Шпаргалка по "Гендік инженерия"

1	Генетикалық инженерияның негізгі принциптері мен пайда болуының алғы шарттарын көрсетіңіз
2	Эукариот гендерінің құрылымы. Реттегіш және структуралық бөлімдері мен  олардың ген экспрессиясындағы рөлін сипаттаңыз.
3	Эукариоттық гендерді прокариот жүйесінде клондау проблемалары мен оларды шешу жолдарын көрсетіңіз
4	Прокариот гендерінің құрылымы. Реттегіш және структуралық бөлімдері мен олардың ген экспрессиясындағы рөлін сипаттаңыз.
5	Индуцибельді лактозалық оперон мысалында прокариоттардағы транскрипция белсенділігінің негативті және позитивті реттелу процессін түсіндіріңіз
6	Репрессибельді триптофан опероны негізінде транскрипциның аттенуациялану механизіміне түсініктеме беріңіз
7	Реттелгіш промоторлар: lac-, trp-, tac-,  pL-  және T7. Олардың сипаттамасын беріңіз
8	Эукариоттар мен прокариоттар генетикалық ақпаратының ұйымдасуы мен жүзеге асуыныдағы ерекшеліктерді салыстырып сипаттаңыз
9	Гендік инженерияда кеңінен қолданылатын ферменттер және олардың сипаттамасын беріңіз
10	Рекомбинантты ДНҚ молекуласын құрастыруда қолданылатын ферменттер. Рестрикциялаушы эндонуклеаза және ДНҚ лигаза ферменттері.  Олардың классификациясы және қасиеттерін көрсетіңіз
11	ДНҚ және РНҚ матрицасында ДНҚ молекуласының синтезделуін катализдейтін ферменттер. Олардың құрылыс ерекшеліктері мен қасиеттерін көрсетіңіз
12	ДНҚ фрагменттерінің соңдарын модификациялаушы  ферменттер: терминальді трансфераза, полинуклеотид киназа, сілтілі фосфатаза, поли А-полимераза және олардың гендік инженерияда қолданылу аясын көрсетіңіз
13	ДНҚ тізбегін анықтаудың химиялық әдісі (Максам-Гильберт) мен ферментативтік әдістің (Сэнгер әдісі) сипаттамасы мен ерекшеліктерін көрсетіңіз
14	Бактериялық плазмидаларға жалпы түсінік және олардың вектор ретінде қолданылуы үшін қойылатын шарттарды көрсетіңіз
15	рBR322 плазмидалық векторының құрылысы және вектор негізіндегі клондаудың  жалпы бейнесі
16	l - бактериофаг геномы негізіндегі векторлар. l - бактериофагының литикалық және лизогениялық даму жолдарын сипаттаңыз
17	Космидті векторлар мен фазмиданың конструкцисы мен сыйымдылығы, олардың  клетакаға ену және даму ерекшеліктерін көрсетіңіз
18	Генді боліп алу әдістері. Олардың артықшылықтары мен кемшіліктерін көрсетіңіз
19	Рекомбинантты ДНҚ молекуласын құрастыру әдістерін сипаттаңыз
20	Рекомбинантты ДНҚ-ны прокариот жуйелеріне трансформациялау әдістерін сипаттаңыз
21	Фенотиптік селекция көмегімен трансформацияланған клеткаларды анықтау. Селективті маркерлік және репортерлік гендерге сипаттама беріңіз
22	In situ жағдайында нуклеин  қышқылдарының гибридизациясы (Саузерн  және Нозерн блоттинг) әдісітеріне  сипаттама және олардың гендік  инженерияда қолданылу аясы
23	Бөгде геннің трансляция өнімін анықтау әдістерін сипаттаңыз
24	Полимераздық тізбектік реакция, оның этаптары мен реакция компоненттері. ПТР әдісінің қолданылу аясы
25	Рекомбинантты ДНҚ молекуласын клондаудың жалпы бейнесін көрсетіңіз
26	Сахоромицеттердің геномының құрылысы мен гендік инженерияда қолданылу артықшылықтарын көрсетіңіз
27	Ашытқы клеткаларына бөгде генді енгізу мақсатында қолданылатын векторлар: эписомалық, интегральді және клондаушы векторлар (YIp, YEp, YRp) YAC хромосомаға сипаттама беріңіз
28	Ашытқы клеткаларын трансформациялау әдістерін көрсетіңіз
29	Бакуловирустар геномының кұрылысы және вирус геномы негізінде эукариот гендерінің жоғары экспрессиясын қамтамасыз ететін векторларға сипаттама беріңіз
30	Бакуловирус геномы негізінде бөгде генді клондау және экспрессиялау мүмкіндігін  және  Вас-to-Bac гибридті бакуловирус жасау жүйесін сипаттаңыз
31	Өсімдіктер гендік инженериясы.Өсімдік клеткаларының агробактериялық трансформациясының молекулалық-генетикалық механизмін сипаттаңыз
32	Трансгенді өсімдіктер.   Ті –плазмидасы және оның мутанттары. Ті-плазмидасы негізіндегі векторлық жүйелерді сипаттаңыз
33	Өсімдік клеткаларын  және протопластарды  агробактериялар арқылы трансформациялау әдістері. Өсімдіктерге трансгенді енгізудің тура әдісін түсіндіріңіз
34	Жануарлар гендік инженериясы және трансгенді жануарлардың  биотехнологиялық қолданылуына түсініктеме беріңіз
35	Эмбриональді бағаналы клеткалар (Плюропотентті)  және  микроинъекция әдістемесі негізінде трансгенді жануарлар алу процеесін түсіндіріңіз
36	Ретровирустар негізіндегі векторлар мен ядролық алмасу әдісімен трансгенді жануарларды алу әдістеріне сипаттама беріңіз
37	Трансгенді жануар клеткасына енгізудің гомологиялық рекомбинацияға негізделген әдісі. Негативті және позитивті селекцияға сипаттама беріңіз
38	Гендік терапия: ex vivo, in vivo.   Оның негізгі принциптерін  түсіндіріңіз
39	Гендік терапияда генді тасымалдаудың вирустық  және вирустық емес жүйелеріне талдау жасаңыз
40	SV40  геномы және оның аудандарын бөгде ДНҚ кесіндісімен ауыстыру. SV40  вирусы негізіндегі векторларға сипаттама беріңіз
41-70	Есеп

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Генетикалық  инженерияның негізгі принциптері  мен пайда болуының алғы шарттарын  көрсетіңіз

Гендік инженерия – молекулалық биологияның қолданбалы саласы. Гендік инженерияның ашылу тарихы биохимия мен молекулалық генетикадағы зерттулер бойынша көптеген жылдар бойы белоктар макромолекулалар болып саналды және геннің табиғаты белоктық деп айтылды. Тек 1944 жылы Мак Карти, Мак Леод, Эйвери деген ғалымдар тұқым қуалайтын ақпараттың ДНҚ екендігі анықтады. 1953 жылы Уотсон мен Крик қос тізбекті ДНҚ моделін жасады(молекулалық биология дүниеге келді).50-60жылдары генетикалық код зерттелді. E.coli, вирус, плазмидалар зерттеудің объектілері болды. 70 жылдары ферменттер ашылды. ДНҚ қатысты реакцияларды катализдейтін ферменттер негізгілері рестриктазалар мен ДНҚ лигаза.

Гендік инженерия мынандай кезеңдерден тұрды.

1. Генді (ДНҚфрагмент) алу

2. Рекомбинантты ДНҚ молекуласын құрастыру

3. Реципент клеткасына рекомбинантты ДНҚ молекуласын енгізу

1973жылы Коэн мен Боэр  бірінші рет рекомбинантты ДНҚны алуды тапты. Олар рестриктазалық эндонуклеаза ферментін пайдаланып құрамында плазмидалар барын анықтаған. 1980жылы препарат алынды-инсулин. Гендік инженерия жолымен алынған препараттар биотехнологияның негізі. Биотрансформация, ферментация реакторларда жүреді. Рекомбинантты штамдарды медицинада т.б салаларда қолданылып гендік инженерия жолымен алынады. Ол диагностиканың дәлдігін анықтады. Ауру туғызғыштарға қарсы өнімділігі жоғары болды. Ауыл шаруашылығына қатысты жануарлардан (трансгенді тышқан т.б) препараттарды алады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Эукариот гендерінің  құрылымы. Реттегіш және структуралық  бөлімдері мен  олардың ген  экспрессиясындағы рөлін сипаттаңыз.

Эукариоттар гендері. Эукариоттар гендерінің прокариоттардан айырмашылығы  олардың құрылымдық-функциональдық бірлестігі үзілмелі  болып келеді. Эукариотты организмдердің гендері  белгілі бір ретпен кезектесіп келетін, кодталатын бөлімдер – экзондар және кодталмайтын – кірме тізбектер немесе интрондардан  тұрады. Гендегі интрондар саны 2-ден бірнеше ондықтарға  дейін болады. Кейде геннің жалпы ұзындығының 40%-дейін интрондардың үлесіне тиеді. Осындай үзілмелі гендердің кодтаушы тізбектерінен функционалдық генетикалық элемент алынуы үшін кодталмайтын бөлімдер алыстатылып, ал кодталатындар – бір-бірімен қосылуы керек.

Интрондардың мөлшері, саны және орналасатын орны әртүрлі гендерде түрліше болады. Интрондар жеке кодондар аралығында немесе кодондардың өз ішінде болуы мүмкін. Әдетте интрондардың генге шаққандағы саны белокты кодтайтын тізбектің ұзындығына сәйкес артып отырады, ал экзондардың мөлшері орта есеппен 300 жұп нуклеотидтер шамасында болады. Жалпы алғанда интрон тізбектерінің ұзындығы экзондар ұзындығының жиынтығынан екіден он есеге дейін, кейде тіпті одан да көбірек артып кетеді. Үзілмелі геннің алғашқы транскриптінде генге тиісті нуклеотидтік тізбектің бәрі де болады. Одан әрі қарай интрондардың алынып қалуы про-мРНҚ пісіп жетілуі кезінде жүзеге асады, соның барысында экзондар сплайсинг (ағылшынша to splice - өру, өсіру) жолымен ковалентті байланыс арқылы мРНҚ молекулаларына қосылады.

рРНҚ және тРНҚ молекулаларын кодтайтын гендерде интронды кірме тізбектер болуы мүмкін, бірақ бұл гендерде олар сирек кездеседі. тРНҚ гендерінде интрондар антикодондардың ілгегіне жанасады.

Эукариоттардың генетикалық құрылымының бір ерекшелігі оларда саны бірден бірнеше мыңға дейін жететін, қайталанып келіп отыратын гендердің болатындығы.  Мысалы, рРНҚ-ның 18S және 28S гендерінің орналасуы жалпы алғанда барлық эукариоттарда бірдей рРНҚ-ның 18S, 5,8S және 28S гендеріндегі басты тізбек, сол сияқты транскрипцияланатын және транскрипцияланбайтын спейсерлердің ұзындығы жүздеген рет қайталанатын, шамамен 11 мың нуклеотидтер жұбын құрайды. Транскрипцияланбайтын спейсерлердің ұзындығы шамамен  ашыту бактерияларында 1750 нуклеотидтер жұбына тең болса, тышқандарда  олар 30000 нуклеотидтер жұбына тең  келеді.

Гендердің кластерлі құрылымы туралы да мысалдар бар. Адам геномында гемоглобиннің гендері екі кластермен араласады: бүкіл a - тәріздес гендер 16 хромосомада, ал b- тәріздес гендер 11 хромосомада жинақталған. Дрозофиланың гистонды гендері кластерінің жалпы ұзындығы шамамен 500 м.ж.н. (әрқайсысында 5 геннен болатын шамамен 5 м.ж.н. 100 рет қайталанатын бірліктер).

Әртүрлі организмнің геномдарынан сол сияқты хромосоманың бір жерінен екінші жеріне ауысып отыратын мобильді гендер де табылған. Жақында эукариоттардың геномдарында псевдогендер (жалған гендер) деп аталатын, кәдімгі құрылымдық гендерге ұқсас, бірақ белсенді полипептидтерге трансляцияланбайтын тізбектің болатындығы анықталды.

Жалпы қабылданған ереже бойынша транскрипция солдан оңға қарай жүреді, сол себептен бұл суретте геннің басы сол жақта, ал соңы оң жақта көрсетілген. Бұл ДНҚ тізбегінің РНҚ-транскриптегідей екендігін көрсетеді. Транскриптің бірініші нуклеотидінің орнын +1 санымен, ал одан оңға қарай  орналасқан нуклеотидтерді (яғни транскрипция бірлігі ішіндегі) оң таңбалы сандармен (мысалы +10) белгілейді. +1-дің сол жағында ораналасқан (трfнскрипцияланбайтын тізбектер) теріс таңбалы сандармен белгіленеді (мысалы, -15).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Эукариоттық  гендерді прокариот жүйесінде клондау проблемалары мен оларды шешу жолдарын көрсетіңіз

Эукариот жүйесіне тән кДНК негізінде рекомбинантты белоктар алу үшін прокариоттық клеткалар жүйесі пайдаланылады. Алайда, кей жағдайларда бактерия клеткаларында синтезделген эукариоттық белоктар құрылымы тұрақсыз және биологиялық белсенділігі болмайды. Сонымен қатар соңғы өнімді қаншалықты тазалағанмен де оның құрамы бөгде токсинді заттармен немесе адам мен жануарлар организмінде дене температурасының жоғарылауына әкелетін қосылыстар пирогендер болуы мүмкін. Бұл келеңсіздіктерді жеңу үшін, медициналық салада пайдаланылатын тазалығы жоғары рекомбинантты белоктар алу мақсатында эукариоттық экспрессия жүйесі жасалған. Мұндай эукариоттық жүйелермен синтезделген белоктар өзінің биохимиялық, физикалық және функционалдық қасиеттері жағынан табиғи белоктарға жақын болуы керек. Прокариот клеткалары аутенттік  белок варианттарының синтездей алмауы, оларда спецификалық посттрансляциялық модификацияларды енгізудің адекватты механизмдерінің болмауымен түсіндіріледі.

Эукариот клеткалар жүйеісінде белоктар келесі посттрансляциялық өзгерістерден өтеді:

• Дисульфидтік байланыстың түзілуі. Бұл реакцияны дисульфидизомераза деп аталатын фермент катализдейді. Құрылымы дұрыс түзілмеген белок тұрақсыз болып келеді, сондай-ақ мұндай белоктардың активтілігі болмайды.

• Протеолитикалық ыдырау. Полипептидтік тізбектің арнайы участогын (сигналдық пептидтер) кесіп тастау, нәтижесінде функционалды белсенді белок түзіледі.

• Гликозилдену: посттрансляциялық модификациялардың ішіндегі ең маңыздысы болып табылады. Гликозилдену нәтижесінде белокта термотұрақтылық қасиеті, ал кейбір жағдайда – ерекше қасиеттері пайда болады. Гликозилдену реакциясының ең кең таралған түрлері спецификалық қант қалдықтарының серинге немесе треонинге келіп қосылуы – О-гликозилдену және аспарагинге қосылуы N-гликозилдену.

• Белок құрамындағы аминқышқылдарының модификациясы: фосфорлану, ацетилдену, ацилдену, гамма-карбоксилдену, сульфаттану, миристилдену және пальмитоилдену.

Жоғарыда көрсетілген посттрансляциялық модификациялардың ішінде прокариоттық қожайын клеткалар соңғы екеуін: гликозилдену мен белок құрамына кіретін амин қышқылдарының модификациясын дұрыс жүргізе алмайды.

Эукариоттық экспрессиялаушы векторлар құрылысы прокариоттық аналогтарына ұқсас болып келеді, оның құрамында:

• Эукариоттық селективті маркер;

• Эукариоттық промотор;

• Эукариот жүйесіне тән транскрипция мен трансляция терминациясының сайттары;

• мРНК-ның полиаденилдену сигналы болу керек.

Ашытқы жүйесіне гендерді трансформациялаудың 3 әдісі қолданылады. Бірінші әдісте, экзогенді ДНК молекуласын алдын ала химиялық немесе энзимологиялық жолмен клетка қабықшаларынан ажыратылған ашытқы клеткаларына (протопласттарға) тікелей қосады. Келесі бір әдісте клеткаларға бөгде ДНК молекуласын енгізбес бұрын алдын ала литий ацетатымен өңдейді немесе электропорация әдісін қолданады.

Жануарлар клеткаларына рекомбинантты ДНК молекуласын енгізу үшін клеткаларды тұндырылған кальций фосфатымен немесе ДЕАЕ-декстранмен инкубациялайды, немесе электропорация әдісін қолданады. Кейбір жағдайларда, мысалы, трансгенді жануарлар алу мақсатында ретровирустық векторларды қолдану мүмкін.

Клондалған эукариоттық гендердің экспрессиялануын қамтамасыз ету үшін кәдімгі ашытқы Saccharomyces cerevisiae клеткаларын қолданады. Ол үшін бірнеше себеп бар:

Біріншіден, Saccharomyces cerevisiae бір клеткалы организм, оның генетикасы, физиологиясы жақсы зерттелген, сондай-ақ бұларды кішігірім зертханалық колбаларда, сонымен қатар үлкен өндірістік биореакторларда өсіруге болады.

Екіншіден, бұл ашытқы клеткаларынан бірнеше өте мықты промоторлар бөлініп алынған және сипаттамалары берілген. Эндогендік экспрессиялаушы вектор ретінде ашытқы клеткаларына тән табиғи 2 мкм плазмидаларды қолдануға болады.

Үшіншіден, S. сerevisiae клеткасында эукариоттық жүйелерге тән барлық посттрансляциялық модификациялар жүреді.

Төртіншіден, S. сerevisiae клеткалары синтезделген белоктарды ортаға секрециялау қабілетіне ие, белок клеткадан ортаға бөлінгендіктен соңғы өнімді тазалау қиынға соқпайды.

Бесіншіден, Saccharomyces cerevisiae ашытқысын адамзат баласы ерте кезден бастап көптеген тұрмыстық салаларда: атап айтсақ, сыра кайнату, шарап ашыту, наубайханада нан пісіру және т.б. пайдаланып келетіндіктен, АҚШ-тың тағам өнімдері, медикаменттер мен косметикалық құралдарды бақылау департаменті Saccharomyces cerevisiae ашытқысын «қауіпсіз организмдер» (GRAS, generally recognized as safe) қатарына жатқызған. Бұл ашытқы жүйелерінің көмегімен синтезделген белоктар медицинада еш қосымша тексеруді талап етпестен қолданыла беруге болады. S. сerevisiae синтездеген кейбір белоктар вакциналық және фармацевтикалық препараттар ретінде, диагностикалық мақсатта қолданылуда.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Прокариот гендерінің  құрылымы. Реттегіш және структуралық  бөлімдері мен олардың ген  экспрессиясындағы рөлін сипаттаңыз.

Ген – ДНҚ-ның кез-келген ауданы емес, яғни ДНҚ-ның промотор мен терминатормен шектелген ауданы немесе белок, фермент, рибонуклеин қышқылы туралы ақпарат жазылған ауданы.

Гендерді транскриптон немесе транскрип бірлігі деп атайды.

Прокариоттарда гендер полигендромды немесе полицистронды болып келеді. Генде бір немесе бірнеше ақпарат жазылған.

Кез-келген ген екі бөліктен тұрады:

Реттегіш бөлім – транскрипцияланбайды;

Структуралық бөлім – белоктар жайлы ақпарат жазылған бөлім.

Прокариоттарда реттегіш бөлімге промотор мен терминатор жатады. Қандай да болсын промотор де структуралық тізбектер бар.

Терминатор ауданы транскрипция процесінің тежелетін ауданы болып табылады.

Прокариоттардың гендері опейрондық деңгейде ұйымдасқан, яғни бір генде кездейсоқ белок емес, белгілі бір каталитикалық процеске қатысы бар белок туралы ақпарат жазылған.

Промоторлы аймақ  , ТАТА тізбек  (Прибнов бокс) транскрипцияның  белоктық факторлары. 

Промоторлы сайттардың құрылымына талдау жүргізу промотордың қызметінде шешуші роль атқаатын екі консервативті бөлімнің табылуына мүмкіндік берді:-35орналасу реті, -10орналасу реті.

Прокариоттар гендерінің көптегент промоторларың  құрамында универсалды 5’-ТАТА-3’ тізбегі болады, ол бастау нүктесінің алдында шамамен 10 нуклеотидтен тұратындай қашықтықта (-10) орналасады және РНҚ-полимеразамен танылып ажыратылады.  Оларды тұңғыш рет 1975жылы Д.Прибнов Т7 бактериофагының  екі генінің промоторынан  тапқан болатын. Сондықтан бұл тізбектер Прибнов тізбектері(Прибнов-бокс) немесе ТАТА тізбектері д.а.