GENETYKA - OPRACOWANIA NR 5

19) scharakteryzować podstawowe techniki inżynierii genetycznej, jej zastosowanie w biotechnologii i medycynie ,określić korzyści i zagrożenia płynące z postępów w genetyce.
Lp.	Uczeń potrafi:	Poziom wymagań	WSiP	OPERON
34.	Wyjaśnić pojęcia: a/ biotechologia, b/ inżynieria genetyczna c/ heterozja	P P P		142,143
35.	Wyjaśnić praktyczne metody osiągnięć genetyki klasycznej: selekcji sztucznej, wchowu wsobnego				142
36.	Wyjaśnić metody stosowane w inżynierii genetycznej: a)transformacja, b) transdukcja, klonowanie DNA, koniugacja,				145-147
37.	Wyjaśnić pojęcie: a/ wektor, b/ klonowanie DNA, c/ klon , d/ organizm transgeniczny, e/organizm modyfikowany genetycznie - GMO , f/ klonowanie organizmów				146, 147, 148, 149
38.	Dokonać analizy procesu transformacji.				150
39	Metody wprowadzania DNA do komórki biorcy
40.	Wyjaśnić cechy wektora
41.	Dokonać analizę procesu transdukcji.
42.	Przedstawić schematycznie metody klonowania DNA
43.	Dokonać analizy procesu klonowania DNA
44.	Wyjaśnić metodę in Vitro z wykorzystaniem technik PCR
45.	Określić korzyści wynikające z zastosowania inżynierii genetycznej w rolnictwie
46.	Określić korzyści wynikające z zastosowania inżynierii genetycznej w medycynie
47.	Przedstawić zasadę klonowania owiec
48	Określić celowość wykorzystywania inżynierii genetycznej w sądownictwie
50.	Wyjaśnić sposób tworzenia biblioteki genomowej człowieka.
51.	Określić negatywne skutki inżynierii genetycznej:

GENETYKA - OPRACOWANIA NR 4

19) scharakteryzować podstawowe techniki inżynierii genetycznej,

jej zastosowanie w biotechnologii i medycynie ,określić korzyści

i zagrożenia płynące z postępów w genetyce.

34.Wyjaśnić pojęcia: a/ biotechologia, b/ inżynieria genetyczna c/ heterozja

a/ BIOTECHOLOGIA - celowe zabiegi zmierzające do uzyskania użytecznych ,żywych organizmów

lub produktów z nich pochodzących.

b/ INŻYNIERIA GENETYCZNA - bezpośrednie manipulacje na materiale genetycznym.

c/ HETEROZJA - wybujałość mieszańców ,mieszańce powstały w wyniku skrzyżowania osobników z linii czystych ( homozygotycznych) .Np.: kukurydza - osobniki potomne silnie wyrosły, posiadały dużą plenność.

35.Wyjaśnić praktyczne metody osiągnięć genetyki klasycznej:

a/ selekcji sztucznej, b/ wchowu wsobnego

A/ SELEKCJI SZTUCZNEJ - świadome oddzielanie konkretnych osobników danego gatunku

do dalszych krzyżówek w celu uzyskania odmian o pożądanych cechach.

Np.; stosowana w celu uzyskania krów o większej mleczności,, świni mięsnych ...,

koni szybkich , o dużej wytrzymałości podczas biegów

B/ WCHOWU WSOBNEGO - u zwierząt krzyżowanie ze sobą osobników blisko spokrewnionych , u roślin stosowanie samozapylania. Osiąga się osobniki homozygotyczne,

mniej żywotne i mniej plenne.

36.Wyjaśnić metody stosowane w inżynierii genetycznej:

a) transformacja, b) transdukcja, c/ koniugacja

a/ TRANSFORMACJA - Nabywanie przez komórki biorcy nowych cech w wyniku pobrania obcego DNA występującego w środowisku.

Doświadczenie Griffitha - przeprowadzone na dwóch szczepach dwoinki zapalenia płuc. Zmiana informacji genetycznych danego szczepu komórek bakterii - biorcy pod wpływem innego szczepu bakterii - dawcy innych odmianach genu

Dowiódł sposób przekazywania informacji genetycznej u bakterii

Wykorzystał dwa szczepy bakterii dwoinki zapalenia płuc:

szczep zjadliwy - wywołujący zapalenie płuc,

szczep niezjadliwy ,łagodny- nie wywołujący zapalenia płuc.

I - do myszy wprowadził bakterie żywe zjadliwe - mysz zachorowała,

II - do myszy wprowadził bakterie żywe łagodne - mysz nie zachorowała,

III - do myszy wprowadził bakterie żywe łagodne i bakterie martwe zjadliwe - mysz zachorowała.

Analiza przypadku trzeciego - mysz nie powinna zachorować ponieważ bakterie niezjadliwe nie wywołują choroby.

Dlaczego mysz zachorowała? Bakterie niezjadliwe pobrały informację o zjadliwości

od martwych bakterii zjadliwych. Bakterie niezjadliwe uległy transformacji - stały się zjadliwymi.

b/ TRANSDUKCJA - bierne przenoszenie materiału genetycznego ( DNA) z jednej komórki do drugiej

za pośrednictwem bakteriofaga.

C/ KONIUGACJA - proces płciowy zachodzący między dwiema bakteriami. Jedna zawiera czynnik męski - F+,w którym jest plazmid ( odręne od nukleoidu kolista cząsteczka DNA,

Druga - żęnska - F- ; nie posiada plazmidu. Plazmid może być przekazywany zjednej komórki bakterii

do drugiej podczas koniugacji. Bakterie wtedy zmieniają pleć.

Analiza schematu:

Koniugacja nie jest sposobem rozmnażania płciowego ,ponieważ nie powstają komórki potomne.

37.Wyjaśnić pojęcie:

a/ wektor, b/ klonowanie DNA, c/ klon , d/ organizm transgeniczny,

e/organizm modyfikowany genetycznie - GMO , f/ klonowanie organizmów

A/ WEKTOR - czynnik ( plazmid, wirus, chromosom bakteryjny) ,który przenosi informację genetyczną albo czynnik przenoszący pasożyty lub patogeny z jednego organizmu na drugi.

B/ KLONOWANIE DNA - powielania fragmentu DNA w określonym klonie bakteryjnym

C/ KLON - grupa komórek lub organizmów o identycznych genotypach ,powstałych w wyniku mitotycznego podziału jednej komórki lub podziała jednego organizmu na drodze rozmnażania wegetatywnego lub pączkowania

D/ ORGANIZM TRANSGENICZNY - organizm posiadający obcy gen lub obce geny warunkujące ściśle określone cechy, albo pozbawiony jakiegoś genu.

E/ ORGANIZM MODYFIKOWANY GENETYCZNIE - GMO - organizmy uzyskane metodami inżynierii genetycznej ( nie tylko zawierające obce geny - bakterie , rośliny, zwierzęta, grzyby ) ,

Organizmy w których dokonano zmian w materiale genetycznym.

F/ KLONOWANIE ORGANIZMÓW - uzyskiwanie osobników identycznych genetycznie - klonu.

Np.: gatunki rozmnażające się bezpłciowo - bakterie, pierwotniaki, glony jednokomórkowe..

Np.: bliźnięta jednojajowe u ludzi.

38.Dokonać analizy procesu transformacji.

TRANSFORMACJA - Nabywanie przez komórki biorcy nowych cech w wyniku pobrania obcego DNA występującego w środowisku.

Doświadczenie Griffitha - przeprowadzone na dwóch szczepach dwoinki zapalenia płuc. Zmiana informacji genetycznych danego szczepu komórek bakterii - biorcy pod wpływem innego szczepu bakterii - dawcy innych odmianach genu

Dowiódł sposób przekazywania informacji genetycznej u bakterii

Wykorzystał dwa szczepy bakterii dwoinki zapalenia płuc:

szczep zjadliwy - wywołujący zapalenie płuc,

szczep niezjadliwy ,łagodny- nie wywołujący zapalenia płuc.

I - do myszy wprowadził bakterie żywe zjadliwe - mysz zachorowała,

II - do myszy wprowadził bakterie żywe łagodne - mysz nie zachorowała,

III - do myszy wprowadził bakterie żywe łagodne i bakterie martwe zjadliwe - mysz zachorowała.

Analiza przypadku trzeciego - mysz nie powinna zachorować ponieważ bakterie niezjadliwe nie wywołują choroby.

Dlaczego mysz zachorowała? Bakterie niezjadliwe pobrały informację o zjadliwości

od martwych bakterii zjadliwych. Bakterie niezjadliwe uległy transformacji - stały się zjadliwymi.

39.Metody wprowadzania DNA do komórki biorcy

40.Wyjaśnić cechy wektora:

Cechy wektora:

• Ma jedno miejsce rozpoznawane przez enzym zastosowany do trawienia DNA ( enzym restrykcyjny),

• Ma zdolność namnażania się w komórce gospodarza,

• posiada marker - gen ,nadający komórce, do której został wprowadzony cechę jakiej przedtem

nie miała

41.Dokonać analizę procesu transdukcji.

1.etap - wyizolowanie pojedynczego genu

Enzymy restrykcyjne rozpoznają odpowiednie sekwencje DNA i dokonują cięć w poprzek.

Jeden enzym rozpoznaje tylko jedną sekwencję DNA.

Obszar cięcia enzymów restrykcyjnych ma charakter palindromowy. Palindrom -ułożenie nukleotydów na jednej nici DNA jest takie samo jak na drugiej nici lecz w odwrotnym kierunku.(nukleotydy czytane na jednej nici od przodu są identyczne z nukleotydami na drugiej nici czytane od tyłu)W miejscu cięcia powstają lepkie końce

2. etap - DNA wektora ( plazmid) zostaje przecięte

przez enzymem restryktazą w jednym miejscu - powstają lepkie końce.

3.Połączenie wyciętego DNA ( genu) z DNA wektora za pomocą lepkich końców.

Lepkie końce zwierają komplementarne nukleotydy.

LIGACJA - enzymy LIGAZY sklejają lepkie końce.

4.Powstaje hybrydowy ( zrekombinowany DNA)

5.Wektor z zrekombinowanym DNA wnika do komórki bakterii - bakteria jest zmieniona genetycznie

42. Przedstawić schematycznie metody klonowania DNA

METODY KLONOWANIA

In vivo in vitro

( wewnątrz komórki ( namnażanie w probówce

bakterii) techniką PCR)

43.Dokonać analizę procesu klonowania DNA.

Jest to metoda in vivo. Do komórki bakterii wprowadzono zrekombinowany plazmid. Bakterie namnażają się . Każda komórka potomna zawiera zrekombinowany plazmid.

Jest to metoda in vivo. Bakteria pobrała zrekombinowany plazmid z otoczenia. Wewnątrz komórki bakterii plazmidy ulegają autoreplikacji ( klonowaniu)

44.Wyjaśnić metodę in vitro

z wykorzystaniem techniki PCR.

Rozdzielenie fragmentu cząsteczki DNA

na dwie nici,

Synteza starterów, które przyłączają się

do nici DNA,

Dodanie polimerazy DNA zależnej od DNA

- powstają sklonowane fragmenty DNA.

Metoda ta może być powtarzana wielokrotnie.

46..Określić korzyści wynikające z zastosowania inżynierii genetycznej w rolnictwie

Pozytywne znaczenie w rolnictwie rolnictwie:

A/Stosowanie organizmów transgenicznych:

Pomidory - gen o przedłużonej trwałości przechowywania ( mogą być daleko transportowane, dłużej przechowywane w stanie dobrym do spożycia),

Kukurydza, soja, bawełna - geny odporności na owady szkodniki ( obniżono zużycie środków ochrony roślin, gleba nie jest skażona),

Ryż - złoty ryż - wprowadzenie genów do wytwarzania witaminy A ( ( w krajach

Trzeciego Swiata wit.A zawarta w ryżu zapobiega występowaniu ślepoty , ochrona przed głodem)

B/Stosowanie selekcji sztucznej i chowu wsobnego -

Uzyskanie odmian roślin i ras zwierząt o pożądanych cechach - bardziej plenna kukurydza ,krowy o wysokiej mleczności.

47.Określić korzyści wynikające z zastosowania inżynierii genetycznej w medycynie

A/ Produkcja przez mikroorganizmy transgeniczne różnych substancji:

Drożdże -produkcja szczepionki przeciw wirusowemu zapaleniu wątroby typu B,

Bakterie Escherichia coli ( Pałeczki okrężnicy) - produkcja insuliny ludzkiej, hormonu wzrostu, produkcja leków przeciwzakrzepowych,

B/ Produkcja przez rośliny transgeniczne - aminokwasy egzogenne - lizynę,,metioninę.

Złoty ryż - witamina A - nie występuje slepota

C/ przeszczepy - klonowanie tkanek i narządów do przeszczepów ( narządy będą przyjmowane - zgodność tkankowa)

D/ terapie genowe - poprzez: podstawienie uszkodzonego genu prawidłowym, naprawa uszkodzonego genu, ( np.: wektory wirusowe przenoszą geny kodujące białko ,aktywujące kanały chlorkowe

w komórkach pacjenta( choroba mukowiscydoza)

48.Przedstawić zasadę klonowania owiec

Zasady klonowania owcy:

1.pobrano z jajników owcy komórkę jajowa ( oocyt)

2.Usunięto z oocytu jądro komórkowe.

3.Pobrano komórkę somatyczną.

4.Usunięto z komórki somatycznej jądro komórkowe ( 2n).

5. Jądro z komórki somatycznej wprowadzono do komórki jajowej.

6.Komórkę somatyczną z jądrem(2n) pobudzono do podziałów (bruzdkowanie,organogeneza).

7.Komorkę bruzdkująca wprowadzono do macicy owcy - implantacja.

8.Zarodek rozwija się w macicy - ciąża.

49.Określić celowość wykorzystywania inżynierii genetycznej w sądownictwie .

Potwierdzenie ojcostwa - na podstawie badania DNA dziecka i ojca,

Identyfikacja osoby, która była na miejscu przestępstwa (włosy ,krew ),

Identyfikacja szczątków osób zmarłych.

50.Wyjaśnić sposób tworzenia biblioteki genomowej człowieka.

• trawienie enzymem restrykcyjnym DNA człowieka,

• powstają fragmenty DNA zawierające geny,

• Wprowadzenie fragmentów DNA do wektorów,

• zrekombinowany wektor ,

• Wprowadzenie wektora do bakterii,

• Każda bakteria zawiera inny gen człowieka.

51.Określić negatywne skutki inżynierii genetycznej:

• twory uzyskane w wyniku manipulacji genetycznych mogą być niebezpieczne dla człowieka ( wirusy),

• nowe odmiany roślin uprawnych mogą intensywnie rozprzestrzenić się w przyrodzie i wyprzeć ze środowiska odmiany rodzime,

• w niektórych laboratoriach mogą być prowadzone badania nad bronią biologiczną w celu zniszczenia życia,

1

---