Рекомбинантты дезоксирибонуклейн қышқылының қолданылуы. «Клондау» түсінігі. Биология, 11 сынып, дидактикалық материал.

Оқушының аты-жөні:_____________________________ Класс ___________

1.Біз неге адамның генін бактериялық ДНҚ енгіземіз? Біз қалай қажетті генімізді оқшаулаймыз және басқарамыз? Осы сұрақтардың жауабын рекомбинантты ДНҚ технологиясынан аламыз. Рекомбинантты ДНҚ технологиясы бөліп алу (кесіп алу) және ДНҚ фрагменттерін рекомбинациялаудан тұрады. Көбінесе адамның ДНҚ қолданылады, оны бактериялық ДНҚ-мен рекомбинациялайды, содан кейін бактериялық жасушаға енгізеді (трансформация). Рекомбинантты ДНҚ технологиясы гендік инженерияға үлкен жол ашады. Егер ғалымдар ДНҚ өзгерте алса, онда олар басқа ағзаға қажетті генді орналастыра алады. Атап айтсақ, бактерияның генін өзгертіп, адамға қажетті нәруызды синтездетуге болады.

2. Ген секвенирленгеннен кейін, оны рекомбинантты ДНҚ қолдануға болады. Секвенирлеу – бұл дезоксирибонуклейн қышқылындағы генетикалық ақпараттың реттілігін анықтау әдісі. Мысалы, геннің реттілігі С А Т А Т Г болуы мүмкін. Ең алғашқы секвенирленген геннің бірі қандағы қанттың мөлшерін реттейтін инсулин гормоны болды. Келесі бір секвенирленген ген р53. Р53 (ол ТР53 атымен де белгілі) геномы ісікті тежейді. Бұл геннің жасап шығарған нәруызы жасушалық айналымдағы жасушалардың тез бөлінуі мен өсуін реттейді. Бұл нәруыз ағзаның жасушасындағы ядроның ішінде болады және ол ДНҚ байланысады. Нәтижесінде ДНҚ қалпына келетінін немесе апоптозға(егер ДНҚ мутагендермен мысалы, химиялық заттар, ультра-күлгін сәулелер немесе вирустар зақымданса, жасуша программаланып өледі) өтетінін анықтайды. Бұл процесс ісіктің алдын алады, яғни зақымдалған дезоксирибонуклейн қышқылының митоз процесіне өтпеуіне әсер етеді. ДНҚ қалпына келуі, р53 гені басқа гендерді активтейді ,олар генетикалық зақымданған бөліктерді қалпына келтіреді. Р53 гені жасушалардың бөлінуін реттейді, соған сәйкес бұл генді «геномды сақтаушы», «геном-періште,сақтаушы» немесе «негізгі бақылаушы» деген атқа ие.

3. Плазмид – сақиналы екі тізбекті ДНҚ фрагменті, ол бактерияның жасушасында кездеседі және оны ген инженериясында маңызды құрал ретінде қолдануға болады. Адамның гені плазмидке орналастырылады, плазмид вектор есебінде (яғни бактериялық жасушаға генді тасымалдау үшін) қолданылады. Мысалы, жасуша-ие есебінде E.coli алуға болады. Бұл бактериялық жасушада рекомбинантты ДНҚ трансформацияланады, және ген экспрессерленеді (шығады). Зертханалық жағдайда бұл трансгенді бактериялар клондалынады және плазмид содан кейін репликация, транскрипция және трасляция процестеріне ұшырап, нәруызды синтездейді. Қазіргі таңда көптеген дәрілер осы жолмен жасалынып шығарылады. Ғалымдар қажетті генді бактерияға енгізеді, нәтиджесінде қажетті нәруыз түзіледі.

4. Бактериялардағы трансформация процесі өзге ағзалардағы ДНҚ-мен байланысты жүзеге асыртады. Бұл табиғатта да жүзеге асады, бірақ көбінесе зертханалық жағдайда Е.coli плазмиды қолданылады.

5. Осы практикалық жұмыста сіздер молекулярлық биолог ғалымы боласыздар! Сіздер рекомбинантты ДНҚ модельдеу үшін, қағаз модельді қолданасыздар. 17 хромосомадағы р53 генін бөліп алып, оны плазмидке орналастырасыздар. Рекомбинантты ДНҚ технологиясын жүзеге асырасыздар.

Практикалық жұмыс

Р53 гені

Құрал-жабдықтар:

Плазмид

Лента

Р53 ген

Маркер

Ферменттер

Қайшы

Жұмыс барысы:

1.Плазмид бар таратпа қағазды алып екі тізбекті ДНҚ құрастырып шығыңыз.

2.Екі шетін желімдеңіз (клейлеңіз).

3.Дөңгелек плазмидте сыртта тұрған жағындағы азотты негізер анық көрініп тұрғанын қадағалаңыз.

4.Енді 17-ші хромосоманы құрастырып шығыңыз. Ол үшін р53 генін қолданыңыз. Бірінші р53 қиып шығыңыз, сосын берілген реттілікті сақтап отырып, бір-бірімен желімдеп шығыңыз.

Талдау сұрақтары:

1.Плазмид пен хромосоманың арасында қандай айырмашылық бар?

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Ғалым хромосомадан генді бөліп алу үшін не істеу қажет?

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Енді сізде плазмид пен хромосома бар. Рекомбинантты ДНҚ жасап шығару үшін, генді плазмидке орналастыру қажет. Бұл үшін рестриктазалық ферменттер қажет. Рестриктазалық ферменттер қайшы секілді жұмыс жасайды. Рестриктазалық ферменттер ДНҚ тізбегіндегі қажетті бөліктерді кесіп алу үшін қолданылады. Әрбір фермент ДНҚ арнайы бөліктерін кеседі, оны рестрикция сайты немесе рестрикция аймағы деп атайды.

Сіздің қолыңыздағы қайшылар рестриктаза ферментінің рөлін атқарады.

17-ші хроосомадағы рестрикциялық аймақтарды белгілеңіз. Енді р53 генін қай фермент кесіп алатынын ойланыңыз. Бірақ әлі генді кеспеңіз.

Талдау сұрағы:

3. р53 генін кесіп алу үшін қай ферментті қолданасыз? Неге ол ферментті таңдадыңыз?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Кесіп алатын ферменттіңіз бойынша, соңғы нақты таңдауыңызды жасау үшін, сізге қандай қосымша ақпарат қажет?

Есіңізде ұстаңыз: сіздің мақсатыңыз р53 генін плазмидке орналастыру. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Сіз р53 генін кесіп алғаннан кейін, оны орналастыратын орын қажет болады. Бұл жерде плазмидті қолданамыз. Плазмидтер вектордың қызметін атқарады. Векторлардың қызметі: генді ағзаға тасымалдайды. Ген ағзаның ішіне мысалы, e.coli орналастырылғаннан кейін, репликация, транскрипция, трансляция процестеріне ұшырайды.

Қосымша: плазмид сізге вектордың рөлін атқаратындықтан, плазмидтегі ДНҚ жойып тастаудың қажеті жоқ. Тек қана плазмидті ашып, р53 генін орналастырыңыз. Сіз бұл процесті тек 1 ғана ферменттің көмегімен жүзеге асыра аласыз.

Кесіп алатын ферментті тапсаңыз, мұғаліміңізбен ойласыңыз. Енді кесе беріңіз.

Талдау сұрағы:

5.Р53 генінің соңы мен плазмидті ДНҚ соңын салыстырыңыз. Сіз нені байқадыңыз?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Рестриктазаның қызметі

ДНҚ-ны рестриктаза ферменті кескенде әртүрлі рестрикция аймақтары пайда болатынын байқадыңыз ба? Мысалы Eco RI ферменті Г мен А арасынан өтеді. Бұл ДНҚ соңында «жабысқақ ұштарды» түзеді. Кейде жабысқақ емес ұш түзіледі, мысалы Нра І ферменті кескенде пайда болады.

Енді р53 генін плазмидке орналастырыңыз. Лигаза ферментімен ДНҚ екі шетін қосыңыз. Сіздің қолыңыздағы лента лигазаның қызметін атқарады.

Талдау сұрағы:

6.Плазмидтің рөлі қандай?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Қорытынды

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Таратпа қағаздар

Plasmid Handout

--------------------------------------------------------------------------------

a g t g a c a t a t g a t t c g a g c t c g g t a a c

t c a c t g t a t a c t a a g c t c g a g c c a t t g

--------------------------------------------------------------------------------

c g ggg a t c c t c t a g a g t c g a c c t g c a g g c

g c ccct a g g a g a t c t c a g c t g g a c g t c c g

--------------------------------------------------------------------------------

t a g c a a g c t t g g c g t a a t c a t g g t a c a t a

a t c g t t c g a a c c g c a t t a g t a c c a t g t a t

--------------------------------------------------------------------------------

ggg a t c c t t c t c c a g t a g g t a g g c c g t c g

ccc t a g g a a g a g g t c a t c c a t c c g g c a g c

--------------------------------------------------------------------------------

a c g g c t a g g c t t a aa c t g gg a t c c a t g c c

t g c c g a t c c g a a t tt g a c cc t a g g t a c g g

--------------------------------------------------------------------------------

p53 gene handout

1--------------------------------------------------------------------------------------

t g c cc a t a t g t t c cc a t c aa g c cc t a g gg c t c c

a c g gg t a t a c a a g gg t a g t t c g gg a t c ccg a g g

2--------------------------------------------------------------------------------------

t c g t g g c t g c t g gg a g t t g t a g t c t g a a c g c t t

a g c a c cg a c g a c cc t c a a c a tc a g a c t tg c g aa

3--------------------------------------------------------------------------------------

c t a t c t t g g c g a g a a g c g c c t a c g c t c cccc t a

g a t a g aa c c g c t c t t c g c g g a t g c g a g gggga t

4--------------------------------------------------------------------------------------

cc g a g t c cc g c g g t a a t t c t t a aa g c a c c t g c a

gg c t c a g gg c g c c a t t a a g aa t tt c g t g g a c g t

5-------------------------------------------------------------------------------

cc g c c t c t c a t a t g t a g t g t g a a t t c

gg c g g a g a g ta t a c a t c a c a c t t a a g

---------------------------------------------------------------------------------