Гендік инженерия

Өзіміз  күнделікті көріп, көріп қана емес, тұтынып та жүрген, әдетте «китайский»  деп атап кеткен көкөністің ерекшелігін  білесіз бе? Олар – суыққа үсімейді, ұзақ уақытқа дейін солмайды, құрт түспейді, өңін де бермей түсін қанық  күйде сақтайды. Былайша дәмсіз демесеңіз  сырттай бәрі жап жақсы. Ал, іші  ше?   
Әлемдегі тамақ тапшылығын шешу үшін басын тасқа да, тауға да ұрған ғалымдар жоқтан бар жасап, трансген тағамды ойлап тауыпты.   
  
Трансгендер немесе гені өзгертілген дақыл -ГӨД /генно модифицированный/, – бұл ДНҚ-на басқа ағза организмнің гені орналастырылған өнім. Яғни, өсімдік немесе жануардың бастапқы генін өзгерту арқылы алынған суық пен ыстыққа төзімді, өнімділігі жоғары, зиянкес жәндіктер, саңырауқұлақтар жей алмайтын, бактериялық аурулармен ауырмайтын жаңа өнім. Жалпы барлық тірі организмнің негізі болатын белоктар – реттеліп орналасқан аминқышқылдарының тізбегінен тұрады /ДНҚ да солай/. Бір белокта жүзден бірнеше мыңға дейін аминқышқылы белгілі реттілгін қатаң сақтай отырып орналасады. Бұл тізбектің әр бөлігінің кәдімгі адамның мүшелері сияқты өзінің атқаратын қызметі бар. Біреуі суықты сезсе, екіншілері түске, үшіншілері жарыққа, төртіншісі көбеюге жауапты т.с.с кете береді. Генетиктер осы тізбектің құпиясын ашып /расшифровка/ қай аминқышқылы неге жауапты екенін анықтаған. Содан соң, керек емес (суыққа, ыстыққа, құрғақшылыққа төзімсіз, құрт құмырсқаны қызықтыратын) ДНҚ бөлігін алып тастап, орнына басқа өсімдік не жануардан алынған төзімді ДНҚ фрагменттерін орналастырған.  
Ең алғашқы трансген помидор 1994ж АҚШ та жасалыпты. Бұл помидордың ДНҚ-на солтүстік америкалық камбаланың гені орналастырылған. 1 жылдан соң америкада жасалған трансгеннің саны 9-ға жеткен: қоңыз жемес үшін колорадо қоңызының гені қосылған картоп, камбала гені қосылған аязға шыдамды жүгері, сарышаян генін қосқан құрғақшылыққа төзімді бидай т.б. өнімдер. Бұл өнімдер қатаң табиғат жағдайларында да өсе береді, ешқандай күтімді қажет етпейді және ең бастысы 10есеге дейін арзанға түсіп, шаш етектен табыс әкеледі. Бүгінгі күні 100 ден аса ГӨ дақыл жасалған. Бізге шетелден /әсіресе, АҚШ пен Қытай/ әкелінетін ет пен балық консервілері, сүт өнімдері, полуфабрикаттар /60%ы ГӨ соядан тұрады/, өсімдік майы, кондитер өнімдері ГӨ дақылдардан жасалады… Тіпті, кейбір зерттеулер біз жақсы көретін «Nestle» (шоколад, кофе, балалар тағамы), «Coca-cola» («Спрайт», «Фанта», «Кока-кола»), «Danon» (йогурт, кефир, ірімшік, балалар тағамы), «Kelloggs» (дайын тамақ өнімі), «Unilever» (балалар тағамы, майонез, соус), «Mars» («M&M», «Snikers», «Twix», «Milky Way», «Mars» шоколадтары) құрамында да ГӨД ингридиенттері барын көрсеткен.   
Енді осы өнімдердің қауіпсіздігі қандай? Бұл сұраққа келгенде оқымыстылар пікірі 2ге жарылуда: бір тобы — осы уақытқа дейін адамдарға кері әсері анықталмағанын айтып, ары қарай дамытуды қолдайды. Екінші топ /бұлар көптеу/ трансгенмен қоректенген жануарларда әртүрлі ақаулар дамығанын айтып қарсы пікір айтады. 2ші топ дәлел ретінде бірнеше тәжірбиелер нәтижесін келтіреді: трансгенмен қоректенген егеуқұйрық тұқымдарының 1ші буынының 50%ы өліп қалса, қалған бөлігі арасында бедеулері көп болған және мінез құлқы өзгеріп, аналық инстинкт бұзылуы, агрессивтілік жоғарылауы байқалған. Кейбіреулері өздерінің баласын жеп қойған /әдетте, кеміргіштерге тән емес/. Зерттеу бойынша көптеген трансгеннің құрамында антибиотиктерге төзімді және аллергия шақыратын гендер ұшырасқан. Яғни, ГӨ дақылдармен қоректенген адамдарға антибиотик әсер етпейді деген сөз. Кейбір трансгендер ішек арқылы сіңіп, қанға өтеді, ал, жүкті әйелдің іштегі баласына өтіп, гендік құрылымын өзгертіп әртүрлі кемістік, ақауларға әкелуі мүмкін. Организмді улайтын, гендік мутацияға әкелетін, қан жүйесі, бауыр, ми, көбею мүшелерінің ауруларын шақыратын трансгендер де бар екен. Қазіргі дайындалатын трансгендердің 80% ірі қара мен құстарға қорек ретінде пайдаланды. Демек ГӨ дақыл ағзаңызға тікелей жемесеңіз де, оны жеген жануар өнімін /ет, сүт, жұмыртқа/ тұтыну арқылы түсуі мүмкін. /Бұл көбірек шетелден келетін өнімдерге қатысты/.   
Сондықтан күнелікті өмірде дайын өнімдерге, «китайский» көкеністерге үйір бола бермей, табиғи өнімді тұтынған дұрыс-ау…

Кіріспе

Гендік (генетикалық) инженерияны – молекулалық және клеткалық инженерия белгілі  бір мақсатпен жасанды айқын  қасиеттері бар генетикалық материалдарды  алдын ала құрастырып, оларды басқа  клеткаға енгізіп, көбейтіп, зат алмасу процесін өзгеше жүргізу. Бұл әдіспен  организмдердегі тұқым қуалайтын  информацияны көздеген мақсатқа сай  өзгертіп, олардың геномдарын белгілеген жоспармен қайта құруға болады.   
Гендік инженерия ол функциональдық активті генетикалық құрылымдарды рекомбинаттық (ата-ана екі ДНК молекулалары арасынан пайда болған будан) ДНК молекулалары түрінде қолдан құрастыру. Гендік инженерияның мәні жеке гендерді бір организмнен алып, басқа организмге көшіріп орналастыру.  
Бұл рестриктаза деген фермент пен лигаза ферментінің ашылуы негізінде мүмкін болды. Рестриктаза ферменті ДНК молекуласын нақты белгіленген жерлерін кесіп алады да, осылай фрагменттерді (рестрикция сайттарын) түзеді. Ал лигаза ферменті гетерогендік ДНК-ның фрагменттерін бүтін тігеді. Құрамында шығу тегі әр түрлі ДНК-лары бар молекуланы рекомбинаттық молекула деп атайды.  
2.Рекомбинаттық ДНК= прокариоттардың және/немесе вирустардың ДНК-ы (вектор) + эукариоттардың ДНК-ы (бөтен ДНК). Вектордың көмегімен эукариоттардың бөтен ДНК-ы клеткаға еніп, геномға интеграциялана алады. Сонымен, прокариоттар мен вирустардың зерттелетін ДНК молекулалары нақты белгіленген жерден кесіліп, одан кейін бұл жерге эукариоттардың қажетті бөтен гені енгізіледі, осылайша рекомбинаттық (гибридтік) ДНК түзіледі.  
Түзілген рекомбинаттық ДНК тірі клеткаға енгізіледі, жаңа геннің экспрессиясы (көріну күші) басталғаннан соң, клетка сол ген белгілеген белокты синтездей бастайды. Сонымен, клеткаға рекомбинаттық ДНК молекуласы түрінде жаңа генетикалық информацияны енгізіп, соңында жаңа белгісі бар организмді алуға болады. Мұндай организмді трансгендік немесе трансформацияланған организм дейді. Осылайша, гендік инженерияның дамуына негіз болған молекулалық биология мен молекулалық генетиканың мынадай жетістіктері бар:  
1. Рестриктазалар мен лигаза ферменттерінің ашылуы;  
2. Гендерді химиялық заттарды және ферменттерді қолдану арқылы синтездеу;  
3. Бөтен генді клеткаға тасымалдаушы-векторларды пайдалану;  
4. Бөтен генге ие болған клеткаларды таңдап, бөліп алу жолдарының ашылуы.

Тақырыбы: Рестрикциялық ферменттер (эндонуклеазалар) 
 
 
Жоспары: 
 
1.Рестриктизалалық ферменттердің ашылуы 
 
2. Рестриктизалалық ферменттердің типтері 
 
 
Лекция мәтіні : 
 
 
1.Ген инженериясының немесе рекомбинантты ДНҚ технологиясының қалыптасуы ерекше ферменттер класы — эндонуклеазалардың немесе рестриктазалардың ашылуымен және қолданылуымен байланысты. Рестрикция ферменттерін 1972 ж. В. Арбер бактерия клеткасында ашты. Барлық бактериялар қос тізбекті ДНҚ-ның белгілі нуклеотидтер бөлігін үзе алатын бір немесе бірнеше рестриктазаларды синтездейді. Рестрикция ферменттерінің клеткадағы қызметі — бактерияға енген бөтен ДНҚ молекуласынан қорғау, рестрикция тоқтату деген мағынаны білдіреді. Рестрикция ферменттері фагтың нуклеин қышқылын үзіп, оның бактериялық клеткада кебеюіне жол бермейді. 
 
2.ДҢҚ тізбегінің үзілуі не симметрияның өсі бойынша жүруі мүмкін, онда «доғал» ұшты фрагменттер түзіледі (мысалы, Ваll немесе ВsuRI рестриктазалары), не симметрия өсінен біршама қашықтықта өтуі мүмкін, онда шығыңқы «жабысқақ» 5' (ЕсоRІ, Ніnd III— және т. б. рестриктазалар) немесе 3' (РstІ рестриктазасы) ұштары бар фрагменттер түзіледі. 
 
Әр түрлі рестриктазалардың II типінің ішінен ДНҚ-ның бір нуклеотидтер қатарын танитын екі немесе бірнеше ферменттер кездеседі. Осындай жұп немесе топ эндонуклеазалар изошизомерлер деп аталады. Изошизомерлердің екі түрін ажыратады: нағыз изошизомерия — ферменттер белгілі бір нуклеотидтер қатарын танып, ДНҚ-ны бір нүктелерде үзеді және жалған изошизомерия — ферменттер бір нуклеотидтер қатарын тани алға-нымен, оларды әр түрлі үзеді. 
 
Рекомбинантты ДНҢ техникасы үшін алуан түрлі рестрикция ферменттерінің ішінен өздеріне комплементарлы «жабысқақ» ұштары бар фрагменттер түзейтін рестриктазалар бағалы болып саналады.