Вариант 1
Особенности строения генома вирусов.
Генетический материал вируса может быть представлен либо ДНК, либо РНК, соответственно, вирусы подразделяют на ДНК-содержащие и РНК-содержащие. Подавляющее большинство вирусов являются РНК-содержащими. Вирусы растений чаще всего содержат одноцепочечную РНК, а бактериофаги, как правило, обладают одноцепочечными ДНК.
Среди вирусов с одноцепочечной РНК различают 2 основные группы:
имеющих плюс-РНК (положительная полярность РНК) и минус-РНК, (отрицательная полярность РНК).
Вирусная (+) РНК инфекционная и обладает функциями информационной РНК (смысловая цепь). Она сама является матрицей для синтеза белка на рибосомах, где происходит процесс трансляции.
Вирусная (–) РНК не является инфекционной. Нить (–) РНК не обладает функцией информационной РНК (антисмысловая цепь) и выполняет только наследственную функцию.
Жизненный цикл вирусов.
Вирусы являются автономными генетическими структурами, способными функционировать только в клетках, с разной степенью зависимости от клеточных систем синтеза нуклеиновых кислот и полной зависимостью от клеточных белоксинтезирующих и энергетических систем, подвергающиеся самостоятельной эволюции.
О
пределение
ПЦР. Области применения.
Классический метод ПЦР предложил американский биохимик Кэри Муллис в 1984 году. При ПЦР для инициации синтеза дочерней цепи используют праймеры — ДНК-фрагменты, комплементарные началу материнской цепи. В отличие от удвоения ДНК в живой клетке, методом ПЦР можно синтезировать лишь небольшой фрагмент ДНК (как правило, порядка 10 тысяч п.н.).
Классический метод ПЦР хорошо подходит, когда необходимо получить однозначный ответ на вопрос — встречается ли данная ДНК-последовательность в образце. Это необходимо при создании лекарственных препаратов, диагностики инфекционных заболеваний и выявлении мутаций.
Вариант 2
Использование клеточных культур в генной инженерии.
Клеточная инженерия — это раздел современной биотехнологии, основанный на выделении и культивировании тканей и клеток высших многоклеточных организмов. Применение клеточных культур позволяет преодолеть многие проблемы биоэтики, связанные с умерщвлением животных, выращивать строго определённые клетки в неограниченном количестве, использовать культуры клеток и тканей, выделенные из природного материала, при промышленном производстве биологически активных веществ.
Генная инженерия — это совокупность методов, позволяющих создавать синтетические системы на молекулярно-биологическом уровне. Она даёт возможность конструировать функционально активные структуры в форме рекомбинантных ДНК вне биологических систем (in vitro), а затем вводить их в клетки.
Синдром Клайнфельтера.
Cиндpoм Kлaйнфeльтepa – этo xpoмocoмнaя бoлeзнь, oбycлoвлeннaя нaличиeм в клeткax мyжcкoгo opгaнизмa дoпoлнитeльнoй X хромосомы (XXY, XXXY).
Hepacxoждeниe пoлoвыx xpoмocoм y чeлoвeкa пpoиcxoдит чaщe, чeм y дpoзoфилы: нa кaждыe 400-600 poдившиxcя мaльчикoв пpиxoдитcя oдин c кapиoтипoм 44A+XXY и cиндpoмoм Kлaйнфeльтepa.
Зигoты XXY, paзвивaющиecя в нeпoлнoцeнныx мyжчин, имeющиe xapaктepныe пpизнaки cиндpoмa Kлaйнфeльтepa – выcoкий pocт, oтнocитeльнo длинныe pyки и нoги, жeнcкий (eвнyxoподобный) тип тeлocлoжeния (yзкиe плeчи, шиpoкиe бëдpa). Интeллeкт cнижeн. Ceмeнники нeдopaзвиты. Bcлeдcтвиe нeдopaзвития ceмeнникoв cлaбo paзвиты пepвичныe и втopичныe пoлoвыe пpизнaки, нapyшeн cпepмaтoгeнeз. Cлaбo paзвит вoлocянoй пoкpoв. Чacтo пoлнoe бecплoдиe. Пoлoвыe peфлeкcы coxpaнeны. Инoгдa эффeктивнo paннee лeчeниe мyжcкими пoлoвыми гopмoнaми.
У coбaк (кoбeлeй) кoмплeкc XXY (cиндpoм Kлaйнфeльтepa) тaкжe coпpoвoждaeтcя явлeниями инфaнтилизмa из-зa нeдopaзвития ceмeнникoв и aзocпepмии.
У кoтoв лишняя X-xpoмocoмa oбycлавливaeт пoявлeниe чepeпaxoвoгo oкpaca. Koты c пoлoвым нaбopoм XXY cтepильны.
Инoгдa y кoбeлeй бывaeт лишняя Y-xpoмocoмa, в этoм cлyчae y ниx может наблюдаться нeoпpaвдaннaя и нeyпpaвляeмaя aгpeccия.
Основные виды ПЦР.
Классический метод ПЦР хорошо подходит, когда необходимо получить однозначный ответ на вопрос — встречается ли данная ДНК-последовательность в образце? Например, когда проводят ПЦР-тест на вирус, то наличие вирус-специфичного генетического материала в пробе пациента будет надежным подтверждением диагноза. Такой метод ПЦР называется качественным, потому что он говорит «да» или «нет», но ничего — о количестве вещества в исходном образце.
Определить его помогает особая разновидность ПЦР — количественная ПЦР, или ПЦР в реальном времени (ПЦР-РВ). Этот метод основан на автоматическом детектировании ДНК по завершении каждого цикла прямо в процессе амплификации либо с помощью флуоресцентных красителей, неспецифично встраивающихся между двумя нитями ДНК, либо посредством связывания с флуоресцентно-меченными олигонуклеотидами.ПЦР-РВ была разработана группой американских исследователей во главе с Расселом Хигучи в 1992 году. Они добавили к ПЦР-смеси бромистый этидий — флуоресцентный краситель, который встраивается в двуцепочечную ДНК и испускает свечение под действием ультрафиолета. В результате накопление ДНК сопровождалось усилением свечения, которое росло с каждым циклом и позволяло произвести количественную оценку генетического материала в исходной смеси.
Цифровая ПЦР. На сегодняшний день метод цПЦР — наиболее высокоточная разновидность ПЦР. Он позволяет обнаружить даже одну молекулу нуклеиновой кислоты в пробе! Благодаря своей исключительной чувствительности и специфичности в сочетании с возможностью проводить количественный анализ для разных типов биологических образцов цПЦР — это уникальный подход для исследования рака. Опухолевые клетки отличаются от здоровых множеством аномалий в генетическом материале и метаболизме, которые могут служить надежными маркерами для диагностики и оценки эффективности выбранной терапии. цПЦР — незаменимое решение для детектирования редких мутаций и продуктов обмена клеток раковой опухоли благодаря способности выявлять даже самые редкие молекулы в клиническом образце. Принцип цПЦР основывается на разделении содержащего амплифицируемый фрагмент образца на тысячи или даже миллион отдельных фракций (например, капель), в каждой из которых в идеале оказывается одна или ни одной молекулы нуклеиновой кислоты. Затем в каждой из фракций одновременно проводят ПЦР. В результате метод цПЦР позволяет провести сразу тысячи микрореакций для одного образца.
ПЦР с обратной транскрипцией (ОТ-ПЦР). ОТ-ПЦР позволяет амплифицировать выбранный фрагмент РНК путем синтеза комплементарной ему одноцепочечной кДНК (комплементарной ДНК) с помощью фермента обратной транскриптазы. Затем, уже в ходе ПЦР, одноцепочечная ДНК достраивается до двуцепочечной. Этот подход широко используется для диагностики инфицирования РНК-содержащими вирусами, у которых генетический материал вместо ДНК представлен РНК (коронавирус, вирус гриппа, вирус иммунодефицита человека)
Мультиплексная ПЦР. Когда требуется детектировать в пробе не одну, а сразу несколько различных последовательностей, был разработан метод мультиплексной ПЦР. Чтобы получить копии нескольких последовательностей, праймеры в ПЦР-смесь добавляют с расчетом по 2 штуки на каждый амплифицируемый фрагмент. Помимо выявления патогенов, мультиплексная ПЦР также отлично подходит для одновременного детектирования нескольких мутаций в заданных генах и определения пищевого состава продуктов питания. Например, для выявления сильных пищевых аллергенов.
Вложенная ПЦР. Используется, когда требуется снизить число неспецифических продуктов реакции. В этом случае амплифицируют два фрагмента: один из них — более длинный, а другой, встроенный в него, более короткий — искомый. Благодаря тому, что последовательно проводится две ПЦР - сначала крупного, а затем малого фрагмента, более крупный фрагмент выступает в качестве дополнительной матрицы для малого, тем самым увеличивая специфичность амплификации искомой последовательности. Метод вложенной ПЦР используют в исследованиях, требующих высокой точности результата, или для последовательностей, амплификация которых затруднена. Хотя метод вложенной ПЦР имеет очевидные преимущества, его использование требует более детального знания целевой нуклеотидной последовательности, что не всегда возможно