Zastanów się, co się dzieje w przebiegu fermentacji mlekowej.

Czy Twoja odpowiedź zawiera podobne wyjaśnienie?

Wytworzony w procesie fermentacji mlekowej kwas mlekowy obniża pH produktów, tym samym tworząc niekorzystne środowisko do rozwoju bakterii gnilnych odpowiadających za proces psucia się żywności. Skutkuje to przedłużeniem świeżości produktów spożywczych.

Zastanów się, jakie substancje można pozyskać za pomocą mikroorganizmów oraz jakie procesy przemysłowe są dzięki nim łatwiejsze.

Przykładem zastosowania biotechnologii tradycyjnej w przemyśle jest izolacja penicyliny z pleśni grzybów z rodzaju pędzlaków oraz wykorzystanie mikroorganizmów w celu rozdzielania włókien lnu i bawełny.

Zwróć uwagę, że enzymy restrykcyjne rozpoznają sekwencje palindromowe. Pamiętaj, że na obydwu niciach cięcie zachodzi pomiędzy tymi samymi nukleotydami.

Sekwencja nukleotydowa rozpoznawana przez restryktazę Acc65I przed cięciem:

5’...GGTACC...3’
3’...CCATGG...5’

Sekwencje końców powstałych po przecięciu przez enzym Acc65I:

5’...G            GTACC...3’
3’...CCATG            G...5’

Zastanów się, w jakiej temperaturze odbywa się PCR i jaki ma to wpływ na poszczególne składniki mieszaniny reakcyjnej.

Polimeraza ta musi być termostabilna, ponieważ jednym z etapów PCR jest denaturacja zachodząca w temperaturze 95°C. Polimeraza przez cały ten czas znajduje się w mieszaninie reakcyjnej i musi wytrzymać działanie tak wysokiej temperatury, nie tracąc swoich właściwości i funkcji.

Główną zaletą PCR jest możliwość wytworzenia dużej ilości DNA z małej ilości początkowej. Zastanów się, w jakich sytuacjach dysponuje się na początku tylko małą próbką DNA i kiedy może być potrzebne zwiększenie jego ilości.

Metodę PCR stosuje się tam, gdzie badacze mają do czynienia z niewielkimi fragmentami DNA, jakie da się pobrać w formie próbki np. z miejsca przestępstwa, czy też z wykopalisk archeologicznych i paleontologicznych. Metoda PCR wykorzystywana jest także w epidemiologii, gdzie konieczne jest szybkie poznanie źródła choroby i dróg jej rozprzestrzeniania oraz w biologii molekularnej, biochemii i genetyce, gdzie bada się budowę i ekspresję genów.

W odpowiedzi uwzględnij zastosowanie sekwencjonowania do różnych celów.

Sekwencjonowanie DNA to metoda wykorzystywana w medycynie oraz biologii molekularnej, w tym w mikrobiologii i genetyce. W medycynie sekwencjonowanie DNA jest pomocne w diagnozowaniu chorób genetycznych u ludzi (przykładowo przy pomocy sekwencjonowania DNA można zdiagnozować mukowiscydozę, chorobę Huntingtona). Dzięki tej metodzie można też ustalić ojcostwo lub przebadać dziecko w kierunku obecności chorób uwarunkowanych genetycznie. W biologii molekularnej sekwencjonowanie DNA używane jest do identyfikacji bakterii, wirusów oraz do poznania genów kodujących czynniki wirulencji u bakterii.

Zastanów się, czy komórki bakteryjna i eukariotyczna mają te same enzymy.

Aby otrzymać insulinę w komórkach bakteryjnych, należy skorzystać z biblioteki cDNA, ponieważ zawiera ona tylko eksony – fragmenty kodujące. W komórce bakteryjnej brak jest odpowiednich enzymów umożliwiających przeprowadzanie splicingu, stąd w przypadku wykorzystania biblioteki genomowej – reprezentującej cały genom – nie byłaby możliwa obróbka potranskrypcyjna i wytworzenie prawidłowego białka.

W zamieszczonym tekście źródłowym zwróć uwagę na mechanizm działania markerów typu II, do których należy beta‑galaktozydaza.

Komórki zawierające rekombinowane DNA mają kolor biały, natomiast niebieskie zabarwienie przybrały kolonie powstałe z komórek zawierających pusty wektor, co umożliwiło powstanie aktywnej beta‑galaktozydazy, która uczestniczy w przemianie X‑galu, powodującej powstanie niebieskiego zabarwienia.

Zwróć uwagę na obecność struktury komórkowej, która oddziela wnętrze komórki roślinnej od środowiska zewnętrznego.

Komórki roślinne otacza ściana komórkowa, która oddziela wnętrze komórki od środowiska zewnętrznego. Istnienie bariery mechanicznej uniemożliwia bezpośrednie manipulacje informacją genetyczną, dlatego modyfikacje genetyczne komórek roślinnych są utrudnione.

Zastanów się, w jakich dziedzinach życia człowieka znajdują zastosowanie zdolności metaboliczne mikroorganizmów modyfikowanych genetycznie.

Argumenty za, np.:

• zdolność mikroorganizmów modyfikowanych genetycznie do usuwania zanieczyszczeń, np. ropopochodnych, co przyczynia się do poprawy stanu środowiska naturalnego

• zdolność mikroorganizmów modyfikowanych genetycznie do produkcji hormonów, substancji leczniczych, co przyczynia się do poprawy jakości i skuteczności leczenia chorób człowieka

• zdolność mikroorganizmów modyfikowanych genetycznie do syntezy substancji wykorzystywanych w produkcji nowoczesnych szczepionek, co przyczynia się do wzrostu poziomu odporności u ludzi

Argumenty przeciw, np.:

• potencjalne zagrożenie wpływu mikroorganizmów modyfikowanych metodami inżynierii genetycznej na różnorodność genetyczną mikroorganizmów występujących w środowisku naturalnym

• potencjalne ryzyko wydostania się z laboratorium mikroorganizmów modyfikowanych genetycznie ze sztucznie uzyskaną opornością na antybiotyki, co przyczyniłoby się do rozwoju trudnych w leczeniu chorób człowieka

Zastanów się, jakie są zalety mikrorozmnażania i w jakich sytuacjach mogą się one okazać kluczowe.

Mikrorozmnażanie pozwala niewielkim kosztem i w krótkim czasie uzyskać znaczną liczbę nowych roślin o takich samych cechach jak roślina macierzysta. Metoda ta jest szczególnie korzystna m.in. w sytuacjach, gdy nasiona danej rośliny są drogie lub rzadkie, wolno kiełkują lub gdy istnieje potrzeba przechowania sadzonek przez długi czas.

Przypomnij sobie, czym różni się opisana w tekście metoda od pozostałych metod klonowania organizmów, oraz jak ona przebiega.

Techniką klonowania wykorzystywaną w ochronie zagrożonych wyginięciem gatunków zwierząt jest transfer jąder komórek somatycznych. W metodzie tej możliwe jest wykorzystanie, jako pierwowzoru biologicznego, materiału genetycznego przechowywanego w bankach genów nawet po całkowitym wymarciu danego gatunku. Kolejną zaletą tej metody jest możliwość wykorzystania komórki jajowej i implantacji powstałego z niej zarodka w organizmie matki zastępczej innego gatunku niż klonowany osobnik. Dodatkowo metoda ta w porównaniu z metodą izolacji blastomerów pozwala na uzyskanie względnie największej liczebności klonowanych osobników z pożądaną pulą genów.

Zwróć uwagę jak wiele chorób jest warunkowanych genetycznie lub jest częściowo zależnych od czynników genetycznych.

Znajomość ludzkiego genomu oraz poznanie funkcji genów może przyczynić się do znacznie szybszej i dokładniejszej diagnostyki chorób, w których rolę odgrywają czynniki genetyczne, co umożliwiłoby szybsze wdrażanie działań profilaktycznych, a także do opracowania nowych metod leczenia.

Zastanów się, dlaczego u kobiet powyżej 50. r.ż. rutynowo wykonuje się mammografię, ale u osób z predyspozycjami genetycznymi regularne badania rozpoczyna się znacznie wcześniej.

Wiedza ta daje szansę na wprowadzenie u osoby z predyspozycją odpowiedniej profilaktyki, polegającej na przeprowadzaniu częstych badań przesiewowych w celu wykrycia schorzenia na wczesnym etapie. Wczesna diagnoza znacznie zwiększa szansę na wyleczenie.

Terapia genowa stosowana jest zazwyczaj w chorobach wywołanych mutacjami jednogenowymi. Zastanów się, czy SMA jest taką chorobą.

Terapia genowa byłaby w przypadku SMA możliwa, ponieważ rdzeniowy zanik mięśni jest chorobą spowodowaną mutacją w genie SMN1, czyli chorobą jednogenową. Terapia genowa w SMA może polegać na wprowadzeniu do komórek prawidłowej wersji genu SMN1, która umożliwi produkcję białka SMN, odpowiedzialnego za prawidłowe funkcjonowanie neuronów ruchowych.

Zwróć uwagę na to, że w wykształconych komórkach nerwowych zablokowane są podziały komórkowe.

Tkanka nerwowa ma bardzo ograniczone możliwości regeneracji, ponieważ podziały komórkowe w dojrzałych komórkach nerwowych są zablokowane. Z tego powodu, często jedyną szansą na wyleczenie urazów związanych z uszkodzeniem tkanki nerwowej jest użycie komórek macierzystych, które - umieszczone w odpowiednim miejscu - namnożą się i przekształcą w komórki nerwowe.

Zwróć uwagę na stan pacjenta, u którego dokonano skutecznej terapii komórkami macierzystymi.

Komórki macierzyste pobrane od pacjenta obarczone są wadami genetycznymi, które występują u danej osoby. Oznacza to, że w przypadku niektórych chorób terapie komórkami macierzystymi nie przyniosłyby odpowiedniego rezultatu, a terapia z wykorzystaniem komórek macierzystych od innego osobnika wiąże się z większym prawdopodobieństwem odpowiedzi immunologicznej. Sposobem może być opisane połączenie terapii genowej z terapią komórkami macierzystymi. Dzięki modyfikacji genetycznej komórek macierzystych możliwe jest uzyskanie komórek funkcjonujących prawidłowo, co będzie skutkowało pozytywnymi efektami terapii.

Zastanów się, z jakiego materiału biologicznego można wyizolować materiał genetyczny.

krew/ ślina/ sperma/ włosy/ kości

W jakich sytuacjach związanych z kryminalistyką i sprawami rodzinnymi przydatne może być ustalenie profilu genetycznego?

1) Profil genetyczny znajduje zastosowanie w identyfikacji osób zaginionych / sprawców przestępstw / ofiar przestępstw.

2) Profile genetyczne pozwalają na określenie pokrewieństwa / wykorzystuje się podczas ustalania ojcostwa.

Na miejscu przestępstwa znajduje się zazwyczaj takie ślady biologiczne, jak włos czy niewielka ilość krwi.

Wykorzystanie reakcji PCR jest niezbędne, ponieważ na miejscu przestępstwa znajduje się zazwyczaj niewielkie ilości materiału biologicznego / niewielkie ilości DNA, a do ustalenia profilu genetycznego potrzebna jest większa ilość DNA.

Zastanów się, w jaki sposób dziedziczone jest mitochondrialne DNA.

Mitochondrialne DNA jest dobrym markerem ze względu jego sposób dziedziczenia. mtDNA jest dziedziczone w całości po matce. Dzięki mtDNA można ustalać pokrewieństwo wewnątrz gatunku. Ponadto jego jedynym źródłem zmienności są mutacje, a nie rekombinacje. Największa różnorodność względem sekwencji mtDNA na terenie Afryki świadczy o pochodzeniu gatunku ludzkiego własnie z tego kontynentu.