Immunolodzy opracowali nową szczepionkę przeciwko malarii i postanowili sprawdzić jej skuteczność na myszach.
Do grupy badawczej zostało wybranych losowo 30 myszy rasy BALB/c. W dniu rozpoczęcia doświadczenia myszom z grupy badawczej podano dawkę szczepionki w postaci zastrzyku domięśniowego. Po trzech tygodniach myszy ponownie zaszczepiono (podając tak zwaną dawkę przypominającą), a po upływie kolejnego miesiąca zarażono je zarodźcem malarii. Następnie obserwowano stan zdrowia myszy.

a) Wybierz spośród podanych propozycji dwa prawidłowe sformułowania problemu badawczego i dwie prawidłowo sformułowane hipotezy.

Informacja 1.
W inżynierii genetycznej do transformacji bakterii używa się m. in. wektorów plazmidowych. Aby umożliwić wyselekcjonowanie bakterii, które pobrały plazmid, często stosuje się plazmid zawierający gen oporności na antybiotyk (np. ampicylinę).

Informacja 2.
Bakterie, które mają zdolność wytwarzania potrzebnych związków organicznych (np. aminokwasów) ze składników pożywki minimalnej, określa się mianem prototroficznych. Bakterie, które w wyniku mutacji utraciły zdolność syntezy danego związku chemicznego, to bakterie auksotroficzne. Na przykład auksotrofy lizynowe nie są zdolne do samodzielnego wytwarzania aminokwasu lizyny.

Informacja 3.
Aminokwas lizyna powstaje w kilkuetapowym szlaku metabolicznym. Każda reakcja tego szlaku jest katalizowana przez inny enzym.

Informacja 4.
Rewersja to mutacja odwracająca efekt fenotypowy poprzedniej mutacji.

Przeprowadzono następujące doświadczenie: bakterie będące auksotrofami lizynowymi poddano transformacji plazmidem zawierającym gen oporności na ampicylinę.

Na podstawie przedstawionych informacji

Genom komórki człowieka składa się z: genomu jądrowego – zawierającego DNA w jądrze komórkowym i genomu mitochondrialnego – zawierającego DNA zlokalizowane w mitochondriach (mtDNA). Geny występujące w genomie mitochondrialnym dziedziczą się niezgodnie z prawami Mendla: dziedziczą się tylko od jednego z rodziców. Dziedziczenie genów zlokalizowanych w DNA mitochondrialnym nazywamy dziedziczeniem pozajądrowym lub dziedziczeniem cytoplazmatycznym.

Zaznacz poniżej przypadek, w którym mtDNA (mitochondrialne DNA) nie może być przydatne w identyfikacji osób. Odpowiedź uzasadnij.

Pewien gen komórki eukariotycznej składa się z 580 nukleotydów. Podczas procesu transkrypcji zawarta w genie informacja genetyczna przepisywana jest na pierwotną cząsteczkę RNA (pre-mRNA), która podlega procesom prowadzącym do powstania dojrzałego mRNA. Dojrzały mRNA zawiera już tylko 439 nukleotydów.

Wyjaśnij, dlaczego część nukleotydów jest usuwana z pierwotnego RNA.

Jednym z podstawowych dowodów w procesie ustalania domniemanego ojcostwa jest ekspertyza genetyczna. Z materiału biologicznego pobranego od pozwanego, dziecka i matki uzyskuje się wzory prążkowe fragmentów DNA. Występowanie prążka we wzorze prążkowym danej osoby można interpretować jako obecność allelu dominującego. Porównanie wzorów prążkowych dziecka, matki i pozwanego pozwala wykluczyć lub potwierdzić ojcostwo.
Poniżej przedstawiono wyniki dotyczące badania ojcostwa w dwóch sprawach alimentacyjnych.

a) Ustal, w której sprawie alimentacyjnej (I czy II) można potwierdzić ojcostwo pozwanego. Odpowiedź uzasadnij.
b) Podaj inny przykład zastosowania ekspertyzy genetycznej w sądownictwie.

Owca Dolly była pierwszym sklonowanym ssakiem. Sklonowano ją, przenosząc jądro komórkowe z komórki nabłonkowej gruczołu mlekowego owcy rasy fińskiej do pozbawionego jądra oocytu owcy rasy szkockiej. Podział oocytu stymulowano impulsem elektrycznym, a powstały zarodek przeniesiono do macicy matki zastępczej, którą była owca rasy szkockiej. Matka zastępcza urodziła owcę rasy fińskiej – Dolly.

Uzasadnij, że Dolly i jej genetyczna matka miały ten sam genom jądrowy, a różniły się genomem mitochondrialnym.

Aby uzyskać czysty czynnik VIII krzepliwości krwi, wykorzystano proces odwrotnej transkrypcji, w wyniku którego na matrycy eukariotycznego mRNA otrzymano tzw. cDNA. Uzyskany produkt (cDNA) jest pozbawiony intronów i innych sekwencji towarzyszących. Za pomocą wektorów wprowadza się go do komórek bakterii, gdzie następuje jego ekspresja.

Wyjaśnij, dlaczego gen kodujący białko organizmu eukariotycznego musi być wprowadzony do komórek bakterii w postaci cDNA.

Zaznacz zdania, które poprawnie opisują proces replikacji cząsteczki DNA.

Terapię genową można stosować jako metodę leczenia chorych na nowotwory. W zwalczaniu czerniaka próbuje się wykorzystać następującą metodę: przygotowuje się genetycznie zmienione komórki nowotworu pacjenta, a następnie wprowadza się je do jego organizmu.

a) Wyjaśnij, dlaczego opisaną metodę można nazwać „szczepionką przeciwnowotworową”.
b) Określ, czy taka „szczepionka przeciwnowotworowa” przygotowana dla konkretnego pacjenta będzie skuteczna w terapii innego pacjenta. Odpowiedź uzasadnij.

Na schemacie przedstawiono proces zróżnicowanego składania genów.

a) Na podstawie schematu wyjaśnij, w jaki sposób z informacji genetycznej jednego genu mogą powstać różne białka.
b) Wyjaśnij, na czym polega obróbka potranskrypcyjna.

Jedną z podstawowych metod stosowanych obecnie w badaniach molekularnych i inżynierii genetycznej jest PCR (łańcuchowa reakcja polimerazy). Jest to reakcja umożliwiająca powielenie (amplifikację) w krótkim czasie fragmentu genomowego DNA w miliardach kopii. Metoda ta pozwala na analizę bardzo małych, wręcz śladowych ilości DNA.

Podaj dwa przykłady praktycznego zastosowania PCR.

Korzystając z tabeli kodu genetycznego, zapisz sekwencję aminokwasów, która powstanie w wyniku translacji fragmentu matrycowego RNA (mRNA) o sekwencji nukleotydów CCUUUCGUAAACGGA.

Zapisz sekwencję nukleotydów występującą we fragmencie nici DNA, na matrycy której powstał fragment mRNA o sekwencji CCUUUCGUAAACGGA.

Osiągnięcia inżynierii genetycznej są coraz częściej stosowane w medycynie. Między innymi metodami inżynierii genetycznej otrzymuje się znacznie bezpieczniejsze i tańsze od tradycyjnych szczepionek, tak zwane szczepionki zrekombinowane, które nie zawierają całych cząstek infekcyjnych, ale tylko wybrane polipeptydy, otrzymane z odpowiednio genetycznie zmodyfikowanych bakterii lub drożdży.

Podaj dwa argumenty wyjaśniające, dlaczego szczepionki zrekombinowane są bezpieczniejsze od szczepionek tradycyjnych.

Na uproszczonym schemacie przedstawiono proces translacji – jeden z etapów biosyntezy białka.

Podaj nazwy (lub skróty nazw) związków chemicznych oznaczonych na schemacie numerami 1-4.