Уроки 30–31 · 2 урока · А. Гафуров, А. Абдукаримов, Ж. Толипова, О. Ишанкулов, М. Умаралиева, И. Абдурахманова. Биология, 10 класс, 1-е издание. Издательско-полиграфическое акционерное общество «Шарк», Ташкент, 2017
30
Ферменты, применяемые в генной инженерии
Учебник: с. 131–133
ЦельОбъяснять функции ферментов генной инженерии – полимеразы, обратной транскриптазы (ревертазы), лигазы и рестриктаз.
В генной инженерии используют ферменты, разрезающие, соединяющие и копирующие ДНК. ДНК-полимераза (выделена из E. coli А. Корнбергом в 1950-х годах) строит новую цепь ДНК, присоединяя комплементарные нуклеотиды. Ревертаза (обратная транскриптаза) – фермент некоторых РНК-содержащих вирусов – синтезирует комплементарную ДНК (кДНК) на матрице РНК; так получают копию гена с иРНК. ДНК-лигаза сшивает фрагменты ДНК, образуя фосфодиэфирные связи между соседними нуклеотидами. Рестриктазы (эндонуклеазы рестрикции) находят специфическую последовательность из 4–6 нуклеотидов, которую они узнают, – сайт рестрикции – и разрезают в нём ДНК. У бактерий они защищают от чужеродной ДНК (например, вирусной). Рестриктазы образуют фрагменты с липкими (EcoRI) или тупыми (HpaI) концами; липкие концы комплементарны, поэтому разные фрагменты ДНК легко соединяются. Названия ферментов происходят от бактерии, из которой они выделены: EcoRI – Escherichia coli. Разрезанные фрагменты разделяют по длине электрофорезом.
Примеры
EcoRI узнаёт сайт G↓AATTC. Если эта последовательность встречается в 3 местах, линейная ДНК разрезается 3 раза на 4 фрагмента; кольцевая плазмида с 1 сайтом разрезается один раз и раскрывается в один линейный фрагмент.
При электрофорезе ДНК, будучи заряженной отрицательно, движется к положительному полюсу; короткие фрагменты движутся быстрее, а длинные медленнее, поэтому в геле фрагменты разделяются по длине.
Работа в классе
«Ферменты как инструменты»: карточки с названиями ферментов и функциями (ножницы, клей, копировальный аппарат) выдаются вперемешку, и их нужно сопоставить.
Упражнения
1
Различите функции рестриктазы и лигазы.
Рестриктаза разрезает ДНК в определённом месте; лигаза соединяет фрагменты ДНК.
2
Линейная ДНК имеет 5 сайтов рестрикции. Сколько фрагментов получится после разрезания? (Только число.)
6
3
Что делает обратная транскриптаза и зачем она нужна?
Она синтезирует ДНК на матрице РНК; используется для получения копии гена (кДНК) с иРНК, например при создании гена инсулина.
4
Почему липкие концы облегчают соединение фрагментов ДНК?
Они комплементарны, поэтому азотистые основания соединяются водородными связями, а лигаза сшивает остальное.