Файл: 2. 3 Регуляция экспрессии генов, днк технологии в медицине.pdf

2.3
Регуляция экспрессии генов,
ДНК - технологии в медицине
План занятия
1.
Ответы преподавателя на вопросы студентов.
2.
Входной контроль знаний.
2.1.
Письменная работа студента.
2.2.
Проверка работы преподавателем.
2.3.
Ответы преподавателя на вопросы входного контроля.
3.
Обсуждение решения задач для самостоятельной работы.
4.
Компьютерное тестирование по теме занятия.
План самостоятельной подготовки к занятию
1.
Прочитать соответствующие разделы учебника.
2.
Проверить знания по списку вопросов для самоконтроля.
3.
Решить задачи для самостоятельной работы.
4.
Проверить знания по теме при помощи компьютерного тестирования на платформе Moodle.
Вопросы для самоподготовки
1.
Регуляция экспрессии генов у прокариот. Оперон. Индукция lac- оперона. Репрессия Thr- (Нis-) –оперона.
2.
Регуляция экспрессии генов у эукариот.
Механизмы регуляции.
Разделение ДНК на эухроматин и гетерохроматин. Изменение количества генов. Генетическая рекомбинация. Регуляция транскрипции. Альтернативный сплайсинг. Редактирование мРНК
(апобелки). Регуляция трансляции.
3.
Идентификация специфических последовательностей
ДНК полимеразной цепной реакцией. Этапы ПЦР. Значение для медицины.
4.
Этапы технологии рекомбинантных ДНК. Значение для медицины получения клонируемых генов и рекомбинантных белков.
5.
Механизмы генетической изменчивости.
6.
Использование ДНК-технологий в медицине.
Вопросы входного контроля
1.
Типы генов по особенностям регуляции их экспрессии у прокариот.
2.
Понятие «репрессируемые» и «индуцируемые» ферменты.
3.
Оперон, строение оперона.
4.
Регуляция транскрипции lac-оперона в отсутствие индуктора.
5.
Регуляция транскрипции lac-оперона в присутствии индуктора.
6.
Регуляция транскрипции триптофанового (гистидинового) оперона в отсутствие корепрессора.

7.
Регуляция транскрипции триптофанового (гистидинового) оперона в присутствии корепрессора.
8.
Уровни регуляции экспрессии генов у эукариот.
9.
Механизмы регуляции экспрессии генов эукариот.
10.
Механизмы стойкой репрессии генов гетерохроматина у эукариот.
11.
Способы изменения количества генов у эукариот.
12.
Пример амплификации генов у эукариот.
13.
Пример перестройки генов у эукариот.
14.
Энхансер, сайленсер и их функции.
15.
Альтернативный сплайсинг РНК, пример.
16.
Редактирование РНК-транскрипта, пример.
17.
Регуляция трансляции в процессе экспрессии гена, пример.
18.
Основная функция белка убиквитина.
19.
Механизмы генетической изменчивости. Термины «транспозон» и
«ретротранспозон».
20.
Ферменты метаболизма нуклеиновых кислот как инструменты генетической инженерии.
21.
Основная биологическая функция рестриктаз.
22.
Механизм действия рестриктаз на ДНК с образованием «тупых» и «липких» концов.
23.
Этапы технологии рекомбинантных ДНК.
24.
Принцип работы ДНК-зонда.
25.
Понятие «секвенирование ДНК» и направления использования в медицине.
26.
Принцип секвенирования
ДНК методом
Сенгера.
Вид дезоксирибонуклеотидов, который используется при секвенировании
ДНК.
27.
Этапы полимеразной цепной реакции.
28.
Направления использования
ДНК-технологий для получения лекарственных препаратов.
29.
Термин «генная терапия».
Задачи
Задача 2.3.1
В эксперименте была проведена модификация гистонов путем ферментативного присоединения фосфатных групп.
При фосфорилировании гистонов наблюдали увеличение скорости ДНК- зависимого синтеза РНК. Объясните причины данного повышения скорости процесса.
Задача 2.3.2
В парафолликулярных клетках щитовидной железы в ходе транскрипции гена кальцитонина и последующих ковалентных

модификаций образуется мРНК, участвующая в синтезе гормона кальцитонина. В головном мозге из того же первичного транскрипта после посттранскрипционных модификаций формируется мРНК, участвующая в синтезе кальцитонин-подобного полипептида, ответственного за вкусовое восприятие. Каким образом из одного и того же первичного транскрипта возможно образование разных
«зрелых» мРНК? Поясните, каким модификациям подвергается синтезированная нуклеиновая кислота, чтобы служить матрицей для последующего синтеза белка?
Задача 2.3.3
При разделении белков с использованием электрофореза их скорость миграции в электрическом поле зависит от размера, формы и заряда. Объясните почему скорость миграции ДНК в электрическом поле зависит только от размера, но не от заряда или формы?
Задача 2.3.4
Для проведения ПЦР пробы помещают в амплификатор
(термоциклер), где происходит повторяющиеся изменения температуры:
92, 72, 55
о
С. Объясните какие процессы происходят в микропробирке при температуре 92
о
С, при температуре 72
о
С, при температуре 55
о
С.

Почему для этих процессов необходима именно эта температура? Какими свойствами должна обладать ДНК-полимераза для ПЦР?
Задача 2.3.5
Технология полимеразной цепной реакции (ПЦР) обеспечивает репликацию больших количеств ДНК для судебно-медицинских и диагностических исследований. Какие компоненты включает реакционная смесь? Объясните, для чего при проведении ПЦР реакционную смесь последовательно нагревают и охлаждают?

Объясните, почему для проведения ПЦР необходимо знать нуклеотидную последовательность реплицирующейся ДНК?
Задача 2.3.6
Предположим, клетки E. coli растут в среде, где единственным источников углерода является глюкоза. Затем в среду добавляют триптофан. Клетки продолжают расти и делиться каждые 30 мин.
Опишите качественные изменения во времени уровня активности триптофансинтазы в клетках при следующих условиях: 1) мРНК триптофана стабильна (медленно разрушается на протяжении многих часов);
2) мРНК триптофана быстро расщепляется, но триптофансинтаза стабильна;
3) мРНК триптофана и триптофансинтаза быстро разрушаются.

Задача 2.3.7
Клетки E. coli растут в среде с лактозой, но без глюкозы.
Укажите, повлияют ли перечисленные ниже изменения или условия на экспрессию lac-оперона (усилят, ослабят или не вызовут изменений): 1) добавление глюкозы в высокой концентрации; 2) мутация, предотвращающая отсоединения lac-репрессора от оперона; 3) мутация, полностью инактивирующая β-галактозидазу.
Задача 2.3.8
В клетках E. coli Ile (изолейцин) синтезируется из аминокислоты

Thr. В присутствие Ile его синтез прекращается. 1) Как меняется активность структурных генов Ile оперона в этих условиях?
(возрастает, уменьшается, не меняется). 2) Как меняется сродство белка-регулятора к оператору? 3) Скорость каких матричных биосинтезов при этом изменяется и как? (уменьшается или возрастает)