Примеры заданий по биотехнологии. Учебнометодический комплекс для студентов специальности 131 01 0102 Биология (научнопедагогическая деятельность)
 Скачать 6.85 Mb.
|
|
20. Геном Drosophila melanogaster, состоящий из четырёх хромосом, содержит около 10 8 нуклеотидных пар ДНК. При создании геномной библиотеки дрозофилы меланогастер также использовали рестрикционный фермент EcoRI, а полученные фрагменты были встроены в вектор и клонированы в E. coli. Сколько различных клонов содержащих отличающиеся фрагменты ДНК Drosophila melanogaster составляют геномную библиотеку вида в данном случае? 21. В ходе создания геномной библиотеки человека использовали рестрикционный фермент Not I, узнающий октамерную последовательность ГЦГГЦЦГЦ, а полученные фрагменты были встроены в вектор и клонированы в E. coli. Каково в этом случае будет минимальное число различных клонов, содержащих отличающиеся фрагменты ДНК в составе геномной библиотеки человека? Задание 3. Объяснить следующие термины: вектор, плазмида, клонирование, экспрессия, трансформация, полилинкер, фаг, вирус, космида, репортерный ген, участок расщепления, сайт рестрикции. Тест 1 Ниже приведены 4 правильных ответа для 8 задач (1 – 8). Поставьте в ответах те номера задач, которые им соответствуют. –. Нет, поскольку во фрагменте отсутствует сайт для EcoR I. –. Второй с помощью рестриктазы Нind III. –. Можно. Первый с использованием EcoR I, второй – Hind III. –. Так как трансформированные бактерии не растут на среде, содержащей тетрациклин, то можно предположить, что в плазмидной ДНК вставкой поврежден ген устойчивости к этому антибиотику. Следовательно, из плазмиды нужный нам фрагмент можно «вырезать» при помощи рестриктазы Bam I. –. Первый. Тест 2 Ниже приведены еще 3 правильных ответа для 6 задач (9 - 14). Поставьте в ответах те номера задач, которые им соответствуют. 409 –. гибридизация меченого зонда произойдет с фракциями ДНК величиной 4 и 2 кб. –. гибридизация произойдет с фракциями ДНК величиной 4 и 1 кб. –. –. Тест 3 Ниже приведены еще 4 правильных ответа для 8 задач (1 - 8). Поставьте в ответах те номера задач, которые им соответствуют. –. а. –. Оба. Первый при помощи рестриктазы EcoR I, второй при помощи рестриктазы Hind III. –. При помощи фермента Bam I. Бактерии, трансформированные такой плазмидой, не будут расти на средах, содержащих тетрациклин. –. Поскольку белок состоит из 300 аминокислот, то величина гена Ms будет 900 нуклеотидных пар, а тандемная копия составит 900 2 = 1800 н.п. Следовательно, тандемная копия гена Ms может находиться только во фрагменте 3. –. Только один. При помощи рестриктазы Hae II. Тест 4 Ниже приведены еще 3 правильных ответа для 6 задач (9 - 14). Поставьте в ответах те номера задач, которые им соответствуют. –. На первом этапе необходимо определить, в какое место в плазмиде наиболее оптимально можно встроить ген, нужный нам для последующего клонирования. Фрагмент ДНК грибка Podospora, который содержит ген β-тубулина, можно встроить при помощи рестриктазы HaeII. Для этого ДНК грибка и плазмиду нужно 2.7 kb 1 kb С в ст р о ен н о й Д Н К Б ез в ст р о ен н о й Д Н К 1.7 kb 1 kb С в ст р о ен н о й Д Н К Б ез в ст р о ен н о й Д Н К 410 обработать рестрикционным ферментом HaeII, произвести гибридизацию линейной молекулы плазмиды и ДНК Podospora с последующим сшиванием лигазой. Полученной гибридной плазмидой трансформировать E. coli. Далее трансформированные бактериии выращивать на среде, содержащей тетрациклин. Затем перенести реплику (отпечаток) колоний на среду, содержащую канамицин. Так как ген устойчивости к канамицину отключен из-за вставки, то бактерии, трансформированные гибридными плазмидами, не будут расти на среде, содержащей канамицин. Колонии устойчивые к тетрациклину, но чувствительные к канамицину, и будут искомыми. –. –. –. Удалось. Так как в результате вставки чужеродной ДНК в плазмиду pUC18 произошло нарушение работы гена lac Z, то бактериальные клетки содержащие плазмиды со встроенной ДНК образовали неокрашенные колонии, а не синие. Тест 5 Ниже приведены 7 правильных ответов для 7 задач (15 – 21). Поставьте в ответах те номера задач, которые им соответствуют. –. Никакой, пос кольку величина обоих фрагментов существенно меньше 15 кб. –. Да, удастся в любой плазмиде, например pSC101, pBR322 или pUC18, если к данному фрагменту человеческой ДНК подшить с 2.5 kb 1 kb 0,2 kb С в ст р о ен н о й Д Н К Б ез в ст р о ен н о й Д Н К С в ст р о ен н о й Д Н К Б ез в ст р о ен н о й Д Н К 2.7 kb 1 kb 0,5 kb 411 помощью ДНК-лигазы линкерную последовательность, допустим ГААТТЦ для действия рестриктазы EcoRI. –. Да можно, поскольку EcoRI будет разрезать ДНК дрожжевого грибка на различные фрагменты (величина 4096 н. п. является только средней), в том числе и на фрагменты длиной около 15 кб, которые легко встроятся в фаг λ (λ-вектор) для последующего размножения в E. coli. –. Минимальное число различных клонов, содержащих отличающиеся фрагменты ДНК человека, составляющих геномную библиотеку, в данном случае будет 45776 + 23 или 45799. –. Успешно клонировать данный фрагмент ДНК в бактериофаге λ не удастся, т. к. его величина существенно меньше 15 кб. –. Да, сумеют, поскольку величина тандемной (двойной) копии данного гена составит около 41 кб и этот фрагмент ДНК можно будет успешно клонировать в космидном векторе. –. Минимальное число различных клонов, содержащих отличающиеся фрагменты ДНК Drosophila melanogasterю, составляющих геномную библиотеку этого вида, будет 24414+4 или 24418. Тест 6 1. Что называется вектором? а) молекула РНК, способная самостоятельно реплицироваться в клетках различных организмов и обеспечивать клонирование и работу встроенного в нее искусственно гена; б) молекула ДНК, способная самостоятельно реплицироваться в клетках различных организмов и обеспечивать клонирование и работу встроенного в нее искусственно гена; в) молекула ДНК, способная самостоятельно реплицироваться в клетках различных организмов и обеспечивать клонирование встроенного в нее искусственно гена; г) молекула ДНК, способная самостоятельно реплицироваться в клетках различных организмов и обеспечивать экспрессию встроенного в нее искусственно гена. 2. У какой из ниже перечисленных плазмид имеется один сайт рестрикции для рестриктазы EcoR I и ген устойчивости к тетрациклину? а) pSC101; б) pBR322; в) pUC18. 3*. Назовите антибиотики, к которым у плазмиды pBR322 412 имеются гены устойчивости. а) тетрациклин; б) ампицилин; в) пеницилин. 4.Сколько сайтов рестрикции несет полилинкер у плазмиды pUC18? а) 5; б) 7; в) 10 5. Назовите плазмиду, которая была использована для создания и клонирования первых рекомбинантных ДНК: а) pSC101; б) pBR322; в) pUC18. 6. Выберите величину фрагмента ДНК, который можно встроить в плазмиду: а) 4 кб; б) 12 кб; в) 23 кб; г) 35 кб. 7. В каком векторе можно клонировать ген величиной 40 кб? а) в плазмиде; б) в космиде; в) в фаге λ. 8. Как называется участок космиды, позволяющий ей реплицироваться в E.coli? а) полилинкер; б) cos-сайт; в) последовательность ori. 9. Какова длина cos-сайта? а) 10 нуклеотидов; б) 12 нуклеотидов; в) 16 нуклеотидов; г) 20 нуклеотидов. 10*. Назовите векторы, которые служат для доставки чужеродных генов в эукариотическую клетку: а) плазмиды; б) вирусы; в) космиды; 413 г) фаги. 11. В каком году была создана геномная библиотека дрозофилы? а) в 1935г.; б) в 1967 г.; в) в 1974 г.; г) в 1983 г. 12*. Из ниже приведенного перечня выберите инструменты генетической инженерии: а) векторы; б) ДНК-полимеразы; в) рестриктазы; г) ДНК- лигазы; д) кДНКовые зонды. 414 415 ГЛОССАРИЙ ТЕРМИНОВ А Авторадиограмма — фотографический отпечаток, фиксирующий расположение фракций ДНК, полученных в результате электрофореза и гибридизовавшихся с радиоактивно меченым зондом. Получают путем наложения чувствительной к радиоактивному излучению фотопленки на нитроцеллюлозную мембрану, полученную после Саузерн-блот гибридизации (см.). Автотрофы — организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических за счет энергии солнечной радиации (фототрофы) или за счет энергии окисления неорганических соединений (хемотрофы). Фототрофами являются практически все зеленые растения, некоторые протисты и бактерии. Хемотрофами являются нитрифицирующие бактерии, серо-, железобактерии и др. Азотобактер —род аэробных, свободноживущих, грамотрицательных хемотрофных бактерий, способных усваивать молекулярный азот; обогащает почву связанными формами азота и физиологически активными соединениями. Азотфиксация — ассимиляция молекулярного азота путем энергозависимого восстановления до аммиака. Alu-семейство - семейство умеренно повторяющихся последовательностей ДНК, известное у многих млекопитающих и у некоторых других организмов; размер Alu-повтора около 300 п. н., а в каждом таком повторе расположен сайт узнавания для рестриктазы AluI. Альгинат — анионный полисахарид; ацетилированный полимер маннуроновой и гулуроновой кислот. Амниоцетез (amniocentesis) —взятие проб амниотической жидкости при пренатальной диагностике (см.) пороков развитая плода, генных и хромосомных мутаций, определении пола эмбриона путем прокола через кожу и мускулатуру брюшной полости, матку и амниотический мешок, окружающий плод. Клетки, 416 отслаивающиеся от плода и находящиеся в жидкости в виде суспензии, культивируют в течение 3 недель, чтобы получить большее их количество и провести хромосомный, биохимический и молекулярно-генетический анализ. А. не может быть проведен раньше 16 недель беременности из-за недостаточных размеров мешка, в котором находится эмбрион. Амплификация (amplification) —процесс увеличения (размножения) количества нитей ДНК, числа копий гена (см. Амплификация генов). Амплификация генов (gene amplification) —1. Увеличение числа копий к.-л. гена в данной клетке или в пробирке методом ПЦР — полимеразной цепной реакции (см.). 2. Любой процесс, при котором специфическая последовательность ДНК увеличивается непропорционально родительским клеткам. В течение развития некоторые гены амплифицируются в специализированных тканях, напр., рибосомные гены амплифицируются и активно функционируют в течение оогенеза, особенно в ооцитах некоторых амфибий. Гены у дрозофилы, кодирующие белки хорионов, также амплифицируются в овулирующих фолликулярных клетках. Амплификатор, термосайклер (amplificator or thermocycler) —прибор, обеспечивающий по программе быстрое нагревание и охлаждение малых объемов реакционной смеси. А. используется для осуществления ПЦР — полимеразной цепной реакции (см.). Он позволяет проводить тепловую денатурацию ДНК (ок. 90-94°С), отжиг праймера (при 50°С) и удлинение праймера (синтез цепи ДНК при 70-72°С). Анаэробное брожение — процесс разложения субстрата анаэробными микроорганизмами. Анаэробы — микроорганизмы, осуществляющие обмен веществ и размножение в условиях отсутствия кислорода в среде обитания. Антибиотики — вещества биологического происхождения, способные подавлять рост микроорганизмов или убивать их. Антикодон — группа из трёх оснований, занимающая фиксированное положение в транспортной РНК (см. Транспортная РНК), которая комплементарна кодону (см.) в информационной (матричной) РНК (см. Информационная (матричная) РНК). Ауксотрофные мутанты — мутантные штаммы микроорганизмов, не способные к синтезу определенных ферментов. Б Бактериофаг — вирус, поражающий определенный тип бактерий. Общее название вирусов, инфицирующих бактерии – фаги (бактериофаги). Бактериофаг λ, фаг λ — умеренный бактериофаг, инфицирующий E. coli (см.). Его геном представляет собой линейную двунитчатую ДНК размером в 49 кб, упакованную в белковую оболочку. На каждом 5'-конце ДНК имеются одноцепочечные комплементарные участки (см. Сos-сайты) длиной в 12 нукле- отидов (см. Липкие концы, Космиды), что позволяет ей образовывать кольцевые структуры после попадания в клетку-хозяина. Фаг λ обладает способностью к умеренной инфекции, т. е. кроме разрушения клетки он может встраивать свою ДНК в хромосому бактериальной клетки и длительное время реплицироваться синхронно с ДНК хозяйской клетки. Банк генов (gene bank)—набор генов данного организма, полученный 417 на основе рекомбинантных ДНК (см. Геномная библиотека, Библиотека генов). Белково-витаминный концентрат (БВК) — белковый концентрат из кормовых дрожжей. Библиотека генов (gene library) —коллекция произвольно клонированных фрагментов геномной ДНК организма (см. Геномная библиотека, Банк генов) или специальный набор фрагментов ДНК, представляющих, напр., коллекцию иРНК (см. РНК информационная, кДНК), экспрессирующуюся в клетке в определенное время. В таких библиотеках фрагменты инсерцируются (включаются) в подходящие вектора, напр, космидные (см. Космида) или бакте- риальные векторы, и трансформируются (см. Трансформация) в подходящего хозяина. В идеале геномная библиотека должна содержать практически весь геном вида, из которого она происходит, а библиотека кДНК — все различные молекулы иРНК данной клетки на одной и той же стадии развития. Сейчас сконструировано множество типов генных библиотек для различных целей исследования. Биобезопасность — система мероприятий (законодательных актов и др.), направленная на обеспечение эффективного использования достижений генетической инженерии и биотехнологии, не допускающая при этом неблагоприятных экологических последствий и непосредственной угрозы здоровью людей. Биогаз — газ, образуемый в результате анаэробного брожения субстрата; состоит в основном из метана (60-70%). углекислого газа (30-40%) и примеси других газов. Биодеградация — свойство веществ изменять свою структуру под влиянием биологических объектов. Биологическая питательная ценность белков — показатель, выражающий сбалансированность белков по содержанию незаменимых аминокислот. Биомасса — масса особей вида или сообщества в целом, приходящихся на единицу поверхности или объема. Обычно биомасса выражается в единицах сухой массы. Биополимеры — высокомолекулярные органические соединения, входящие в состав живых организмов (белки, поли-сахариды, нуклеиновые кислоты). Биореактор — емкость, предназначенная для проведения биологической реакции. Термин применим как к реакторам, используемым для выращивания аэробных и анаэробных клеток, так и для колонок с иммобилизованными клетками или ферментами. Биосинтез — процесс синтеза сложных органических веществ из более простых в живых организмах при участии ферментов. В ходе биосинтеза образуются полисахариды, белки, нуклеотиды и т.п. Биотехнология —наука о генно-инженерных и клеточных методах и технологиях создания и использования биотехнологических объектов для интенсификации производства или получения новых видов продуктов различного назначения. Биотопливо — жидкое, твердое или газообразное топливо, получаемое из биологического сырья (биомассы) термохимическими или биологическими 418 способами. Биофильтр —сооружение для биологической очистки сточных вод (резервуар с двойным дном, наполненный фильтрующими материалами). Биоэнергетика —наука о закономерностях преобразования энергии в процессах жизнедеятельности организмов. Бластомеры (blastomere) —дробящиеся клетки, образующиеся при митотических делениях яйцеклетки (зиготы), которые обладают потенциями, реализуемыми в процессе развития. Б. не растут, поэтому уменьшаются в размерах при последовательных делениях. Бластула (blastula) — зародыш многоклеточных животных, образующийся в процессе последовательных дроблений яйца (зиготы), от типа которых зависит строение Б. Блоттинг (blotting –промакание) —этап процесса Саузерн-блот гибридизации, в результате которой весь электрофоретический спектр ДНК отпечатывается (blotting) за счет капиллярных сил на приложенной к гелю нитроцеллюлозной мембране (пленке), после чего фиксируется при помощи высокой температуры. Брожение — анаэробный окислительно-восстановительный процесс превращения органических веществ, посредством которого организмы получают энергию, необходимую для жизнедеятельности. К брожению способны бактерии, грибы, животные и растения. В зависимости от продуктов, образующихся в результате брожения, различают молочнокислое, маслянокислое, уксуснокислое, спиртовое и другие виды брожения. В Вектор, переносчик — молекула ДНК, способная самостоятельно реплицироваться в клетках различных организмов, включать в себя чужеродную ДНК и обеспечивать размножение (клонирование) и работу (экспрессию) встроенного в неё искусственно какого-либо гена. Является инструментом генной инженерии, обеспечивающим доставку (перенос) генетической информации в клетку-реципиент и ее клонирование (см.). вектор— вектор сконструированный на базе фага (см.), использующийся при клонировании достаточно больших фрагментов чужеродной ДНК длиной около 15 кб. Величина генома (genome size) —количество пар оснований (п. о.) в расчете на гаплоидный геном (см. Гаплоидный набор). Вирусы —формы внеклеточной жизни, которые состоят из ДНК (ДНК- вирусы: аденовирусы, бакуловирусы, геминивирусы и др.) или РНК (РНК- вирусы: бромовирусы, ретровирусы и др.) и белковой оболочки. В. не содержат клеточных органелл и используют для репликации метаболизм клетки хозяина. Клетка хозяина может быть разрушена в процессе репликации, и В. освобождается из клетки. В., патогенные для бактерий называют бактериофагами (см.). |