Генная инженерия
Генная инженерия или техника рекомбинантных ДНК – совокупность приемов, позволяющих путем процессов in vitro перенести генетический материал из одного организма( источника гена) в другой( реципиент гена, хозяин гена). Используются методы и подходы биоорганической химии.
В заранее выделенный репликон хозяина in vitro вводят нужный ген из другого источника. Полученную таким способом рекомбинантную молекулу, сохраняющую все свойства репликона, снова вводят в клетку – хозяина, в которой он будет реплицироваться и стабильно передаваться клеткам-потомкам при делении. Репликоны, предназначенные для введения в клетку-хозяина, носят название векторы.
Основные химические способы введения вектора связаны с использованием ферментативных биохимических методов. Важнейшим этапов синтеза искусственных двухцепочечных фрагментов ДНК является их клонирование так, чтобы синтезированная последовательность сохранилась и могла функционировать - передавать генетическую информации о синтезе белка
Полимеразная цепная реакция
Полимеразная цепная реакция( polymerase chain reaction PCR )- перспективная разработка в химии ДНК. Позволяет синтезировать в больших количествах отдельные участки ДНК или фрагмент нуклеотида. Эту методику используют в криминалистике, она
позволяет выделить ДНК из окаменелых остатков давно исчезнувших видов животных.
По программе HUGO ( Human Genom – Геном человека) в 2000 г. был определен каждый отдельный код ДНК в генетическом материале человека.
PCR состоит в синтезе двух коротких олигонуклеотидов, точно связывающихся с концами ДНК, которые будут копироваться. Фермент ДНК-полимераза начинает сборку копий двух цепей, приводящую к получению двух новых цепей ДНК. Нагревание образца вызывает расплетание двойных спиралей и дает новые четыре цепи, которые используются для образования еще новых четырех цепей и т.д.
11.6.Метаболизм пуриновых соединений в клетке
Поступающие в организм пуриновые соединения ( в составе пищи, лекарственных препаратов – аденин, гуанин, кофеин, теофиллин, теобромин ) и синтезированные в организме в конечном итоге превращаются в мочевую кислоту. Азотистые основания, поступившие с пищевыми продуктами, не используются для синтеза нуклеотидов и нуклеиновых кислот
Схема обмена азотистых оснований :
Аденин———>гипоксантин———> ксантин———>мочевая кислота
↑
гуанин
гипоксантин ксантин
6-оксопурин 2,6-диоксопурин
Гипоксантин и ксантин образуют изомерные лактим-лактамные формы.
Мочевая кислота (2,6,8-триоксопурин) образует двузамещенные соли, поскольку для этого соединения характерна лактим-лактамная таутомерия, сопровождающаяся образованием только двухосновной кислотной формы. Строение солей соответствует таутомерной форме 2,8-дигидрокси-6-оксопурина.
2,8 – дигидрокси - 6-оксопурин.
Атом кислорода в группе С=О в положении 6 связан водородной связью с атомом водорода N7 –Н, это препятствует переходу атома водорода от N1 –Н, что необходимо для образования полной лактимной формы.
Мочевая кислота – бесцветные кристаллы, плохо растворима в воде( 0, 065 г в 100 мл при 370 С ), средние – двухзамещенные - соли щелочных металлов легко растворимы в воде, а кислые- однозамещенные- трудно( исключение –соли лития). Мочевая кислота, образующаяся в процессе обмена веществ, полностью выделяется из организма в составе мочи. Повышенное содержание и низкая растворимость мочевой кислоты и ее кислых солей создает угрозу кристаллизации из биологических жидкостей, мочевая кислота и соли ураты образуют камни в мочевом пузыре, почках, откладываются в суставах, закупоривают протоки слюнных и слезных желез. Такая характерная картина возникает при мочекаменной болезни и подагре.
Для проверки усвоения темы рекомендуем ответить на вопросы:
1. Соединение 6- меркаптопурин является антиметаболитом пуриновых соединений аденина и гипоксантина( в иминоформе) , активно вмешивается в пуриновый обмен и блокирует синтез нуклеиновых кислот. Его применяют как антилейкемический лекарственный препарат. Запишите формулы названных пуриновых соединений . Какие химические свойства отличают между собой амино- и тиольную группы?
2. Химическое соединение 5- фторурацил ( 2, 4- диоксо-5- фторпиримидин) –угнетает функцию костного мозга, подавляет развитие некоторых новообразований в организме, относится к группе препаратов- антиметаболитов,
Запишите формулы трех соединений - 5-фторурацил, урацил, тимин - в двух таутомерных - лактимной и лактамной- формах. Сравните изменение кислотных свойств этих соединений в лактимных и лактамных формах. .
3. Препарат 5- фторурацил обладает многими побочными токсическими
эффектами, которые уменьшаются, если соединение применять в составе N-гликозида.
Данный принцип применен при создании лекарственного соединения фторафура.
Напишите формулу N1 - нуклеозида, образованного 5-фторурацилом и моносахаридом β-D- фруктофуранозой.
4. Лекарственный препарат цитарабин ( Cytarabinum ) -антиметаболит пиримидиновых соединений в синтезе нуклеиновых кислот. Применяют при лечении лимфосаркомы, лейкозов. Его химическое название 1- β- D- арабинофуранозилцитозин. Составьте химическую формулу соединения.
* Помощь для выполнения задания : из названия следует, что это соединение нуклеозид, в его составе цитозин, моносахарид арабиноза ( альдопентоза d d l ) .
5. Напишите последовательность превращений, используя структурные формулы биоорганических соединений :
АТФ ——> АДФ ——> АМФ ——> аденин + фосфат
ГТФ ——> ГДФ ——> ГМФ ——> гуанин + фосфат
6. Составьте последовательность нуклеотидов, кодирующих аминокислоту метионин
в иРНК : АUG . Какой кодон соответствует метионину в ДНК ? Какой антикодон присутствует в тРНК ? Напишите последовательности нуклеотидов иРНК и ДНК , используя структурные формулы.
11.7. Биологически важные соединения- мононуклеотиды, динуклеотиды- участники важнейших биохимических процессов
Дата добавления: 2015-03-26; просмотров: 888;