Biotechnologia- ściaga

BIOTECHNOLOGIA

POJ

CIA:

Biotechnologia jest interdyscyplinarn

dziedzin

w sobie nauki techniczne i przyrodnicze,

obejmuj

badanie, wytwarzanie i wykorzystanie DNA/RNA, białek/enzymów, drobnoustrojów, kultur

komórkowych w procesach modyfikacji genetycznej, biosyntezy, biotransformacji, bioutylizacji a tak

wyodr

bnianie i modyfikacje tak otrzymanych bioproduktów.

2. Biotechnologia tradycyjna- przebiegaj

ca z u

yciem drobnoustrojów i komórek organizmów

szych ni

zawieraj

cych obcego materiału genetycznego

3. Biotechnologia nowoczesna gdzie stosowane s

szczepy drobnoustrojów lub inne linie

komórkowe skonstruowane metodami in

ynierii genetycznej

4. In

ynieria genetyczna-ingerencja w materiał genetyczny organizmów, w celu zmiany ich

wła

ciwo

ci dziedzicznych. Polega na wprowadzaniu do komórek organizmu biorcy, okre

lonego

odcinka DNA dawcy.
5. Biotechnologia czerwona wykorzystywana w ochronie zdrowia i medycynie. Jest wa

nym i

dynamicznie rozwijaj

cym si

obszarem biotechnologii, w szczególno

ci w zakresie produkcji nowych

biofarmaceutyków, rozwoju diagnostyki genetycznej, geoterapii i
ksenotransplantologii.
6. Biotechnologia zielona zwi

zana jest z rolnictwem, obejmuje zastosowanie metod in

ynierii

genetycznej w celu doskonalenia produkcji ro

linnej i zwierz

cej. Wa

nym obszarem jest

wprowadzanie transgenicznych ro

lin do produkcji szczepionek doustnych i rekombinowanych białek

a tak

e wykorzystanie tych

e ro

lin jako surowców odnawialnych w biorafineriach.

7. Biotechnologia biała- biotechnologia przemysłowa wykorzystuj

ca systemy biologiczne w

produkcji przemysłowej i ochronie

rodowiska

8. Fermentacja- z łac. burzenie si

. W praktyce biotechnologicznej słu

y do okre

lania przemian

chemicznych w wyniku aktywno

ci metabolicznej drobnoustrojów czyli obejmuje zarówno fermentacje

beztlenowe jak np. fermentacj

etanolow

jak równie

tlenowe np. fermentacj

octanow

9. Mikroorganizm (drobnoustrój) - organizm obserwowany dopiero pod mikroskopem.
Mikroorganizmami s

bakterie, archeany, pierwotniaki i niektóre grzyby.

10. Komórka prokariotyczna- komórka nie posiadaj

ca j

dra komórkowego. Podstawowym

materiałem genetycznym jest nukleoid. Materiał genetyczny nie jest oddzielony od reszty komórki

adn

błon

11. Komórka eukariotyczna - materiał genetyczny tej komórki jest umieszczony w j

drze.

Zawieraj

ce DNA z histonami upakowane w chromosomy.

12. J

dro- najwa

niejsze z organelli komórkowych wyst

puj

ca w komórkach organizmów j

drowych

(Eukarionty), odgrywaj

ca decyduj

rol

w przekazywaniu cech dziedzicznych i przebiegu

przemiany materii.
13. Chromosomy-samoodtwarzaj

ce si

, stałe składniki j

dra komórkowego, b

ce nosicielami

genów.
14. Gen-odcinek DNA nadaj

cy komórce zdolno

ść

do tworzenia ró

nych form RNA, po

redniczy w

kodowaniu białek. Gen decyduje o przekazywaniu poszczególnych dziedzicznych cech organizmu.
15. Genom człowieka-kompletny zestaw informacji genetycznej człowieka; składa si

z 2 odr

bnych

genomów.
16. Ekspresja genu - proces, w którym informacja genetyczna zawarta w genie zostaje odczytana i
przepisana na jego produkty, które s

białkami lub ró

nymi formami RNA.

17. DNA
18. Nukleozydy-s

zbudowane z zasady heterocyklicznej (adenina,cytozyna,guanina,uracyl,tymina) i

odpowiedniego cukru deoksyrybozy lub rybozy w zale

ci od tego w skład którego biopolimeru

wchodz

DNA czy RNA

19. Nukleotyd- poł

czenia rybozy lub deoksyrybozy, zasady purynowej albo pirymidynowej i kwasu

fosforowego.
20. Zasada heterocykliczna- zwi

zek organiczny wchodz

cy w skład nukleozydu.

21. Replikacja-jest to powielanie materiału genetycznego.
22. Polimeraza DNA - enzym katalizuj

cy syntez

DNA w czasie replikacji lub naprawy DNA.

23. Ligaza-enzym restrykcyjny, ł

cy odcinki DNA.

24. Transkrypcja w genetyce oznacza proces syntezy RNA na matrycy DNA przez ró

ne polimerazy

RNA. Jest to, zatem przepisywanie informacji zawartej w DNA na RNA.
25. mRNA- cz

steczki informacyjne RNA powstaj

ce jako kopie odcinków DNA podczas transkrypcji

w biosyntezie białka.

26. Ekson- koduj

ca cz

ęść

steczki DNA, ulegaj

c transkrypcji pojawia si

w dojrzałej cz

steczce

RNA. Mo

e kodowa

element białkowy.

27. Intron- niekoduj

ca cz

ęść

steczki DNA, ulega transkrypcji, jest wycinany podczas obróbki

potranskrypcyjnej, w procesie splicingu.
28. Kod genetyczny-to zasada, według której informacja genetyczna, zawarta w DNA lub RNA, w
komórkach wszystkich organizmów mo

e ulega

"tłumaczeniu" na kolejno

ść

aminokwasów w białka w

procesie translacji. Kod genetyczny jest: kodem trójkowym, zdegenerowany, bezprzecinkowy,
uniwersalny, jednoznaczny, kodony nie zachodz

na siebie.

29. Kodon- jednostka informacji genetycznej; 3 kolejne nukleotydy w ła

cuchu DNA lub mRNA,

wyznaczaj

ce rodzaj i miejsce 1 aminokwasu w ła

cuchu polipeptydu podczas biosyntezy białka w

komórce.
30. Kodony synonimowe- kodony okre

laj

ce ten sam aminokwas.

31. Degeneracja kodu genetycznego-nadmiarowo

ść

kodu genetycznego, przejawiaj

ca si

tym,

okre

lony aminokwas jest kodowany przez wi

cej ni

jeden kodon

32. Mutacja-jest to nagła zmiana materiału genetycznego. Mutacja mo

e by

wywołana samorzutnie,

lub przez czynniki zewn

trzne.

33. tRNA- transportuj

cy RNA,po

redniczy w przył

czaniu kolejnych aminokwasów w procesie

biosyntezy białka.
34. Antykodon-3 kolejne nukleotydy tRNA, stanowi

ce jednostk

czynn

w procesie syntezy białka w

komórce
35. rRNA- rybosomowy RNA. Cz

steczki kwasu rybonukleinowego wchodz

ce w skład rybosomów,

bior

cych udział w procesie biosyntezy polipeptydów.

Rekombinowany DNA- DNA zawieraj

cy wprowadzone za pomoc

wektorów dane sekwencje zasad

tworz

ce gen.

36. Rybosom- organelle słu

żą

ce do produkcji białek w ramach translacji.

37. Wektor- cz

steczka DNA mog

ca by

przeno

nikiem interesuj

cego nas genu i która posiada

zdolno

ść

do automatycznej replikacji w danym typie komórek.

38. Klonowanie to proces tworzenia organizmów maj

cych tak

sam

informacj

genetyczn

39. Klon- komórki b

ce swoimi wiernymi kopiami (o jednakowym składzie genetycznym).

40. Retrowirusy - rodzina wirusów, których materiał genetyczny zawarty jest w RNA. Najdokładniej
poznanym retrowirusem jest wirus HIV.
41. Odwrotna transkryptaza- proces syntezy komplementarnej nici DNA na matrycy wirusowego
RNA, katalizowany przez enzym zw. odwrotn

transkryptaz

42. Enzym restrykcyjny-enzym z grupy endonukleaz wyst

puj

cy w komórkach bakterii. Rozpoznaje

kre

lone odcinki ła

cucha DNA obcego dla komórki i wycina je.

43. Sekwencja palindromowa - jest to sekwencja rozpoznawana przez enzymy restrykcyjne.
Odczytywana z nici nonsensownej i sensownej jest taka sama.
5' A A T T 3'
3' T T A A 5'
44. Lepkie ko

ce- kohezyjne ko

ce fragmentu DNA, poci

tego przez enzymy restrykcyjne w ten

sposób,

e ci

cia przesuni

te s

wzgl

dem siebie o kilka nukleotydów.

45. cDNA- komplementarny DNA, cz

steczka DNA b

ca kopi

sekwencji mRNA.

46. Plazmid- dwuniciowa, kolista cz

steczka DNA naturalnie wyst

puj

ca w niektórych bakteriach.

Stosowana jako wektor w in

ynierii genetycznej.

47. Miejsce wielokrotnego klonownia
48. Marker selekcyjny
49. Bakteriofag-wirus atakuj

cy bakterie, zbudowany z otoczki białkowej, w której znajduje si

materiał genetyczny.
50. Kosmidy- sztucznie wytworzone wektory u

ywane w in

ynierii genetycznej. Tworzy si

je ł

plazmidy z sekwencj

cos bakteriofaga lambda.

51. PCR-(Polymerase Chain Reaction) – ła

cuchowa reakcja polimerazy, metoda powielania

ła

cuchów DNA w warunkach laboratoryjnych, polegaj

ca na sekwencji wielokrotnego podgrzewania i

ozi

biania próbki.

52. Primer PCR
53. Polimeraza Taq- polimeraz kodowana w genomie bakterii Thermus aquaticus
54. Termocykler- urz

dzenie u

ywane w laboratorium do przeprowadzenia PCR.

55. Polimorfizm fragmentów restrykcyjnych- wyst

powanie w populacji osobników danego gat.

DNA (deoksyrybonukleinowy kwas) ró

cego si

długo

fragmentów odci

tych enzymami

restrykcyjnymi

56. Hybrydyzacja kwasów nukleinowych- metoda badania kwasów nukleinowych oparta na
zdolno

ci do tworzenia kompleksu dwuniciowego przez jednoniciowe, komplementarne fragmenty

kwasów nukleinowych.
57. Insulina-hormon peptydowy o działaniu ogólnoustrojowym, odgrywaj

cy rol

głównie w

metabolizmie w

glowodanów, lecz tak

e białek i tłuszczów.

58. GMO(genetically modified organisms) - ro

liny i zwierz

ta zawieraj

ce w swych komórkach

wł

czony do genomu gen obcego gatunku; uzyskiwane metodami in

ynierii genetycznej.

59. Protoplasty- aktywna metabolicznie cz

ęść

komórki bakterii, grzyba lub ro

liny czyli cz

ęść

komórki

bez

ciany komórkowej.

60. Elektroporacja- chwilowa dezintegracja błony komórkowej za pomoc

pola elektrycznego

podczas inkubacji komórek z egzogennym DNA.
61. Lipofekcja- opłaszczanie egzogennego DNA lipidami, które spontanicznie wnikaj

przez błon

komórkow

do cytoplazmy

62. Mikroiniekcja- wprowadzenie fragmentów DNA za pomoc

mikropipety

63. Plazmid T

- plazmid z bakterii Agrobacterium tumefaciens, wywołuj

cy guzowato

ść

korzeni ro

lin

64. Insulina ludzka- produkowany w trzustce polipeptyd zbudowany z 51 aminokwasów. Zbudowana
jest z dwóch ła

cuchów: ła

cuch A zawiera 21 reszt aminokwasów, a ła

cuch B zawiera 30 reszt

aminokwasów. Oba ła

cuchy poł

czone s

dwoma mostkami disiarczkowymi, a w ła

cuchu A

znajduje si

jeszcze mostek S-S.

65. Insulina rekombinowana- insulina powstała w wyniku rekombinacji DNA w plazmidzie
66. Gensulin- lek stosowany w leczeniu cukrzycy
67. Zaproponowana przez Watsona i Cricka struktura dwuniciowej helisy DNA ma dwie cechy o
kluczowym znaczeniu w pełnieniu przez DNA funkcji no

nika informacji genetycznej

a) struktura ta jest kompatybilna z ka

sekwencj

zasad (pary zasad maj

zasadniczo taki sam

kształt)
b) sekwencja wzdłu

jednej nici determinuje całkowicie sekwencj

drugiej nici (jako wynik

komplementarno

i).

A zatem je

li dwuniciowa helisa ulega rozdzieleniu na dwie pojedyncze nici to ka

da z nich mo

pełni

rol

matrycy w tworzeniu nowej komplementarnej nici poprzez specyficzne parowanie zasad

PYTANIA OPISOWE:
Pyt. 1.
Ogólnie rzecz ujmuj

c biotechnologia jest to

wiadczenie dóbr i usług z zastosowaniem metod

biologicznych. Inaczej –biotech. Jest to integracja nauk przyrodniczych i in

ynieryjnych w celu

osi

gni

cia zastosowa

organizmów, komórek lub ich cz

ęś

ci oraz molekularnych analogów dla

.pozyskania produktów i usług (definicja wg Europejskiej Federacji Biotechnologii). U podstaw
biotechn. le

y wiele dziedzin nauki i techniki, jednak szczególne miejsce zajmuje biologia i genetyka

molekularna.
W nowoczesnej biotechnologii uto

samianej i zaw

ęż

anej do in

ynierii genetycznej, stosowane

procedury polegaj

przede wszystkim na przenoszeniu lub modyfikacji okre

lonych, zdefiniowanych

genów pomi

dzy ro

nymi osobnikami, najcz

ęś

ciej pomi

dzy ro

nymi gatunkami za pomoc

technik

laboratoryjnych. W „klasycznej" hodowli równie

ma miejsce przenoszenie genów, np podczas

dokonywanych krzy

ówek; jednak

e, nikt nie wie jakie geny czy zespoły genowe zostały przeniesione

Ta „nowoczesna" biotechnologia

le wi

ąż

e si

z „klasyczn

", a zatem taki podział jest sztuczny,

cz niewła

ciwy. Mo

na natomiast wyró

ynieri

genetyczn

, czyli zespół metod stosowanych

dla modyfikacji genomu, a zatem w celu zmian wła

ciwo

ci organizmu.

Rys historyczny
Okres I- Przedpasteurowski (korzenie biotechnologii)- od zarania ludzko

ci do poł. XIX w;

Spontaniczne procesy fermentacyjne, m.in. produkcja wina, piwa, octu, napojów mlecznych, chleba.
Osi

gni

ciem tego okresu było wprowadzenie techniki inokulacji - szczepienia kolejnych cykli

fermentacji cz

ęś

produktu, finalnego łub ubocznego.

Okres II przej

ciowy (pocz

tki nowych technologii mikrobiologicznych) IIpoł. XIX w., do lat 40- tych

XXw. —Naukowe poznanie procesów mikrobiologicznych i wdra

anie nowych rozwi

technicznych; Opracowano i wdro

ono do produkcji na skal

przemysłow

etanol, butanol, metanol,

aceton, kwasy organiczne Zastosowanie do oczyszczania

cieków techniki zło

a zraszanego, na

którym rozwijała si

mikroflora degraduj

ca składniki wód

ciekowych. Opracowano pierwsze metody

biotransformacji mikrobiologicznej: sorbitolu do sorbozy, glukozy do kwasu glukonowego.

Okres III- Era nowoczesnej biotechnologii (po II wojnie

wiatowej): Podokres 1 (1940-1970) Złota era

antybioz.- Opracowano nowe biotechnologie: ok. 100 antybiotyków w tym penicylina, kilkunastu
enzymów, kilku aminokwasów, dwóch witamin, nukleotydów, dekstranu, biotransformacje steroidów,
szczepionki wirusowe, białka paszowego pochodzenia drobnoustrojowego (SCP). Wprowadzenie
pierwszych technologii z zastosowaniem biokatalizatorów immobilizowanych. Podokres 2 (od 1970)
Współczesna biotechnologia - Narodziła si

koncepcja manipulacji genami poza komórk

. Nast

pił

rozwój metod rekombinaqi DNA in vitro i in vivo. Opracowano szereg nowych biotechnologii, m.in.
mikrobiologiczn

produkcj

insuliny, hormonów wzrostu, białek odporno

ciowych, wytwarzania

przeciwciał monoklonalnych, powszechne stosowanie metod klonowania i rozmna

ania ro

lin in vitro

Pyt.2.
Etapy w opracowaniu procesu biotechnologicznego

1.Pozyskiwanie drobnoustrojów (skrining) Jest to poszukiwanie odpowiednich drobnoustrojów
prowadz

cych okre

lony bioproces lub wytwarzaj

cych okre

lony bioprodukt. (izolacja, ocena

przydatno

ci, warunki przechowywania), charakterystyka materiału biologicznego (szybko

ść

wzrostu,

szybko

ść

przyswajania substratu, szybko

ść

tworzenia produktu, szybko

ść

oddychania)

2.Dobór warunków hodowli. Stworzenie warunków zapewniaj

cych szczepom max. produkcj

(min.

Skład podło

a czyli

ródła C,N,P i inne prekursory, pH, . potencjał 02, potencjał redox, , pH, dalej;

temp., natlenienie, sposób prowadzenia, hodowli.). Na tym etapie ustala si

równie

metody

wyodr

bniania i oczyszczania bioproduktów oraz warunki tych operacji: temp., ci

nienie, lepko

ść

piana, pobór mocy.
3.Doskonalenie cech produkcyjnych szczepów. Zwi

kszenie potencjału genetycznego szczepu

w zakresie biosyntezy / biotransformacji okre

lonego substratu w ilo

ci przewy

szaj

cej potrzeby

własne drobnoustrojów od kilkuset (aa) do kilkudziesi

ciu tysi

cy razy (witaminy). Stosuje si

nast

puj

ce metody manipulacji genami: mutacje genetyczne, fuzj

protoplastów, rekombinacj

DNA

in vitro Ponadto dzi

ki in

. genetycznej mo

na konstruowa

szczepy, które syntezuj

bioprodukty,

których drobnoustroje macierzyste nigdy nie produkowały.
4.Optymalizacja bioprocesu. Jest ostatnim etapem laboratoryjnym. Jest konsekwencj

maksymalnego wykorzystania potencjału metabolicznego drobnoustrojów. Ustala si

skład podło

warunki jego mieszania i napowietrzania, kinetyki bioprocesu.
5.powi

kszenie skali- Przeniesienie opracowanej w laboratorium technologii do skali

półtechnicznej (fementatory o poj. 20-1000L)
6.Uruchomienie produkcji przemysłowej

Pyt.3.

Pyt.4.
Podstawy biochemiczne procesów technologii rekombinacyjnego DNA
a) schemat przepływu informacji genetycznej w komórce

b) monomery buduj

ce DNA

DNA jest liniowym polimerem czterech monomerów (zasad A,G,T,C). Ka

dy nukleotyd składa si

reszty cukrowej deoksyrybozy i grupy fosforanowej i z zasady heterocyklicznej. Zasady
heterocykliczne- adenina, guanina, cytozyna, tymina.
c) istotne cechy budowy dwuniciowej helisy DNA
- Dwa helikalne ła

cuchy polinukleotydowe oplataj

wspóln

Ła

cuchy te biegn

w przeciwnych

kierunkach
- Zasady purynowe i pirymidynowe znajduj

sie wewn

trz, a fosforany i reszty deoksyrybozy — na

zewn

trz helisy. Płaszczyzny zasad s

prostopadle do osi helisy a płaszczyzny pier

cieni cukrów s

uło

one prostopadle wzgl

dem zasad.

rednica helisy wynosi 2.0 ma Odległo

ść

miedzy s

siednimi zasadami mierzona wzdłu

osi helisy

wynosi 0.34nm. Zasady te s

skr

cone wzgl

dem siebie pod katem 36°. Na całkowity skr

t helisy

przypada po JO nukleotydów w ka

dym ła

cuchu, co daje okres powtarzalno

ci równy 3.4 nm

- Dwa ła

cuchy ł

ze sob

zaniami wodorowymi mi

dzy zasadami tworz

cymi

komplementarne pary. Adenina zawsze tworzy par

z tymin

a guanina z cytozyn

. Dodatkowo

struktur

stabilizuj

oddziaływania asocjacji warstwowej pomi

dzy zasad

- Kolejno

ść

zasad w ła

cuchu polinukleotydowym nie jest w

aden sposób ograniczona.

CISŁE

OKRE

LONA SEKWENCJA ZASAD NIESIE INFORMACJE.

d) proces replikacji u bakterii
Polimeraza DNA I z E. coli wymaga prekursorów w postaci wszystkich czterech 5'-trifosforanów
deoksynukleozydów (dNTP) jonów Mg

*, matrycy DNA oraz odcinka starterowego zawieraj

cego

woln

grup

3'-OH. Synteza DNA przebiega w kierunku 5`-»3'. Polimeraza DNA I wykazuje te

aktywno

ść

egzonukleazy3'-»5' {sprawdzaj

wierno

ść

replikacji) oraz aktywno

ść

egzonukleazy 5'-»3\

Polimerazy DNA II i III z E. coli nit wykazuj

egzonukleotycznej aktywno

ci 5`-»3. Replikacja

rozpoczyna si

w pojedynczym miejscu inicjacji (ori).przebiega dwukierunkowo i jest

semikonserwarywna. Ka

de oczko replikacyjne zawiera dwa widełki replikacyjne.Synteza QNA

przebiega w kierunku 5'->3' na ka

dej nici wyj

ciowego DNA. Na jednej z nici, o orientacji 3*->5

(nic

wiod

ca) nowo powstaj

cy DNA jest syntetyzowany w sposób ci

gły. Na drugiej nici, o orientacji 5'-»3'

{ni

opó

niona) synteza DNA przebiega w sposób nieci

gły (skokowy) z tworzeniem si

najpierw serii

krótkich fragmentów Okazaki, które nast

pnie ulegaj

poł

czeniu. Do zainicjowania replikacji

konieczny jest starter RNA („primer"), syntetyzowany przez polimeraz

RNA zwan

prymaz

. Starter

jest wydłu

any przez polimeraz

DNA III, która syntetyzuje DNA na obu matrycowych niciach. DNA, to

jest na nici wiod

cej i opó

nionej. Polimeraza. DNA I degraduje starter i zast

puje go odcinkiem DNA,

a nast

pnie ligaza DNA ł

czy, ko

ce DNA. Dwuniciow

helis

DNA rozplataj

helikazy, a białka

ce si

z jednoniciowym DNA (SSB) stabilizuj

jednoniciowy odcinek DNA podlegaj

cy replikacji.

Potrzebna te

jest topoizomeraza DNA I, umo

liwiaj

ca rozplatanie DNA bez konieczno

ci rotacyjnych

ruchów całego chromosomu. Topoizomeraza DNA II oddziela od siebie potomne cz

steczki kolistego

DNA powstałe w wyniku replikacji.
e) kod genetyczny i cechy kodu genetycznego
Kod genetyczny- jest zestawem reguł, która okre

laj

sposób, w jaki sekwencja nukleotydów w

mRNA zostaje przetłumaczona na sekwencj

aminokwasów w polipeptydzie. Sekwencja nukleotydów

jest czytana trojkami. Kodony UAG, UOA, UAA nie specyfikuj

adnego aminokwasu i s

okre

lane

jako kodony terninacyjne, czyli kodony „stop". Kodon AUG koduje metionin

i działa równie

jako kodon

inicjuj

cy, czyli start

Cechy kodu:
1) zdegenerowany- wi

kszo

ść

aminokwasów jest kodowana przez wi

cej ni

jeden kodon;

2) Uniwersalny- jest taki sam w wi

kszo

ci organizmów,;

3) Nienakładaj

cy si

4) Jednoznaczny
5) Bezprzecinkowy
6) Jest to kod trójkowy

Pyt.5.
Idea rekombinacji i klonowania DNA
Rekombinacja DNA:
a) izolowanie genów poprzez ci

cie genomu danego organizmu enzymami restrykcyjnymi

b) otrzymywanie cDNA; wykorzystanie procesu odwrotnej transkrypcji
c) chemiczno- enzymatyczna syntez genów

Klonowanie DNA:
a) odpowiednie przygotowanie wektorowego DNA
b) przygotowanie interesuj

cego nas genu, który chcemy powieli

(sklonowa

) lub uzyska

jego

ekspresj

c) ligacja czyli poł

czenie genomowego i wektorowego DNA aby uzyska

zrekombinowan

steczk

DNA

d) transformacja komórki biorcy, analiza rekombinatów

Pyt. 6.
Podstawowe narz

dzia stosowane w in

ynierii genetycznej to enzymy:

a) endonukleazy przecinaj

ce DNA; w tym endonukleazy restrykcyjne = enzymy restrykcyjne

b) polimerazy DNA:
c) odwrotna transkryptaza-synteza DNA na matrycy RNA
d) Ligaza-enzym ł

cy kowalencyjnie odcinki DNA (w strukturze dwuniciowych)

Pyt.7.
Co to s

i jak działaj

enzymy restrykcyjne?

Enzymy restrykcyjne umo

liwiaj

rozcinanie DNA w specyficznych miejscach. Hybrydyzacjia kwasów

nukleinowych pozwala wykrywa

specyficzne ich sekwencje. Okre

lanie kolejno

ci uło

enia

nukleotydów w cz

steczce DNA nazywamy sekwencjonowaniem DNA, jego przeprowadzenie jest

stosunkowo łatwe. Enzymy restrykcyjne (restryktazy) rozpoznaj

specyficzne sekwencje i rozcinaj

DNA pozostawiaj

c w miejscu rozci

cia kohezyjne lub t

pe jego ko

ce. Ko

ce fragmentów

restrykcyjnych DNA mo

na poł

czy

za pomoc

ligazy, uzyskuj

c w ten sposób nowe

zrekombinowane cz

steczki DNA.

Pyt.8.
Metody pozyskiwania DNA do zastosowa

w technologii rekombinacyjnego DNA

Pyt. 9.
Wektory stosowane do klonowania DNA w bakteriach
a) wektory plazmidowe
- niektóre plazmidy wyst

puj

ce naturalnie w mikroorganizmach zostały przekształcone metodami

ynierii genetycznej w wektory pozwalajace na wprowadzenie obcego DNA do komórki biorcy

- po transformacji bakterii wektorem zawieraj

cym obce fragmenty DNA mo

na wyselekcjonowa

linie

komórkowe czyli klony b

ce genetycznie czystymi kulturami wyprowadzonymi z pojedy

czej

komórki.
b) wektory bakteriofagowe- wektory typu insercyjnego i zast

pczego

- w genomie bakteriofaga

geny s

zorganizowane w funkcjonalne wa

e grupy

- region

rodkowy bakteriofaga mo

e by

usuni

ty z genomu bakteriofaga nie powoduj

c zmiany w

jego zdolno

ci do litycznego rozwoju.

Z DNA faga

na usun

ąć

odcinek stanowi

cy ok. 30% genomu pozostawiaj

c jego „lewe” i

„prawe” ramiona zawieraj

ce niezb

dne geny w cyklu litycznym. Podobnie jak w wektorach

plazmidowych, do wektorów bakteriofagowych faga

równie

wstawiono odpowiednie polilinkiery,

geny marlierowe, silne promotory itp.
c) kosmidy- sa sztucznie stworzonymi wektorami, powstałymi z połaczenia plazmidu i sekwencji
cos faga- (sekwencja odpowiedzialna za cyrkulizacje DNA). Kosmidy z wprowadzonym
insertem sa pakowane w kapsydy i sa wykorzystywane do zaka_enia komórek bakteryjnych.
W przeciwienstwie do faga _, kosmidy nie niszcza zainfekowanych komórek. Najprostszym
wektorem kosmidowym jest typowy plazmid z miejscem ori i markerem selekcyjnym,

zawierajacym dodatkowo sekwencje cos i odpowiednie miejsce restrykcyjne do klonowania.
Po trawieniu (cieciu) wektora odpowiednim enzymem restrykcyjnym i zligowaniu3
z docelowym insertem, kosmid pakowany jest do czasteczek fagowych. Po wprowadzeniu
wiekszego insertu do kosmidu wydłu_a sie czas jego replikacji oraz zmniejsza sie liczba jego
kopii. Kosmidy umo_liwiaja klonowanie długich fragmentów DNA (ok. 45 kpz).

Pyt.10.

Pyt.11.
Biblioteka genomowa człowieka w fagu

a) preparat zawieraj

cy wiele cz

steczek genomowego DNA najpierw poddaje si

mechanicznej

fragmentacji lub cz

ęś

ciowemi ci

ciu enzymami restrykcyjnymi

b) t

statystyczn

mieszanin

wzajemnie nakładaj

cych si

fragmentów rozdziela si

elektroforetycznie i izoluje z niej fragmenty o długo

ci 15000 par zasad. Do ko

ców fragmentów

przył

cza si

syntetyczne linkiery, tworzy si

kohezyjne ko

ce i wprowadza si

do wektora fagowego

c) zrekombinowanymi fagami infekuje si

komórkami E-coli. Uzyskany w wyniku lizat zawiera

fragmenty DNA znajduj

ce si

w na tyle du

ej populacji zrekombinowanych fagów,

e fragmenty w

sumie stanowi

prawie kompletny genom

d) taka kolekcja fagów stanowi bibliotek

genomow

Pyt. 12
Wielokrotne powielanie DNA przez zastosowanie reakcji ła

cuchowej polimeryzacji (PCR)

PCR to metoda enzymatycznego powielania kwasów nukleinowych ze współczynnikiem wzmocnienia
ok. 1000000. Cykl powielania polega na:
a) denaturacji cieplnej powielanego DNA
b) renaturacji- syntetyczne startery tworz

hybrydy z jednoniciowymi cz

steczkami DNA

c) elongacji czyli dodaniu polimerazy i substratowych trifosforanów 2’- deoksynukleozydów (dNT) i
przeprowadzeniu reakcji polimeryzacji
Jeden cykl w zale

ci od potrzeby mo

e trwa

od kilkudziesi

ciu sekund do kilku minut.

Specyficzno

ść

procesu powielania wynika z oddziaływania mi

dzy polimerami, które tworz

zania

wodorowe z ła

cuchami jednoniciowego DNA. Niespecyficzno

ść

zania mo

na eliminowa

stosuj

primery o odpowiedniej długo

ci i st

ęż

eniu, dostatecznie wysok

temperatur

renaturyzacji.

Pyt.13.

Pyt.14.
Nowoczesna biotechnologia w przemy

le spo

ywczym

a) główne cele dla których modyfikuje si

liny

- odporno

ść

na herbicydy

- odporno

ść

na choroby przenoszone przez wirusy, grzyby, bakterie

- odporno

ść

na szkodniki

- poprawa cech jako

ciowych i u

ytkowych

- uodpornienie na działanie niekorzystnych warunków

rodowiska

b) przykład procedury genetycznego modyfikowania ro

lin

- wybrany fragment DNA zostaje poł

czony z DNA organizmu dawcy. Wykonuje si

to przy pomocy

enzymów restrykcyjnych

- wyci

ty fragment DNA zostaje poł

czony z DNA wektora, który posiada umiej

tno

ść

przenoszenia

kodu genetycznego do komórek innych organizmów. Wektorami mog

organizmy lub plazmidy

posiadaj

ce zdolno

ść

przenoszenia własnych genów oraz genów do nich doł

czonych

- fragment DNA przenoszony przez wektor „wbudowany” w DNA biorcy
c) argumenty za i przeciw
ZA:
- ro

liny transgeniczne s

zazwyczaj bardziej odporne na niekorzystne warunki

rodowiska.

Poprawiaj

ich cechy u

ytkowe- smak, wygl

d, skład chemiczny

- wzgl

dy ekonomiczne- ro

liny GMO odznaczaj

lepszym smakiem, ładniej wygl

daj

, s

bardziej

dorodne
- mo

liwo

ść

zmniejszonego u

ycia chemicznych

rodków ochrony ro

lin, mo

e prowadzi

obni

enia kosztów produkcji, a tym samym do obni

enia cen

- odporno

ść

na trudne warunki wzrostu oraz potencjalnie wy

sze plony, mog

pomóc w eliminacji

problemu głodu w krajach Trzeciego

wiata

PRZECIW:
- szkodliwo

ść

upraw transgenicznych wzgl

dem

rodowiska naturalnego oraz konsumentów

- nie jest dokładnie znany wpływ GMO na

rodowisko- szczególnie ro

liny zawieraj

ce geny

odporno

ci na herbicydy, co mo

e prowadzi

do powstania superchwastu odpornego na działanie

rodków ochrony ro

lin

- zbyt du

e ujednolicenie upraw

- bezpo

rednia szkodliwo

ść

produktów GMO wzgl

dem organizmu ludzkiego

Pyt.15.
Produkcja insuliny technologi

zrekombinowanego DNA

a) ekstrakcja z ludzkich trzustek
b) chemiczna synteza via indywidualne aminokwasy
c) transformacja

skiej insuliny semi-synteza

d) produkcja metodami in

ynierii genetycznej SEMI-SYNTEZA

e) ekstrakcja insuliny

skiej z zamro

onych tkanek

f) oczyszczanie insuliny

skiej

g) biochemiczna transformacja (insulina

ska ma alanin

w B30 zamiast treoniny). Transformacj

wykonuje si

wobec trypsyny przy du

ym nadmiarze treoniny (najlepsze rezultaty daje ester t-

butylowy)
h) oczyszczanie ludzkiej insuliny aby ograniczy

do minimum zawarto

ść

proinsuliny

i) ostateczna foemulacja insuliny