Примеры заданий по биотехнологии. Учебнометодический комплекс для студентов специальности 131 01 0102 Биология (научнопедагогическая деятельность)
 Скачать 6.85 Mb.
|
|
Вирус sv-40, вирус обезьян —полиомавирус, геном которого состоит из кольцевой двунитчатой молекулы ДНК размером в 5,2 кб, содержащей 5 генов. Впервые был обнаружен у зеленой африканской обезьяны (зеленой мартышки) Cercopithecus aethiops. Инфицирует культивируемые клетки приматов, исключая человека. Размножение В. о. приводит к образованию до 100 000 вирусных 419 частиц в одной клетке — это его свойство позволяет использовать вирусную ДНК в качестве эффективного вектора в генной инженерии. Вырожденность кода — в молекулярной биологии генетический код (см.) является вырожденным, поскольку одна аминокислота кодируется более чем одним нуклеотидным триплетом, кодоном (см.). Напр., тирозин кодируется двумя триплетами УАУ иУАЦ, а лейцин может кодироваться даже шестью. Г -галактозидаза ( -galactosidase) — фермент, который катализирует расщепление лактозы на глюкозу и галактозу. У Е. coli .-г. является тетрамером, кодируемым 1ас-Z-геном, размером 500 Д. .-г. относится к группе адаптивных ферментов, т. е. его синтез возможен только при наличии субстрата (лактозы) во внешней среде. Гель —желеобразный матрикс, состоящий из полимерного компонента и буферного раствора, используется для разделения в процессе электрофореза макромолекул ДНК и РНК (агарозный Г., полиакриламидный Г.) или белков (полиакриламидный или крахмальный, Г.). Ген —основная физическая и функциональная единица наследственности, несущая информацию от одного поколения к другому. Г. представляет собой специфическую последовательность нуклеотидов в ДНК, а у некоторых вирусов — в РНК, детерминирующих или нуклеотидную последовательность транспортных РНК (тДНК), или рибосомных РНК (рДНК), или последовательность аминокислот в белках. Как правило, Г. состоят из кодирующих (экзоны) и некодирующих (интроны) последовательностей. Интронные последовательности чаще всего встречаются у эукариот. Любой Г., занимает строго определенное место, или локус, в хромосоме и может мутировать в различные аллельные состояния, а также рекомбинировать с гомологичными генами. Действие Г. проявляется в фенотипе. По выполняемым функциям Г. подразделяют на 3 класса: а) структурные Г., которые транскри- бируются (см. Транскрипция) на ДНК, а затем транслируются на рибосомах (см. Трансляция) в полипептидные цепочки; б) структурные Г., которые транскрибируются в рРНК или тРНК и сами непосредственно используются; в) регуляторные Г., которые не транскрибируются, но служат сайтами узнавания (см.) для ферментов и др. белков при репликации и транскрипции ДНК. Термин введен В. Иогансеном в 1909 г. и нередко заменяется понятиями "наследственный фактор". Ген устойчивости —ген, кодирующий белок, который катализирует разрушение токсина. Г. у. часто используются в векторах клонирования (см.) для облегчения отбора трансформантов (напр., ген антибиотикоустойчивости и др.). Ген-регулятор (regulator gene) — ген, кодирующий белок-репрессор, взаимодействующий с геном-оператором и таким образом регулирующий транскрипцию “своего” оперона. Генная терапия - лечение наследственных заболеваний путем введения генов в клетки пациентов с целью направленного изменения генных дефектов. Генетическая дактилоскопия и идентификация индивидуумов — точная идентификация (дактилоскопия) индивидуумов животных и растений на основе молекулярно-генетического анализа индивидуальных образцов ДНК (см. Генная дактилоскопия, ДНК-фингерпритинг, Фингерпринт ДНК, 420 Секвенирование ДНК, ПЦР-технологии). Генетическая инженерия, генная и. — 1. Наука о генетическом конструировании, направленном создании новых форм биологически активных ДНК и генетически новых форм клеток и целых организмов с помощью искусственных приемов переноса генов (технологии рекомбинантных ДНК, генетической трансформации, гибридизации клеток). 2. Экспериментальные разделы молекулярной и клеточной биологии, которые позволяют in vitro изменять структуру генов, создавать новые гены или конструировать химерные гены (см. рекомбинантная ДНК). Г. и. возникла в 1972 г., когда впервые П. Берг создал рекомбинантную ДНК, включавшую в себя фрагменты фага-λ, Е. соli и вируса обезьян sv40 (см.). Генетическая трансформация (genetic transformation) —см. Трансформация. Генетические карты —карты линейного расположения генов на хромосоме (группы сцепления), выявленные в экспериментах по генетическим рекомбинациям, а также распределение генов по разным хромосомам, как правило, с указанием генетического расстояния между ними. Генетический код —система записи наследственной информации в молекулах нуклеиновых кислот (см.), основанная на определенном чередовании последовательностей нуклеотидов в ДНК или РНК, образующих кодоны (см.) соответствующих аминокислот белков. Каждый кодон кодирует одну молекулу аминокислоты. Г. к. триплетен (см. Триплет) — 3 нуклеотида кодируют 1 аминокислоту. Последовательности нуклеотидов в иРНК (см. РНК информационная) обозначены от 5' до 3', т. е. слева направо, т. к. имеется определенная направленность трансляции (см.). Код называют вырожденным (см. Вырожденность кода), если аминокислота определяется не одним, а большим числом кодонов. Код читается с фиксированной точки старта, в одном направлении, по 3 последовательно следующих друг за другом нуклеотида (триплета). Г. к. универсален для всех живых организмов. Генная дактилоскопия— точная идентификация (дактилоскопия) личности на основе молекулярно-генетического анализа индивидуальных образцов ДНК (см. ДНК-фингерпритинг, Фингерпринт ДНК). Геном (genom)—совокупность генов, характерных для гаплоидного набора хромосом данного вида организмов. Основной гаплоидный набор хромосом. Геномная библиотека (genomic library) — набор клонированных (см. Клонирование) фрагментов ДНК, представляющих индивидуальный (видовой) геном (см. Библиотека генов, Банк генов). У млекопитающих (в т. ч. у человека) геномы крупные, поэтому для них обычно создают хромосомные библиотеки (см.). Гекомная ДНК (geitomic DNA) —1. Вся хромосомная ДНК организма; 2. Ядерная ДНК в клетках эукариот (см. Дезоксирибонуклеиновая кислота). Гетеротрофы — организмы, питающиеся готовыми органическими веществами. Г. являются животные, грибы, большинство бактерий, многие протисты и паразитические растения. Гетерохроматин (heterochromatin) — часть хроматина, находящаяся в конденсированном состоянии в интерфазе клеточного цикла, как правило, реплицируется позже эухроматина и в основном составлен 421 высокоповторяющимися последовательностями; ДНК в составе Г. чаще всего не транскрибируется; термин «Г» предложен Э. Хейтцем в 1922 г. Гибридизация праймеров —вторая стадия ПЦР в ходе которой при снижении температуры в реакционной смеси in vitro с 92С до 50С происходит гибридизация праймеров с матричными цепями ДНК (см. отжиг). Эта стадия обычно протекает 30 секунд. Гибридная (рекомбинантная) ДНК — новая последовательность ДНК, образованная in vitro путем лигирования (см.) двух или более негомологичных молекул ДНК. Напр., рекомбинантная плазмида (см.), содержащая одну или более вставок чужеродной ДНК, которые включены в сайт клонирования или в полилинкер. Организмы, содержащие такие in vitro сконструированные ДНК, также относятся к рекомбинантам (рекомбинантный фаг, бактерия). Рек. ДНК широко используется в генетической инженерии in vitro. Д Двухцепочечная молекула кДНК —см. кДНК,комплементарная ДНК. Дедифференциация — переход специализированных клеток к пролиферации и неорганизованному каллусному росту. Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) —высокомолекулярный полимер, состоящий из четырех дезоксирибонуклеотидов (A, T, Ц, Г), апериодическим чередованием которых кодируется генетическая информация вирусов, бактерий и высших организмов. ДНК может быть однонитчатой (ssДНК), как, напр., у некоторых вирусов, или двунитчатой (dsДНК) у всех высших организмов. У двунитчатой ДНК две комплементарные нити закручены в спираль, одна нить вокруг другой с противоположной ориентацией (антипараллельны, 5' 3' и, наоборот, 3' 5'). Две нити удерживаются вместе водородными связями между комплементарными основаниями (А = Т; Г = Ц).ДНК способна к самоудвоению, что обеспечивает генетическую преемственность между поколениями в процессе размножения. Нарушение последовательностей нуклеотидов в цепи ДНК приводит к наследственным изменениям — мутациям. Денатурация ДНК —1. Процесс разъединения двойной спирали нуклеиновых кислот на комплементарные одноцепочечные нити под действием физических и химических факторов (температуры, давления, pH и др.). 2. Первая стадия ПЦР в ходе которой происходит нагревание температуры в реакционной смеси in vitro до 90С. При этом, в течении 15 секунд происходит разрушение слабых водородных связей между нитями ДНК, и из одной двухцепочечной молекулы ДНК образуется две одноцепочечные. Детергенты — вещества, понижающие поверхностное натяжение. Способны задерживать рост и спорообразование у микроорганизмов, денатурировать белки, лизировать клетки ряда микроорганизмов, элиминировать плазмидные ДНК. Детерминация развития — приобретение клеткой, тканью, органом или организмом состояния готовности к развитию по определенному пути, сопровождающееся одновременным ограничением возможностей развития в других направлениях. В период детерминации создаются необходимые внутренние условия для последующей морфологической реализации нового направления развития. 422 Дистрофин (dystrophin) — крупный мышечный белок (молекулярная масса Д. человека - 427 кД), связанный с внешней мембраной многоядерных мышечных волокон и вовлеченный в патогенез широко распространенных мышечных дистрофий Дюшенна и Беккера; ген Д. расположен в Х-хромосоме (Хр21.2), и является одним из самых больших генов человека (длина около 2,6 млн. п. н., состоит из 79 экзонов). Дифференциация —комплекс процессов, приводящих к различиям между дочерними клетками, а также между материнскими и дочерними клетками. ДНК-ДНК гибридизация (DNA-DNA hybridization) —процесс образования двухцепочечной ДНК из двух комплементарных однонитчатых молекул ДНК. ДНК-лигаза — фермент, который катализирует образование фосфодиэфирных связей между соседними нуклеотидами в молекуле ДНК. Связи образуются между С—С, С—S, С—О и С—N за счет энергии сопряженной реакции гидролиза. В технологии рекомбинантной ДНК используются в основном две ДНК-л., выделенные из Е. coli и Т4. ДНК-л. соединяет две молекулы ДНК путем лигирования (см.) тупых или липких концов. Впервые была выделена Б. Вейсом и К. Ричардсоном в 1966 г. ДНК-зонд (проба) —определенная (известная) радиоактивно- и нерадиоактивно меченая последовательность нуклеиновой кислоты, используемая в молекулярном клонировании для идентификации специфических молекул ДНК, имеющих комплементарные последовательности. Для этого используется радиоавтография или к.-л. др. система детекции (обнаружения) нерадиоактивно меченого зонда. ДНК-матрица (template) —последовательности оснований ДНК (РНК), служащие в качестве основы для синтеза комплементарных нитей нуклеиновых кислот (см.). ДНК-полимеразы (DNA-polymerases) — ферменты, участвующие в синтезе ДНК. У Е. coli были выделены 3 типа ДНК-п.: pol I, pol II и pol III. Pol III является основным ферментом, ответственным за репликацию (см.) ДНК в клетке бактерий. Два др. фермента функционируют преимущественно при восстановлении (репарации) ДНК. Эукариоты содержат множество видов ДНК- п., находящихся в разных частях клетки: в ядре, цитоплазме или митохондриях, и выполняют различные функции, такие, как репликация. репарация и рекомбинация. ДНК-фингерпринтинг, метод (техника) создания фингерпринта (DNA fingerprinting or DNA fingerprint technique) — (см. Фингерпринт ДНК), для чего геномная ДНК рестриктируется эндонуклеазами (см.), образующиеся фрагменты разделяются при помощи гелевого электрофореза (см.), переносятся на мембраны (нитроцеллюлозные фильтры, см.) и гибридизуются с мечеными зондами (с.м.) для фингерпринта (ДНК фага М13, различные синтетические олигонуклеотиды, кДНК; геномные зонды, содержащие последовательности генов; мини- и микросателлиты ДНК). В случае наличия в исследуемой ДНК участков, гомологичных зондам, образуются полиморфные полосы гибридизации, как правило, специфичные для каждого образца ДНК. Поэтому метод может быть использован для генетической идентификации (дактилоскопии) индивидуумов одного вида. Применяется при картировании геномов, выяснении отцовства, в криминалистике. 423 Е Escherichia соli, E. coli, кишечная палочка — грамотрицательная кишечная бактерия, широко известная в молекулярной биологии. Её геном (хромосома) включает ок. 4500 кб ДНК, организованных в 50 независимых топологических доменов, и содержит серию инсерций. В н. вр. весь геном E. coli секвенирован полностью. E. coli имеет большое значение для экспериментальных исследований рекомбинантной ДНК (см.), т. к. она служит хозяином для большого числа разных вирусов, плазмид и космидного клонирования векторов (см. Вектор клонирования. Космида). EcoRI —одна из широко применяемых рестрикционных эндонуклеаз, или рестриктаз (см.), извлекаемая из Escherichia соli, которая в двухцепочечной ДНК узнает последовательность из шести нуклеотидов ГААТТЦ и разрезает ее между Г и А, образуя липкие концы (см.). В н. вр. выделено 7 рестриктаз группы EcoR — от EcoRI до EcoRVII. З Закваска — накопительная культура известного микроорганизма; используется в промышленности для инициации процесса ферментации. Может представлять собой жидкую или замороженную культуру. И Изолированный протопласт — растительная клетка, лишенная клеточной стенки с помощью ферментативного разрушения или механического способа. Инициирующий кодон (initiator codon) — кодон АУГ в составе мРНК, кодирующий метионин (формилметионин), с которого начинается (инициируется) синтез многих (возможно - всех) полипептидных цепей, у бактерий кроме АУГ инициацию определяет иногда ГУГ, у эукариот – всегда АУГ Инсулин (insulin) — гормон поджелудочной железы, регулирующий углеводный обмен и поддерживающий нормальный уровень сахара в крови. Информационная (матричная) РНК (и-РНК, мРНК) —форма РНК, осуществляющая передачу записанной в ДНК информации к местам синтеза белка, состоит из одной цепи, содержит от одной до десяти тысяч пар оснований. Интроны, интрогенные районы (introns or intragenic regions or intervening sequences) — последовательности нуклеотидов у эукариотических генов, транскрибируемых в про-иРНК, которые затем вырезаются и деградируют в ядре. Остающиеся последовательности транскрипта (см. Экзоны) соединяются, образуя зрелую информационную РНК (см.), с которой осуществляется трансляция белка. Т. о. И. никогда не присутствуют в белке. И. различаются по длине (от 50 до 12000 нуклеотидов), по их числу на один ген (один и более) и по последовательности нуклеотидов. Однако в большинстве И. пограничные сайты между И. и экзоном идентичны. Эти пограничные участки обеспечивают правильное вырезание (эксцизию, см.) И. и сплайсинг экзонов. Искусственные генетические структуры —целенаправленно сконструированные (созданные) новые формы биологически активных ДНК и генетически новые формы клеток с помощью искусственных приёмов переноса фрагментов ДНК, целых генов или их частей. 424 Йогурт — ферментированный молочный продукт, для производства которого используется смесь микроорганизмов Lactobacillus bulgaricus и Streptococcus thermophilus. In vitro (лат.), "в пробирке" —биологические процессы, смоделированные при их экспериментальном изучении в условиях изоляции от всего (целого) организма, т. е. "в пробирке", напр., культура ткани, фермент- субстратная реакция и т.д. In vivo — выращивание живого материала в естественных условиях. К Каллус — ткань, возникшая in vivo или in vitro путем неорганизованной пролиферации клеток растений и эксплантов. Картирование (mapping) — установление позиций генов или каких-то определенных сайтов (см.) вдоль нити ДНК (см. Генетические карты, Рестрикционные карты). Картирование генов (gene mapping) — установление линейной организации генов, определение относительной локализации генов на хромосомах (см. Хромосомные карты) или плазмидах (кольцевая карта сцеп- ления) и относительного расстояния между ними. Генетические карты можно создавать на основе анализа рекомбинаций (см.), принятого в классической генетике, или на основе данных молекулярной генетики, т, е. напрямую используя данные сиквенса ДНК (см. Секвенирование ДНК). Кб, килобаза (kb, kilobase) — единица, используемая для выражения размера нуклеиновых кислот (см.), 1 кб = 1000 нуклеотидов, или пар оснований (п. о.), в двухцепочечной ДНК. кДНК, комплементарная ДНК (cDNA, complementary DNA) —одно- или двунитчатая молекула ДНК, комплементарная молекуле иРНК. Образуется при обратной транскрипции иРНК с помощью обратной транскриптазы (см.) in vitro. кДНК соответствует определенному гену без интронов. Кишечная палочка —см. Escherichia соli. Клетки-мишени — клетки, имеющие рецепторы того или иного фитогормона и изменяющие метаболизм при изменении концентрации фитогормона. |