2. Быстрое секвенирование всех нуклеотидов в определенном фрагменте днк, что позволяет определить границы гена и кодируемую им аминокислотную последовательность.

Секвенирование позволяет довольно быстро определить полную нуклеотидную последовательность ДНК длиной 100-500 нуклеотидных пар. Это необходимо для выяснения структуры, функций, возможностей рекомбинации и амплификации молекул или фрагментов молекул нуклеиновых кислот.

С помощью ферментов ДНК разделяют на фрагменты определяют в них позиции нуклеотидов химическим (1976г. А. Максам, У.Гилберт) или энзиматическим методом (М.Сэнгер)

3.Использование генетической инженерии для получения полезных штаммов микроорганизмов.

Рассмотрим получение белков человека и животных с помощью генной инженерии.

Зачастую возникают болезни при которых необходимо ввести в организм тот или иной белок. Например: при гриппе – интерферон, при сахарном диабете – инсулин и т.д. до возникновения генной инженерии медицина не располагала такими белками. Конечно многие белки, такие как интерфероны, полипептидные гормоны, иммуномодуляторы есть в организме в небольших количествах. Но иногда их бывает недостаточно. Как правило, они специфичны и могут быть получены из донорской крови, плаценты или из трупного материала.До возникновения генной инженерии сложилась ситуация, когда медики знали, что нужно ввести белок в организм больного, но не располагали им в достаточном количестве. Таким образом, возникла необходимость создать штаммы – продуценты человеческого белка.

Создание штамма-продуцента белка состоит из нескольких этапов.

1 этап. Необходимо получить структурный ген требуемого белка. Его можно получить химическим путем, зная аминокислотную последовательность, т.е. генетический код белка. В настоящее время получены следующие белки, кодируемые синтетическими генами – лейцин-энкефалин, брадикинин, ангиотензин, соматостатин, интерферон, проинсулин человека и др. Структурный ген можно получить путем изоляции его из генома или синтеза гена с использованием обратной транскрипции соответствующей мРНК.

2 этап. Подстановка полученного структурного гена под контроль регуляторных элементов клетки-хозяина (реципиента) или того микроорганизма, в который этот ген будет перенесен.

Для осуществления эффективной экспрессии чужеродных генов у микроорганизмов существуют три подхода. Наиболее простой вариант- внедрение чужеродного гена внутрь структурного гена. При этом бактериальная или дрожжевая клетка использует регуляторные элементы собственного тела. Естественное условие такого способа конструирования – встройка чужеродного гена должна быть осуществлена в правильной рамке считывания. Недостатком данного метода является производство клеткой химерного белка. Из которого нужный продукт получается после химического расщепления.

Второй метод называется методом прямой экспрессии. В этом случае стыковка структурного гена производится в области инициации трансляции с образованием гибридного сайта узнавания рибосомами. Такой способ позволяет получить почти естественный чужеродный белок.

При создании промышленного штамма микроорганизма во многих случаях необходимо добиться не максимальной экспрессии гена, а ее оптимизации. Очень высокий синтез некоторых белков часто летален для клетки. Для промышленного производства важно получить максимальный выход продукта с единицы объема ферментера в единицу времени, а не максимальный синтез белка в пересчете на клетку.

3 этап конструирования – это подбор клетки-реципиента, или клетки-хозяина.. Выход белка связан не только с интенсивностью матричных процессов, но и со стабильностью мРНК и самого конечного продукта – белка.

Важным условием промышленной ферментации является стабильность созданного штамма. Простейшим способом сохранения штамма является ферментация в присутствии соответствующего антибиотика, что предотвращает накопление в популяции бесплазмидных штаммов.

Штамм-продуцент и условия культивирования должны быть оптимальными для последующих технологических операций по ичистке белка.

Наследственность и изменчивость

1. Обмен генетической информации у бактерий при трансформации происходит путем:

А) поглощения из среды свободного фрагмента ДНК

В) передачи ДНК с помощью бактериофага

С) передачи ДНК с помощью экзотоксина

D) передачи ДНК с помощью эндотоксина

Е) непосредственного контакта

2. Обмен генетической информации у бактерий при трансдукции происходит путем:

А) поглощения из среды свободного фрагмента ДНК

В) передачи ДНК с помощью бактериофага

С) передачи ДНК с помощью экзотоксина

D) передачи ДНК с помощью эндотоксина

Е) непосредственного контакта

3. Диссоциация культуры – это:

А) изменение патогенных свойств микроба

В) изменение ферментативных свойств

С) изменение токсигенных свойств

D) изменение редуцирующих свойств

Е) переход из одной формы колонии в другую

4. Колицины это белковые вещества:

А) подавляющие рост и размножение чувствительных к ним бактерий

В) вызывающие гемолиз эритроцитов

С) вызывающие расщепление клетчатки

D) вызывающие расщепление глюкозы

Е) подавляющие рост и размножение Е. coli

5. Передача ДНК донора клетке-реципиенту при конъюгации происходит при:

А) участии бактериофага

В) непосредственном контакте

С) помощи плазмиды

D) участии нуклеоида

Е) участии экзотоксина

6. Биосинтез белка происходит на:

А) митохондриях

В) нуклеоиде

С) ДНК

D) РНК

Е) рибосомах

7. Что является функциональной единицей наследственности:

А) ДНК

В) мРНК

С) тРНК

D) ген

Е) геном

8. Изменения в структуре генома, происходящие в одной паре нуклеотидов называются:

А) точечные мутации

В) мутации абберации

С) рекомбинации

D) инверсия

Е) трансформация

9. Изменения в структуре генома, происходящие в двух и более пар нуклеотидов называются:

А) точечные мутации

В) мутации абберации

С) рекомбинации

D) инверсия

Е) трансформация

10. Разворот нуклеотидной последовательности в ДНК на 180 градусов называется:

А) точечная мутация

В) мутация абберация

С) рекомбинация

D) инверсия

Е) трансформация

11. Делеция это:

А) замена пары нуклеотидов

В) вставка пары нуклеотидов

С) выпадение пары нуклеотидов

D) замена двух пар нуклеотидов

Е) вставка двух пар нуклеотидов

12. Что кодирует триплет?

А) белок

В) геном

С) ДНК

D) гуанин

Е) аминокислоту

13. Какими нуклеотидами представлен генетический код бактерий?

А) АТТА

В) АТАЦ

С) АЦЦТ

D) АТГГ

Е) АТГЦ

14. Как называется внехромосомный геном бактериальной клетки?

А) рибосома

В) хромосома

С) лизосома

D) плазмида

Е) нуклеоид

15. Что такое геном микробной клетки?

А) совокупность нуклеотидов в ДНК и РНК

В) совокупность нуклеотидов в хромосоме

С) ДНК

D) РНК

Е) совокупность нуклеотидов в плазмиде

16. Фенотипические различия между микроорганизмами, одинаковыми по генотипу называются:

А) рекомбинациями

В) инверсиями

С) абберациями

D) мутациями

Е) модификациями

17. Кто определил структуру гена?

А) М.Мак-Карти

В) Ф.Гриффитс

С) Г.Мендель

D) Л.Пастер и Дж. Уотсон

Е) Ф.Крик и Дж. Уотсон

Генная инженерия в биотехнологии

1. Что такое рестриктазы?

А) продукты микробного синтеза

В) ферменты, расщепляющие ДНК

С) фрагменты молекулы ДНК

D) ферменты, расщепляющие сахара

Е) ферменты, расщепляющие белки

2. Хромосомная карта измеряется в:

А) секундах

В) миллиметрах

С) метрах

D) минутах

Е) сантиметрах

3. Ферменты, расщепляющие молекулы ДНК называют:

А) синтетазы

В) гидролазы

С) дегидрогеназы

D) рестриктазы

Е) липазы

4. Штамм, принимающий генетическую информацию называют:

А) мутантом

В) суперштаммом

С) реципиентом

D) донором

Е) трансформатором

5. Хромосомная карта определяет:

А) локализацию генов в молекуле ДНК

В) манипуляцию индивидуальными генами

С) расположение генов в хромосоме

D) перенос генов одних организмов в клетки других

Е) последовательность генов в хромосоме

6. Кто придумал слово «генетика»?

А) Бэтсон

В) Гамалея

С) Д.Эррель

D) Корана

Е) Крик

7. «Векторами» могут быть:

А) бактериофаги

В) грибы

С) т-РНК

D) и-РНК

Е) рибосомы

8. Кто впервые разработал метод искусственного синтеза ДНК?

А) Э.Чаргафф

В) Г.Мендель

С) У.Бетсон

D) Дж. Уотсон

Е) Г.Корана

9. Что такое картирование?

А) определение локализации генов в хромосоме

В) манипуляция индивидуальными генами

С) расшифрованная последовательность генов

D) перенос генов одних организмов в клетки других

Е) изучение строения клетки

10. Каким образом изучают расположение нуклеотидов в составе любого гена?

А) с помощью рестриктаз

В) с помощью нуклеаз

С) с помощью дегидрогеназ

D) с помощью протеаз

Е) с помощью гидролаз

11. Рестриктазы в химическом отношении:

А) углеводы

В) белки

С) нуклеопротеиды

D) хромопротеиды

Е) липопротеиды

Тестовые задания по генетической инженерии в биотехнологии (18 баллов).

1.Основным объектом генетической инженерии является _______________.(1б)

2.______________представляет собой конструирование in_________ функционально активных генетических структур______________.(3б)

3.Молекула ДНК служит хранилищем наследственной информации, это доказали:

А) Ф.Мишер

В) О.Т.Эвери с сотр.

С) Д.Уотсон и Ф.Крик

D) М.Ниренбнрг, С. Очоа, Х.Г. Корана

Е) П.Берг, Г. Бойер, С. Коэн

4. Модель структуры ДНК создали (1953)

А) Ф.Мишер

В) О.Т.Эвери с сотр.

С) Д.Уотсон и Ф.Крик

D) М.Ниренбнрг, С. Очоа, Х.Г. Корана

Е) П.Берг, Г. Бойер, С. Коэн

5. Расшифровали генетический код и выделили ферменты, участвующие в метаболизме нуклеиновых кислот.

А) Ф.Мишер

В) О.Т.Эвери с сотр.

С) Д.Уотсон и Ф.Крик

D) М.Ниренбнрг, С. Очоа, Х.Г. Корана

Е) П.Берг, Г. Бойер, С. Коэн

6. Создали первую рекомбинантную ДНК.

А) Ф.Мишер

В) О.Т.Эвери с сотр.

С) Д.Уотсон и Ф.Крик

D) М.Ниренбнрг, С. Очоа, Х.Г. Корана

Е) П.Берг, Г. Бойер, С. Коэн

7. ________________- элементарные носители, кодирующие информацию о синтезе одного определенного продукта.

8. Ферменты, с помощью которых выделяют фрагменты ДНК - _________ .

9. Ферменты, синтезирующие ДНК на матрице ДНК _______________ или РНК__________________ .(2б)

10. Ферменты, соединяющие фрагменты ДНК - ________________ .

11. При расщеплении молекулы ДНК разрезается с образованием так называемых «_________________» или «_______________» концов.(2б)

12. «____________» концы образуются, когда разрывы в разных цепочках ДНК происходят со смещением друг относительно друга.

13. «____________» концы образуются, когда разрывы в разных цепочках ДНК возникают друг против друга.

14. Метод, позволяющий быстро определить полную нуклеотидную последовательность ДНК называется _________________ .