Biologia
  Wiw.pl   Na bieżąco:  Informacje   Co nowego   Matematyka i przyroda:  Astronomia   Biologia   Fizyka   Matematyka   Modelowanie rzeczywistości   Humanistyka:  Filozofia   Historia   Kultura antyczna   Literatura   Sztuka   Czytaj:  Biblioteka   Delta   Wielcy i więksi   Przydatne:  Słowniki   Co i gdzie studiować   Wszechświat w obrazkach    
 Jesteś tutaj:  Wirtualny Wszechświat > Biologia > Genetyka > Podstawy genetyki 
  Indeks
Genetyka
Historia odkryć . . .
Podstawy genetyki
Podstawy budowy . . .
Przepływ informacji . .
Metody poznawania
genów
Wstęp
Transformacja . . .
Koniugacja
Transdukcja
Klonowanie i . . .
Enzymy . . .
Genetyka molekularna
Geny i ewolucja
Świat wirusów i . . .
Inżynieria genetyczna
Słowniczek
  Źródło
Wybrane fragmenty pochodzą z książki
Język genów autorstwa Paul'a Berg'a i Maxine Singer


  Klonowanie i wektory, cd.
 
Klonowanie molekularne mieszaniny fragmentów obcego DNA (wstawek) w wektorze wirusowym
       Niezwykłe zalety tych metod wynikają nie tylko z możliwości konstruowania, replikacji i wyodrębniania zrekombinowanego DNA, ale również z naszej umiejętności klonowania poszczególnych jego fragmentów. Rozważmy, na przykład, skutki połączenia ze sobą mieszaniny różnych cząsteczek DNA oraz populacji identycznych cząsteczek pochodzących z wektora fagowego. Mieszanina różnych cząsteczek DNA może składać się z fragmentów reprezentujących cały genom jakiegoś organizmu; na przykład pochodzących z naszych własnych białych komórek krwi. Diploidalny ludzki genom zawiera około 6 miliardów par zasad. Jeśli taki DNA zostanie pocięty na odcinki o długości 20 000 par zasad, powstaje zazwyczaj około 300 000 różnych jego fragmentów. Każdy fragment pochodzi z innej części genomu, ma inną sekwencję nukleotydów i zawiera inne geny. Tę mieszaninę fragmentów dodaje się do roztworu zawierającego miliony identycznych cząsteczek DNA wektora. Do jednego wektora wbudowuje się tylko jeden fragment ludzkiego DNA. Roztwór zawiera teraz 300 000 zrekombinowanych DNA, każdy z nich zawiera inny fragment ludzkiego DNA wstawiony do identycznego DNA wektora. W roztworze jest również wiele cząsteczek DNA wektora, które nie przyjęły żadnego insertu. Wszystkie cząsteczki DNA są następnie pakowane do cząstek fagowych i klonowane, dając pojedyncze łysinki wirusowe. Każda łysinka zawiera albo unikalną zrekombinowaną cząsteczkę DNA (złożoną z DNA wektora i jednego fragmentu wyjściowego genomu) lub nie zmieniony DNA wektorowy. Ogólnie rzecz biorąc, techniki rekombinacji DNA pozwalają uzyskać znaczną ilość pojedynczych fragmentów DNA z niezwykle złożonej mieszaniny odcinków pochodzących z genomu jakiegokolwiek organizmu.
       Podkreśliliśmy wcześniej, że przeniesienie genu z genomu E. coli do genomu faga transdukującego jest równoznaczne z około stukrotnym zwiększeniem jego ilości. Jest to niewielka zmiana, jeśli porównać ją ze zmianą występującą w przypadku klonowania fragmentów DNA pochodzących ze złożonych organizmów. Na przykład gen ssaka zawierający 5000 par zasad stanowi nieco mniej niż jedną milionową część genomu ssaka (5000 par zasad na 6 000 000 000 par zasad), ale dla faga jest to prawie jedna dziesiąta jego genomu (50 000 par zasad). Tak więc dzięki klonowaniu molekularnemu, nawet największe i najbardziej złożone genomy można podzielić na oddzielne odcinki zawierające jeden lub kilka genów i otrzymać je w stosunkowo czystej postaci. To bezpośrednie zastosowanie zasad i metod, które pomogły naukowcom w poznaniu genetyki molekularnej prokariontów, pozwoliło na pokonanie barier uniemożliwiających podobne badania genomów eukariotycznych.
       Jednym z zaskakujących rezultatów zastosowania antybiotyków w leczeniu chorób zakaźnych było pojawienie się szczepów bakterii chorobotwórczych opornych na antybiotyki. Poważne konsekwencje medyczne tego zjawiska zmuszały do badań umożliwiających jego wyjaśnienie. Okazało się wkrótce, że oporność na antybiotyk jest stosunkowo stabilną cechą genetyczną. Może być ona przekazywana bakteriom wrażliwym przez bakterie oporne w efekcie kontaktu między nimi. Wyjaśniono to zagadnienie dzięki odkryciu cząsteczek DNA, zwanych plazmidami, które powielają się niezależnie od chromosomu komórki i są przekazywane w czasie kontaktów międzykomórkowych. Wcześniejsze badania nad koniugacją bakterii znacznie ułatwiły zrozumienie szerzenia się oporności. Ustalono, że mechanizmy decydujące o przekazywaniu plazmidów i koniugacji są pokrewne i że transfer informacji genetycznej z jednej komórki do drugiej podczas koniugacji zależy od tego, czy w komórce dawcy występuje plazmid.
       Plazmidy bakteryjne to koliste, dwuniciowe cząsteczki DNA. Mają one miejsce startu replikacji DNA oraz geny kodujące białka niezbędne do tego procesu. Niektóre plazmidy powielają się tak wydajnie, że w każdej komórce powstaje kilka tysięcy kopii plazmidowego DNA. Plazmidy decydują o oporności na jeden lub kilka antybiotyków, dzięki genom kodującym białka, które zmieniają odpowiedź komórki na dany antybiotyk. Niektóre geny plazmidowe kodują enzymy rozkładające lub w inny sposób modyfikujące cząsteczki antybiotyku. Przykładem jest enzym degradujący penicylinę. Inne geny oporności działają odmiennie. Oporność na tetracyklinę, na przykład, wynika z wytwarzania białka, które utrudnia komórkom bakteryjnym pobieranie tetracykliny ze środowiska.
Plazmidy bakteryjne wykorzystuje się do namnażania wstawek obcego DNA
       Plazmidowy DNA można łatwo wydzielić z hodowli komórek bakteryjnych w znacznych (miligramowych) ilościach i w czystej postaci. Ponieważ plazmidy mogą powielać się w komórkach, poświęcono wiele wysiłku na opracowanie metod umożliwających wykorzystanie ich jako wektorów wprowadzających nowe fragmenty DNA do komórek. Łączenie DNA plazmidu z DNA wstawki można przeprowadzić w roztworze, w probówce, podobnie jak łączenie wstawki z wektorem fagowym. Aby jednak sklonować te wstawki, należy wprowadzić zrekombinowane plazmidy do komórek, w których będą one mogły się powielać. Ale w odróżnieniu od fagów, które wnikają do bakterii wprost z pożywki, plazmidy są przekazywane z jednej komórki do drugiej. Opracowano jednak techniki ułatwiające wprowadzanie plazmidowego DNA do określonych komórek bakteryjnych bezpośrednio z otaczającego je roztworu. Dysponując takimi metodami, można pojedyncze komórki transformować zrekombinowanym plazmidowym DNA, a następnie wyhodować pojedyncze kolonie zawierające nowe sklonowane cząsteczki zrekombinowanego DNA. Należy zaznaczyć, że ponieważ każda komórka gospodarza pobiera jeden plazmid, każda kolonia ma tylko jeden rodzaj zrekombinowanego plazmidu. Ponieważ wiele wektorów plazmidowych ma zaledwie kilka tysięcy par zasad, wzbogacenie ich w nowy gen, fragment eukariotycznego DNA jest jeszcze znaczniejsze niż w przypadku wektorów fagowych. Plazmidy były pierwszymi wektorami, jakie wykorzystano do molekularnego klonowania DNA w bakteriach.
góra strony
poprzedni esej
  
[1]
  
[2]
  
następny esej
Wiw.pl  |  Na bieżąco  |  Informacje  |  Co nowego  |  Matematyka i przyroda  |  Astronomia  |  Biologia  |  Fizyka  |  Matematyka  |  Modelowanie rzeczywistości  |  Humanistyka  |  Filozofia  |  Historia  |  Kultura antyczna  |  Literatura  |  Sztuka  |  Czytaj  |  Biblioteka  |  Delta  |  Wielcy i więksi  |  Przydatne  |  Słowniki  |  Co i gdzie studiować  |  Wszechświat w obrazkach