Введение новой генетической информации в клетки бактерий
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ………………...…………………………………
ГЛАВА 1. ТЕОРИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР…………………………………..5
1.1. История исследования…………………………………………… …..5
1.2. Введение новой генетической информации в клетки бактерий…… ..5
ГЛАВА 2. Методы извлечения плазмидной ДНК…………………..…..10
2.1 Метод
с применением бромистого
2.2Метод центрифугирования в градиенте концентрации хлористого
цезия…………………………………………………………………
2.3 Щелочной метод……………………………………………………….13
ГЛАВА 3. Результаты исследований …………………………..………..13
Бактериальная
культура……………………………………….…….……
Выделение плазмидной ДНК……………………………………….…….18
Рестрицирование………………………………………
Электрофореграмма…………………………………
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………..…….
ПРИЛОЖЕНИЕ……………………………………………..…
ЛИТЕРАТУРА………………………………………………….
Введение
Актуальность. Данная работа посвящена плазмиде, внехромосомному самовоспроизводящимуся генетическому элементу (фактору наследственности) бактерий и некоторых других организмов. Она стабильно наследуется. Представляет собой кольцевую или линейную двухцепочечную молекулу ДНК, закрученную в суперспираль. Использование плазмид, как векторов с вирусными ДНК имеет неоценимое значение для генной инженерии. Является одним из основных ее методов. Громадные потенциальные возможности этой методологии обусловлены не только тем, что с ее помощью можно конструировать и реплицировать рекомбинантную ДНК, но и тем, что она позволяет клонировать отдельные рекомбинантные молекулы ДНК. Таким образом теоретическая и практическая значимость изучения данной проблемы не вызывает сомнения, что и вызвало интерес к ее изучению.
Цель исследования. Выделение плазмиды pFF из бактериальной культуры и ее характеристика.
В соответствии с целью, объектом и предметом исследования определены следующие задачи:
- Изучить литературу по проблеме исследования.
- Выделить плазмиду.
- Охарактеризовать ее.
- Сформулировать выводы.
Объект – клетки Escherichia coli.
Предмет – плазмидные ДНК.
Гипотеза. При правильно приготовленных растворах и четко отработанных действиях, выделение и последующие преобразования проходят наиболее успешно.
Исследование проводится лабораторным методом. В ходе работы осуществляется анализ литературы, наблюдение и проверочный качественный эксперимент осуществляемый такими методами как: щелочной метод выделения плазмидных ДНК, методом рестрикции; методом электрофореграммы.
Структура научно-исследовательской работы: работа состоит из введения, двух глав, заключения, приложения и использованной литературы.
ГЛАВА 1
ТЕОРИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
1.1 ИСТОРИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ
Примерно
к 1970 г. стали известны основные свойства
генетических систем. Несмотря на отсутствие
многих важных деталей, удалось установить
принципы репликации, рекомбинации и
репарации и каждый из этих процессов
был воспроизведен in vitro. В этот период
выдающихся открытий неожиданной наградой
исследователям стала идентификация
многих ферментов, для которых нуклеиновые
кислоты являются субстратом. Получение
их в очищенном виде и определение
свойств в значительной мере облегчило
анализ структуры и функций
Они
ведут начало от экспериментов в
сфере бактериальной генетики, и
особенно большую роль здесь сыграла
возможность введения молекул ДНК
в клетки бактерий. Такая введенная
ДНК независимо от того, произошла
ли она из бактериофага или из других
бактериальных клеток, изменяет генотип,
а нередко и фенотип
1.2 Введение новой генетической информации в клетки бактерий
Бактерии
могут приобретать новый
1)
трансформация, при которой в
клетки проникают молекулы ДНК,
2)
конъюгация, в процессе которой
ДНК непосредственно
3)Трансдукция,
опосредуемая бактериофагами, при
которой новая генетическая
Трансформация,
т.е. изменение генотипа клетки путем
внесения в нее молекул ДНК
из культуральной среды, была первым
из способов введения новых генов
в клетки бактерий. Это послужило
также первым доказательством роли
ДНК как носителя генетической информации.
Если в клетки организма с определенным
генетическим нарушением ввести ДНК, выделенную
из нормальных клеток, то у этого
организма нередко
При конъюгации осуществляется прямой перенос ДНК из одной клетки в другую при их контактировании. В тех случаях, когда конъюгация происходит между определенными штаммами E. coli, один из них выполняет функции донора, другой - реципиента. Эти эксперименты впервые показали, что все гены Е. coli расположены на одной кольцевой молекуле ДНК. Сравнивая время, необходимое для переноса различных генов во время конъюгации, можно построить генетическую карту хромосомы Е. coli, т.е. установить порядок следования хромосомных генов.
Охарактеризованы
два типа трансдукции, осуществляемой
с помощью бактериофагов, общая
и специфическая. При общей трансдукции
фаговые частицы, содержащие сегменты
ДНК клетки-хозяина, переносят относительно
протяженные участки геномной ДНК
от одной бактериальной клетки к
другой. Трансдуцирующие фаговые
частицы образуются в ходе определенных
инфекционных процессов, когда ДНК
клетки эффективно деградирует и
фрагменты, по размеру примерно соответствующие
фаговому геному, случайно упаковываются
в зрелые частицы бактериофага. В
результате последующего инфицирования
клеток бактерий популяцией фаговых
частиц, содержащей трансдуцирующие
фаги, происходит передача ДНК донорных
клеток этим инфицируемым клеткам. Рекомбинация
между введенными фрагментами донорной
ДНК и ДНК клетки-реципиента приводит
к изменению генотипа последней.
Каждая трансдуцирующая фаговая
частица обычно содержит только один
случайный фрагмент исходной донорной
хромосомы. Вероятность включения
в такую частицу любой части
этого генома примерно одинакова. Однако
благодаря довольно большому размеру
трансдуци-руемых сегментов ДНК
обычно реципиентная клетка приобретает
за один акт трансдукции целую
группу генов. В результате гены, тесно
сцепленные друг с другом в хромосоме
донора, с высокой частотой котрансдуцируются,
тогда как гены, удаленные друг
от друга, трансдуцируются независимо.
Определение частоты
Трансдукция
второго типа, специфическая, свойственна
бактериофагам, инфекционный цикл которых
прерывается в результате включения
генома вируса в специфический хромосомный
локус ДНК инфицированной клетки.
Бактерии, содержащие такие интегрированные
фаговые геномы, получили название
лизогенных. Они несут вирусные геномы
как наследственные элементы в своих
собственных хромосомах. В лизогенной
клетке вирусные и клеточные геномы
реплицируются как единое целое
и являются взаимно совместимыми.
Интеграция фагового генома с геномом
клетки-хозяина лишает фаг возможности
вызывать гибель клетки и продуцировать
инфекционное потомство. По этой причине
бактериофаг, способный лизогенизировать,
в отличие от вирулентного фага получил
название умеренного. При определенных
условиях - индукции - лизогенное состояние
прерывается и вирусный геном
вырезается из хромосомы клетки-хозяина.
Он реплицируется, образует множество
вирусных частиц и убивает клетку.
Обычно вырезание вирусного генома
происходит очень точно, и образующийся
фаг содержит вирусный геном, полностью
соответствующий исходному. Иногда,
однако, фаговый геном вырезается
неправильно и в дочерние фаговые
геномы включаются хромосомные гены,
прилегавшие к интегрированному
вирусному геному. Эти гены включаются
вместо некоторых вирусных генов. Во
время следующего цикла инфекции
гены клетки-донора переходят вместе
с фаговыми генами в реципиентные
клетки. После включения ДНК
Методология получения рекомбинантных ДНК основана на тех же принципах, что и трансдукция.
Молекулы
ДНК, способные реплицироваться
в соответствующих клетках, представленные
вирусными геномами или плазмидами,
служат переносчиками, или векторами,
«чужеродных» сегментов ДНК, получивших
название вставки. При этом, вместо
того чтобы полагаться на клеточные
процессы, ведущие к образованию
рекомбинантных трансдуцирующих геномов,
проводят объединение, или рекомбинацию,
соответствующим образом
ГЛАВА 2
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Метод с применением бромистого этидия
В присутствии бромистого этидия различие в плавучей плотности плазмидной и хромосомной ДНК становится еще более значительным. Связываясь с линейной двухцепочечной ДНК, этот краситель встраивается между плоскостями оснований (интеркалирует), вызывает расплетание двойной спирали, увеличивает длину линейных фрагментов хромосомной ДНК и приводит к снижению ее плавучей плотности. В плазмидной ССС-ДНК интеркаляция красителя вызывает образование компенсаторных сверхспиральных витков, и при достаточно большом их числе встраивание следующих молекул бромистого этидия становится невозможным.
При
равновесном центрифугировании
в градиенте насыщенного
Чтобы
отобрать плазмидную ДНК после центрифугирования,
пробирку прокалывают сбоку на нужной
высоте иглой, надетой на шприц, и
отсасывают материал. Обычно препарат
плазмидной ДНК после центрифугирования
в равновесном градиенте
Методика
1.
Одну бактериальную колонию (
2.
Переносят 1,5 мл культуры в
микроцентрифужную пробирку и
собирают клетки
3.
Отсасывают супернатант и при
интенсивном встряхивании
4.
Добавляют 200 мкл раствора II и
перемешивают смесь быстрым
5.
Добавляют 150 мкл буфера 111, закрывают
пробирку и перемешивают
6.
Центрифугируют на
7.
Для осаждения двухцепочечной
ДНК добавляют 1 мл холодного
этанола, перемешивают
8.
Центрифугируют на
9.
Осторожно отбирают
10.
Добавляют 200 мкл этанола, перемешивают
и на 10 мин помещают на —20 °С.
Центрифугируют на
11.
Отбирают супернатант,
12.
Отбирают супернатант, осадок
нуклеиновых кислот
Обычно метод, описанный в протоколе, дает при выделении многокопийных плазмид типа pUC выход 3-5 мкг ДНК на 1 мл исходной бактериальной культуры. Если полученные таким способом мини-препараты ДНК не удается рестрицировать, то для удаления загрязнений можно провести экстракцию фенолом/хлороформом. Пропорционально увеличив количество всех необходимых реактивов, можно использовать данный метод для выделения ДНК из культур объемом до 10 мл.
2.2 Метод центрифугирования в градиенте концентрации хлористого цезия
Высокоэффективным
методом разделения нуклеиновых
кислот, широко используемым при их
очистке, является центрифугирование
в градиенте плотности
2.3 Щелочной метод
В основе щелочного метода лежит то, что в щелочных условиях (при рН ~ 12) происходит денатурация только линейных молекул ДНК (т. е. разделение цепей двухцепочечной ДНК клетки-хозяина), плазмидные же ССС-молекулы не денатурируют. При нейтрализации клеточного экстракта в присутствии солей высокой концентрации денатурированная хромосомная ДНК выпадает в осадок, поскольку реассоциация длинных линейных одноцепочечных молекул ДНК происходит в этих условиях одновременно во множестве участков с образованием нерастворимых комплексов.
ГЛАВА 3
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 БАКТЕРИАЛЬНАЯ КУЛЬТУРА
Бактериальная культура — искусственно выращиваемое на питательных средах скопление бактерий одного вида, являющихся потомками одной бактериальной клетки. Бактериальные культуры сохраняется на твердых (1,5—2% мясо-пептонный агар), полужидких (0,5—0,7% мясо-пептонный агар) или жидких (мясо-пептонный бульон) питательных средах.
Для длительного хранения
Пробирки или ампулы с
Бактериальная
культура — культивирование популяций
бактерий на тех или иных питательных
средах. Культивирование бактерий на
искусственных питательных
В зависимости от питательных
потребностей бактерий
В процессе культивирования
Процесс размножения
С целью получения больших
количеств бактериальной массы
аэробов бактериальные
Все сказанное относится к
чистым бактериальным
3.2 ВЫДЕЛЕНИЕ ПЛАЗМИДНОЙ ДНК
В основе щелочного метода лежит то, что в щелочных условиях (при рН ~ 12) происходит денатурация только линейных молекул ДНК (т. е. разделение цепей двухцепочечной ДНК клетки-хозяина), плазмидные же ССС-молекулы не денатурируют. При нейтрализации клеточного экстракта в присутствии солей высокой концентрации денатурированная хромосомная ДНК выпадает в осадок, поскольку реассоциация длинных линейных одноцепочечных молекул ДНК происходит в этих условиях одновременно во множестве участков с образованием нерастворимых комплексов.
1. растить ночную культуру 16-24 часа в богатой среде: 37oС, 200-300rpm;
2. 1.5ml ночной культуры поместить в 1.7ml пробирку, ЦФ 30'', удалить супер;
3. п.2. - ещё 2 раза;
4.
ЦФ 10'' дополнительно, отсосать
5.
ресуспензировать осадок в
6. NT, 5';
7. + 400µl раствора "II", резко вылить, сразу же резко встряхнуть. перевернуть ~5 раз;

- Введение новой европейской валюты: евро
- Введение понятия мгновенной скорости, мгновенного ускорения, угловой скорости и углового ускорения
- Введение трудовых книжек
- Введения инновации в сферу услуг
- Ввиготовлення орнаментів у смужці
- Ввлияние внешней среды на экономику предприятия
- Ввод золошлаков при помоле цемента
- Введение инноваций
- Введение инноваций в профессиональное развитие работников на предприятии ЗАО «ГРАНТСТРОЙ»
- Введение инноваций в туристическую фирму: инвестиционный проект
- Введение и первый раздел
- Введение и понятие структуризации
- Введение кассовый операций в белорусских рублях на территории Республики Беларусь на ОАО «Беларуськалий»
- Введение нового товара и расчет экономической эффективности