1. Czym są markery genetyczne i jakie jest ich zastosowanie?
Określenie "marker genetyczny" dotyczy polimorficznych cech jakościowych organizmu, które charakteryzuje proste dziedziczenie mendlowskie oraz które można dokładnie identyfikować metodami analitycznymi. Polimorficznosc oznacza występowanie w tym samym lokus kilku lub kilkunastu różnych sekwencji DNA. Markery genetyczne dzielimy na dwie klasy; klasa I są to geny kodujące cechy jakościowe organizmu, natomiast markerami genetycznymi klasy II są niekodujące sekwencje DNA. ZASTOSOWANIE MARKERÓW -identyfikowanie gat i szczepów drobnoustrojów oraz do określenia wzajemnego położenia poszcz genów w genomie organizmu ( mapowanie genu ) -Kontrola pochodzenia -Identyfikacja cech ilościowych (QTL) - Badania nad odpornością zwierząt (MHC) - Ocena stopnia heterozygotyczności - Ocena wartości genetycznej zwierząt pod katem cech użytkowych i selekcji pośredniej (MAS)
2. Scharakteryzuj enzymy biorące udział w replikacji DNA.
Enzymy biorące udział w replikacji DNA:
• Prymaza - syntetyzuje starter: (5-10 nukleotydów) RNA, komplementarny do matrycy DNA. Jest konieczny, ponieważ polimeraza DNA III nie jest w stanie rozpocząć syntezy - nowej nici bezpośrednio na matrycy.
• Polimeraza DNA III dołącza deoksyrybonukeotydy do RNA.
Główny enzym biorący udział w syntezie nici DNA - posiada 2 aktywności:
- polimeryzacyjną w kierunku 5' → 3' (procesywne wydłużanie nici DNA z prędkością
30tys. nukleotydów/minutę)
- egzonukleazową w kierunku 3' → 5' (aktywność korekcyjna pozwalająca na naprawienie własnych błędów podczas syntezy nowej nici DNA. Powoduje to że enzym myli się raz na 107 nukleotydów) - naprawa DNA z ang. to proofreading.
• Polimeraza DNA I - usuwa starter i wypełnia ubytek.
• Ligaza DNA - łączy fragmenty Okazaki.
• Helikaza - rozdziela podwójną nić (topoizomeraza typu II; typu I - rozplatają skręt).
3. Jakie jest zastosowanie kultury protoplastów? Jako system jednokom. pozbawiony ścian komórkowych i zdolny do ich odtwarzania, protoplasty stanowią doskonały model doświadczalny służący do badania szeregu procesów przebiegających na poziomie:- biosyntezy ścian komórkowych- badania właściwości plazmolemy, składu błon, ładunku receptorów błonowych, mechanizmu aktywnego, pobierania i transportu związków drobnocząsteczkowych-funkcjonowanie organelli-badanie wpływu patogenów na roślinę-źródła pozyskania mieszańców somatycznych- doskonały materiał do biotransformacji-wpływ hormonów na morfogeneze- badania czynników wpływających stymulująco bądź hamująco na podstawowe funkcje metaboliczne
4. Jakie jest zastosowanie kultury organów roślinnych?Stosowane do mikrorozmnażania. Wykorzystują zdolność roślin do tworzenia organów przybyszowych lub regeneracji z pierwotnej tkanki merystematycznej z eksplantatu.
Do kultur organów roślinnych wykorzystuje się: - pąki wierzchołkowe, - wycinki węzłów z pąkiem bocznym,
- fragmenty liści,- ogonki liściowe, - kwiatostany,
- fragmenty cebul, bulw lub kłączy.
5, Co to są enzymy restrykcyjne i jakie jest ich zastosowanie?
Enzymy izolowane z bakterii służa m.in. do obrony przed inwazją DNA wirusów bakteryjnych (bakteriofagów). Rozpoczynają specyficzne sekwencje w DNA i przecinają cząstki w obrębie tych sekwencji.
Zastosowanie:
-przygotowanie DNA do sekwencjonowania;
-izolacja i identyfikacja genów;
- rekombinowanie genów;
-klonowanie genów;
-wykrywanie zmian polimorficznych DNA: RFLP
6. Jakie jest zastosowanie kultury zawiesin komórkowych? Materiałem wyjściowym jest kalus, zmacerowane zarodki lub tkanka miękiszowa. Hodowle prowadzi się na płynnych pożywkach, na wytrząsarkach. Mają zastosowanie w badaniach mutacyjno- -selekcyjnych na poziomie komórkowym.
7.Jakie jest zastosowanie kultury merystemów?Stosowane do uwalniania roślin od patogenów. Jako metody uzupełniające stosowane są chemioterapia i termoterapia.
8. Czym różni się tradycyjna (agro)biotechnologia od (agro)biotechnologii nowoczesnej?
Biotechnologia tradycyjna- z użyciem naturalnych enzymów lub drobnoustrojów oraz komórek organizmów wyższych nie zawierających obcego materiału genetycznego
Biotechnologia nowoczesna- z użyciem szczepów drobnoustrojów lub linii komórkowych skonstruowanych metodami inżynierii genetycznej względnie z użyciem enzymów modyfikowanych technikami inżynierii białka
9. Czym zajmuje się agrobiotechnologia?
Produkcją In vitro- reprodukcja całych roślin, ich części lub pojedynczych komórek w warunkach laboratoryjnych
Inżynierią genetyczną- selekcyjne i precyzyjne umieszczanie pożądanych genów w genomie rośliny lub zwierzęcia
Hodowlą i wykorzystaniem markerów molekularnych- połączenie tradycyjnej hodowli selekcyjnej w inżynierię genetyczną
10.Jakie są kierunki rozwoju agrobiotechnologii?
-zastąpienie tradycyjnych, niebiologicznych procesów przemysłowych bioprocesami i wytwarzanie produktów o wysokiej wartości dodanej jak farmaceutyki, specyficzne związki chemiczne, żywność czy dodatki do żywności, -wytwarzanie biomateriałów (biodegradowalne tworzywa sztuczne oparte o związki wytwarzane w drodze bioprocesów) oraz biopaliw z odnawialnych surowców (etanol, biodiesel, biogaz czy też sama biomasa), -bioremediacja czyli usuwanie zanieczyszczeń gruntu, przy wykorzystaniu żywych mikroorganizmów w celu katalizowania rozkładu lub transformacji różnego rodzaju zanieczyszczeń w formy mniej szkodliwe.
11. Jakie są etapy prowadzenia kultury in vitro (etapy regeneracji rośliny z komórki in vitro)?
a)Przygotowanie i sterylizacja pożywki ( wyjaławia się je autoklawem lub przez filtrowanie pod ciśnieniem, składniki są mineralne i organiczne)
b)Przygotowanie i sterylizacja materiału roślinnego ( usuniecie ziemi wyplukanie pod bieżącą wodą, sterylizacja wstępna, wyjałowienie w roztworze podchlorynu sodu lub wapnia, kilkakrotne płukanie w wodzie destylowanej)
c)Izolacja i wykładanie eksplantatów na pożywke (rośliny przenosi się na stół z nawiewem sterylnego powietrza, za pomocą skalpela formułuje się eksplantaty pierwotne, przenosi pinceta na pożywke)
d)Pasażowanie kultur (jest to konieczność przenoszenia kultury na świeżą pożywkę zwykle co 2-6 tygodni)
e)Aklimatyzacja zregenerowanych roślin (wysadzenie roślin do sterylnego podłoża, umieszczenie w warunkach silnego oświetlenia, zamgławianie i regulacja temperatury, zmiana parametrów do panujących w naturze, przystosowanie do warunków ex Vito po 7-17 dniach, pełna aklimatyzacja trwa 3-4 tygodnie)
12. W jakim celu prowadzi się kultury roślinne w bioreaktorach?-produkcja metabolitów wtórnych dla: przemysłu farmaceutycznego, spożywczego (jako dodatki do żywności), kosmetycznego, chemicznego; mikropropagacja roślin; produkcja biomasy komórkowej;
13. Scharakteryzuj podstawowe właściwości kwasów nukleinowych.
- denaturacja DNA- „topienie DNA” separacja podwójnej nici DNA na dwie pojedyncze nici wskutek zerwania wiązań wodorowych pomiędzy nićmi;
- renaturacja- polega na ponownym łączeniu się komplementarnych nici;
- hybrydyzacja- tworzenie struktur dwuniciowych z cząstek o komplementarnej budowie: struktury DNA-DNA oraz DNA-RNA
14. Jakie są różnice w budowie DNA i RNA?
DNA:
- cukier deoksyryboza
- dwie nici tworzące helissę
- zasady azotowe: adenina, guanina, tymina i cytozyna.
RNA:
- cukier ryboza
- jedna nić
- zasady azotowe: adenina, guanina, uracyl i cytozyna.
15, Co to jest kod genetyczny i jakie są jego cechy?
Kod genetyczny- ciąg trójek nukleotydów które decydują o kolejności aminokwasów kodowanego białka.
Cechy kodu genetycznego
• trójkowy - aminokwas kodowany jest przez 3 nukleotydy (istotna jest ich kolejność)
Do zakodowania 20 różnych aminkowasów przez cztery rodzaje zasad niezbędne jest, aby
podstawowe jednostki kodu genetycznego składały się zawsze z trzech zasad. taka trójka
zasad w DNA to kodon. Z 64 rodzajów kodonów trzy nie kodują aminokwasów.
• bezprzecinkowy - między trójkami kodującymi nie ma żadnych dodatkowych elementów
• uniwersalny - kod genetyczny jest taki sam we wszystkich organizmach
• zdegenerowany - jeden aminokwas może być kodowany przez kilka różnych trójek
• niezachodzący - kodony nie zachodzą na siebie
• jednoznaczny - dana trójka koduje zawsze jeden i ten sam rodzaj aminokwasu
16. Co to jest wektor i jakie powinien posiadać cechy?
Wektor- cząsteczka DNA zdolna do niezależnej replikacji również ze wstawionymi obcymi fragmentami DNA
Cechy:
-sekwencje rozpoznawane przez restryktazy;
-odpowiednia pojemność;
-posiadanie genu markerowego i/lub selekcyjnego;
-wydajna replikacja w komórkach gospodarza;
-brak zjadliwości;
17. Jakie są typy markerów genetycznych? Markery genetyczne dzielimy na dwie klasy; klasa I są to geny kodujące cechy jakościowe organizmu, natomiast markerami genetycznymi klasy II są niekodujące sekwencje DNA. Molekularne (biochemiczne, białkowe), Morfologiczne (markery białek strukturalnych albo izoenzymy), Cytologiczne
Jakie jest zastosowanie kultury kalusa?Zastosowanie:-materiał wyjściowy do otrzymywania zawiesin komórkowychi protoplastów-szeroko wykorzystany do mikrorozmnażania i transformacji-do pozyskiwania na skale masową zarodków somatycznych-do biotransformacji i pozyskiwania metabolitów wtórnych-do badań podstawowych nad morfologią i strukturą komórki
Jakie są etapy uzyskiwania roślin transgenicznych?
-wyizolowanie i sklonowanie genu przeznaczonego do transformacji genowej;
-opracowanie metody wprowadzenia genu do komórek roślinnych;
-opracowanie metody regeneracji transformowanych genów;
- ustalenie sposobu sprawdzenia interpretacji i ekspresji wprowadzonego genu;
- zbadanie stabilności transformowanego genu w nast. Pokoleniach i określenie sposobu dziedziczenia cechy.
13. Jakie są różnice między trzema podstawowymi sposobami prowadzenia kultur roślinnych w bioreaktorach (okresową, okresowo-dolewową i ciągłą)?
Kultura okresowa:
-jednorazowe wprowadzenie pożywki do naczynia hodowlanego inokulacja i prowadzenie kultury do momentu uzyskania max gęstości komórek lub max stężenia metabolitu;
- po uzyskaniu produktu lb wyczerpaniu składników pożywki prowadzenie kultury zakończone;
Kultura okresowo- dolewowa:
- rozpoczęcie kultury odbywa się w częściowo wypełnionym bioreaktorze;
- w czasie spowolnienia wzrostu lub zahamowania produkcji metabolitów uzupełnia się brakujące składniki poprzez: - dozowanie roztworów poszczególnych związków chemicznych; -dolewanie porcji kompletnej pożywki;
Kultura ciągła:
-istotą jest rozwój komórej w naczyniu (bioreaktorze) w którym zachodzi ciągła wymiana części zużytej pożywki na świeżą;
- kultura znajduje się przez cały czas w fazie nieograniczonego wzrostu;
-systemy prowadzenia kultur ciągłych: -klasyczny system otwarty; -systemy ciągłe z zatrzymaniem komórek: system z zawracaniem komórek, kultury immobilizowane