Bio do MaturyDziały

Techniki i zastosowania biotechnologii – zadania maturalne z biologii

Narzędzia biotechnologii molekularnej

Enzymy restrykcyjne tną DNA w określonych sekwencjach, często zostawiając lepkie końce; ligaza łączy fragmenty wiązaniem fosfodiestrowym. Aby wprowadzić gen do bakterii, gen i plazmid tnie się tym samym enzymem, łączy ligazą i wprowadza zrekombinowany plazmid do komórek. PCR powiela wybrany fragment DNA w cyklach: denaturacja (ok. 95 °C), przyłączanie starterów, wydłużanie przez termostabilną polimerazę Taq; po n cyklach z jednej cząsteczki powstaje 2^n cząsteczek. Elektroforeza rozdziela fragmenty DNA według długości – krótsze wędrują szybciej, w stronę elektrody dodatniej.

Zapamiętaj

  • Ten sam enzym restrykcyjny → komplementarne lepkie końce.
  • Polimeraza Taq jest termostabilna.
  • PCR: liczba kopii podwaja się w każdym cyklu (2^n).
  • DNA ma ładunek ujemny i wędruje do anody (+).

Typowe błędy

  • Pisanie, że enzym restrykcyjny łączy DNA.
  • Liczenie kopii PCR jako 2 × n zamiast 2^n.
  • Twierdzenie, że DNA wędruje do katody.

Wymagania podstawy programowej

  • XV.1 biotechnologia tradycyjna i molekularna
  • XV.2 zastosowania biotechnologii tradycyjnej
  • XV.3 narzędzia biotechnologii molekularnej: polimerazy, ligazy, enzymy restrykcyjne
  • XV.4 hybrydyzacja DNA, analiza restrykcyjna, elektroforeza, PCR, sekwencjonowanie metodą Sangera
  • XV.5 zastosowania w medycynie sądowej, kryminalistyce i diagnostyce
  • XV.6 organizm transgeniczny i GMO – sposoby otrzymywania
  • XV.7 korzyści i zagrożenia stosowania GMO
  • XV.8 klonowanie organizmów
  • XV.9 komórki macierzyste – pozyskiwanie i zastosowania
  • XV.10 poradnictwo genetyczne
  • XV.11 zasada terapii genowej
  • XV.12 szanse i zagrożenia biotechnologii molekularnej
  • XV.13 problemy społeczne i etyczne inżynierii genetycznej

Przykładowe zadania

Zadanie 1

Podczas elektroforezy w żelu agarozowym fragmenty DNA, które mają ładunek ujemny, przemieszczają się w polu elektrycznym w kierunku elektrody dodatniej. W kryminalistyce porównuje się profile DNA śladów z miejsca zdarzenia z profilami osób podejrzanych.

  1. 1.1 Oceń, czy podane informacje są prawdziwe. (1 pkt)

    • . Krótsze fragmenty DNA przemieszczają się w żelu szybciej niż dłuższe.
    • . DNA wędruje w żelu w kierunku elektrody ujemnej (katody).
    • . Do pocięcia DNA w analizie restrykcyjnej stosuje się enzymy restrykcyjne.
    Pokaż odpowiedź

    Odpowiedź: true, false, true

    Żel działa jak sito – krótsze fragmenty łatwiej przeciskają się przez pory. DNA ma ujemny ładunek (reszty fosforanowe), więc wędruje do anody, czyli elektrody dodatniej. Enzymy restrykcyjne tną DNA w ściśle określonych sekwencjach.

  2. 1.2 Wyjaśnij, dlaczego profil DNA pozwala z bardzo dużym prawdopodobieństwem zidentyfikować sprawcę przestępstwa. (1 pkt)

    Pokaż odpowiedź

    Odpowiedź: Każdy człowiek, z wyjątkiem bliźniąt jednojajowych, ma unikatowy zestaw zmiennych sekwencji DNA (np. różną liczbę powtórzeń krótkich sekwencji), więc jego profil prążków jest niepowtarzalny. Zgodność profilu ze śladu z profilem podejrzanego wskazuje, że ślad pochodzi od tej osoby.

    Profil DNA opiera się na wysoce zmiennych (polimorficznych) fragmentach genomu, np. liczbie powtórzeń sekwencji STR. Kombinacja tych wariantów jest u każdego człowieka – poza bliźniętami jednojajowymi – niepowtarzalna.

  3. 1.3 Enzymem łączącym fragmenty DNA wiązaniem fosfodiestrowym jest: (1 pkt)

    • A. helikaza
    • B. ligaza
    • C. enzym restrykcyjny
    • D. odwrotna transkryptaza
    Pokaż odpowiedź

    Odpowiedź: B. ligaza

    Ligaza tworzy wiązanie fosfodiestrowe między końcami fragmentów DNA – w inżynierii genetycznej łączy np. gen z wektorem. Helikaza rozplata podwójną helisę, enzym restrykcyjny tnie DNA, a odwrotna transkryptaza syntetyzuje DNA na matrycy RNA.

Zadanie 2

  1. 2.1 Badanie ojcostwa opiera się na porównaniu: (1 pkt)

    • A. grup krwi rodziców
    • B. wzrostu dziecka i ojca
    • C. profili DNA dziecka, matki i domniemanego ojca
    • D. liczby chromosomów w komórkach
    Pokaż odpowiedź

    Odpowiedź: C. profili DNA dziecka, matki i domniemanego ojca

    Profile DNA, oparte na zmiennych sekwencjach, pozwalają ustalić, które allele dziecko odziedziczyło po matce, a które musi mieć od ojca.

  2. 2.2 Oceń, czy podane informacje są prawdziwe. (1 pkt)

    • . Startery w PCR to krótkie, jednoniciowe odcinki DNA komplementarne do końców powielanego fragmentu.
    • . Do reakcji PCR nie są potrzebne nukleotydy.
    • . Sekwencjonowanie DNA pozwala ustalić kolejność nukleotydów w cząsteczce.
    Pokaż odpowiedź

    Odpowiedź: true, false, true

    Polimeraza buduje nowe nici z nukleotydów (dNTP) dodanych do mieszaniny reakcyjnej. Startery wyznaczają, który fragment zostanie powielony.

  3. 2.3 Wyjaśnij, dlaczego w badaniu ojcostwa każdy prążek w profilu DNA dziecka powinien mieć odpowiednik w profilu matki albo biologicznego ojca. (1 pkt)

    Pokaż odpowiedź

    Odpowiedź: Dziecko dziedziczy po jednym allelu każdego badanego fragmentu od matki i od ojca, więc każdy jego prążek musi pochodzić od jednego z rodziców. Prążek, którego nie ma ani matka, ani badany mężczyzna, wyklucza jego ojcostwo.

    Dziecko dziedziczy połowę materiału genetycznego od każdego z rodziców.

Ćwicz ten dział z oceną odpowiedziSprawdź swój poziom za darmo