Какими свойствами должен обладать идеальный вектор

плазмиды — представляют собой небольшие кольцевые молекулы ДНК, >>

Вектор должен обладать следующими свойствами. 1. Способность к автономной (т.е. независимо от хромосомы реципиента) репликации в клетке реципиента. 2. Наличие сайта, в котором возможно встраивание желаемого фрагмента ДНК. 3. Наличие одного или нескольких маркерных генов, благодаря которым клетка-реципиент будет обладать новыми признаками, позволяющими отличить трансформированные клетки (т.е. содержащие рекДНК) от исходных. 4. Кроме того, чтобы чужеродный ген экспрессировался, необходимо его поместить под соответствующий промотор.

Слайд 32 из презентации «Молекулярно-генетические основы генетической инженерии»

Размеры: 720 х 540 пикселей, формат: .jpg. Чтобы бесплатно скачать слайд для использования на уроке, щёлкните на изображении правой кнопкой мышки и нажмите «Сохранить изображение как. ». Скачать всю презентацию «Молекулярно-генетические основы генетической инженерии.ppt» можно в zip-архиве размером 1668 КБ.

Генная инженерия

«Питание биология» — Полдник — 10-12%. Режим питания. План урока: Энергетические затраты: Завтрак — 25-35% обед — 40-45% ужин — 10-12%. Нормы питания. Расчет суточного рациона подростка. Второй завтрак -10 -12%. Цель урока: Завтрак съешь сам, обед раздели с другом, ужин отдай врагу. Основной обмен Общий обмен 2500 ккал.

«Селекция как наука» — Селекция… История селекции… Устойчивость к болезням. Все современные домашние животные и культурные растения произошли от диких предков. А что такое порода… Головня проса. Фитофтора картофеля. Ржавчина пшеницы. Саратовский 853 (просо). Аскохитоз антракноз з/б. Эритроспермум 841 Саратовская 46 (яровая пшеница).

«Учитель биологии» — Цель эксперимента: Этапы эксперимента. Дай мне действовать самому, и я пойму. (древняя китайская мудрость). Основные мероприятия. Собственные разработки. Дистанционное обучение. Ожидаемый результат. Календарно – тематическое планирование. Скажи мне, и я забуду. Покажи мне, и я запомню. Практическая деятельность по повышению уровня ИКТ — компетенции педагогов школы и города.

«Класс Брюхоногие моллюски» — В связи с асимметрией тела происходит недоразвитие органов правой стороны тела. Нервная система. Нервный ствол ноги. В мантии развиваются кровеносные сосуды, и мантийная полость становится легочной полостью. Глотка. Класс Брюхоногие моллюски (Gastropoda). Выделительная система. У прудовика хорошо различимы 3 части тела.

«Биология мышцы» — На рисунке изображен пучок мышечных волокон скелетной мышцы. Гладкая Поперечно-полосатая скелетная Поперечно-полосатая сердечная. Напишите названия мышц. Типы мышечной ткани. План урока: Запишите названия частей двуглавой мышцы и костей, показанных на рисунке.

«Мезозойская эра» — Птеродактиль. Целокант. Рептилии. За счет активных химических и вулканических процессов формируются атмосфера и гидросфера. Палеозойская эра (началась

600 млн л.н.). Стегоцефал. Периоды: Кембрийский Ордовикский Силурийский Девонский Карбоновый (каменноугольный) Пермский. К концу эры Пангея распадается.

Всего в теме «Генная инженерия» 3 презентации

8. Генная инженерия

Задание 1. Выберите правильные ответы.

1. При выделении лактозного оперона из клетки использовано явление:

• а) трансформации;
• б) транспозиции;
• в) трансфекции;
• г) трансдукции

2. Первым химически синтезированным геном был ген:

• а) тирозиновой тРНК;
• б) аланиновой тРНК;
• в) лейциновой тРНК;
• г) метиониновой тРНК

3. Явление обратной транскрипции характерно для ДНК:

• а) кишечной палочки;
• б) бактериальных плазмид;
• в) ретровирусов;
• г) умеренных бактериофагов

4. Ферменты, нарезающие ДНК на фрагменты, носят название:

• а) лигазы;
• б) трансферазы;
• в) топоизомеразы;
• г) рестриктазы

5. Молекула, которую предполагается использовать в качестве вектора, должна обладать способностью к:

• а) трансформации;
• б) транспозиции;
• в) трансмиссии;
• г) трансдукции

Задание 2. Заполните пропуски в предложенных утверждениях.

1. Впервые выделение гена из клетки было осуществлено в лаборатории американского генетика . .

2. Первый синтезированный группой Кораны ген оказался неработоспособным, так как не содержал . участков.

3. Явление обратной транскрипции характерно для вирусов, геном которых состоит из . .

4. Ферменты, разрезающие молекулы ДНК в определенных точках, называются . рестриктазами.

5. Поиск фрагмента с нужным геном осуществляется на . средах.

6. Наиболее популярными прокариотическими векторами являются . .

7. Комплекс вектора и гена называется . .

8. В генной инженерии растений широко используется вектор, созданный на основе . бактерии Agrobacterium tumenfaciens.

9. Для трансформации клеток человека в качестве вектора используют вирус . .

10. Для превращения бактериальной клетки в фабрику синтеза белка или какого-либо другого биологически активного вещества ее обрабатывают . , который препятствует делению.

11. Промышленное производство биологически активных веществ с использованием методов генной инженерии называется . .

12. Короткие, меченые радиоактивными изотопами, фрагменты ДНК, которые используются для поиска введенного в клетку гена, носят название молекулярных . .

Задание 3. Укажите, какие из предложенных ниже утверждений правильные.

1. Первым геном, выделенным из клетки, был лактозный оперон Agrobacterium tumenfaciens.

2. В основе химического синтеза гена лежит процедура его “сшивки” из коротких фрагментов.

3. Для того, чтобы при введении в клетку ген экспрессировался, достаточно синтезировать его структурную часть.

4. Явление обратной транскрипции в норме наблюдается у ретровирусов.

5. Рестриктазы всегда разрезают молекулу ДНК в строго определенных местах.

6. Молекула-вектор должна обязательно обладать свойством трансмиссии.

7. Вектор может переносить в клетку только один структурный ген.

8. Вектор состоящий из плазмиды и ДНК фага λ называется космида.

9. Для того, чтобы клетка стала фабрикой синтеза нужного белка, она должна интенсивно делиться.

10. Успех в генной инженерии растений связан с созданием эффективного вектора на основе Т-ДНК Agrobacterium tumenfaciens.

Контрольные вопросы

1. Какое генетическое явление было использовано при выделении из клетки кишечной палочки лактозного оперона?

2. Что такое гетеродуплекс?

3. Почему первый химически синтезированный группой Корано ген оказался неработоспособным?

4. Кем впервые было открыто явление обратной транскрипции?

5. На какой стадии развития ретровируса происходит обратная транскрипция?

6. Как называется ДНК, которая синтезируется на РНК-матрице?

7. Какой фермент осуществляет обратную транскрипцию?

8. Что означает сайт-специфичность ферментов рестриктаз?

9. Каким образом производится идентификация фрагментов, полученных при обработке ДНК рестриктазами?

10. Какими свойствами должен обладать идеальный вектор?

11. Какие генетические структуры используются в качестве векторов?

12. Как называется комплекс: ген + вектор?

13. Что собой представляет космида?

14. Из ДНК какой бактерии получают вектор для введения генетической информации в растительные клетки?

15. Что такое обезоруженный вектор?

16. Какой вирус используется в качестве вектора в генной инженерии человека?

17. Какой способ введения гена в растительную клетку считается сейчас наиболее эффективным?

При подготовке к экзамену по биологии пригодятся также материалы книг:

Молекулярные векторы, используемые в генетической инженерии

Вектор (англ. vector) – это «переносчик инфекции». Данное понятие применяется в разнообразных случаях. Примеры векторов из разных областей биологии:

1) кровососущие насекомые выступают как векторы патогенных микроорганизмов и вирусов, вызывающих болезни позвоночных животных;

2) насекомое из рода Sire.х – это вектор, переносящий пропагулы базидианального гриба Aniylostereum, вызывающего гниль ствола хвойных деревьев.

Молекулярный вектор – это молекула ДНК, в которую возможна встройка фрагмента чужеродной ДНК. Она способна переносить данный фрагмент в своем составе в реципиентные клетки, самостоятельно реплицироваться и стабильно поддерживаться в реципиентных клетках, либо встраиваться в геном хозяина и также стабильно в нем поддерживаться.

По другому определению, молекулярные векторы – это гибридные молекулы ДНК, несущие искусственно встроенный фрагмент, представляющий тот или иной интерес, и способные амплифицироваться (размножаться) в живых клетках отдельно от основного генома хозяина или встраиваться в него.

Общие представления о нуклеиновых кислотах

ДНК – это биологический гетерополимер. В обычном состоянии первичная структура ДНК представляет собой двойную спираль, состоящую из двух длинных полимеров, закрученных вокруг обшей оси. Ширина спирали составляет 2-2,6 нм. Две цепи ДНК, образующие спираль, по своей химической структуре являются антипараллельными, т.е. ориентированы в противоположные стороны. В живой клетке спираль образует компактизированную структуру, в которой ДНК намотана на хроматиновые белки или гистоны. Остов ДНК образован сахарофосфатными группами, соединенными сложноэфирными связями. Сахарид, входящий в состав ДНК, является пентозой, т.е. 5-углеродным сахаром.

Единицы или мономеры ДНК – это нуклеотиды.

Основание, соединенное с сахаридом, образует нуклеозид, а нуклеозид, соединенный с остатком фосфорной кислоты в позиции пентозного кольца 5’, образует нуклеотид.

В результате репликации образуется две идентичные копии двойной спирализированной молекулы ДНК.

Конец молекулы, на котором имеется свободная гидроксильная группа, находящаяся в позиции 3’ пентозного кольца, называется три-штрих, или три-прим концом. Противоположный конец, на котором имеется остаток фосфорной кислоты, присоединенный к углеродному атому 5’ дезоксирибозы, называется пять-штрих, или пять-прим концом.

В рибонуклеиновой кислоте (РНК) в остов молекулы входит сахарид рибоза, у которого, в отличие от дезоксирибозы, в позиции 2’ пентозного кольца имеется гидроксильная группировка.

Основания в составе ДНК делятся на пурины и пиримидины. Пуриновые основания имеют 2 кольца, состоящие из атомов C и N, а пиримидины – одно кольцо. К пуринам принадлежат аденин и гуанин, к пиримидинам – цитозин и тимин, а также уроцил, который заменяет тимин в РНК.

Метилирование – это способ модификации нуклеотидов в живых системах. НДНК «схлопываются» подобно застежке-молнии. Матричные процессы и центральная догма молекулярной биологии Центральная догма молекулярной биологии описывает путь передачи генетической информации в клетке по генеральной схеме ДНК / матричная ГНК / белок. Матричная РНК (мРНК) называется еще мессенджер-PHК. Главныаиболее распространенный пример метилирования – это 5-метилцитозин. В двойной молекуле ДНК нуклеотиды образуют комплиментарные (взаимодополняющие) пары пурины-пиримидины, объединенные водородными связями. Между А и Т образуется 2 водородные связи, между G и С – 3. По этой причине пары G-С связаны более прочно.

В векторных системах ДНК используется как в одноцепочечной , так и двухцепочечной форме. Одна из цепей, кодирующая белок, называется смысловой, а комплиментарная ей – антисмысловой.

При температуре 90-95 градусов водородные связи между нитями ДНК рвутся, и двунитевая ДНК разделяется на две однонитевые молекулы. Этот процесс называется денатурацией, или плавлением. Если молекулы находятся в растворе, то при понижении температуры они ассоциируются вновь, благодаря комплиментарным взаимодействиям между нуклеотидами. Этот процесс называют гибридизацией. При этом нити ДНК «схлопываются» подобно застежке-молнии. Матричные процессы и центральная догма молекулярной биологии Центральная догма молекулярной биологии описывает путь передачи генетической информации в клетке по генеральной схеме ДНК / матричная ГНК / белок.

Матричная РНК (мРНК) называется еще мессенджер-PHК.

Главными путями передачи генетической информации являются:

— ДНК — ДНК (репликация ДНК);

— ДНК > мРНК (транскрипция у прокариот);

— ДНК — пре-мРНК — зрелая мРНК (транскрипция и созревание РНК );

— мРНК — белок (трансляция).

Специальные пути передачи информации:

— мРНК — ДНК (обратная транскрипция, для РНК-содержащих вирусов или ретровирусов);

— РНК — РНК (репликация РНК).

Репликация ДНК у про- и эукариот идет с помощью набора специальных ферментов. Главнейшие из них – ДНК-полимеразы, которые достраивают комплиментарную цепь на основе одноцепочечной молекулы, используя свободные мононуклеотиды в качестве строительных блоков.

Транскрипция происходит с участием фермента транскриптазы. Транскрипция и созревание мРНК у эукариот происходят в клеточном ядре, в частности на молекулярных машинах биосинтеза белка – рибосомах.

Экспрессия гена – это процесс, при котором заложенная в гене информация используется для синтеза функционального продукта. Функциональным продуктом может являться:

2) рибосомальная РНК;

3) тринспортная РНК;

4) малая ядерная РНК.

Последний из видов РНК принимает участие в сплайсинге и в процессе формирования рРНК. В случае применения векторов наибольший практический интерес представляет экспрессия белок-кодирующего гена.

Функции и главнейшие типы векторов

Предпосылки разработки и применения молекулярных векторов в генной инженерии и биотехнологии.

1. Открытие нуклеиновых кислот и генетического кода;

2. Открытие внехромосомных элементов у про- и эукариот – плазмид;

3. Открытие вирусов и в особенности механизмов встраивания вирусной ДНК в геном хозяина;

4. Разработка методов выделения высокоочищенных препаратов неповрежденных плазмид и неповрежденной ДНК вирусов;

5. Раскрытие механизмов проникновения чужеродной ДНК в клетки;

6. Открытие ферментов, обеспечивающих репликацию и модификацию ДНК.

Назначение векторов:

В фундаментальной науке векторы служат для изучения отдельных генов и целых геномов путем их клонирования и последующего сиквенса, для изучения функций генов и молекулярных механизмов их экспрессии. В инженерии векторы используются с целью создания генно-модифицированных организмов продуцентов.

Главнейшие типы векторов (по назначению):

1. Клонирующие векторы – служат для наработки большого количества копий встроенного фрагмента ДНК (например, с целью его последующего сиквенса – расшифровки последовательности);
2. Экспрессирующие векторы – служат для получения чужеродного белка в организме-хозяине (организме-продуценте); векторы, обеспечивающие правильную и эффективную экспрессию чужеродных генов в клетках. Встроенный в вектор ген не только амплифицируется, но на его основе происходит образование мРНК и затем белков. Экспрессирующие векторы используются для создания штаммов микроорганизмов, продуцирующих чужеродный белок в повышенных количествах.
3. Нацеленные векторы – служат для введения дефектного гена в геном изучаемого oрганизмa с целью выявления фенотипического проявления генов. Вектор, используемый для инактивации какого-либо гена при генетических исследованиях определенных организмов, называют нацеленным.

По поведению относительно генома хозяина векторы делят на интегративные и неинтегративные. Если вектор обеспечивает встройку чужеродной ДНК в геном клетки, то он называется интегративным.

Молекулярный вектор должен обладать:

1) участком, определяющим начало репликации;

2) сайтом для встройки чужеродной ДНК;

3) селективным маркером.

Необходимые свойства клонирующих векторов:

1) вектор должен нести нуклеотидную последовательность, которая отвечает за автономную репликацию данной молекулы в определенном типе клеток;

2) не должен терять репликативных свойств даже при встройке чужеродного фрагмента ДНК;

3) должен иметь как можно малое число мест расщепления определенной рестриктазой, лучше один сайт или локус рестрикции;

4) должен содержать 1 или несколько генетических маркеров, по которому может быть произведен отбор клоном, т.е. если вектор успешно внедрился в клетку, эту клетку необходимо отобрать по хорошо различимому признаку и размножить, а затем произвести молекулярное клонирование;

5) должен реплицироваться с образованием повышенного числа копий в клетке.

📸 Видео