Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

Биология->Реферат
Симметрия является одной из наиболее фундаментальных и одной из наиболее общих закономерностей мироздания: неживой, живой природы и общества. С симмет...полностью>>
Биология->Реферат
Было показано, что правополушарное мышление, создающее специфический пространственно-образный контекст, имеет решающее значение для творчества. Так, п...полностью>>
Биология->Реферат
УГОЛЬНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ— отрасль топливно-энергетического комплекса, занимающаяся добычей, обогащением и брикетированием ископаемых углей. Примитивная...полностью>>
Биология->Задача
Паразитология - комплексная биологическая наука, изучающая явления паразитизма, как одного из видов взаимоотношений между организмами. Слово «паразит»...полностью>>

Главная > Шпаргалка >Биология

Сохрани ссылку в одной из сетей:

Теоретические вопросы генной инженерии

Генная инженерия. Трансгенные организмы. Особенности трансформации у про – и эукариот. Банки генов.

Генетическая инженерия – совокупность методов создания живых генетически измененных организмов, включающих чужеродный генетический материал.(клеточная, хромосомная, генная) Часто ее отождествляют с генной инженерией (ГИ) – создание генетических измененных организмов в результате целенаправленного переноса в них чужеродных генов, кодирующих нужные человеку признаки и свойства. В основе ГИ лежит способность рестриктаз бактерии расщеплять ДНК. Дата рождения ГИ 1972 г. Группа Берга получила первую рекомбинантную ДНК вкл: часть генома умеренного бактериофага λ, гены лактозного оперона кишечной палочки, полный геном онкогенного вуруса обезьян SV40. Технология переноса трасгенных – чужеродных генов и их передача в ряду поколений называется трансгенезом. Направленный перенос может осуществлятся м/у далекими филогенетическими группами. Организмы получившие в их геном чужеродные гены – трансгенные или генетически модифицированные. Процесс когда чужеродная ДНК проникает в реципиентную к-ку и вызывает у нее наследуемые изменения – трансформация. У бактерий трансформация может осуществлятся с помощью растворимых фрагментов ДНК, а у эукариот только векторы. Этапы:

  1. Получение нужного гена. Из естественных источников или геномной библиотеке. Синтезирован искусственно: химическим путем или ферментативным по принципу обратной транскрипции. Или с помощью полимеразной цепной реакции.

  • Создание вектора. Вектор – молекулы ДНК, способные переносить включенные в них чужеродные гены в к-ку, где эти молекулы реплицируются автономно или после интеграции с геномом. Свойства вектора:

  • Способность к автономной репликации в к-ке. (для бактерй должен содержать сайт ori – участок инициации репликации)

  • Наличие сайта в котором возможно встраивание желаемого фрагмента. Для этого должен содержать участки, чувствительные к определенной рестриктазе, которая расщепляет вектор и позволяет встроить трансген.

  • наличие маркерных генов (селективные гены – устойчивость к чему то, репортерные – дают продукт удобный для тестирования).

  • Для экспрессии нужно поместить под соответствующей промотор (обычно бактериальный лактозный промотор кишечной палочки)

В качестве векторов используют плазмиды – внехромосомные гененетические элементы про- и эукариот, которые автономно реплицируются в клетке, ДНК бактериофагов, искусственные векторы – космиды.

  1. Трансформация.

  2. Молекулярная селекция – отбор клонов, несущих рекДНК. Использование маркерных генов, находящиеся в векторной молекуле.

  3. Выращивание измененных клеток в целые трансгенные организмы.

Схема опыта по ГИ. Дорисовать.

1 и 2 Для конструирования рекДНК векторную и чужеродную ДНК, содержащую нужный ген разрезают рестриктазой (одной и той же). Образуются одинаковые «липкие» концы.

3. Смешивание различных по происхождению фрагментов ДНК и сшивание ДНК-лигазой. Липкие концы чужеродной ДНК и плазмиды взаимодействуют др с др, образуя комплементарные пары оснований. Происходит гибридизация векторной и чужеродной ДНК. Липкие концы замыкаются с помощью водородных связей, а ковалентные сшиваются ДНК-лигазой.

4. Генетическая трансформация, перенос и включение рекДНК, содержащей трансген, в клетки реципиенте. Плазмида, встроенная в бактерию, ведет себя как вектор (переносчик) нового гена, который реплицируется в каждом новом поколении

5. Молекулярная селекция – отбор трансформантов, клонов несущих рекДНК. Образуются 3 типа клеток: не содержащие плазмиду, содержащие плазмиду без встройки (без рекДНК), содержащие плазмиду с рекДНК. Для отбора используются маркерные гены.

Значение ГИ: медицина (инсулин), устойчивость к насекомым, повышение урожайности, увеличение сроков хранения, биореакторы.

(12) Геном человека и методы его изучения.

Геном – это совокупность генов в гаплоидном наборе хромосом клетки или организма. Генные взаимодействия происходят на уровне макромолекул, реакций метаболизма, процессов онтогенеза, образуя интегрированную систему. В геноме имеется по одной хромосоме из каждой гомологичной пары и по донному гену из каждой пары аллелей.

1. Гибридологический метод - метод скрещивания. Мендель. Можно установить:

а- доминантен или рецессивен исследуемый признак;

б- генотип организма;

в- взаимодействие генов и характер их взаимодействия;

г- явление сцепления генов;

д- расстояние между генами;

е- сцепление генов с полом.

2. Цитогенетический метод. Изучение количества, формы и размеров хромосом у животных и растений. Используют для выяснения причин заболеваний.

3. Генеалогический метод = метод родословных. Можно установить доминантность и рецессивность признака.

4. Близнецовый метод. Все различия между близнецами обусловлены только внешней средой.

(13) Механизмы рекомбинации у бактерий (трансформация, конъюгация и трансдукция).

Вопрос о том, возможна ли рекомбинация у бактерий, т. е обмен генетическим материалом, долгое время оставался открытым. Его решение имело глобальное значение для биологии с точки зрения установления общности генетических закономерностей для всех живых организмов. К 1952 г были установлены три основных механизма рекомбинации у прокариот: конъюгация, трансдукция, трансформация. Возможность полого процесса была продемонстрирована результатами электронно - микроскопических исследований. Тейтум и Ледерберг в своих опытах доказали что при конъюгации осуществляется процесс рекомбинации. Они смешивали 2 ауксотрофных (мутанты, у которых нарушено какое-то звено биосинтеза орг. соединений и они могут жить на среде, в которую добавлено блокирующее соединение) штамма E. Coli, один для роста нуждался в треонине (Т), лейцине (L) и тиамине, а другой – в биотине, фенилаланине и цистеине. Каждый из штаммов по отдельности погибал на минимальной среде, а при посеве их смесью прототрофные к-ки появлялись в культуре с частотой 10-6 – 10-9. Присутствие у них всех 6 нормальных аллелей служит доказательством рекомбинации ген. материала, которая объединила часть хромосом одного штамма с частью хромосом др. в результате полового процесса. Контакт м/у клетками (сопровождающийся кросенговером) осуществляется ч/з цитоплазматический мостик. Хейс в 1952 г установил половой фактор F в виде плазмиды. Половой фактор есть только у бактерии мужского пола доноров ген. материала, а женские – реципиентами. F фактор ведет себя двояко: как автономная цитоплазм частица и как локус бактериальной хромосомы. В последнем случае плазмада становится эписомой.(способны к взаимному превращению). Разрыв кольцевой хромосомы бактерии происходит справа и слева от F и свободный от F конец хромосомы становится начальной точкой переноса группы сцепления генов бактерий – это локус о (origin). В к-ку реципиент входит однонитевая ДНК из молекулы донора. Ее переход осуществляется по типу катящегося кольца. В результате в к-ке реципиенте оказываются 2 х-мы, а в к-ке доноре – 1. Гены, вошедшие при конъюгации в к-ку реципиент вкл. в ее хромосому способом аналогичным кроссинговеру. И при деление такой оплодотворенной к-ке появляются рекомбинанты. Таким образом в период конъюгации кольцо хромосомы донора у бактерий разрезается и при норм. протекании полностью в линейной с-ре переходит в к-ку реципиента. Из образовавшейся диплоидной зиготы при ее деление образуется гаплойдноу потомство, вкл. по одной кольцевой х-ме. Часть потомства может быть представлена рекомбинантами, т. к. гены, вошедшие при конъюгации в к-ку реципиент, вкл в ее х-му способом аналогичным кроссинговеру.

Трансформация. Открыто Гриффитсом в 1928 г в опытах с пневмококками. Известно 2 штамма: вирулентные (имеют гладкую капсулу и обр. гладкие колонии) и авирулентные (бескапсульные и имеющие шероховатую колонию). Смешал авирулентный штамм с убитым нагреванием вирулентным и наблюдал гибель зараженных этой смесью мышей. Изучение популяций бактерий из инфицированных мышей показало, что часть к-к из авирулентных превратилась в вирулентные. Эйвери, Мак-Леод и Мак Карти в 1944 г. доказали что трансформирующем агентом является ДНК. На три пробирки со смесью авирулентных и убитых вирулентных штаммов они действовали ДНК-азой, РНК-зой, протеазой. Только при обработке ДНК-зой трансформирующая способность в смеси не наблюдалась. Трансформация – это передача генов от одного штамма бактерий к другому в форме растворенных фрагментов ДНК, которые могут происходить от живых или мертвых к-к. Эти фрагменты могут проникать только в компетентные к-к, т е. имеющие рецепторы на поверхности. Попав внутрь, фрагмент замещает путем рекомбинации короткие участки ДНК рецепторной к-к, которые содержат зоны гомологии. Распад донорской ДНК на фрагменты происходит под действием дезоксирибонулеаз или рестриктаз. Однако в к-к есть система ферментативной модификации определенных оснований ДНК, предохраняющих молекулу ДНК от распада. Поэтому только у мутантов с пониженной активностью ферментативной модификации удается получить трансформанты

Трансдукция. Открыл Зиндер в 1951 г. Трансдукция обусловлена способностью умеренного фага переносить гены от бактерий-доноров к бактериям реципиентам. Известны 2 типа бактериофагов вирулентные и умеренные. Вирулентные после размножения в к-ке приводят к ее лизису. Существуют в вегетативном состоянии (при размножении внутри к-ки) или в зрелом (метаболически инертном состоянии). Умеренные фаги могут быть в состоянии профага. Бактерии несущие профаг назыв. лизогенные. Они приобретают иммунитет к дополнительному заражению таким же фагом. Состояние профага временно. Умеренный фаг может вызвать как литическую так и лизогенную реакцию. Опыт. Высеивал 2 штама тифозной бактерии, один нуждался в пролине, триптофане, а другой в метионине и гистидине. В смешенной культуре наблюдал появление прототрофных колоний. Затем выращивал эти штаммы в U-образной трубке, разделенной бактериальным фильтром. Так же были получены рекомбинанты. Было установлено что перенос генов осуществляется фильтрующимся агентом – умеренным бактериофагом р22, по которому был лизогеннен один из штаммов. Фаг р22 был способен трансдуцировать любые гены сальмонеллы, т.е осуществлять общую или неспецифическую трансдукцию. При специфической трансдукции фаг может переносить только определенные гены.

(14) Особенности репликации ДНК у про – и эукариот. Доказательства полуконсервативного способа репликации ДНК.

Одним из фундаментальных свойств ДНК, обеспечивающих передачу наследственной информации от клетки к клетке в процессе деления от родителей к потомкам является репликация. Репликация НК обеспечила возможность возникновения жизни и непрерывность живой материи. Предположение о полуконсервативном способе репликации ДНК (т.е новая молекула представлена одной родительской и одной вновь синтезированной цепями) высказано еще Уотсоном и Криком. Первые доказательства получены в 1957г. М.Мезельсоном и Ф.Сталем. Вновь синтезируемые молекулы ДНК метели 15N. Для этого бактерии E. Coli в течении нескольких делений выращивали на среде с единственным источником азота 15NH4Cl (хлорид аммония) Вся ДНК была равномерно помечена 15N и имела более высокую плотность. Образцы с тяжелой и легкой ДНК легко разделить при центрифугирование в градиенте плотности хлорида цезия, образуя в УФ длиной 160нм 2 зоны поглощения. Если бактерии, выращенные на среде с 15N переносили в среду с 14N и давали поделится 1 раз, то экстрагированная из них ДНК давала только 1 зону поглощения в УФ – промежуточную. Это исключало консервативный механизм репликации, при котором новые молекулы не содержат материала родительской ДНК. Если давали поделится на обычной среде 2 раза, то появлялся пик легкой ДНК и сохранялся пик промежуточной, не исчезающей при последующих деления. Хромосома бактерий представляет собой один репликон. Репликон – автономная единица репликации, в пределах которой она начинается и заканчивается. Хромосома эукариот полирепликонна и содержит сотни репликонов. В каждом репликоне присутствуют необходимые для репликации контролирующие элементы: точка инициации origin и точка окончания terminalis.



Похожие страницы:

  1. Генная инженерия за и против

    Реферат >> Биология
    "Генная инженерия: за и против" План: 1. Генная инженерия. История появления и развития генной инженерии. 2. Неоднозначность в вопросах о пользе ГИ ... белков в живом организме и созданы теоретические предпосылки генной инженерии Академик А.А. Баев был первым ...
  2. Генная инженерия (6)

    Реферат >> Биология
    ... даже бессмертие. 2. Генетическая инженерия 2.1. История генной инженерии Генная инженерия появилась благодаря работам многих ... хромосомы растений, которые теоретически не накладывают никаких ... Прежде всего возникают два вопроса: Как распознавать клоны, ...
  3. Генная и клеточная инженерия. Биотехнологии

    Реферат >> Биология
    ... представляют искуственные хромосомы растений, которые теоретически не накладывают никаких ограничений на ... личное мнение по большинству спорных вопросов генной инженерии склоняется в сторону разрешения исследований и применения ...
  4. Генная инженерия её возможности и перспективы развития

    Реферат >> Биология
    ... наследования. Долгое время вопрос о природе наследственности находился ... был накоплен большой эмпирический и теоретический материал. К открытиям пришедшим ... возможности, и перспективы в генной инженерии Генная инженерия открыла перспективы конструирования новых ...
  5. Возможности генной инженерии

    Реферат >> Биология
    ... генной инженерии» План 1.Введение 2Основная часть 2.1. Генная инженерия как наука 2.2.Возможности генной инженерии 2.3. Перспективы генной инженерии 2.4. Этапы получения генной ... которые теоретически не накладывают ... широкий спектр вопросов о многочисленных ...

Хочу больше похожих работ...