktury pierwszorzędowej łańcuchów A i B właściwej dla insuliny ludzkiej. Te syntetyczne geny wprowadzono do komórek bakterii Escherichia coli uzyskując bakteryjną biosyntezę „ludzkiej" insuliny. Przeciwko temu produktowi nic są u człowieka wytwarzane przeciwciała (uważa się, że znaczna część powikłań cukrzycy ludzkiej, leczonej injckcjami insuliny bydlęcej lub świńskiej, wynika z odrębności antygenowej tego hormonu; znane są oczywiście również przypadki nietolerancji immunologicznej takich preparatów). Specyfik ten został zatwierdzony jako lek w 1982 roku. Od tego czasu metodami inżynierii genetycznej wyprodukowano szczepy bakteryjne (głównieEscherichia coli) i drożdżowe (Saccharomyces cereyisiae), wytwarzające dalsze cenne substancje specyficzne dla organizmu ludzkiego. Na skalę przemysłową, poza insuliną wytwarzane są: ludzki hormon wzrostu (HGH). czynnik VIII krzepnięcia krwi (stosowany w leczeniu hemofilii), czynnik IX, interferony alfa, beta i gamma (czyli przeciw wirusowy. przeciwnowotworowy i odpornościowy), interleukina 2 (czynnik układu immunologicznego), erytropoetyna (hormon stymulujący produkcję erytrocytów), tkankowy aktywator płazminogenu. Na wdrożenie czeka kilkadziesiąt nowych biotechnologii produkcji dalszych