СИСТЕМА ОЦІНЮВАННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ НАПИСАННЯ КОНТРОЛЬНОЇ РОБОТИ

МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ

ЩОДО ВИКОНАННЯ КОНТРОЛЬНОЇ РОБОТИ З КУРСУ «ОСНОВИ ГЕННОЇ ІНЖЕНЕРІЇ»

(заочна форма навчання)

Контрольна робота з основ генної інженерії повинна відображати окремі теоретико-практичні проблеми з дисципліни і виконуватися студентом після вибору ним відповідного варіанта роботи. Вона виконується у формі поєднання реферату (теоретичної частини) та контрольного завдання (практичної частини).

Контрольна робота є логічно сформульованим і поставленим в проблемному плані конкретним науковим завданням, що виражається в пошуку можливих варіантів і шляхів його розв'язання.

Алгоритм виконання контрольної роботи включає:

1) уточнення завдання, виявлення необхідних джерел для роботи над ним;

2) виявлення тенденцій розвитку процесів, що випливають із завдання, їх теоретичне обгрунтування та оцінка;

3) здійснення вирішення завдання (власний варіант), його пояснення та інтерпретація;

4) формулювання заключних висновків з викладанням прогнозу розвитку процесу (явища) в перспективі.

Контрольна робота виконується студентами самостійно. Вона має бути викладена логічно, технічно правильно оформлена. Робота пишеться чітким і розбірливим почерком, допускається також друкований або комп'ютерний її варіант. На кожній сторінці повинні бути залишені поля, а сторінки, крім того, мають бути пронумеровані. Обсяг контрольної роботи не повинен перевищувати 15-20 сторінок. У кінці роботи вміщується список використаних літературних джерел, ставиться підпис студента і дата виконання.

Виконана робота повинна бути відправлена на кафедру біології людини та імунології не пізніше ніж за 1 місяць до початку сесії. Контрольна робота рецензується викладачем та оцінюється ним за п'ятибальною шкалою. При отриманні негативної оцінки робота разом з рецензією повертається студенту на доопрацювання, після чого з урахуванням зауважень передається для повторної перевірки. Якщо контрольна робота виконана без дотримання рекомендацій або не повністю, вона повертається студенту без перевірки на доопрацювання.

ОСНОВИ ГЕННОЇ ІНЖЕНЕРІЇ

ВАРІАНТИ КОНТРОЛЬНОЇ РОБОТИ

(заочна форма навчання)

(виконується вдома і реєструється на кафедрі (ауд.709) не пізніше, ніж за два тижні до початку зимової сесії)

ВАРІАНТ 1

1. Структура ДНК. Методи аналіза ДНК. Сутність технології одержання рекомбінантних ДНК.

2. Історія розвитку генної інженерії. Етапи розвитку науки, їх характеристика.

3. Ферменти, що використовуються в генно-інженерних роботах.

4. Методи очищення рекомбінантних бактеріальних плазмід з наступним міченням клонованих вставок – фрагментів ДНК. Порівняльний аналіз методів ізотопного та неізотопного мічення.

5. Поняття про бактеріальні плазміди.Одержання компетентних клітин Е.соli та їхня трансформація бактеріальними плазмідами.

6. Принцип дії та особливості проведення досліджень за допомогою фотоелектроколориметрів, спектрофотометрів, спектрофлуориметрів.

7. Ген курячого овальбуміну містить 7 екзонних ділянок, приблизна довжина яких: 185-189, 45-53, 129-134, 116-119, 140-144, 152-158, 1030-1034 нуклеотидних пар. Скільки амінокислотних залишків входить до складу курячого овальбуміну?

8. In vitro вдається синтезувати білок, використовуючи для цього готові, вилучені з клітин організмів компоненти (і-РНК, рибосоми, амінокислоти, АТФ, ферменти). Який – овечий чи кроленячий – білок буде синтезуватися, якщо для штучного синтеза взяті рибосоми кроля, а і-РНК – з клітин вівці? Чому?

ВАРІАНТ 2

1. Принципи побудови карт рестрикції. Аналіз фрагментів рестрикції.

2. Методи виділення ДНК, її синтезу та рестрикції.

3. ДНК-зонди. Клонування. Векторні системи. Одержання зондів та їх мічення.

4. Виділення та очищення плазмідної ДНК. Основні методи виділення плазмід. Методи мічення плазмід: радіоактивне, ферментативне, хімічне, їх характеристика.

5. Мічення дволанцюгової ДНК. Метод науклеотидного заміщення (ник-трансляція). Метод розсіяної затравки. Одержання зондів за допомогою полімеразної ланцюгової реакції.

6. Принцип методу гель-електрофорезу нуклеїнових кислот. Характеристика поліакриламідного та агарозного гелів. Апарати для електрофорезу в вертикальних та горизонтальних пластинах гелю.

7. Оперон містить 10 800 нуклеотидів. У ньому закодовано три поліпептидні ланцюги, кожен з яких складається з 360 амінокислотних залишків. На інтронні ділянки структурних генів припадає 3 600 нуклеотидів. Визначити лінійні розміри та молекулярну масу гена-оператора.

8. Оперон містить 9300 нуклеотидів. У ньому закодовано три поліпептидні ланцюги, кожен з яких складається з 250 амінокислотних залишків. Молекулярна маса інтронних фрагментів така ж сама, як і екзонних. Визначити лінійні розміри гена-оператора.

ВАРІАНТ 3

1. Синтез РНК-зондів методом транскрипції іn vitro.

2. Вибір вектора. Одержання ДНК-матриці. Транскрипція. Переваги РНК-зондів та можливості їх використання.

3. Одержання олігонуклеотидних зондів.Типи олігонуклеотидних зондів та їх використання.

4.Блот-гібридизація ДНК. Виготовлення ДНК-блотів за Саузерном та дот-блотів. Використання блот-гібридизації для вивчення хвороб людини.

5. Блот-гібридизація РНК. Виготовлення Нозерн-блотів та РНК-дот-блотів.Виявлення гібридизованих та ізотопно мічених зондів. Виявлення неізотопно мічених зондів.

6. Апарати для електрофорезу в вертикальних та горизонтальних пластинах гелю. Приготування препаратів нуклеїнових кислот для електрофорезу.

7. Молекула проі-РНК складається з 900 нуклеотидів, причому на інтронні ділянки припадає 300 нуклеотидів. Яку кількість амінокислотних залишків містить поліпептид, закодований відповідною і-РНК? Визначте довжину і масу молекули і-РНК, яка братиме участь у трансляції.

8. У молекулі проі-РНК на інтронні ділянки припадає 800 нуклеотидів. Визначити молекулярну масу і довжину структурного гена, якщо в ньому закодовано поліпептид, маса якого становить 20 000 а.о.м.

ВАРІАНТ 4

1. Особливості електрофоретичного фракціонування фрагментів сумарної ДНК, вірусної ДНК, різних типів РНК, білок-нуклеїнових комплексів.

2. Ідентифікація особистості: аналіз поліморфізма довжини ампліфікованих фрагментів. Умови проведення ПДРФ-аналіза. Способи виділення ДНК.

3. Конструювання рекомбінантних ДНК. Сутність рестриктазно-лігазного метода. Сутність коннекторного метода зшивання тупих кінців.

4. Методи секвенування ДНК: Метод Маскама и Гилберта (хімічний); метод Сенгера (ферментативний).

5. Методи клонування ДНК, їх характеристика.

6. Способи упаковки рекомбінантної ДНК у фагові частки. Косміди та фазміди. Принципи конструювання штучних хромосом. Ретровірусні та аденовірусні вектори, вектори на основі хромосом аденоасоційованих вірусів.

7. Структурний ген містить 384 цитидилових нуклеотиди, що становить 20% їхньої загальної кількості. В екзонних ділянках цього гена закодований білок, який складається з 120 амінокислотних залишків. Визначити нуклеотидний склад гена. Яка молекулярна маса інтронних ділянок гена? Наскільки зріла і-РНК коротша за проі-РНК?

8. Як відомо, ІХ фактор зсідання крові – антигемофільний білок, що складається з 415 амінокислотних залишків. Локус гена, який кодує цей білок, міститься в одній з аутосом. Скільки нуклеотидів міститься в інтронах цього гена, якщо маса гена дорівнює 1 431 750 а.о.м.?Як називається хвороба, спричинена мутацією даного гена?

ВАРІАНТ 5

1. Геномні бібліотеки, клонування ДНК in vivo. Два типи бібліотек ДНК: геномна та клонова, їх характеристика.

2. Полімеразна ланцюгова реакція (сутність і методика). Напрямки використання ПЛР.

3. Способи введення рекомбінатної ДНК у клітину: векторний та прямого введення. Вимоги до векторної ДНК, її склад. Селективні та репортерні гени.

4. Регуляція експресії прокаріотичних генів. Аттенуація, її сутність.

5. Особливості регуляції експресії генів еукаріотів.

6. Принцип методу імпульсного гель-електрофорезу ДНК. Характеристика модифікацій методу та апаратів для фракціонування ДНК. Особливості виготовлення препаратів ДНК для імпульсного гель-електрофорезу.

7. Збудник СНІДу – ВІЛ – ретровірус, спадкова інформація якого міститься в РНК, що складається з 9 213 нуклеотидів. Ця РНК містить 7 генів: 3 структурних і 4 – регуляторних. Перелічити основні етапи реалізації спадкової інформації, закодованої в РНК ВІЛ. Укажіть основні ферменти, які каналізують ці етапи. Визначте молекулярну масу регуляторних генів, якщо на структурні гени ВІЛ припадає 4 000 нуклеотидів. Визначте сумарну молекулярну масу білкових молекул, закодованих у геномі вірусу.

8. Оперон ( сукупність структурних генів і гена-оператора) містить 10 800 нуклеотидів. У ньому закодовано три поліпептидних ланцюги, кожен з яких складається з 560 амінокислотних залтишків. Визначте молекулярну масу і довжину гена-оператора.

ВАРІАНТ 6

1. Особливості організації генома еукаріотів. Мозаїчність генів. Процесинг. Присутність регуляторних елементів, що регулюють транскрипцію.

2. Типи векторів для введення гена в еукаріотичну клітину: бактеріальні плазміди, віруси, косміди, фазміди, віроїди, плазміди агробактерій, хлоропластна та мітохондріальна ДНК, транспазони, їх характеристика.

3. Біобалістика та інші методи прямого введення генів.

4. Способи прямого введення генів в еукаріотичну клітину: трансфекція, мікроінєкція, екстраполяція, метод міні-клітин, упаковка у ліпосоми, електронна пушка.

5. Бібліотеки та клонотеки кДНК, генів та нуклеотидних послідовностей. Клонотеки генів. Способи їх одержання. Поняття про репрезентативність

клонотеки. Клонотеки геномної ДНК та кДНК.

6. Пошук послідовностей у клонотеках генів. Використання мічених зондів. Гібридизація із зондами. Одержання бібліотек EST-послідовностей. Методи скринінга бібліотек та клонотек ДНК.

7. У вірусів тютюнової мозаїки (ВТМ) носієм генетичної інформації є одна одноланцюгова молекула РНК, що виконує функцію ДНК і складається з 6500 нуклеотидів. Одна білкова молекула ВТМ складається з 158 амінокислотних залишків. Визначити:

а) довжину гена, що кодує первинну структуру цієї білкової молекули;

б) що має більшу масу і в скільки разів: молекула білка ВТМ чи відповідний ген? (відносна молекулярна маса одного нуклеотида – 345, амінокислоти – 100);

в) скільки видів білкових молекул (якщо кожний складається з 200 мономерів) закодовано в РНК ВТМ?

г) який білок – тютюновий чи вірусний – синтезується в рибосомі тютюну, зараженого РНК віруса?

8. Бактерія E. coli містить одну молекулу ДНК з молекулярною масою 2 х 109, а бактеріофаг, що паразитує у кишковій паличці, містить також одну молекулу ДНК з масою 3 х 107.

а) скільки видів білкових молекул може бути закодовано в ДНК бактерії, якщо припустити, що типова білкова молекула складається з 200 мономерів? Скільки видів білкових молекул закодовано в ДНК фага?

б) що має більшу масу і в скільки разів – одна молекула білка (складається з 200 мономерів) бактерії чи ген, що її кодує?

в) чому ДНК бактерії довше за ДНК фага? У скільки разів?

г) порівняти довжину молекули ДНК бактерії з довжиною всієї бактеріальної клітини (1 мкм). У скільки разів ДНК довше за саму клітину? Як така ДНК може вміститися у клітині?

ВАРІАНТ 7

1. Способи введення генів у клітини ссавців. Характеристика векторів для переносу генів у тваринні клітини (ретровіруси, МАС-хромосоми).

2. Одержання трансгенних організмів у результаті маніпуляцій із соматичними клітинами. Одержання транс генних організмів у результаті маніпуляцій із статевими клітинами. Селективні маркери, що використовуються для ідентифікації модифікованих клітин.

3. Генетична трансформація соматичних клітин ссавців.

4. Генотерапія та її типи (замісна та коректуюча).

5. Виділення препаратів тотальної та плазмідної ДНК при центрифугуванні у градієнтах хлориду цезію з бромідом етидію.

6. Визначити співвідношення (А+Т/Г+Ц), довжину і масу фрагмента молекули ДНК, який кодує поліпептид лей – іле – мет – ала – сер – три – гіс – глі – тир. Скільки часу триватиме синтез поліпептиду на рибосомі?

7. Одержання бібліотек EST-послідовностей. Методи скрининга бібліотек та клонотек ДНК.

8. Зворотня трансляція. Використання антитіл для добору клонів в експресованих клонотеках. Клонування in silico. Позиційне клонування.

ВАРІАНТ 8

1. Трансформація рослинного геному. Методи введення генів у клітини рослин. Введення ДНК у клітини рослин за допомогою Ti- и Ri-плазмид. Коінтегративні та бінарні вектори.

2. Експресія генетичного матеріала в трансгенних рослинах.

3. Різновиди ПЛР. Ампліфікація довгих фрагментів ДНК. Методи підвищення точності ампліфікації. Одержання точкових мутацій, делецій і вставок за допомогою ПЛР.

4. Досягнення генної інженерії рослин. Проблеми біологічної небезпеки трансгенних рослин.

5. Методи виділення та визначення активності ферментів. Одиниці ферментативної активності. Молекулярна та питома активність ферментів.

6. Явище модифікації-рестрикції. Системи модифікації-рестикції, їх номенклатура та генетичний контроль. Роль систем рестрикції і модифікації ДНК, що індукуються клітиною-хазяїном. Метилювання ДНК фагів і бактерій.

7. Скільки амінокислотних залишків (у середньому) містить білкова молекула, якщо у фрагменті ДНК розміром 10 200 нм закодовано 20 білкових молекул?

8. Скільки амінокислотних залишків (у середньому) містить 4 білкових молекули, якщо фрагмент ДНК, що їх кодує, має молекулярну масу 4 х 106 а.о.м.?

ВАРІАНТ 9

1. Досягнення та перспективи розвитку генної інженерії тварин.

2. Генотерапія спадкових хвороб людини.

3. Генетичні та фізичні карти геному. Особливості структурно-функціональної організації геномів вірусів.

4. Будова та функціонування геномів прокаріотів. Модель Жакоба-Моно.

5. Регуляція транскрипції. Аттенуація. Бактеріальний промотор.

6. Плазміди та мобільні генетичні елементи бактерій. Будова IS-елементів та транспозонів (Tn3, Tn5, Tn9) бактерій. Біологічне значення мобільних генетичних елементів.

7. Скільки нуклеотидів містить ген, в якому закодовано первинну структуру білка, що складається з 145 амінокислотних залишків? Яка молекулярна маса і довжина цього гена?

8. Молекула білка має 280 амінокислотних залишків. Визначити довжину і масу гена, що кодує білкову молекулу. Скільки часу триватиме біосинтез цієї білкової молекули?

ВАРІАНТ 10

1. Розділи генетичної інженерії та етапи її становлення.

1. Регуляція експресії генів прокаріотів, вірусів, еукаріотів.

2. Ферменти, що використовуються в генній інженерії, їххарактеристика.Ферменти рестрикції і модифікації.

3. Принципи побудови рестрикційних карт хромосом.

4. Характеристика ферментів,що використовуються при конструюванні рекомбінантних ДНК.

5. Ферменти, за допомогою яких одержують фрагменти ДНК.

6. Відносна молекулярна маса білка – 100 000, молекулярна маса однієї амінокислоти (АК) – 100. Визначити довжину відповідного гена, що кодує поліпептидний ланцюг (відстань між двома нуклеотидами - 0,34 нм).

7. Фрагмент молекули ДНК містить 440 гуанілових нуклеотидів, що становить 22% загальної кількості. Визначити масу цього фрагмента ДНК, якщо молекулярна маса одного нуклеотиду становить 345 а.о.м. Визначити довжину і молекулярну масу і-РНК, яка є транскрипційною копією цього фрагмента.

ВАРІАНТ 11

1. Ферменти, що синтезують ДНК на матриці ДНК або РНК. Ферменти, що з’єднуютьфрагменти ДНК. Ферменти, які дозволяють здійснити зміну структури кінців фрагментів ДНК.

2. Механізм і типи модифікаційних змін у бактерій. Принципи адресної доставки трансгенів. Керування експресією трансгенів у клітинах-мишенях.

Фактори, що впливають на ефективність експресії рекомбінантних генів у

бактеріальних клітинах.

3.Способи синтезу лінкерів, адаптерів, праймерів, промоторів хімічним методом.

4. Основні напрямки та досягнення генної інженерії тварин.

5. Регульована експресія трансгенів в організмі тварин.

6. Генетичний контроль біосинтеза білка.

7. Фрагмент молекули адренокортикотропного гормону передньої частки гіпофіза має будову: сер – тир – сер – мет. Визначити черговість антикодонів т-РНК, що беруть участь у біосинтезі цього фрагмента.

8. Молекулярна маса одного з ланцюгів ДНК – 119 025 а.о.м. Визначити кількість мономерів білка, закодованого в ланцюзі ДНК. Скільки часу потрібно для трансляції?

ВАРІАНТ 12

1. Принципи конструювання культур клітин - реципієнтів для клонування рекомбінантних ДНК. Характеристика штамів E.coli -реципієнтів для рекомбінантних ДНК. Огляд методів введення екзогенної ДНК в клітину.

2. Ti-плазміди та T-ДНК. Вектори на основі Ti-плазмід. Вектори на основі хлоропластної та мітохондріальної ДНК.

3. Основні етапи одержання трансгенних рослин. Фітогормони, що використовуються для регенерації рослин.

4. Соматичний ембріогенез. Методи, що використовуються для трансформації різних об’ктов рослинного походження.

5. Системи контролю експресії рекомбінантних генів у рослин. Етапи одержання трансгенних рослин за допомогою агробактерій.

6. Трансформація цілих рослин (in planta). Трансгенні хлоропласти та їх використання.

7. За даними біохімічного аналізу, 22% загальної кількості нуклеотидів і-РНК припадає на аденілові, 12% - на уридилові, 26% - на гуанілові азотисті основи. Визначити нуклеотидний склад ДНК, з якої транскрибована ця і-РНК.

8. Первинна структура більшості білків еукаріотів починається з метіоніну, який пізніше, як правило, відокремлюється. Як називається кодон, що стоїть на початку структурного гена і кодує метіонін? Яка послідовність азотистих основ у ньому? Укажіть напрямок транскрипції і трансляції цих триплетів. Визначити нуклеотидний склад антикодону Met т-РНК.

ВАРІАНТ 13

1. Переваги використання хлоропластів для експресії трансгенів. Одержання транспластомних одноклітинних водоростей.

2. Захворювання людини, до яких можна застосовувати генну терапію. Стратегії генної терапії (перенесення в клітину "здорового" гена, пригнічення небажаної функції гена, посилення імунної відповіді).

3. Переваги і труднощі використання рослин як обєкта генно-інженерних досліджень. Досягнення і перспективи генної інженерії рослин.

4. Одержання рослинних геномодифікованих об'єктів, їх властивості, вплив на якість продуктів харчування.

5. Використання методів генної інженерії для одержання біологично активних пептидів, гормонів, інсулина, інтерферонів.

6. Полімеразна ланцюгова реакція (ПЛР) та її використання. Будова сучасного ампліфікатора. Компоненти реакційної суміші, необхідні для проведення ПЛР. Варіанти ПЛР.

8. Для картування генов leuA (2 хв.), рrоА (6 хв.), lacZ (8 хв.) и purE (12 хв.) у Escherichia coli методом припинення кон’югації краще використовувати в якості донора штам HfrH (прототроф, чутливий до стрептомицину). Який генотип повинен мати реціпієнтний штам? Чому для контрселекції (пригнічення роста) клітин донорного штама слід використовувати стрептомицин (хромосомный ген чутливості-стійкості до стрептомицину rpsL, 72 хв)? Які середовища для знаходження рекомбінантів слід приготувати? Як проводити добір рекомбінантів? Які рекомбінанти утворюватимуть колонії на цих середовищах?

ВАРІАНТ 14

1. Способи виділення та очищення препаратів ДНК та РНК.

2. Використання сайтів рестрикції в якості генетичних маркерів ДНК. Фізичне картування ДНК. Поняття про шмер.

3. Методи хімічного синтезу олігонуклеотидів. Етапи синтезу дволанцюгових фрагментів ДНК in vitro. Хімічний синтез лінкерів, адаптерів, регуляторних ділянок, ДНК-зондів, праймерів, нонсенс-кодонів.

4. Ферментативний синтез генів. Синтез к-ДНК за участю зворотної транскриптази (ревертази). Етапи синтезу к-ДНК. Праймери для зворотної транскрипції. Методи виділення індивідуальних к-ДНК.

5. Використання ПЛР для мічення ДНК. Мічення ДНК за допомогою транскрипції in vitro. Мічення к-ДНК за допомогою зворотної транскрипції.

6. Гібридизація нуклеїнових кислот in situ. Блот-гібридизація нуклеїнових кислот. Поняття про блоттинг. Електроблотинг. Фіксація нуклеїнових кислот на фільтрах. Методи гібридизації нуклеїнових кислот, їх характеристика.

7. Методи визначення нуклеотидної послідовності РНК.

ВАРІАНТ 15

1. Напрямки використання методів гібридизації нуклеїнових кислот. Створення і використання ДНК-мікрочіпів. Основні недоліки метода блот-гібридизації.

2. Методи визначення нуклеотидної послідовності ДНК. Метод секвенування ДНК за допомогою специфічного хімічного розщеплення ( метод Максама і Гілберта).

3. Секвенування ДНК методом полімеразного копіювання Сенджера (метод термінуючих аналогів нуклеотидів). Характеристика векторів для секвенування ДНК.

4. Гібридизація як метод виявлення специфічних послідовностей нуклеотидів. Гібридизація за Саузерном. Концепція STS-маркерів. Комп’ютерний аналіз нуклеотидних послідовностей. Електронна ПЛР. Підготовка матриць для полімеразного копіювання.

5. Переваги і недоліки вказаних методів секвенування ДНК. Альтернативні техніки секвенування (використання скануючої тунельної мікроскопії, секвенування за допомогою молекулярної гібридизації).

6. Стратегії секвенування всього генома окремих організмів. Секвенування кДНК. Етапи секвенування великих ділянок ДНК. Приклади секвенування ДНК окремих хромосом та геномів. Геноміка, транскриптоміка, протеоміка.

7. В експерименті з трансдукції у Escherichia coli фагом Р1 в якості донора використовували прототрофний штам, стійкий до азиду натрію (Azi^г), а в якості реципієнта штам Leu^- Thr^- Azi^s (ауксотроф по лейцину та по треонину, чутливий до азиду). Оброблені фаголизатом реціпієнтні клітини висівали на селективні середовища для добору певних типів рекомбінантів: Leu⁺, Thr⁺ та Leu⁺ Thr⁺. У колоніях рекомбінантів, що виросли, аналізували неселективні маркери. Серед трансдуктантів Leu⁺ опинилося Azi^r - 48% та Thr⁺ - 2%. Серед Thr⁺ не було жодного клона Azi^r, a Leu⁺ - 3%. Жоден з рідких клонів Leu⁺ Thr⁺ не був Azi^r. Які середовища були використані для добору й аналізу трансдуктантів? Визначити розмір геному фага Р1.

8. Ген курячого овальбуміну містить 7 екзонних ділянок, приблизна довжина яких: 185-189, 45-53, 129-134, 116-119, 140-144, 152-158, 1030-1034 нуклеотидних пар. Скільки амінокислотних залишків входить до складу курячого овальбуміну?

ВАРІАНТ 16

1. Методи клонування ДНК. Клонування фрагментів ДНК за сайтами рестрикції, а також з використанням адаптерів, лінкерів та коннекторів.

2. Бібліотеки та клонотеки кДНК, генів та нуклеотидних послідовностей. Способи їх одержання. Поняття про репрезентативність клонотеки. Клонотеки геномної ДНК та кДНК.

3. Пошук послідовностей нуклеотидів у клонотеках генів. Використання мічених зондів: гомологичні та гетерологічні зонди.

4. Одержання бібліотек EST-послідовностей. Методи скринінгу бібліотек та клонотек ДНК. Гібридизація із зондами. Використання ПЦР. Використання антитіл та функціональні тести. Позиційне клонування.

5. Поняття про вектор. Вимоги до векторних молекул. Типи векторів, їх конструювання. Вектор та його ємкість. Полілінкер. Функціональна класифікація векторів: экспресуючі вектори, човникові (бінарні) вектори.

6. Конструювання та використання векторів для клонування генів у клітинах дріжджів, ссавців і людини. Методи та механізми трансформації клітин рекомбінантними ДНК. Знаходження трансгенних клітин.

ВАРІАНТ 17

1. Типи векторів, їх характеристика та їхнє функціональне призначення.

Підходи до конструювання векторів.

2. Фактори, що впливають на ефективність експресії рекомбінантних генів у бактеріальних клітинах.

3. Конструювання, будова і використання дріжджових штучних хромосом (YAC). Векторні системи на основі фага Р1 (PAC). Бактерійні штучні хромосоми (BAC). Штучні хромосоми ссавців (MAC) та людини (HAEC).

4. Характеристика загальних стратегій створення рекомбінантних ДНК: метод "дробовика" (shotgun - клонування), ПЛР - клонування, клонування із використанням гетерологічних гібридизаційних проб.

5. Створення і вивчення бібліотек геномів. Особливості підготовки матеріалу для отримання бібліотеки. Розрахунок числа рекомбінантних клонів, необхідних для отримання репрезентативної бібліотеки генома. Формула Кларка і Карбона.

6. К-ДНК - бібліотеки. Ампліфікація бібліотек. Скринінг бібліотек з метою виявлення певних генів. Створення бібліотеки геному як умова його фізичного картування та секвенування. Впорядкування бібліотеки геному. "Прогулянки" по хромосомах. Методи побудови контигів та суміщених фізично-генетичних карт (енциклопедій геномів).

7. Як відомо, ІХ фактор зсідання крові – антигемофільний білок, що складається з 415 амінокислотних залишків. Локус гена, який кодує цей білок, міститься в одній з аутосом. Скільки нуклеотидів міститься в інтронах цього гена, якщо маса гена дорівнює 1 431 750 а.о.м.?Як називається хвороба, спричинена мутацією даного гена?

8. Молекула проі-РНК складається з 900 нуклеотидів, причому на інтронні ділянки припадає 300 нуклеотидів. Яку кількість амінокислотних залишків містить поліпептид, закодований відповідною і-РНК? Визначте довжину і масу молекули і-РНК, яка братиме участь у трансляції.

Магістри

ВАРІАНТ 1

1. Біологічні, хімічні, фізичні та механічні методи введення рекомбінантних ДНК у клітини. Експресія генів у складі рекомбінантних молекул ДНК.

2. Способи досягнення високоефективної транскрипції генів, що клонуються. Характеристика промоторів, які використовують в векторах експресії.

3. Трансляційна регуляція експресії клонованих генів. Підходи до оптимізації використання кодонів в генах, що клонуються. Трансляційні енхансери в векторах експресії. Підходи до стабілізації мРНК клонованих генів. Теоретичне та практичне значення оптимізації експресії клонованих генів.

4. Генно-інженерне конструювання та розщеплення білків. Процедури білкової інженерії. Введення дисульфідних зв'язків, зменшення числа вільних сульфгідрильних залишків, заміни залишків амінокислот. Підходи до збільшення активності ферментів та зміни їх специфічності.

5. Основні напрямки, теоретичне та практичне значення генетичної інженерії промислових мікроорганізмів. Стратегія клонування ДНК в клітинах бактерій, особливості введення в їх клітини екзогенної ДНК та експресії рекомбінантних ДНК.

6. Векторні молекули, що використовуються у генній інженерії рослин, їх характеристика. Методи перенесення екзогенної ДНК у клітини рослин.

7. Оперон ( сукупність структурних генів і гена-оператора) містить 10 800 нуклеотидів. У ньому закодовано три поліпептидних ланцюги, кожен з яких складається з 560 амінокислотних залтишків. Визначте молекулярну масу і довжину гена-оператора.

8. Структурний ген містить 384 цитидилових нуклеотиди, що становить 20% їхньої загальної кількості. В екзонних ділянках цього гена закодований білок, який складається з 120 амінокислотних залишків. Визначити нуклеотидний склад гена. Яка молекулярна маса інтронних ділянок гена? Наскільки зріла і-РНК коротша за проі-РНК?

ВАРІАНТ 2

1. Принципова схема отримання трансгенних рослин. Етапи одержання трансгенних рослин за допомогою агробактерій.

2. Основні напрямки використання трансгенних рослин. Створення трансгенних рослин, стійких до ураження комахами, до гербіцидів, толерантних до стресів тощо. Генно-інженерні маніпуляції, спрямовані на зміни пігментації квітів, збільшення рівня синтезу та модифікацію рослинних метаболітів.

3. Переваги і труднощі використання рослин як обєкта генно-інженерних досліджень. Теоретичне та практичне значення генетичної інженерії рослин, її досягнення та перспективи розвитку.

4. Клонування багатоклітинних організмів. Етапи клонування. Методи введення ядер соматичних клітин в яйцеклітини. Причини низької ефективності клонування. Стадії клонування ссавців. Неможливість створення ідентичних копій (клонів) багатоклітинних организмів.

5. Феномен трансгенозу. Необхідність одержання трансгенних тварин. Культивування тваринних клітин in vitro. Маркерні гени для генної та клітинної інженерії тварин. Гібридизація соматичних клітин тварин.

6. Вектори, що використовуються для доставки трансгенів в організм ссавців. Перенесення генетичного матеріалу в тваринні клітини за допомогою міні-клітин, ізольованих ядер та хромосом, ліпосом. Вектори для Drosophila на основі P-елементів. Невірусні вектори для тваринних клітин.

8. Бактерія E. coli містить одну молекулу ДНК з молекулярною масою 2 х 109, а бактеріофаг, що паразитує у кишковій паличці, містить також одну молекулу ДНК з масою 3 х 107. а) скільки видів білкових молекул може бути закодовано в ДНК бактерії, якщо припустити, що типова білкова молекула складається з 200 мономерів? Скільки видів білкових молекул закодовано в ДНК фага? б) що має більшу масу і в скільки разів – одна молекула білка (складається з 200 мономерів) бактерії чи ген, що її кодує? в) чому ДНК бактерії довше за ДНК фага? У скільки разів? г) порівняти довжину молекули ДНК бактерії з довжиною всієї бактеріальної клітини (1 мкм). У скільки разів ДНК довше за саму клітину? Як така ДНК може вміститися у клітині?

ВАРІАНТ 3

1. Шляхи отримання трансгенних тварин. Методи перенесення in vitro екзогенної ДНК в тваринні клітини, їх характеристика.

2. Фактори, що впливають на експресію трансгенів в організмі трансгенних тварин. Спрямована активація та інактивація генів in vivo. Класичний підхід до одержання генних нокаутів: використання гомологічної рекомбінації. Сучасні методи інактивації генів з використаннямм енхансерних, генних та промоторних ловушок.

3. Методи, проблеми та перспективи клонування хребетних тварин.

4. Характеристика трансгенних тварин та їх практичне використання: трансгенні тварини- біореактори («біологічні фабрики»), трансгенні тварини з виключеними генами (генний нокаут). трансгенні тварини як генетичні моделі спадкових захворювань.

5. Поняття про генну терапію. Захворювання людини, до яких можна застосовувати генну терапію. Стратегії генної терапії (перенесення в клітину "здорового" гена, пригнічення небажаної функції гена, посилення імунної відповіді).

6. Шляхи ex vivo та in vivo перенесення генетичної інформації в організм хворих. Вектори для генної терапії (вірусні, невірусні). Маркери в генній терапії. Використання таргетинга та антисенс - нуклеотидів в генній терапії.

7. Визначити співвідношення (А+Т/Г+Ц), довжину і масу фрагмента молекули ДНК, який кодує поліпептид лей – іле – мет – ала – сер – три – гіс – глі – тир. Скільки часу триватиме синтез поліпептиду на рибосомі?

8. Збудник СНІДу – ВІЛ – ретровірус, спадкова інформація якого міститься в РНК, що складається з 9 213 нуклеотидів. Ця РНК містить 7 генів: 3 структурних і 4 – регуляторних. Перелічити основні етапи реалізації спадкової інформації, закодованої в РНК ВІЛ. Укажіть основні ферменти, які каналізують ці етапи. Визначте молекулярну масу регуляторних генів, якщо на структурні гени ВІЛ припадає 4 000 нуклеотидів. Визначте сумарну молекулярну масу білкових молекул, закодованих у геномі вірусу.

ВАРІАНТ 4

1. Підходи до генної терапії раку. Генна терапія інфекційних захворювань. Етичні проблеми генної терапії. Проблеми генетичної безпеки людини.

2. Використання трансгенних тварин у фундаментальних дослідженнях. Основні напрямки та досягнення генної інженерії тварин. Використання трансгенних тварин у тваринництві.

3. Одержання та досвід використання рослинних геномодифікованих об'єктів.

4. Злиття протопластів як метод конструювання і вивчення штамів мікроорганізмів.

5. Особливості експресії генів: експресія генів при перенесенні їх між різними видами прокаріотів; експресія генів бактерій в клітинах еукаріотів; експресія генів еукаріотів в клітинах прокаріотів; експресія генів при перенесенні їх між різними видами еукаріотів.

6. Використання олігонуклеотидів для спрямованого мутагенезу. Одержання множинних мутацій в обмежених ділянках ДНК за допомогою "вироджених" олігонуклеотидів. Конструювання синтетичних мутантних генів за допомогою двох пар олігонуклеотидів. Внесення точкових мутацій за допомогою ПЛР.

8. У вірусу тютюнової мозаїки (ВТМ) носієм генетичної інформації є одна одноланцюгова молекула РНК, що виконує функцію ДНК і складається з 6500 нуклеотидів. Одна білкова молекула ВТМ складається з 158 амінокислотних залишків. Визначити: а) довжину гена, який кодує первинну структуру цієї білкової молекули; б) що має більшу масу і в скільки разів: молекула білка ВТМ чи відповідний ген? (відносна молекулярна маса одного нуклеотида – 345, амінокислоти – 100); в) скільки видів білкових молекул (якщо кожний складається з 200 мономерів) закодовано в РНК ВТМ? г) який білок – тютюновий чи вірусний – синтезується в рибосомі тютюну, зараженого РНК віруса?

СИСТЕМА ОЦІНЮВАННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ НАПИСАННЯ КОНТРОЛЬНОЇ РОБОТИ

Розв’язуючи кожне завдання контрольної роботи, студент повинен продемонструвати вміння самостійно його аналізувати і аргументовано відповідати на поставлені запитання, використовуючи відповідну навчальну або наукову літературу, а також продемонструвати вміння аналізувати, порівнювати, узагальнювати навчальний матеріал. Відповіді на запитання до завдання мають бути повними, розгорнутими, обґрунтованими, аргументованими. Відповідь на кожне питання оцінюється окремо за такою схемою: теоретичні питання оцінюються в 1,5, 0,7, 0 балів; задача в 2, 1,0 балів. Оцінювання знань студентів здійснюється за підсумковою чотирибальною системою з подальшим переведенням у традиційну систему для фіксації оцінки в нормативних документах за такою схемою:

оцінка "задовільно" - 3 бали;

оцінка "добре" - 4 бали;

оцінка "відмінно" - 5 балів.

Відповідь на кожне з теоретичних питань оцінюється:

· в 1,5 балів — якщо відповідь студента містить повне, розгорнуте, правильне та обґрунтоване викладення матеріалу; демонструє високі знання студентом усієї програми навчальної дисципліни; відображає чітке знання відповідних категорій, їх змісту, розуміння та взаємозв'язку і взаємодії правильне формулювання відповідних тлумачень; містить аналіз змістовного матеріалу, самостійні висновки; логічно і грамотно правильно викладено;

· у 0,7 бал - якщо студент дав відповідь на поставлене запитання, однак вона : є неповною, не містить усіх відомостей про предмет запитання; є не зовсім правильною - наявні недоліки у розкритті змісту понять; не є аргументованою - не містить посилань на публікації; свідчить про наявність прогалин у знаннях студента, викладена з порушенням логіки подання матеріалу.

· у 0 балів - якщо студент не відповів на поставлене запитання, або відповідь є не правильною, не розкриває сутності питання або допущені грубі змістовні помилки, які свідчить про відсутність знань студента або їх безсистемність та поверховість, не вміння сформулювати думку та викласти її, не знання основних положень з навчальної дисципліни.

Відповідь на практичне завдання оцінюється в:

· 2 бали - студент правильно розв’язав задачу, логічно і послідовно аргументує і викладає свою точку зору;

· у 1 бал - якщо студент вирішив задачу, однак не зовсім правильно обґрунтував рішення;

· у 0 бал - студент не вирішив задачі або вирішив її неправильно, або неправильно обґрунтовує своє рішення, або неспроможний його аргументувати.

Титульний аркуш

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Херсонський державний університет

Кафедра біології людини та імунології

КОНТРОЛЬНА РОБОТА

З основ генної інженерії

ВАРІАНТ №

Перевірила: Виконав (ла):

студент(ка) … групи

доцент Лановенко О.Г. заочної форми навчання

………………………….

(прізвище, ім’я)

Херсон-2016