Примеры заданий по биотехнологии. Учебнометодический комплекс для студентов специальности 131 01 0102 Биология (научнопедагогическая деятельность)
 Скачать 6.85 Mb.
|
|
Клеточная селекция — метод выделения мутантных клеток и сомаклональных вариаций с помощью селективных условий. Клон — культура, возникшая из одной клетки. Клональное микроразмножение — способ вегетативного размножения растений на основе культуры in vitro. Клонирование (cloning or molecular с.) —получение клонов (см.) с помощью одного или многих методических приемов. Различают клонирование генов — выделение и амплификация отдельных генов в реципиентных клетках, а также молекулярное клонирование — размножение молекул ДНК в составе вектора. Клонирование гена (gene cloning) — см. Клонирование Клонирование ДНК (DNA cloning) — использование технологии рекомбинантной ДНК для инсерции (включения) фрагмента ДНК, напр, гена, в клонирующий вектор (см.) и размножение этой последовательности путем 425 трансформации вектора в подходящую клетку-хозяина, напр, в клетки кишечной палочки. Кодон —последовательность из трех соседних нуклеотидов в ДНК или РНК, кодирующая определенную аминокислоту либо начало и конец трансляции (см.), т. е. это дискретная единица генетического кода. Всего возможно 64 сочетания нуклеотидов в триплетах — 61 из них кодирует 20 аминокислот, а 3 являются нонсенс-кодонами (см. Стоп-кодон). Кольцевые молекулы ДНК —см. плазмиды (кольцевые). Компетенция — способность клетки, ткани, органа, организма воспринимать индуцирующее воздействие и специфически реагировать на него изменением развития. 3'-Конец (3'-carbon atom end or З'-terminus) —один из концов линейной молекулы ДНК или РНК, несущий нуклеотид со свободной гидроксильной группой (ОН - ) у 3’-атома углерода рибозы или дезоксирибозы. 3’-Конец праймера —конец праймера со свободной гидроксильной группой (ОН) у 3’ атома углерода рибозы с которого Тag-полимераза достраивает растущую цепь ДНК в 5’-3’ направлении на третьей стадии цикла ПЦР (см.). 5'-Конец (5'-carbon atom end or 3'-terminus) —один из концов линейной молекулы ДНК или РНК, несущий нуклеотид со свободной гидроксильной (ОН - ) группой у 5'-атома углерода рибозы или дезоксирибозы. С 5'-конца начинается синтез полинуклеотидных цепей в процессе репликации (см.), транскрипции (см.) и репарации (см.). Конкатамер ДНК (DNA concatemer) —структура из нескольких повторяющихся (одна за другой) единиц гена. У некоторых фагов (напр., фаг и Т4) геном во время репликации представлен в виде конкатамерных молекул — больших молекул ДНК, образованных из нескольких тандемно повторяющихся единиц генома. Конструирование гибридных молекул ДНК —создание новых форм биологически активных ДНК с помощью искусственных приёмов переноса и сшивания различных фрагментов ДНК. Концевая (терминальная) трансфераза (terminal transferase) — фермент, катализирующий достройку 10-40 дезоксинуклеотид-5'-трифосфатов к 3'-ОН- группам обоих концов двунитчатой ДНК или к однонитчатой ДНК, образуя 3'- гомополимерное удлинение нити (полидезоксиаденилат) и освобождая неорганический пирофосфат. Фермент используется для радиоактивного мечения молекулы ДНК и образования гомополимерных хвостов на 3'-концах ДНК. Т. т. широко используется в технологиях рекомбинантной ДНК (см.). Кормовые витаминные препараты — промышленные кормовые препараты, обогащенные витаминами. Кормовые дрожжи — отселектированные штаммы дрожжей, используемые для промышленного получения кормовых белков. Корневые клубеньки — небольшие утолщения на корнях растений, содержащие азотфиксирующие бактерии; образуются, например, при заражении бобовых растений видами Rhizobium. Космиды — векторная плазмида, содержащая cos-участок (cos-сайт) ДНК фага лямбда, являющийся местом замыкания его линейной формы в кольцо. 426 Благодаря наличию cos-участка К., включающая чужеродные гены, может быть упакована в головку фага in vitro. Метод клонирования ДНК с использованием К. разработан Дж. Коллинзом и Б. Холманом в 1977 г. Криопротектор —вещество, ослабляющее повреждение клеток и тканей растений при замораживании для криосохранения. Криосохранение — замораживание клеток и тканей растений в жидком азоте при температуре -196°С с целью длительного хранения с последующим оттаиванием и получением регенератов. Ксенобиотик — синтетическое вещество, чуждое природе и могущее вызвать нарушения в функциях организмов, популяций, экосистем. Культура изолированных протопластов — выращивание клеток, лишенных стенок, в жидкой или на агаризованпой среде, содержащей в качестве дополнительного компонента осмотически активное вещество (стабилизатор) в оптимальной для данного вида концентрации. При регенерации стенок изолированные протопласты превращаются в культуру клеток. Культура каллусных тканей — выращивание в длительной пересадочной культуре каллусов, возникших путем дедифференцировки и пролиферации клеток, тканей, органов растения. Культура тканей — культивирование клеток, тканей растений и животных на специальных питательных средах. Культура меристем — асептическое выращивание на питательной среде изолированного из апекса или пазушной почки побега конуса нарастания с одним или двумя листовыми примордиями. Культура эксплантов — инкубация в стерильных условиях на питательных средах, вызывающих или не вызывающих пролиферацию фрагментов, изолированных из разных органов растений. Л lac-Z-ген(lac-Z-gene) — ген лактозного оперона Е. coli, кодирующего - галактозидазу. Этот фермент катализирует превращение дисахаридов лактозы в моносахариды и глюкозу. lac-Z-ген входит в состав различных клонирующих векторов и выполняет роль репортерного гена (см.) в экспериментах по трансформации. Лактоглобулин — один из белков молока. Лигаза, синтетаза — см. ДНК-лигаза. Лигирование (ligalion) — 1. Процесс ковалентного соединения двух линейных молекул нуклеиновых кислот посредством фосфодиэфирных связей, осуществляемый с участием фермента лигазы. 2. Прием в генетической инженерии, в ходе которого чужеродная ДНК встраивается между двумя концами плазмидной ДНК с помощью фермента лигазы (см.). Лигноцеллюлоза — комплекс лигнина, целлюлозы и гемицеллюлозы, имеющийся в древесине. Лизирование, лизис (lysis) — разрушение растворение вирусами, клеток хозяина под действием ферментов, содержащихся влизосомах и выделяемых инфицирующими вирусными частицами, в результате чего в среду высвобож- дается новое потомство вируса. Лизогения (lysogeny or lisogenicity) —состояние бактериальной клетки, при котором в ее хромосоме находится один или несколько встроившихся 427 умеренных бактериофагов (профагов) и при этом не инициируется синтез фагового материала, а профаги репродуцируются вместе с хромосомами хозяина, передаваясь при каждом клеточном делении в дочерние клетки. При Л. бактериофаг сохраняет способность выходить из генома клетки-хозяина. Линия — культура, возникшая из штамма путем селекции или клонирования, имеющая маркерные признаки. Линкер, линкерная ДНК (linker, l. DNA) — Синтетический олигодезоксирибонуклеотид определенной последовательности, содержащий один или несколько сайтов узнавания (см.) для рестрикционных эндонуклеаз (см.). Л. может быть лигирован к любому тупому концу (см.) дуплексной ДНК с помощью Т4ДНК-лигазы (см.). Липкий конец — термин, относящийся к двунитчатой молекуле ДНК, у которой одна нить длиннее ("выступающая"), чем другая ("заглубленная"). Выступающий участок нити может спариваться с др., комплементарным ему выступающим (липким) концом. Пример: два коротких (12 нуклеотидов) однонитчатых 5'-выступов на каждом конце линейного генома фага лямбда (cos- сайт). Эти Л. к. комплементарны по последовательностям нуклеотидов друг другу и могут спариваться, образуя кольцевую ДНК. М Мезофилы — микроорганизмы, температурный оптимум для которых лежит в пределах от 20 до 42°. Меристема — образовательные ткани с активно делящимися клетками. Метод дробовика («шот-ган») (shotgun) — получение случайной массированной выборки клонированных фрагментов ДНК данного организма (т.е. “дробление” генома), на основе которых может быть составлена его геномная библиотека; полученные в результате “Ш.-г.” последовательности нуклеотидов после дополнительного клонирования могут быть использованы в различных генетических экспериментах. Маркер для селекции (селективный маркер) — специальный ген, кодирующий устойчивость к к.-л. антибиотику (напр., канамицину), который вводят в вектор для последующего отбора трансформантов. Микориза — симбиоз мицелия гриба и корней высшего растения. Микроинъекция (microinjection) — введение растворов каких-либо веществ в микроскопические объекты (клетки, ядра и т.п.); метод М. является одним из основных методов введения ДНК в генной инженерии. Минисателлиты (minisatelliles) — короткие (14-100 н.п.), среднеповторяющиеся, тандемно организованные, высоко-вариабельные последовательности ДНК (обычно богатые ГЦ-последовательностями), рассредоточенные по геному человека (встречаются также у растений и животных). М.-с. проявляют значительный полиморфизм по длине, который возникает в результате неравного кроссинговера. В итоге в М.-с. изменяется число коротких тандемных повторов (см.), что ведет к образованию последовательностей длиной от 0,1 до 20 кб. Короткий тандемно повторяю- щийся М.-с., являясь хорошим генетическим маркером для анализа сцепления (см. ДНК-фингерпринтинг), может использоваться в качестве гибридизационного зонда для одновременного обнаружения высокополиморфных М.-с. в пределах рестриктов ДНК. Вероятность 428 идентичности того же набора фрагментов ДНК у двух человек теоретически настолько мала, что каждый человек считается уникальным по набору полос (за исключением однояйцевых близнецов, см.), выявляющихся в результате гибридизации на радиоавтографах. Модификация — видоизменение, преобразование, характеризующееся появлением новых свойств. Молекула ДНК —см. Дезоксирибонуклеиновая кислота. Молекулярная биология —область биологии, исследующая проявление жизни на молекулярном уровне. Основное направление М. б. — выяснение роли биологически важных молекул (белков, нуклеиновых кислот и др.) в росте и развитии организмов, хранении и передаче наследственной информации, превра- щении энергии в живых клетках и т. п. явлениях. М. б. включает в себя молекулярную генетику, молекулярную вирусологию, молекулярную иммунологию и т. д. М. б. сформировалась в середине XX в. и бурно развивается в наши дни. Молекулярная генетика —раздел современной генетики, изучающий закономерности и молекулярные механизмы хранения, воспроизведения и передачи наследственных признаков. Молекулярно-генетическая диагностика наследственных заболеваний —точная идентификация наследственных заболеваний на основе молекулярно- генетического анализа индивидуальных образцов ДНК (см. Саузерн-блот анализ, ДНК-фингерпритинг, Секвенирование ДНК, ПЦР-технологии). Молекулярно- генетическая диагностика может давать точную идентификацию наследственных заболеваний на всех стадиях развития и жизни организма человека, начиная с восьмиклеточной бластулы (пре-эмбриона), всех эмбриональных стадий внутриутробного развития, пост эмбриональных стадий и т.д. Моногенные заболевания — наследственные заболевания, обусловленные дефектом одного какого-либо гена. Моногенный признак (monogenic character) — признак, детерминируемый только одним геном (часто М.п. = Менделевский признак). Морфогенез — заложение, рост и развитие клеток, тканей и органов у растений. Мутаген — физический или химический агент, увеличивающий частоту мутаций по сравнению со спонтанным уровнем. Н Наследственно измененные организмы —см. Трансгенные организмы. Трансформированные организмы. Нитроцеллюлозная (пленка) мембрана —состоит из нитроцеллюлозных нитей, образующих поры определенного размера (0,45μм). Селективно (выборочно) улавливают двунитчатую ДНК или ДНК-РНК-гибриды, но свободно пропускают однонитчатые молекулы. Однонитчатые ДНК и РНК также могут задерживаться на Н. м., если ее проинкубировать при 80 °С в течение 2 ч (спекание). Такие блоты (пленки) используются в Саузерн- и Нозерн-блот экспериментах. Нуклеотиды —органические вещества, состоящие из пуринового или пиримидинового основания, сахара рибозы (дезоксирибозы) и фосфорной 429 кислоты; составная часть нуклеиновых кислот и многих коферментов (НАД, НАДФ, кофермента А и др.). Н. также называют нуклеозидфосфатами: аденозинмонофосфат (АМФ), гуанозинмонофосфат (ГМФ), цитидинмонофосфат (ЦМФ), уридинмонофосфат (УМФ) и тимидинмонофосфат (ТМФ). Н. являются некоторые макроэргические соединения, напр. АТФ. О Обратная транскриптаза, РНК-зависимая ДНК-полимераза, ревертаза (reverse transcriptase, RNA-dependent DNA-polymerase) — ретровирусный многофункциональный фермент класса трансфераз, синтезирующий двунитчатую ДНК с использованием в качестве матрицы однонитчатой РНК. О. т. широко используются в ДНК-рекомбинантной технологии для синтеза кДНК (см.) с информационной РНК и в генной инженерии для получения нужных ДНК in vitro. У некоторых ретровирусов (см.) О. т. является мономером, у других — димером. Олиго(dТ) праймер (oligo(dT) primer — синтетический гомополимерный олигодезоксирибонуклеотид, который может быть подсоединен к поли(А) хвосту (см.) полиаденилированной иРНК и использоваться как праймер (см.) для синтеза первой нити кДНК с помощью обратной транскриптазы. Олигонуклеотидные затравки —см. праймер. Оперон, транскриптон (operon) — участок бактериальной хромосомы, содержащий несколько структурных генов (например, lac-О. E. coli включает 3 гена), транскрибируемых с образованием одной полицистронной молекулы мРНК (см.); каждый О., как правило, включает специфические ген-оператор и ген-регулятор, контролирующие его транскрипцию. Опины (opines)— специфические аминокислоты производные аргинина, которые используются бактериями A. tumefaciens в качестве источников азота и углерода. Обычно встречаются два типа опинов: либо октопин (кодируюется октопиновой плазмидой), либо нопалин (кодируюется нопалиновой плазмидой). Органогенез - образование монополярной структуры, т.е. отдельных органов, из меристем (корней, стеблей, реже цветков или листьев). Органогенез может происходить непосредственно в ткани экспланта (прямой) или через стадию каллуса (непрямой). Открытая рамка считывания (open reading frame, ORF) — последовательность нуклеотидов ДНК, которая начинается с инициирующего кодона АТГ и заканчивается одним из трех терминирующих кодонов - ТАА, ТАГ или ТГА; потенциально О.р.с. может быть транслирована в полипептидную цепь. Отжиг (annealing) —процесс восстановления (ренатурация), называемый также гибридизацией, нуклеиновой кислоты, во время которого одноцепочечные полинуклеотиды образуют двухцепочечную молекулу с водородной связью между комплементарными нуклеотидами двух цепей. О. может происходить между комплементарными цепочками ДНК или РНК, в результате образуются гибридные двухцепочечные молекулы. Название обусловлено тем, что процесс О. связан с первоначальным нагреванием образца и последующим его охлаждением. П 430 Первая рекомбинантная (гибридная) молекула ДНК — создана в 1972 г. П. Бергом, которая включала в себя фрагменты фага λ, Е. соli и вируса обезьян sv-40. Плазмиды —внехромосомный (экстрахромосомный) генетический элемент, кольцевая, автономно реплицирующаяся дуплексная молекула ДНК, имеющая размеры от 1 до 200 и более кб и от одной до нескольких сот копий на бактериальную клетку. Число копий П. может зависеть от факторов среды. П. обычно придают селективные преимущества клетке хозяина (напр., устойчивость к антибиотикам). Конъюгативные П. имеют набор генов, обеспечивающих их перенос в др. клетки. Бактериальные П. широко используются для конструирования векторов клонирования. Термин «П.» предложен Дж. Ледербергом и др. в 1952 г. Плазмида pBR322 —серия сравнительно небольших, мультикопийных и неконъюгативных плазмидных векторов клонирования, содержащих гены устойчивости к ампициллину и тетрациклину, а также несколько уникальных сайтов клонирования (или полилинкеры). Сайты клонирования локализованы в пределах одного из генов устойчивости. Это позволяет обнаруживать инсерцированную чужеродную ДНК по исчезновению устойчивости к антибиотику на селективной среде. Плазмида синтезирована в 1977 г. мексиканскими исследователями Боливаром и Родригесом. Они использовали ген тетрациклин-устойчивости от pSC101, ориджин репликации ori и rеp-ген от Col E1, а ген ампициллин-устойчивости — от транспозона Тп 3. Плазмида реплицируется в Е. coli. Плазмида pSC101 — первая плазмида, которую начали использовать в генной инженерии. Несет только один сайт рестрикции для EcoR1 и превращается под действием этого фермента из кольцевой в линейную молекулу, концы которой могут «слипаться» между собой или с любыми фрагментами другой ДНК, полученными под действием той же рестриктазы. Обладает геном устойчивости к антибиотику тетрациклину и поэтому легко обнаруживается в бактериях на среде с этим антибиотиком. Все эти свойства pSC101 и были использованы для создания и клонирования первых гибридных (рекомбинантных) ДНК (см.). |