1.Co to biotechnologia
Biotechnologia (PWN) - interdyscyplinarna dziedzina nauki, obejmuje różne kierunki technicznego wykorzystania materiałów i procesów biologicznych. W szczególności procesy biosyntezy i biotransformacji przebiegające przy udziale drobnoustrojów, kultur tkankowych, in vitro i enzymów, a także izolację tak otrzymanych bioproduktów.
-ingerencja nauk przyrodniczych i inżynieryjnych w celu osiągnięcia zastosowań organizmów, komórek lub innych części i molekularnych analogów (jeśli są) do pozyskania produktów, usług.
-naukowe podstawy i zakres zastosowań biotechnologii: ekologia - mikrobiologia - biologia komórki - genetyka - informatyka - ekonomia wykorzystane w ochronie zdrowia, rolnictwie, przemyśle chemicznym i spożywczym.
2.biotech zielona - nie mat.hodowlane w rol - powinna być odp. - żadne
3.mutageny fiz - prom jonizujące, rentgen, uv
4.renaturacja dna - odp- żadna (powrót do stanu naturalnego, ale nie przez szybkie ochłodzenie DNA)
Hydroliza- polega na rozpadzie kwasów nukleinowych na podstawowe składniki.
5.łańcuchowa reakcja polimerazy z 3 etapów:
-denaturacja 95
-przyłączanie starterów - 55
-wydłużanie starterów - 72
6.Promotor to Położona na końcu 5' gen sekwencji nukleotydów z którą wiąże się polimeraza RNA w czasie inicjaci transkrypcji
7. 5' TAGCTAAGCGCTA3' - nic kodująca C-G , A-T,
3'ATCGATTCGCGAT 5' - nić matrycowa
5' UAGCUAAGCGCUA 3; - nić mRNA T-U do nici kodującej.
8.Dojrzewanie DNA Dołązenie czapeczki do końca 5', poliadenizacja konca 3', wycinanie intronów, redagowaniu transkryptu
9.Poniżej przedstawiono kolejność nukleotydów występujących w krótkim odcinku jednej z nici DNA. Dobuduj do niej nić, która powstanie w wyniki porcesu replikacji na matrycy przedstawionej nici . Zaznacz koniec 5' i 3'.
5'TTAGGACTCG3'
3'AATCCTGAGC5' T-A, G-C,
10.Transkrypcja Enzymatyczna synteza RNAna matrycy DNA. Pierwszy etap procesu ekspresji genów , który ostatecznie prowadzi do syntezy białka kodowanego przez gen .Transkrypcja katalizowana jest przez polimerazę RNA, wymaga obecności matrycy dsDNA, rybonukleotydów (ATP,GTP,CTP,UDP), jonów magnezu lub manganu.
11.Kodon Sekwencja 3 nukleotydów mRNA warunkująca włączenie 1 aminokwasu do łańcucha polipeptydowego lub warunkująca zatrzymanie syntezy polipeptydu
Antykodon Trójka zasad charakterystyczna dla danego aminokwasu, komplemantarna do kodonu tego aminokwasu znajdującego się w mRNA
11a Cyfry rzymskie- procesy zachodzące w komórce
I transkrypcja (poniżej szlaczki) to enzymatyczna synteza RNA na matrycy DNA. Pierwszy etap procesu ekspresji genów, który otatecznie prowadzi do syntezy białka kodowanego przez gen. jest katalizowana przez polimerazę RNA, wymaga obecności matrycy ds.DNA, rybonukleotydów (ATP, GTP, CTP, UDP) jaknów Mg lub Mn.
II- Dojrzewanie (Powyżej szlaczki - po pierwszej strzałce) (obróbka)- to proces w którym pierwotne cząsteczki RNA ulegają zmianom. Najczęstsze typy zmian obejmują: usunięcie nukleotydów przez endo- entonukleazy, dodanie nukleotydów do konca 5' lub 3 ` pierwotnego transkryptu lub produktów jego rozcięcia, modyfikacje pewnych nukleotydów w obrębie zasady azotowej lub w części cukrowej.
III- Translacja- za ostatnią strzałką. -biosynteza białka - to odbywająca się na rybosomach synteza łańcucha polipeptydowego na podstawie informacji zawartej w mRNA, przy udziale tRNA oraz odpowiednich enzymów i czynników białkowych.
A-to jądro komórkowe
B-cytoplazma
12. Aby odszukać sekwencje regulatorowe oraz sekwencje promotora syntetazy glutaminianowej należy przeszukać - bibliotekę genomową (a nie bibliotekę cDNA) DNA- geny ulęgają ekspresji w danej tkance , typie komórek.
13a. replikacja semikonserwatywna - każdy nowo utworzony heliks zawiera jeden stary i jeden nowy łańcuch.
Replikacja- synteza nowej kopii genomu, ma miejsce raz podczas cyklu komórkowego w fazie S
13b. Wymien trifosfonukleotydy (pełne nazwy) stanowiące „budulec” z którego powstaje nić DNA.
trifosfonukleotyd adeniny (i inne) Deoksyadenylan deoksyguanylan, (..) 2-deoksyrybonukleotyd (..) , Deoksyadenozynomonofosforan (..)
13c napisz w jakim związku wchodzącym w skład nukleotydu znajduje się grupa 3'OH do której przyłączyć się może kolejny trifosfonukleotyd
zw wchodzący w skłąd nuleotydu - deoksyryboza (cukier)
14.a konsekwencje mutacji punktowej
Powstanie białka o innym składzie aminokwasowym, mutacja może być letalna
14.b Na rysunku 2 i 3 zaproponowano kilka miejsc do których mogłoby zostać dołączone białko represorowe. Przyłączenie do których ze wskazanych miejsc (wskaż jedno dla każego rysunku) będzie mogło mieć wpływ na ekspresje genu?
Rys 2 - b (z lewej)
Rys 3 - d lub e (przed i zaraz za polimurazą)
15.Elementy z jakich składa się konstrukcja genowa:
-gen (fragment genu)
-promotor
-terminator
-gen selekcyjny
-gen reporterowy
16. jakie sekwencje charakterystyczne znajdują się w plazmidzie Ti
Odcinki graniczne: LB, RB; T-DNA(rozwój guza, synteza opin), region wirulencji, katabolizm opin, miejsce ori
17.który fragment plazmidu Ti przenoszony jest do genomu roślin podczas transformacji
T-DNA
1.Cele modyfikacji - wymień.
Cele modyfikacji to:
-odporność na herbicydy - chemiczne środki ochrony roś (np. soja rzepak);
-odporność na szkodniki - modyfikacja BT (Bacillus Thuringensis) (np. kukurydza, bawełna);
-odporność na choroby wirusowe, grzybowe, bakteryjne (chitynaza, glukanaza, osmotyna, białka płaszcza wirusa, replikazy, proteazy);
-odporność na niekorzystne warunki środowiska (zasolenia gleby, mróz, susza, metale ciężkie);
-poprawa lub nadanie nowych cech jakościowych (pomidor Flavor Savr, Golden Rice, szczepionki w warzywach);
2.Białko wprowadzone do roślin w celu modyfikacji ich odporności na szkodniki. Czemu nie jest szkodliwe dla człowieka.
Delta - endotoksyna (BT)
-najczęściej stosowana toksyna jest deltaendotoksyna (BT) z bakterii Bacillus thuringensis
-BT występuje naturalnie w glebie, wodzie, powietrzu - jeden z najniebezpieczniejszych zwanych insektycydów
-odkryta w 1911 w Niemczech
-jako pestycyd w 1938 we Francji potem w latach 50 w USA
-pierwotnie środek przeciw lepidopterae
Działanie BT:
-białko produkowane w postaci prototoksyny (130-140kDA). DO aktywacji wymaga pH ok. 9,5
-u larw z rodz. Lepidopterae w jelicie cieńkim jest takie pH i odpowiednie proteazy - u ludzi pH w przewodzie pokarmowym jest kwaśne- białko więc nie aktywuje się !
-po rozpuszczeniu w tym pH prototoksyna ulega rozcięciu w specyficznym miejscu. Powstaje toksyna aktywna delta-toksyna
-wiąże się ona do receptorów w komórkach jelit tworząc pory w błonie jelita i wpływ jonów - destabilizacja
-jelito zniszczone przez lizę komórek jelita. Zahamowanie odżywiania, perforacja jelita to bakteria zakaża całą larwę motyla, larwa obumiera.
Sposoby pobierania toksyny przez organizmy:
-bezpośrednie zjadanie części roślin
-zjadanie owadów
BT:
-stosowanie w formie BT-spray
-w USA stosowany od ponad 30 lat
-małe ilości 5 l/ha
-nieszkodliwy dla ludzi i zwierząt, przez 30 lat stosowania prowadzono badania
-obecnie badania skupia się na analizie i obserwacji efektów pobrania produktów obcego genu poprzez organizmy
3.Metody tworzenia szczepionek. Opisz 1 metodę.
Materiał szczepionkowy stanowią:
-inaktywowane (zabite) mikroorganizmy
-osłabione (atenuowane) - na drodze mutacji wstrzykuje się, b.efektywne, większa odporność, niebezpieczeństwo, to to że mogą powodować alergie, stany zapalne.
Szczepionki rekombinowane:
Materiałem szczepionkowym są pojedyncze antygeny, w przypadku wirusów jest to najczęściej białko otoczki. Uzyskuje się je w wyniku ekspresji genu kodującego właściwe białko antygenowe w sposób, który pozwala zachować jego immunogenność. Białko musi być aktywne (zachowywać swoją immunogenność)
Wytwarzanie szczepionek w roślinach transgenicznych:
1.Izolacja genu kodującego białko antygenowe mikroorganizmu chorobotwórczego
a)A.Tumefaciens rozbrojony
b)transformacje genetyczne
2.Rośliny transgeniczne wytwarzają białko antygenowe mikroorganizmu chorobotwórczego
a)rośliny transgenicznie
3.Rozmnażamy je klonalnie
a)albo izolacja i oczyszczenie antygenu i tradycyjne szczepienie (bardziej kosztowne)
b)albo immunizacja na drodze pokarmowej poprzez bezpośrednią konsumpcję
4.Metody otrzymywania GMO zwierząt. Jak powstała owieczka Dolly?
Metody otrzymywania zwierząt genetycznie modyfikowanych:
1.Metody bezwektorowe:
-mikroiniekcja DNA do zygoty;
-modyfikacja komórek zarodkowych ES (Embrionic Stem Cells);
-transplantacja jąder komórkowych;
2.Metody wektorowe:
-transfer DNA - przy pomocy wirusów;
Transplantacja jąder komórkowych
Polega na usunięciu jądra komórkowego z niezapłodnionego oocytu (komórki jajowej) i wszczepieniu jądra z innej komórki pochodzącej z organizmu jaki chcemy klonować. Jądro można pobierać z komórek zarodka, komórek hodowanych in vitro, a także z dorosłych osobników. Tą metodą powstała w '96 roku owieczka Dolly.
5.Czy w Polsce można kupić żywność GMO?
Tak - ekstrakt sojowy z soi genetycznie modyfikowanej, kotlety sojowe;
6.Państwa, w których jest produkcja i jakie rośliny?
Powierzchnia upraw 96-05 - cały czas wzrost, obecnie ok. 90 mln ha na świecie to uprawiane na tej powierzchni rośliny GMO
Kraje o njawiększym areale upraw GMO 2005 (powyżej 50 tyś ha)
1.USA - ok. 50 mln ha GMO roś, głównie soja, kukurydza, bawełna, rzepak, papaja
2.Argentyna - 17 mln ha, soja, kukurydza, bawełna
3.Brazylia - 9,4 mln, soja
Europa: Hiszpania, Portugalia, Francja, Czechy = 0,1 mln
Kukurydza:
-GA21 wprowadzono gen odporności na herbicyd - substancję czynną glifosat, jako pasza i do celów żywnościowych dopuszczona;
-Kukurydza + gen spec.turingensis - wprowadzono gen warunkujący odporność na szkodniki, na paszę