1) При сортоиспытании устойчивого к ржавчине овса было обнаружено, что 4% растений поражаются ржавчиной (рецессивный признак). Рассчитайте частоты аллелей устойчивости к ржавчине и поражаемости ржавчиной, а также частоты всех возможных генотипов, если известно, что популяция находится в равновесии Харди-Вайнберга. Ответ поясните. • Ржавчина – растения поражаемые ржавчиной 3) В популяции растений львиного зева 630 растений из 1500 имели розовую окраску венчика. Рассчитайте частоты аллелей красной и белой окраски цветка в популяции, а также частоты всех возможных генотипов, если известно, что популяция находится в равновесии Харди-Вайнберга и растения с красной окраской венчика в популяции встречаются чаще, чем растения с белой окраской венчика. Ответ поясните. 1) Доля растений с розовой окраской венчика составляет 630/1500=0,42; 2) Растения с розовой окраской венчика имеют генотип Аа, в равновесной популяции их доля составляет 2рq; Составим систему уравнений 2рq=0,42 p = 1-q 2q (1-q) =0,42 2q-2q2=0,42 p+q = 1 2q-2q2=0,42 q-q2 - 0,21=0 q2-q + 0,21=0 D=b2-4ac 𝑥= 𝑏±√𝐷 2𝑎 𝑥= 1±√0,16 2×1 𝑥= 1±0,4 2 𝑥 = 0,3 𝑥 = 0,7 3) Частота аллеля а (q)=0,3; 4) Частота аллеля А (р)=1-q=1- 0,3=0,7; 5) Частота генотипа аа (белый венчик) q2=0,32=0,09; 6) Частота генотипа АA (красный люди) р2=0,72=0,49. • 4) У мышей серая окраска шерсти доминирует над белой. В популяции из 3000 особей 2880 имели серую окраску. Определите долю особей, гетерозиготных по гену окраски шерсти. 1. 3000-2880=120 особей с белой окраской шерсти 2. 120/3000=0,04 доля мышей с белой шерстью генотип aa – q2 3. q2 =0,04 → q=0,2 частота рецессивного аллеля 4. p= 0,8 частота доминантного аллеля 5. 2pq= 2*0,8*0,2= 0,32 или 32% • В популяции растений земляники 580 растений из 3670 имели розовую окраску плодов. Рассчитайте частоты аллелей красной и белой окраски плодов в популяции, а также частоты всех возможных генотипов, если известно, что популяция находится в равновесии Харди-Вайнберга и растения с красной окраской плодов в популяции встречаются чаще, чем растения с белой окраской плодов. Ответ поясните. • Биотехнология, её направления. Клеточная и генная инженерия, клонирование. Роль клеточной теории в становлении и развитии биотехнологии. Значение биотехнологии для развития селекции, сельского хозяйства, микробиологической промышленности, сохранения генофонда планеты. Этические аспекты развития некоторых исследований в биотехнологии (клонирование человека, направленные изменения генома) Биотехнология – это наука о методах и технологиях производства различных веществ и продуктов с использованием природных биологических объектов и процессов Основные ПРЕИМУЩЕСТВА современной биотехнологии над селекцией: 1) Можно (нельзя) скрещивать 2) 3) неродственные виды; Можно (нельзя) извне управлять процессом рекомбинации в организме (постоянство своего генетического состава организм очень надежно охраняет); Можно (нельзя) предугадать, какое получится потомство. Биоэнергетика Контроль загрязнения окружающей среды Сельскохозяйственная биотехнология Медицина Биотехнология пищевой промышленности МЕТОДЫ БИОТЕХНОЛОГИИ Использование живых организмов и биологических процессов в производстве Генная инженерия Перестройка генотипа за счёт встраивания или исключения определённых генов Клонирование Метод размножения организмов без оплодотворения посредством размножения одной соматической клетки Клеточная инженерия Культивирование тканей и клеток высших организмов Микробиологическая промышленность Производство биологически активных веществ Экологическая инженерии Использование биофильтров На очистных сооружениях Инженерная экзимология Использование ферментов микробного, растительного и животного происхождения в биохимических процессах Ян Вилмут и его овечка Долли КЛОНИРОВАНИЕ – МЕТОД ПОЛУЧЕНИЯ НЕСКОЛЬКИХ ИДЕНТИЧНЫХ ОРГАНИЗМОВ ПУТЕМ БЕСПОЛОГО (В ТОМ ЧИСЛЕ ВЕГЕТАТИВНОГО) РАЗМНОЖЕНИЯ. Генная инженерияэто совокупность методов, позволяющих посредством операций in vitro (в пробирке, вне организма), переносить генетическую информацию из одного организма в другой. Допустим, что… А В Клетка А имеет какойто признак, который мы хотим получить в клетке В Для этого надо осуществить 4 стадии трансгенеза (переноса генов) … Стадия 1 Участок ДНК Клетка А Идентификация и выделение интересующих исследователей генов из клетки А Бактериальная клетка Выделение плазмид из клеток бактерий Стадия 2 Соединение отдельных фрагментов ДНК в единую молекулу в составе плазмиды лигазы Гибридная плазмидная ДНК Стадия 3 Введение гибридной плазмидной ДНК в клетку В Клетка В Стадия 4 Копирование нужного гена в новой клетке с обеспечением его работы В Клетка В получила новый ген, а вместе с ним и новый признак Результаты генной инженерии С помощью этих методов получают трансгенные организмы, витамины, антибиотики, аминокислоты, гормоны. Инсулин – гормон поджелудочной железы. Оказывает многогранное влияние на обмен практически во всех тканях. Основное действие инсулина заключается в снижении концентрации глюкозы в крови. Методами генной инженерии ген инсулина человека был встроен в ДНК кишечной палочки. Бактерия начала активно синтезировать инсулин. В 1982 году инсулин человека стал первым фарма-препаратом Полученным с помощью методов генной инженерии САХАРНЫЙ ДИАБЕТ «Ядовитая» капуста – капуста содержащая встроенный ген яда Скорпиона. Он встроен для того чтобы уменьшить использование Пестицидов и при этом не давать гусеницам портить урожай. Токсин содержащийся в такой капусте для человека безвреден. ТРАНСГЕННЫЕ ИЛИ ГЕНЕТИЧЕСКИ МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ОРГАНИЗМЫ Содержащие в себе ген рыбы камбалы, который препятствует порче и гниению овоща в ДНК содержится ген колорадского жука. Поэтому этот сорт картофеля Колорадский жук не ест ГМО - генномодифицированные продукты – это растения или животные, у которых изменены наследственные признаки методами генной инженерии. В результате получается новый вид, возникновение которого в природе невозможно. Для такого изменения в ДНК одного организма добавляются фрагменты ДНК другого организма. Поэтому часто генномодифицированные продукты называют трансгенными продуктами, или трансгенами. Зелёные светящиеся поросята – были выведены в 2006 году путём введения в ДНК-цепочку эмбриона, гена зелёного флуоресцентного белка, позаимствованного у медузы. Эко – свинья – свинья, которая была генетически изменена для лучшего переваривания и переработки фосфора ЖИВОТНЫЕ Генетически модифицированный лосось компании «Aqua Bounty» растёт и набирает вес в 10 раз быстрее чем обычная рыба того же вида. Генетически созданный лосось имеет дополнительный гормон роста от рыбы чавычи. Методы клеточной инженерии 1.Клеточная селекция 2.Соматическая гибридизация Клеточная селекция Чтобы получить большое количество растений, можно выделить одну клетку Размножить клетки и прорастить в питательной среде И получить большое количество таких же растений - ЭТО НАУКА ОБ ЭТИЧНОМ ОТНОШЕНИИ КО ВСЕМУ ЖИВОМУ В ТОМ ЧИСЛЕ И К ЧЕЛОВЕКУ. НОРМЫ ЭТИКИ ВЫДВИГАЮТСЯ НА ПЕРВЫЙ ПЛАН. КАК оценивать современную биотехнологию? ПРОТИВНИКИ НЕ все методы достаточно отработаны и проверены для внедрения их в жизнь НЕгативное влияние модифицированных продуктов может проявляться через длительное время или отражаться на потомстве НЕизвестно, как “новые растения, животные, микроорганизмы” повлияют на экологический баланс в мире СТОРОННИКИ Внедрение нужных генов вскоре позволит избавиться от наследственных заболеваний Можно заставлять клетки синтезировать необходимые лекарства, вещества употребляемые в пищу Возможность клонировать любые живые объекты Можно спасти планету от голода Перспективы будущего. Сегодня уже известны примеры вживления в организм человека микрочипов, клонирование человеческих органов находится в стадии разработки, кроме того существуют специальные костюмы которые помогают парализованным людям передвигаться, но пока они находятся на стадии тестирования. Помимо технологий для человеческого тела, специалисты биотехнологий разрабатывают возможности увеличения количества белка в растениях, что позволит в будущем отказаться от мяса. В медицине разрабатываются вакцины против известных болезней, кроме того исследуется область омоложения клеточного уровня человека, что позволит замедлить старение. В промышленном секторе биотехнологии используются для получения биотоплива и биогаза, что снизит загрязнение окружающей среды и сократит размеры использования природных ресурсов. Выберите два верных ответа из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. Методы биотехнологии позволяют 1) изучить превращение веществ в процессе жизнедеятельности организмов 2) получить растения с генетически изменёнными признаками 3) обнаружить изменения, возникшие в организме в результате онтогенеза 4) изучить микроскопические структуры клеток 5) изменить наследственность микроорганизмов путём клеточной инженерии Все приведённые ниже методы, кроме двух, используют в биотехнологии. Определите два метода, «выпадающих» из общего списка, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. 1) испытание производителей по потомству 2) межвидовая гибридизация 3) метод рекомбинантных плазмид 4) соматическая гибридизация 5) метод культуры клеток Выберите два верных ответа из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. Какие приёмы используют в клеточной инженерии? 1) слияние соматических клеток 2) скрещивание организмов 3) пересадка хлоропластов из клетки в клетку 4) синтез гена инсулина в пробирке 5) получение рекомбинантной ДНК Выберите один или несколько правильных ответов. Выберите два верных ответа из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. Микробиологическое производство как область биотехнологии занимается 1) созданием генетически модифицированных растений 2) изучением клеток бактерий 3) получением антибиотиков и витаминов 4) систематикой вирусов 5) синтезом кормового белка Все приведённые ниже методы, кроме двух, используют в биотехнологии. Определите два метода, «выпадающих» из общего списка, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. 1) создание искусственных плазмид 2) встраивание генов человека в ДНК кишечной палочки 3) культивирование клеток или тканей на искусственных средах 4) подбор производителей по экстерьерным признакам 5) скрещивание чистых линий для получения эффекта гетерозиса Установите последовательность этапов генноинженерного получения животного белка в бактериальных клетках. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр. 1) встраивание фрагмента ДНК (гена) в плазмиду 2) выделение молекул ДНК из животной клетки 3) синтез животного белка 4) разрезание молекул ДНК на отдельные фрагменты, выделение гена 5) внедрение плазмид со вставкой в бактериальную клетку Установите последовательность действий экспериментатора при создании рекомбинантных плазмид. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр. 1) внедрение фрагмента ДНК в плазмидную ДНК 2) использование штаммов бактерий с рекомбинантной плазмидой в производстве 3) создание фрагментов ДНК 4) отбор колоний бактерий с рекомбинантной плазмидой 5) введение рекомбинантной плазмиды в бактериальную клетку Установите последовательность действий исследователя, получающего бактериальные клетки методом рекомбинантных плазмид. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр. 1) введение рекомбинантной плазмиды в бактериальную клетку 2) деление бактериальных клеток с рекомбинантной плазмидой 3) получение фрагмента молекулы ДНК с нужным геном 4) получение нового штамма бактерий 5) внедрение гена в плазмидную ДНК Все приведённые ниже характеристики, кроме двух, используют для описания методов биотехнологии. Определите две характеристики, «выпадающие» из общего списка, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. 1) эксперименты с изолированными клетками 2) перенос генов от одного организма к другому 3) выращивание клеток и тканей на питательных средах 4) получение гетерозисных растений 5) испытание производителя по потомству Установите последовательность этапов получения штамма бактерий, содержащих ген животного, с использованием метода генной инженерии. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр. 1) встраивание фрагмента ДНК в плазмиду 2) подбор животного, содержащего необходимый аллель 3) размножение прокариотической клетки с гибридной плазмидой 4) введение гибридной плазмиды в клетку бактерии 5) выделение нужного фрагмента ДНК из клетки животного Установите последовательность этапов работы учёных-микробиологов по созданию искусственно синтезированного инсулина. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр. 1) встраивание гена инсулина в плазмидную ДНК бактерии 2) промышленное производство гормона инсулина 3) встраивание рекомбинантной плазмиды в генетический аппарат бактерий 4) выделение гена инсулина из клеток человека 5) получение штамма бактерий с геном инсулина Установите последовательность процессов, происходящих при выращивании растений методом культуры клеток и тканей. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр. 1) образование неспециализированной клеточной массы 2) развитие генеративных органов растения 3) формирование вегетативных органов растения 4) рост и дифференцирование клеток 5) деление клеток растительной ткани на питательной среде Установите последовательность этапов размножения растений с помощью культуры ткани. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр. 1) деление выделенных клеток и получение клеточной массы 2) отделение клеток образовательной ткани растения и помещение их в питательную среду 3) пересадка молодого растения в грунт 4) дифференцировка тканей и органов 5) обработка клеточной массы фитогормонами для дифференцировки клеток