Файл: Методические рекомендации по применению практикума по биологии.docx
Добавлен: 09.01.2024
Просмотров: 351
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Дизайнерские белки – эволюция в пробирке
На этом иображении из базы данных PDB показана третичная структура белка Top7 – первого белка, обязанного своим происхождением не природе, а методам компьютерного анализа
Как и в синтетической биологии, речь идет о создании небывалого в природе, только на этот раз не новых организмов, а отдельных белков с необычными свойствами. Желать этого можно с помощью как усовершенствованных методов компьютерного моделирования, так и «эволюции в пробирке» – например, проводить селекцию искусственных белков на поверхности специально созданных для этой цели бактериофагов.
В 2003 г. ученые из Вашингтонского университета с использованием методов компьютерного предсказания структуры создали белок Top7 – первый в мире белок, структура которого не имеет аналогов в живой природе. А на основе известных структур так называемых «цинковых пальцев» – элементов белков, узнающих участки ДНК с разной последовательностью, удалось создать искусственные ферменты, расщепляющие ДНК в любом заведомо заданном месте. Такие ферменты сейчас широко используются как инструменты для манипуляций с геномом: например, с их помощью можно удалить из генома человеческой клетки дефектный ген и заставить клетку заменить его нормальной копией.
Персонализированная медицина – получаем генные паспорта
Идея, что разные люди и болеют, и должны лечиться по-разному, далеко не нова. Даже если забыть про разный пол, возраст и образ жизни и не учитывать генетически обусловленные наследственные заболевания, все равно наш индивидуальный набор генов уникальным образом может влиять как на риск развития множества болезней, так и на характер действия лекарств на организм.
Многие слышали про гены, дефекты в которых повышают риск развития онкозаболеваний. Другой пример касается приема гормональных контрацептивов: в случае, если женщина несет нередкий для европейцев «лейденский» ген фактора V (одного из белков системы свертывания крови), у нее резко повышается риск тромбоза, так как и гормоны, и этот вариант гена повышают свертываемость крови.
С развитием методов определения последовательности ДНК стало возможным составление индивидуальных карт генетического здоровья: можно установить, какие известные варианты генов, связанных с заболеваниями или с ответом на лекарственные препараты, имеются в геноме конкретного человека. На основании такого анализа можно давать рекомендации о наиболее подходящем режиме питания, о необходимых профилактических осмотрах и о предосторожностях при применении тех или иных лекарств.
МикроРНК – о чем молчал геном
В 1990-х гг. было открыто явление РНК-интерференции – способности малых двуцепочечных дезоксирибонуклеиновых кислот снижать активность генов за счет деградации считываемых с них матричных РНК, на которых синтезируются белки. Оказалось, что клетки активно используют такой путь регуляции, синтезируя микроРНК, которые потом и разрезаются на фрагменты нужной длины.
Первая микроРНК была открыта в 1993 г., вторая – только через семь лет, при этом в обоих исследованиях была использована нематода Caenorhabditis elegans, которая сейчас служит одним из основных экспериментальных объектов в биологии развития. Зато потом открытия посыпались, как из рога изобилия.
Оказалось, что микроРНК участвуют и в эмбриональном развитии человека, и в патогенезе онкологических, сердечно-сосудистых и нервных заболеваний. А когда стало возможным одновременно прочитать последовательности всех РНК в клетке человека, оказалось, что огромная часть нашего генома, которая раньше считалась «молчащей», потому что не содержит генов, кодирующих белки, на самом деле служит матрицей для считывания микроРНК и других некодирующих РНК.+
Д. б. н. Д. О. Жарков (Институт химической
биологии и фундаментальной медицины
СО РАН, Новосибирск)
Приложение 2 (к лабораторной работе №6)
1 – кокки, 2 - диплокки, 3 - стрептококки , 4 – вибрионы,
5 – спириллы, 6 – бациллы, 7 – хлорелла, 8 - хламидомонада,
10 – клетка эпителия, 11 – эритроциты, 12 –нервная клетка,
13 – растительная клетка.
Приложение 3 (к лабораторной работе №7)
Приложение 4 (к лабораторной работе 10)
Схема гаметогенеза у человека: ♀ - овогенез; ♂ - сперматогенез.
А – фаза размножения, Б – фаза роста, В – фаза созревания.
1 – сперматозоиды, 2 – оплодотворенная яйцеклетка (зигота), 3 – направленные тельца.
Использованная литература
1. Дымшиц Г.М., Саблина О.В., Высоцкая Л.В. и др.
Биология. Общая биология. Практикум для учащихся 10-11 классов общеобразовательных организаций. Профильный уровень.
2. "Общая биология: Учебник для 10-11 классов" Под ред. Д.К.Беляева и др.3. Биология. Общая биология. 10-11 класс. Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. М.: Дрофа, 2005. - 367 с.
3. Пуговкин М.И. Практикум по общей биологии, Просвещение, 2002
4. И.Н. Пономарева, О.А. Корнилова, Т.Е.Лощилина «Биология. 10 класс. Базовый уровень». М., изд. центр «Вентана-Граф», 2010 г.
5. И.Н. Пономарева, О.А. Корнилова, Т.Е.Лощилина, П.В.Ижевский «Биология. 11 класс. Базовый уровень». М., изд. центр «Вентана-Граф», 2010 г.
6. Е.А. Криксунов, А.А.Каменский, В.В. Пасечник: «Общая биология. 10-11 кл.» Учебник для общеобразовательных учреждений - М., Дрофа. 2005 .
7. Т.А.Козлова. Методическое пособие к учебнику: Е.А. Криксунов, А.А.Каменский, В.В. Пасечник: «Общая биология. 10-11 кл.» - М., Дрофа. 2005
8. С.Е. Мансурова Практикум по общей биологи,10-11 класс, М., Владос, 2006
9. Шишканская Н.А. Генетика и селекция, Саратов, Лицей, 2005
10. Журнал «Биология в школе».
11. Газета «1 сентября».