Информация

Вопрос о производных DNP аминокислот (в частности, эпсилон-DNP-лизин)

Вопрос о производных DNP аминокислот (в частности, эпсилон-DNP-лизин)



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

У меня довольно простой вопрос по биохимии, но я не могу найти на него ответ:

Обычно 1-фтор-2,4-динитробензол (DNFB) реагирует только с аминоконцом аминокислот. Однако с лизином DNFB может реагировать в двух местах (на амино-конце и с аминогруппой эпсилон). Производное лизина DNP называют «эпсилон-DNP-лизином».

Относится ли «эпсилон-ДНП-лизин» к продукту, в котором связан ДНП? Только к аминогруппе эпсилон (но не к аминоконцу), или это относится к продукту, с которым связан DNP одновременно к аминогруппе эпсилон и к аминоконцу?

Кроме того, может ли то же самое случиться с другими аминокислотами, у которых есть аминогруппа в боковой цепи? то есть может быть, например, эпсилон-ДНП-аргинин, или это поведение уникально для лизина?


Биохимия (сложно !!)

Было определено, что нонапептид имеет следующий аминокислотный состав: (Arg) 2, (Gly) 2, (Phe) 2, His, Leu, Met.
1-фтор-2,4-динитробензол (FDNB) реагирует со свободными аминогруппами (но не амидо или гуанидино) в белках с образованием динитрофенильных (DNP) производных аминокислот.

Нативный пептид инкубировали с 1-фтор-2,4-динитробензолом (FDNB), а затем полностью гидролизованный 2,4-динитрофенилгистидин идентифицировали с помощью ВЭЖХ. Что это говорит вам о пептидной последовательности?

Когда нативный пептид подвергался воздействию цианогенбромида (CNBr), выделялись октапептид и свободный глицин. Что это говорит вам о пептидной последовательности?


Инкубация природного пептида с трипсином дала пентапептид, трипептид и свободный Arg. Пептиды разделяли и обрабатывали FDNB. 2,4-Динитрофенилгистидин был выделен из пентапептида, а 2,4-динитрофенилфенилаланин был выделен из трипептида. Что это говорит вам о пептидной последовательности?

Переваривание ферментом пепсином дает дипептид, трипептид и тетрапептид. Тетрапептид состоял из (Arg) 2, Phe и Gly. Что это говорит вам о пептидной последовательности?


Анализ взаимодействия аминокислоты с водой путем разделения в водных двухфазных системах. I - Аминокислоты с неполярными боковыми цепями

Коэффициенты распределения 10 л аминокислот с неполярными боковыми цепями (Gly, Ala, Val, nor-Val, Ile, Leu, nor-Leu, Phe, Trp и Pro) измеряли в десяти различных полимер / полимерных водных двухкомпонентных соединениях. фазовые системы (ATPS), содержащие 0,15 М NaCl в 0,01 М фосфатном буфере, pH 7,4. Коэффициенты, специфичные для растворенного вещества, представляющие диполь-диполь растворенного вещества, водородные связи и электростатические взаимодействия с водной средой для исследуемых соединений, были определены с помощью анализа множественной линейной регрессии с использованием модифицированного уравнения линейной зависимости энергии сольватации. Показано, что линейные комбинации этих коэффициентов коррелируют со шкалами липофильности / гидрофобности аминокислот, приведенными в литературе. Полученные результаты предполагают, что коэффициенты, специфичные для растворенного вещества, могут использоваться в качестве дескрипторов растворенного вещества для количественного анализа взаимосвязи структура-свойство (QSPR).

Особенности

► Коэффициенты распределения 10 л-аминокислот измеряли в 10 ATPS. ► Используя сольватохромный подход, получены коэффициенты, специфичные для растворенных веществ. ► Полученные коэффициенты коррелируют с различными шкалами липофильности / гидрофобности. ► Их можно использовать для количественного анализа взаимосвязи структура-свойство (QSPR).


Принцип:

Нингидрин тест

В диапазоне pH 4-8 все & alpha; -аминокислоты реагируют с нингидрином (трикетогидринденгидрат), мощным окислителем, давая продукт пурпурного цвета (дикетогидрин), называемый пурпурным Рюманном. Все первичные амины и аммиак реагируют одинаково, но без выделения диоксида углерода. Иминокислоты пролин и гидроксипролин также реагируют с нингидрином, но они дают комплекс желтого цвета вместо пурпурного. Помимо аминокислот, другие сложные структуры, такие как пептиды, пептоны и белки, также положительно реагируют, когда подвергаются нингидриновой реакции.

Тест на ксантопротеиновую кислоту

Ароматические аминокислоты, такие как фенилаланин, тирозин и триптофан, отвечают на этот тест. В присутствии концентрированной азотной кислоты ароматическое фенильное кольцо нитрируется с образованием нитропроизводных желтого цвета. При щелочном pH цвет меняется на оранжевый из-за ионизации фенольной группы.


Диазотест Поли & # 39

Этот тест предназначен для обнаружения триптофана или гистидина. Реагент, используемый для этого теста, содержит сульфаниловую кислоту, растворенную в соляной кислоте. Сульфаниловая кислота при диазотировании в присутствии нитрита натрия и соляной кислоты приводит к образованию соли диазония. Соль диазония образует пары с тирозином или гистидином в щелочной среде, давая красный хромоген (азокраситель).

Тест Миллона

Фенольные аминокислоты, такие как тирозин и его производные, отвечают на этот тест. Соединения с радикалом гидроксибензола реагируют с реагентом Миллона с образованием комплекса красного цвета. Реагент Миллона представляет собой раствор сульфата ртути в серной кислоте.

Гистидиновый тест

Этот тест открыл Кнуп. Эта реакция включает бромирование гистидина в растворе кислоты с последующей нейтрализацией кислоты избытком аммиака. При нагревании щелочного раствора появляется синяя или фиолетовая окраска.

Тест Хопкинса Коула

Этот тест является специфическим тестом для обнаружения триптофана. Индольный фрагмент триптофана реагирует с глиоксиловой кислотой в присутствии концентрированной серной кислоты с образованием продукта пурпурного цвета. Глиоксилиновую кислоту получают из ледяной уксусной кислоты под воздействием солнечного света.

Сакагучи тест

В щелочных условиях & альфа-нафтол (1-гидроксинафталин) реагирует с монозамещенным гуанидиновым соединением, таким как аргинин, которое после обработки гипобромитом или гипохлоритом дает характерный красный цвет.

Свинцовый сульфидный тест

Серосодержащие аминокислоты, такие как цистеин и цистин. при кипячении с гидроксидом натрия (горячая щелочь) получают сульфид натрия. Эта реакция происходит из-за частичного превращения органической серы в неорганический сульфид, который может быть обнаружен путем осаждения ее до сульфида свинца с использованием раствора ацетата свинца.

Тест Маккарти Салливана Фолина

Иминокислоты, такие как пролин и гидроксипролин, конденсируются с реагентом изатин в щелочных условиях с образованием аддукта синего цвета. Добавление нитропруссида натрия [Na2Fe (CN) 5NO] к щелочному раствору метионина с последующим подкислением реакции дает красную окраску. Эта реакция также является основой для количественного определения метионина.

Изатиновый тест

Иминокислоты, такие как пролин и гидроксипролин, конденсируются с реагентом изатин в щелочных условиях с образованием аддукта синего цвета.


Мастера без бакалавриата

Привет всем, я надеюсь, что этот вопрос не слишком редкий. Какие степени бакалавра биологии будут доступны студентам без сильного математического или естественнонаучного образования? Или, что может быть самым быстрым путем для такого человека получить стандартную степень магистра биологии. очевидно, без получения совершенно новой степени бакалавра с курсами математики, естествознания и биологии? Доказывают ли GRE, MAT или любые другие знания относительной естественнонаучной и математической компетентности для учебы в биографии?

Честно говоря, шансов меньше. Это в основном потому, что у большинства людей, которые изучают биологию в качестве своей степени бакалавра и надеются поступить в аспирантуру, будет некоторый исследовательский опыт за плечами. Кажется, это справедливо для большинства степеней STEM. Не зная, что вы делали в прошлом, трудно дать гораздо больше информации.

Я бы сказал, что почти ничего. Вам нужно поискать в любой школе, где вы сможете, их стандарты приема. Скорее всего, вы даже не получите ученую степень в их отношении, к сожалению. К тому же вы все равно не будете к этому готовы, если у вас нет в этом никакого опыта.

Я думаю, это во многом зависит от программы / руководителя и вашего опыта. Для большинства программ, связанных с биологией, в моей области вам в основном нужен минимальный средний балл и руководитель, который готов взять вас в свою лабораторию. Я знаю кого-то, кто получил степень психиатра с очень небольшим объемом молекулярной биологии (также без исследовательского опыта). В основном мы занимаемся системной биологией / протеомикой / посттрансляционными модификациями дрожжей. Ее биография сильно отличается от образования большинства людей в моей сфере. Честно говоря, этот человек ОЧЕНЬ боролся в течение нескольких месяцев, поэтому, если у вас нет большого опыта, я бы посоветовал найти лабораторию с хорошей подготовкой и людьми, у которых есть время, чтобы помочь. Я действительно думаю (в зависимости от области) это довольно редко.


Развитие дрозофилы?

Я не уверен, что это подходящее место для вопроса, поскольку это смесь биологии и генетики, но я подумал, что это будет лучше, чем r / homeworkhelp.

Итак, через два дня у меня экзамен, и я действительно запутался в ролях Bicoid, Caudal, Hunchback, Nanos и т. Д. Я знаю, что если Bicoid выражен, он & # x27ll блокирует Caudal, так что это & ​​# x27 будет задняя, ​​а передняя будет Горбун?

Я наткнулся на вопрос, и я был бы очень признателен, если бы кто-нибудь мог объяснить свои аргументы и помочь мне лучше их понять. Я пробовал Википедию / книгу, но они не полностью объясняют различные ситуации, или, может быть, я не могу их правильно понять.

Я застрял между A и B, но если бы мне пришлось выбирать, это был бы B. Однако я не уверен.

Бикоид является рецессивным геном (так что вам нужно две копии, чтобы получить аффект). Он экспрессируется в матери, и мРНК переносится в эмбрион, что приводит к эффекту. Эмбрион не экспрессирует мРНК. Следовательно, генотип эмбриона не имеет значения. Мать гетерозиготна, поэтому у нее будет нормальный бикоид уровни.

Каудальный также экспрессируется по материнской линии, и мРНК переносится. Перевод хвостовой подавляется бикоид, поэтому каудальный белок будет только там, где нет бикоида.

Наконец-то, бикоид локализуется только в переднем отделе (источник. Таким образом, каудальный будет в переднем отделе (где бикоид не является).

Следовательно, A - правильный ответ. Хвостовой кость будет с нормальным распределением в задней части.

Если бы мать была двойной бикоид, Хвостовой белок может встречаться по всему эмбриону. Не бывает ситуации, при которой белок каудального отдела может встречаться только в передних отделах. Фактически, Caudal означает «quottail» на латыни.


Кислородная эффективность растений.

Поскольку растения производят себе пищу посредством фотосинтеза для собственного дыхания, какой процент произведенного кислорода используется растением и сколько возвращается в атмосферу? (Я предполагаю, что их митохондрии работают так же, как наши, и дышат аэробно)

Вы действительно не найдете для этого единственного значения. Скорость дыхания растения может сильно различаться в зависимости от температуры и стадии роста. Скорость фотосинтеза также зависит от наличия света и воды. Однако в целом частота дыхания составляет от 10 до 40% от скорости фотосинтеза. Это происходит во время активного фотосинтеза в листьях, поэтому, когда вы добавляете дыхание, которое происходит в темноте и в нефотосинтезирующих частях растения, более половины фотосинтетической продукции растения используется метаболизмом самого растения. Обычно это количество углерода, а не кислорода, но уравнения должны быть такими же.

Многие растения (растения типа C3) также имеют другой метаболический процесс, связанный с потреблением кислорода, называемый фотодыханием, который отделен от митохондриального дыхания. Это зависит от факторов окружающей среды, таких как температура и доступность света, а также напрямую снижает скорость фотосинтеза, поскольку конкурирует за один и тот же первичный фермент. Частота фотодыхания может быть между


Вопрос о производных аминокислот DNP (в частности, эпсилон-DNP-лизин) - Биология

Отвечать: Макромолекулы - это большие высокомолекулярные вещества со сложной молекулярной структурой, находящиеся в коллоидном состоянии (будучи нерастворимыми) во внутриклеточной жидкости. Они образуются в результате полимеризации большого количества микромолекул. Полисахариды, белки и нуклеиновые кислоты - несколько примеров.

Q2. Проиллюстрируйте гликозидную, пептидную и фосфодиэфирную связь.
Q3. Что подразумевается под третичной структурой белков?

Отвечать: Спиральная молекула полипептида может складываться сама по себе и принимать сложную, но специфическую форму - сферическую, стержнеобразную или любую промежуточную форму. Эти геометрические формы известны как третичная (3 °) структура белковых молекул. Спирали и складки молекул полипептида расположены так, чтобы скрывать неполярные аминокислотные цепи внутри и открывать полярные боковые цепи. Третичная структура белка приближает удаленные боковые цепи аминокислот для образования активных центров ферментативных белков. Третичная структура поддерживается слабыми связями, такими как водородные, ионные, дисульфидные и гидрофильно-гидрофобными связями, образованными между одной частью полипептида и другой. Эта структура легко нарушается pH, температурой и химическими веществами, останавливающими функцию белков.

Q4. Найдите и запишите структуры 10 интересных биомолекул с малым молекулярным весом.

Отвечать: Интересными биомолекулами с небольшой молекулярной массой являются минералы (например, натрий, калий, кальций, цинк, йод и т. Д.), Газы (например, Oz, N2, C02, NH3), сахара (рибоза, дезоксирибоза, глюкоза, фруктоза), липиды, аминокислоты, нуклеотиды. (пиримидины и пурин). Структуры 10 интересных биомолекул с малой молекулярной массой выглядят следующим образом:

Q5. Белки имеют первичную структуру. Если вам дается метод, позволяющий узнать, какая аминокислота находится на одном из двух концов (концов) белка, можете ли вы связать эту информацию с чистотой или однородностью белка?

Отвечать: Несколько ученых предложили несколько методов для определения последовательности аминокислот. Фредерик Сэнгер предложил реагент Сэнгера для определения аминокислотной последовательности в полипептидной цепи.
Сэнгер использовал 1-фтор-2,4-динитробензол (FD NB) для определения структуры инсулина. FDNB специфически связывается с N-концевой аминокислотой с образованием динитрофенильного (DNP) производного пептида. Этот пептид - производное DNP можно идентифицировать с помощью хроматографии. Выявленная последовательность аминокислот показывает однородность белковой молекулы.

Q6. Узнайте и составьте список белков, используемых в качестве лечебных средств. Найдите другие применения белков.

Отвечать: Белки, используемые в качестве терапевтических агентов: тромбин, фибриноген, энкефалины, антигены, антитела, стрептокиназа, протеинтирозинкиназа, диастаза, ренин, инсулин, окситоцин, вазопрессин и т. Д. Белки также используются в косметике, молочной промышленности, текстильной промышленности, исследовательских методах, биологические буферы и др.

Q7. Объясните состав триглицеридов. jSfflТриацилглицерины (триглицериды) представляют собой сложные эфиры глицерина с жирными кислотами.

Отвечать: Они нерастворимы в воде, имеют неполярный характер и широко известны как нейтральные жиры. Нейтральные или депо-жиры состоят из углерода, водорода и кислорода, как и углеводы, но в отличие от углеводов в них гораздо меньше атомов кислорода, чем атомов углерода.
(i) Глицерин - молекула глицерина имеет 3
атомы углерода, каждый из которых несет гидроксильную (-ОН) группу. .
(ii) Жирные кислоты. Молекула жирной кислоты представляет собой неразветвленную цепь атомов углерода, в которой каждый атом углерода (C) образует четыре связи с другими атомами. Он имеет карбоксильную группу-COOH на одном конце и атом водорода (H), связанный со всеми или большинством атомов углерода, образующих водородную цепь. Связи углерод-водород неполярны. Следовательно, углеводородная цепь не растворяется в воде. Поскольку карбоксильная группа содержит полярные группы C = O и OFI. Он имеет тенденцию растворяться в воде, хотя остальная часть молекулы жирной кислоты не растворяется. Триацилглицерины растений, как правило, имеют более высокое содержание ненасыщенных жирных кислот по сравнению с животными.

Q8. Можете ли вы описать, что происходит, когда молоко превращается в творог или йогурт, исходя из вашего понимания белков.

Отвечать: Молоко превращается в творог или йогурт из-за денатурации белков. При денатурации разрушение связей, которые поддерживают вторичную и третичную структуру, приводит к превращению глобулярных белков в волокнистые белки. Это связано с изменением физических, химических и биологических свойств белковых молекул.

Q9. Можете ли вы попытаться построить модели биомолекул, используя коммерчески доступные атомные модели (модели шариков и палочек).

Отвечать: Да, модели биомолекул можно приготовить с использованием коммерчески доступных атомных моделей.
Модели шариков и клюшек и модели заполнения пространства - это трехмерные или пространственные молекулярные модели, которые служат для отображения структуры химических продуктов и веществ или биомолекул. В моделях шариков и клюшек центры атомов соединены прямыми линиями, которые представляют ковалентные связи. Двойные и тройные связи часто представлены пружинами, которые образуют изогнутые соединения между шариками. Валентные углы и длины связей отражают фактические отношения, в то время как пространство, занимаемое атомами, либо вообще не представлено, либо обозначается только относительными размерами сфер.

Q10. Попытайтесь титровать аминокислоту по слабому основанию и определите количество диссоциирующих (ионизируемых) функциональных групп в аминокислоте.

Отвечать: Существование различных ионных форм аминокислот можно легко понять по кривым титрования. Количество диссоциирующих функциональных групп составляет одну в случае нейтральных и основных аминокислот и две в случае кислых аминокислот.

Q11. Изобразите структуру аминокислоты аланина.

Отвечать: Они нерастворимы в воде, имеют неполярный характер и широко известны как нейтральные жиры. Нейтральные или депо-жиры состоят из углерода, водорода и кислорода, как и углеводы, но в отличие от углеводов в них гораздо меньше атомов кислорода, чем атомов углерода.
(i) Глицерин - молекула глицерина имеет 3
атомы углерода, каждый из которых несет гидроксильную (-ОН) группу. .
(ii) Жирные кислоты. Молекула жирной кислоты представляет собой неразветвленную цепь атомов углерода, в которой каждый атом углерода (C) образует четыре связи с другими атомами. Он имеет карбоксильную группу-COOH на одном конце и атом водорода (H), связанный со всеми или большинством атомов углерода, образующих водородную цепь. Связи углерод-водород неполярны. Следовательно, углеводородная цепь не растворяется в воде. Поскольку карбоксильная группа содержит полярные группы C = O и OFI. Он имеет тенденцию растворяться в воде, хотя остальная часть молекулы жирной кислоты не растворяется. Триацилглицерины растений, как правило, имеют более высокое содержание ненасыщенных жирных кислот по сравнению с животными.

Q12. Из чего сделаны десны? Февикол отличается?

Отвечать: Камеди представляют собой гетерополисахариды (полимеры) большого количества различных моносахаридных звеньев. Да, февикол - это другой полимер. Это синтетическое липкое вещество, называемое смолой, которое получают путем этерификации органических соединений.

Q13. Найдите качественный тест на белки, жиры и масла, аминокислоты и тест, любой фруктовый сок, слюну и мочу на них.

Отвечать: Биуретовый тест на белок: биуретовый тест - это химический тест, используемый для определения наличия пептидных связей. В положительном тесте ион меди II (ион Cu2 +) восстанавливается до меди I (Cu +), которая образует комплекс с азотом и углеродом пептидных связей в щелочном растворе. Фиолетовый цвет указывает на присутствие белков.
Нингидрин-тест на аминокислоту: Нингидрин (2,2-дигидроксииндан-1,3-дион) - это химическое вещество, используемое для обнаружения аммиака или первичных и вторичных аминов. При реакции с этими свободными аминами образуется темно-синий или пурпурный цвет, известный как пурпурный цвет Рухемана. Аминокислотный анализ белков также проводится с помощью нингидрина. Большинство аминокислот (включая α-аминокислоты) гидролизуются и реагируют с нингидрином, за исключением пролина (вторичного амина). Аминокислота, содержащая свободную аминогруппу и группу свободной карбоновой кислоты, реагирует вместе с нингидрином с образованием окрашенного продукта. Когда аминогруппа вторична, продукт конденсации желтого цвета.

Тест на растворимость жиров и масел: положительный тест на растворимость жиров заключается в том, что жир растворяется в более легкой жидкости, а не в воде. В этом тесте 5 капель жира или масла добавляются в две пробирки, содержащие 10 капель жидкости для зажигалок и 10 капель холодной воды соответственно.
Фруктовый сок содержит сахар, поэтому его нельзя проверить с помощью вышеупомянутых тестов. Слюна содержит белки, минеральные соли, амилазу и т. Д., Поэтому ее можно проверить на наличие белков и аминокислот. Моча содержит белки, поэтому ее можно проверить.

В14. Узнайте, сколько целлюлозы производят все растения биосферы.

Отвечать: Около 100 миллиардов тонн целлюлозы вырабатывается заводами мира в год.


Вопросник ISC по биотехнологии 2015 г. Решен для класса 12

Максимум оценок: 80
Отведенное время: три часа

  • Кандидатам предоставляются дополнительные 15 минут только на чтение статьи. Они НЕ должны начинать писать в это время.
  • Ответьте на вопрос 1 (обязательный) из части I и пять вопросов из части II, выбрав два вопроса из раздела A, два вопроса из раздела B и один вопрос из раздела A или раздела B.
  • Предполагаемые оценки за вопросы или части вопросов указаны в скобках [].
  • Сделки следует записывать в книгу ответов.
  • Все расчеты должны быть четко показаны.
  • Вся работа, включая черновую работу, должна выполняться на той же странице, что и остальная часть ответа, и рядом с ней.

Часть-1
(Ответьте на все вопросы)

Вопрос 1.
(a) Назовите любое существенное различие между каждым из следующего: [5]
(i) Прокариотический геном и эукариотический геном
(ii) Пурин и пиримидин
(iii) Центрифугирование и кристаллография
(iv) Глюкоза и гликоген
(v) Кодон и Космид

(b) Ответьте на следующие вопросы: [5]
(i) Почему помидоры Flavr Savor предпочтительнее натуральных?
(ii) Сформулируйте гипотезу об одном гене и одном ферменте.
(iii) Почему говорят, что аминокислота глицин оптически неактивна?
(iv) Закон штата Чаргафф об основаниях ДНК.
(v) Что такое электропорация?

(c) Напишите полную форму каждого из следующего: [5]
(i) PIR
(ii) SSB
(iii) СТС
(iv) BAC
(v) ГББ

(d) Кратко объясните: [5]
(i) Инсерционная инактивация
(ii) Микропроцессор
(iii) Супрамолекулярная сборка
(iv) Каллус.
(v) Cybrid
Отвечать:
(a) (i) Прокариотический геном: В прокариотическом геноме присутствует голая ДНК, равная одиночной хромосоме.

Эукариотический геном: в эукариотическом геноме ДНК связана с гистоновыми белками, а количество хромосом от 2 до многих.

(ii) Пурин: они имеют двойную кольцевую структуру большого размера, например, аденин, гуанин.

Пиримидин: они имеют небольшой размер, одинарные кольцевые структуры, например тимин, цитозин.

(iii) Центрифугирование: процесс разделения небольших молекул под действием центробежной силы, просто физическое явление.

Кристаллография: это метод изучения трехмерной структуры макромолекул / расположения атомов / кристаллической структуры (белков и ядерных кислот) путем помещения в интенсивный пучок монохроматических рентгеновских лучей, создавая регулярный узор отражений.

(iv) Глюкоза: это моносахарид.

Гликоген: это полимер, образованный конденсацией большого количества мономеров глюкозы.

(v) Кодон: это последовательность из трех азотистых оснований в wRNA, которые определяют включение конкретной аминокислоты в полипептидную цепь.

Космида: они образуются путем интеграции плазмиды с бактериальным ori, маркером селекции антибиотика и сайтом клонирования с одним или несколькими сайтами «cos», полученными из (λ) лямбда-бактериофага.

(b) (i) Помидоры Flavr Savor - это генетически модифицированные томаты, характеризующиеся задержкой созревания и более длительным сроком хранения.

(ii) Гипотеза «ген-один-фермент» - это идея о том, что гены действуют на производство ферментов, причем каждый ген отвечает за выработку одного фермента, который, в свою очередь, влияет на один этап метаболического пути. Концепция была предложена Джорджем Бидлом и Эдвардом Лориком Татумом в 1941 году.

(iii) Глицин оптически неактивен, потому что он не влияет на плоскость поляризованного света.

(iv) (i) Правило Чаргаффа гласит, что пурины и пиримидины равны по количеству .e., A + G = C + T
(ii) Молярное количество пурина-аденина всегда равно молярному количеству тимина. Аналогично гуанин равен цитозину.
(iii) Дезоксирибосома и фосфат сахара находятся в эквимолярном соотношении.
(iv) Отношение A + T / G + C является постоянным для вида.

(v) Электропорация: это метод введения ДНК в клетку путем кратковременного воздействия электрического импульса очень высокого напряжения.

(c) (i) Информационные ресурсы PIR & # 8211 Protein

(ii) SSB & # 8211 Single Strand Breaks.

(iii) Сайты с тегами последовательностей STS и # 8211

(iv) BAC & # 8211 Бактериальная искусственная хромосома

(d) (i) Инсерционная инактивация: сложнее решить задачу, чтобы определить, какие из трансформированных колоний содержат клетки, которые содержат рекомбинантные молекулы ДНК, и которые содержат самолигирующиеся векторные молекулы. Инсерционная инактивация - это инактивация гена путем вставки фрагмента ДНК в середину его кодирующей последовательности. Любые будущие продукты из инактивированного гена не будут работать из-за добавленных к нему дополнительных кодов. Таким образом, рекомбинанты могут быть идентифицированы, поскольку характеристика, кодируемая инактивированным геном, больше не видна.

pBR322 содержит гены, которые кодируют устойчивость к ампициллину и устойчивость к тетрациклину. BamHI разрезает середину гена, который кодирует устойчивость к тетрациклину. Если сюда ввести ген, плазмида теряет способность кодировать устойчивость к тетрациклину. Таким образом, плазмида, содержащая рекомбинантный ген, устойчива к ампициллину, но чувствительна к тетрациклину. Для экрана мы используем реплики пластин.

Плазмида pUC8 устойчива к ампициллину и содержит ген lac Z & # 8217, который частично кодирует β-галактозидазу. Чтобы плазмида могла кодировать весь белок, мы добавляем недостающую ДНК вместе с рекомбинантным геном. Хозяин, который содержит плазмиду pUC8, устойчив к ампициллину, а также способен продуцировать β-галактозидазу.

(ii) Микропроцессор: микропроцессор - это программируемый цифровой электронный компонент, который объединяет функции центрального процессора (ЦП) на одной интегральной схеме (ИС).

(iii) Надмолекулярная сборка основана на слабых связях, как предполагается, на ковалентных связях. Как уже упоминалось, слабая связь, хотя ее сложнее контролировать, имеет преимущество возможного повторного открытия. Опираясь на слабую связь в поверхностной организации, может привести к молекулярным ансамблям и повысить вероятность процессов реорганизации.

(iv) Каллус: это масса меристематических недифференцированных неорганизованных клеток, продуцируемых в культуре,

(v) Цибриды или цитоплазматические гибриды представляют собой клетки или растения, содержащие ядро ​​одного вида, но цитоплазму обоих родительских видов.

Часть II
(Ответьте на любые пять вопросов)

Вопрос 2.
(а) Объясните общую структуру мРНК и тРНК. Упомяните их функции во время протеина
синтез. [4]
(b) Дайте по одному применению каждого из следующих методов генной инженерии. [4]
(i) Рестрикционные ферменты и ДНК-лигазы
(ii) Челночные векторы и векторы экспрессии
(c) Что подразумевается под генетическим кодом? [2]
Отвечать:
(а) Образование РНК на матрице ДНК называется трансляцией. Он предназначен для передачи закодированной информации из ДНК в то место в цитоплазме, где она требуется для синтеза белка. Только одна из двух цепей - смысловая цепь транскрибирует его. мРНК несет инструкции от ДНК для образования полипептида определенного типа. Инструкции представлены в последовательности оснований нуклеотидов & # 8217. Образование полипептида происходит над рибосомой, мРНК прикрепляется к рибосоме.

тРНК индуцируются для введения аминокислот в конкретной последовательности в соответствии с последовательностью кодонов, присутствующих на мРНК. мРНК имеет метилированный участок на 5 & # 8242 конце, кэп для прикрепления с рибосомами. Затем следует код инициации (AUG) либо сразу, либо после небольшой некодирующей области. Затем идет кодирующая область, за которой следует кодон терминации (UAA, UGA, UAG). Затем есть некодирующая область и область поли A & # 8217 на конце 3 & # 8242. мРНК может быть моноцистронной (эукариотическая) или полицистронной (прокариотическая).

Трансферная РНК (тРНК): ее также называют растворимой или мРНК. Существует более 100 типов тРНК. Трансферная РНК составляет около 15% от общей РНК. тРНК - самая маленькая РНК с 70-85 нуклеотидами и коэффициентом седиментации 4S. Азотистые основания нескольких его нуклеотидов модифицируются, вызывая свертывание одноцепочечной тРНК в L-образную форму (трехмерную, Klug, 1974) или клевероподобную форму (двумерную, Holley, 1965).

Он имеет (i) антикодон: он состоит из трех азотистых оснований для распознавания и присоединения к кодону мРНК.
(ii) АА-сайт связывания: он расположен на конце 3 & # 8242, противоположном антикодону, и имеет группу ССА-ОН (конец 5 & # 8242 несет G). Аминокислотный или AA-связывающий сайт и антикодон являются двумя сайтами узнавания тРНК.

Функции: (i) тРНК - это адаптерная молекула, которая предназначена для переноса аминокислот в рибосомы для синтеза полипептидов. Существуют разные тРНК & # 8217 для разных аминокислот. Кодоны распознаются антикодонами фРНК. Определенные аминокислоты распознаются конкретными активирующими ферментами или ферментами аминоацилсинтетазы.
(ii) Они удерживают пептидильные цепи над мРНК. Инициаторная тРНК выполняет двойную функцию: инициирование синтеза белка, а также введение первых аминокислот. Однако тРНК для стоп-сигналов отсутствует.

(b) (i) Рестрикционные ферменты распознают и расщепляют конкретную короткую последовательность ДНК в сайте узнавания. Они используются в технологии р-ДНК как молекулярные ножницы. ДНК-лигазы - это ферменты, используемые для соединения отрезанных концов векторной ДНК и целевой ДНК их липкими концами.

(ii) Челночные векторы представляют собой вектор, содержащий плазмиду, который может реплицироваться в двух разных организмах - прокариотах и ​​эукариотах, благодаря наличию двух разных точек начала репликации, то есть Ori Euk, Ori E-coli.

Экспрессионные векторы в дополнение к включению желаемого гена в клетку-хозяина также помогают продуцировать большое количество белков, заключенных во вставке ДНК, из-за присутствия последовательности промотора и последовательности терминатора вместе со вставкой.

(c) Несмотря на то, что ДНК состоит всего из четырех типов нуклеотидов, их можно расположить бесчисленным количеством способов. В результате одна молекула ДНК состоит из нескольких тысяч нуклеотидов, поэтому в ДНК можно включить безграничную специфичность.

Между генами и синтезом полипептидов существует тесная связь. Гены состоят из нуклеотидов, расположенных определенным образом. Расположение нуклеотидов или их азотистых оснований связано с синтезом белков, влияя на содержание в них аминокислот. Связь между последовательностью аминокислот в полипептидной цепи и нуклеотидной последовательностью ДНК или мРНК называется генетическим кодом. ДНК содержит только четыре типа нуклеотидных или азотистых оснований, в то время как аминокислота - 20. Таким образом, была выдвинута гипотеза, что действует триплетный код (состоящий из трех соседних оснований для одной аминокислоты).

Вопрос 3.
(a) Что касается липидов, поясните следующее: [4]
(i) Любые два химических свойства липидов.
(ii) Химическая структура и любая функция липидов.
(b) Назовите причины и симптомы следующих нарушений обмена веществ: [4]
(i) Альбинизм
(ii) Серповидно-клеточная анемия
(c) Назовите два метода низкого разрешения, используемых в генном анализе. [2]
Отвечать:
(a) (i) Химические свойства липидов: Гидролиз: При гидролизе щелочными или липолитическими ферментными липазами жиры расщепляются на составляющие их жирные кислоты и глицерины.

Значение омыления: это количество в мг щелочи, необходимое для омыления 1 г жира или масла. Это значение полезно для сравнительного исследования длины цепи жирных кислот в маслах.

(ii) Химическая структура липидов: липиды представляют собой гетерогенную группу жиров или жироподобных веществ, которые нерастворимы в воде, но растворимы в неполярных растворителях, таких как эфир, ацетон, например топленое масло, масло, масло, витамины A, E и K. .

Липиды состоят из углерода, водорода и часто кислорода, где содержание кислорода очень мало по сравнению с двумя другими элементами. Липидам требуется больше кислорода для их полного окисления по сравнению с углеводами. Некоторые липиды также содержат небольшое количество азота фосфора и редко серы. Большинство липидов состоит из жирных кислот.

Липиды - это нерастворимые в воде компоненты живых клеток, которые необходимы для хранения излишков пищи. Они обеспечивают изоляцию от потери тепла и защищают внутренние органы от истирания. Большинство биологических мембран содержат около 50-40% липидов. Некоторые липиды действуют как переносчики некоторых витаминов (витаминов A, D, E и K), а также защищают их от окисления. У животных жиры образуют амортизирующую подушку вокруг глазных яблок, гонад, почек и других жизненно важных органов.

(b) (i) Альбинизм: он вызван отсутствием фермента тирозиназы, который необходим для синтеза пигмента из дигидроксифениаланина. Ген альбинизма (а) не производит фермент тирозиназу, но его нормальный аллель (А) производит. Таким образом, только гомозиготная особь (аа) поражена этим заболеванием. У альбиносов (людей с альбинизмом) отсутствует темный пигмент меланин в коже, волосах и радужной оболочке глаза. Хотя у альбиносов плохое зрение, они все же ведут нормальный образ жизни.

(ii) Серповидно-клеточная анемия - аутосомное наследственное заболевание, вызванное мутацией одного азотистого основания. Это приводит к образованию аномального гемоглобина, называемого гемоглобином S (Hb s). В этом случае только одна аминокислота - 6-я аминокислота глутаминовой кислоты β-цепи заменена валином. Эритроциты приобретают серповидную форму при недостатке кислорода, как при физических нагрузках, так и на большой высоте. Они не могут проходить через узкие капилляры. Они закупоривают кровеносные капилляры. Нарушается кровообращение и снабжение кислородом. Повреждаются селезенка и мозг. Больной ощущает острую слабость. Гомозиготы (Hb s / Hb s) обычно умирают до достижения зрелости.

(c) (i) Генотипирование AFLP и снятие отпечатков пальцев
(ii) Ферментный электрофорез
(iii) Метод ПЦР и # 8211 SSP.

Вопрос 4.
(a) Что касается методов культивирования тканей, обсудите следующее: [4]
(i) Использовались различные методы стерилизации.
(ii) Состав питательной среды.
(b) Обсудите влияние следующих факторов на активность ферментов: [4]
(i) Концентрация субстрата и концентрация фермента
(ii) Температура и pH
(c) Что такое однонуклеотидный полиморфизм 9 [2]
Отвечать:
(a) (i) Различные методы стерилизации:
Поддержание асептической среды: поддержание асептической среды в культуре in vitro - самая сложная задача, поскольку культуры легко заражаются грибками и бактериями, присутствующими в воздухе. Загрязняющие вещества образуют токсичные метаболиты, которые подавляют рост тканей растений культур. Таким образом, каждый шаг необходимо выполнять асептически и с большой осторожностью. Ниже приведены некоторые методы стерилизации для асептических манипуляций с тканями растений.

(а) Стерилизация стеклянной посуды: стеклянную посуду (чашки Петри, флаконы, культуральные пробирки, колбы, пипетки и т. д.), металлические инструменты стерилизуют в сушильном шкафу с горячим воздухом при 160-180 ° C в течение 2-4 часов.

(b) Стерилизация инструментов: металлические инструменты (например, щипцы, скальпели, иглы, шпатели и т. д.) стерилизуют пламенем, то есть погружая их в 25% этанол с последующим обжигом и охлаждением. Это называется сжиганием.

(c) Стерилизация помещения для культивирования и зоны переноса: пол и стены помещения для культивирования промывают сначала детергентом, затем 2% гипохлоритом натрия или 95% этанолом. Большая площадь поверхности стерилизуется УФ-светом. Шкаф ламинарного воздушного потока также стерилизуется путем воздействия ультрафиолетового света в течение 30 минут и 95% этанола за 15 минут до начала работы внутри шкафа ламинарного воздушного потока.

(d) Стерилизация питательных сред: питательные среды должным образом разливаются в стеклянный контейнер, закупориваются ватой или закрываются пластиковыми крышками и стерилизуются автоклавированием (стерилизация паром) при 15 фунтах на квадратный дюйм (что дает 121 ° C) в течение 30 минут.

Во время автоклавирования витамины, экстракты растений, аминокислоты и гормоны денатурируются. Поэтому раствор этих соединений стерилизуют с использованием миллипористой фильтровальной бумаги с диаметром пор 0,2 мкм.

(e) Стерилизация растительного сырья: Поверхность всех растительных материалов загрязнена микробами. Поэтому дезинфицирующие средства (например, гипохлорит натрия, перекись водорода, хлорид ртути или этанол) следует использовать для обеспечения стерильности растительного сырья. Затем химикаты необходимо промыть 6-8 раз стерильной дистиллированной водой. Затем ex-растения переносятся в асептических условиях на питательную среду внутри камеры ламинарного потока воздуха.

(ii) Состав питательной среды: состав питательной среды регулирует рост и морфогенез растительной ткани in vitro. В зависимости от типа растительных клеток или тканей, используемых для культивирования, состав питательных сред варьируется. Основными составляющими сред для тканевых культур являются неорганические питательные вещества, источники углерода, органические добавки, регуляторы роста и желирующий агент.

(а) Неорганические питательные вещества: растениям необходимы некоторые минералы (например, макро- и микронутриенты). Растворенные в воде минералы диссоциируют и ионизируются. Например, в среде MS NH4N03 вносит NO -3 и KNO3 вносит ионы K +. Есть шесть основных макроэлементов, таких как азот, фосфор, калий, кальций, магний и сера. Но необходимых или питательных микроэлементов требуется в небольшом количестве. Это бор, молибден, кобальт, цинк, марганец, железо и медь.

(b) Углерод и источники энергии: в качестве источника углерода требуется в основном сахароза, за которой следует глюкоза.Эти источники углерода усиливают пролиферацию клеток и регенерацию тканей.

(c) Органические добавки: для лучшего роста тканей используется большое количество органических добавок. Витамины (рибофлавин, фолиевая кислота) Аминокислоты (гидролизат казеина, L-глутамин, L-асперагин, L-глицин, L-аргинин, L-цистеин) обычно используются в качестве источника азота и стимуляторов роста клеток. Кроме того, в питательные среды добавляют казеин, кокосовое молоко, дрожжевые и солодовые экстракты, молотый банан, апельсиновый сок и томатный сок. Известно, что активированный уголь, добавляемый в питательную среду, стимулирует рост растений. При необходимости в питательную среду могут быть добавлены антибиотики (стрептомицин или канамицин), чтобы избежать системного заражения микроорганизмами.

(d) Регуляторы роста: для размножения культивируемых тканей используются четыре класса регуляторов роста (например, ауксины, цитокинины, гиббереллины и абсцизовая кислота). Для индукции корня или побега соотношение гормонов значительно варьируется. Например, ауксины (например, индолуксусная кислота, 1-нафталинуксусная кислота) вызывают деление клеток и вызывают удлинение ствола и междоузлий. Цитокинины (например, 6-бензиламинопурин, 6-бензиладенин, зеатин) вызывают деление клеток и дифференцировку побегов культивируемых тканей. Различные соотношения ауксинов и цитокининов важны в морфогенезе каллуса. Высокое соотношение ауксина к цитокинину способствует эмбиогенезу, зарождению каллуса и корня. Но высокое отношение цитокинина к ауксину приводит к развитию подмышечных впадин и отростков.

(e) Отверждающие агенты: чаще всего агар используется в качестве загустителя или желирующего агента. Гели агара не вступают в реакцию с компонентами среды и не перевариваются растительными ферментами. Обычно для образования геля используют 0,5-1% агар.

(b) (i) Концентрация субстрата: зависит от типа ферментативной реакции. Для конкурентной ферментативной реакции увеличение концентрации субстрата может иметь обратный эффект на активность, но для нормальной ферментативной реакции, пока концентрация субстрата не является насыщенной, в целом она будет повышать активность. При более низких концентрациях активные центры на большинстве молекул фермента не заполнены, потому что субстрата мало. Более высокие концентрации вызывают большее количество столкновений между молекулами. При большем количестве молекул и столкновений ферменты с большей вероятностью столкнутся с молекулами реагента. Максимальная скорость реакции достигается, когда активные центры почти непрерывно заполнены. Повышение концентрации субстрата после этой точки не приведет к увеличению скорости. Следовательно, скорость реакции увеличивается с увеличением концентрации субстрата, но выравнивается.

Концентрация фермента: если фермента недостаточно, реакция не будет протекать так быстро, как в противном случае, потому что все активные центры заняты реакцией. Дополнительные активные сайты могут ускорить реакцию. По мере увеличения количества фермента скорость реакции увеличивается. Это связано с тем, что, когда присутствует больше молекул фермента, одновременно может действовать больше молекул субстрата. Это означает, что все молекулы субстрата быстро разрушаются. Если молекул фермента больше, чем необходимо, добавление дополнительного фермента не увеличит скорость. Следовательно, скорость реакции увеличивается по мере увеличения концентрации фермента, но затем она выравнивается.

(iii) Температура: более высокая температура обычно вызывает больше столкновений между молекулами и, следовательно, увеличивает скорость реакции. Увеличение количества столкновений увеличивает вероятность столкновения субстрата с активным центром фермента, тем самым увеличивая скорость реакции, катализируемой ферментом.

Выше определенной температуры активность начинает снижаться, потому что фермент начинает денатурировать. Таким образом, скорость химических реакций увеличивается с повышением температуры, но затем уменьшается по мере денатурирования ферментов.

Оптимальный pH: каждый фермент имеет оптимальный pH, когда он наиболее эффективен. Повышение или понижение pH снижает активность фермента за счет изменения степени ионизации его боковых цепей. Изменение pH также может вызвать обратную реакцию. Фумараза катализирует фиимарат → малат при pH 6,2 и обратный при 7,5 pH. Большинство внутриклеточных ферментов функционируют вблизи нейтрального pH, за исключением нескольких пищеварительных ферментов, которые работают либо в кислом диапазоне pH, либо в щелочном, например, 2,0 pH для пепсина, 8,5 для трипсина.

(c) Однонуклеотидный полиморфизм (SNP): SNP - это вариации нуклеотида в геномной ДНК у разных людей в популяции, которые возникают из-за изменения даже в одном основании (например, A, G, T или C). Следовательно, определенные участки последовательности нуклеотидных оснований разных
индивидуумы различаются, как показано ниже:
От первого лица - & # 8230ATGCTACG & # 8230
Второе лицо - & # 8230TATCTACG & # 8230

В геноме человека SNP встречаются в 1,6–3,2 млн сайтов. По изменению оснований SNP влияют на функцию гена. Дактилоскопирование ДНК людей возможно из-за этих генетических вариаций в некодирующих частях генома. Этот прием используется для поиска преступников, насильников, решения проблемы отцовства, установления личности лиц и т. Д.

В среднем SNP встречаются на каждые 500-1000 нуклеотидов в ДНК человека, SNP могут помочь

  • связывать вариацию последовательностей с наследственными фенотипами,
  • облегчить исследования среди населения, и
  • эволюционной биологии и добавить позиционное клонирование и физическое картирование.

Вопрос 5.
(a) Перечислите функции следующих инструментов биоинформатики: [4]
(i) Браузер таксономии
(ii) ВЗРЫВ
(iii) ENTREZ
(iv) EMBL
(б) Объясните принцип и применение следующих биохимических методов: [4]
(i) Гель проницаемость
(ii) Электрофорез
(c) Назовите две причины сохранения зародышевой плазмы. [2]
Отвечать:
(a) (i) Браузер таксономии: этот инструмент поиска предоставляет таксономическую информацию по различным видам. База данных ТАКСОНОМИИ NCBI содержит информацию (включая научные и общепринятые названия) обо всех организмах, для которых доступна некоторая информация о последовательностях (более 79 000 видов). Сервер предоставляет генетическую информацию и таксономическое родство рассматриваемых видов. ТАКСОНОМИЯ имеет связи с другими серверами NCBI, например, структурой и PubMed.

(ii) BLAST (Базовый инструмент поиска локального сопоставления): BLAST - это семейство удобных для пользователя инструментов поиска сходства последовательностей в сети. Сервер BLAST поддерживается NCBI (Национальный центр биотехнологической информации) США. Этот инструмент предназначен для определения потенциальных гомологов для данной последовательности. Он может анализировать как последовательности ДНК, так и белки. Локальное выравнивание находит оптимальное выравнивание между подобластями или локальными участками указанных последовательностей.

(iii) ENTREZ: Интегрированная поисковая система базы данных NCBI. Используя систему Entrez, вы можете получить доступ к литературе, последовательностям (как белкам, так и нуклеотидам) и структурам (3D).

(iv) EMBL (Европейская лаборатория молекулярной биологии - базы данных нуклеиновых кислот (последовательности ДНК).

(b) (i) Гель-проницаемость или гель-фильтрация: эксклюзионная хроматография (SEC) - это кинематографический метод, при котором частицы разделяются на основе их размера или, говоря более техническим языком, их гидродинамического объема. Название гель-проникающей хроматографии используется, когда в качестве подвижной фазы используется органический растворитель. Основное применение гель-проникающей хроматографии - анализ молекулярно-массового распределения органически растворимого полимера.

Теория и метод: Основной принцип SEC заключается в том, что частицы разных размеров элюируются (фильтруются) через стационарную фазу с разной скоростью. Это приводит к разделению раствора на частицы по размеру при условии, что все частицы загружаются одновременно или почти одновременно.

Частицы одного размера должны элюироваться вместе. Обычно это достигается с помощью устройства, называемого колонкой, которое состоит из полой трубки, плотно набитой чрезвычайно маленькими пористыми полимерными шариками, имеющими поры разного размера. Эти поры могут быть углублениями на поверхности или каналами в валике. По мере продвижения раствора по колонке некоторые частицы попадают в поры. Более крупные частицы не могут проникнуть в такое количество пор. Чем больше частицы, тем меньше общий объем, который необходимо пройти по длине колонки, и тем быстрее будет элюирование.

Отфильтрованный раствор, который собирается в конце, называется элюатом. Объем пустот включает любые частицы, слишком большие для проникновения в среду, а объем растворителя известен как объем колонки.

(ii) Электрофорез: это метод перемещения заряженных частиц через среду под действием электрического поля. Он также используется для разделения молекул с разными физическими характеристиками с помощью электрических зарядов.

  • Капиллярный электрофорез - обычно используется для разделения биомолекул по их заряду и силам трения.
  • Гель-электрофорез - метод, используемый учеными для разделения молекул на основе физических характеристик, таких как размер, форма или изоэлектрическая точка. Его можно использовать в качестве препаративного метода для частичной очистки молекул перед использованием других методов, таких как масс-спектрометрия. ПЦР, клонирование, секвенирование ДНК или иммуноблоттинг для дальнейшей характеристики.

Примеры конкретных методов включают:

  • Электрофорез ДНК - особый вид гель-электрофореза, используемый для анализа ДНК.
  • Белковый электрофорез - особый вид гель-электрофореза, используемый для анализа белков.
  • Двумерный гель-электрофорез - особый тип гель-электрофореза, обычно используемый для анализа белков, который включает два механизма разделения для разделения молекул.
  • SDS PAGE (электрофорез в полиакриламидном геле с додецилсульфатом натрия) - обычно используется для анализа белков.

(c) Сохранение зародышевой плазмы: сумма всех генов, присутствующих в сельскохозяйственной культуре и связанных с ней видах, составляет ее зародышевую плазму, которая обычно представлена ​​набором различных штаммов и видов. Гермоплазма обеспечивает сырье (= гены), которое селекционер использует для создания товарных сортов сельскохозяйственных культур. Таким образом, зародышевая плазма является основным незаменимым ингредиентом всех селекционных программ, и большое внимание уделяется сбору, оценке и сохранению зародышевой плазмы.

Вопрос 6.
(а) Объясните принцип и процедуру метода ПЦР.
(b) Обсудите следующие инновации в биотехнологии:
(i) Маслоедные бактерии
(ii) Рекомбинантный инсулин
(c) Что такое отдаленная гибридизация?
Отвечать:
(а) Метод полимеразной цепной реакции (ПЦР) был первоначально изобретен Кэри Муллис (1985). Это приводит к избирательной амплификации определенного участка молекулы ДНК (до миллиарда копий). Он может генерировать количество копий ДНК в микрограммах (пг). Процесс ПЦР полностью автоматизирован, и на рынке доступны компактные термические циклы.

Принцип: Основной принцип, лежащий в основе этой техники, заключается в том, что при нагревании двухцепочечной молекулы ДНК до высокой температуры две цепи ДНК разделяются, давая начало одноцепочечным молекулам ДНК (матрицам). Если эти одноцепочечные молекулы копируются ДНК-полимеразой, это приведет к дублированию исходной молекулы ДНК, и если эти события повторяются много раз, можно регенерировать несколько копий исходной последовательности ДНК.

ПЦР проводится in vitro. Он использует следующее:

  • препарат ДНК, содержащий желаемый сегмент для амплификации (целевая последовательность),
  • два нуклеотидных праймера (длиной около 20 оснований), специфичные, то есть комплементарные двум границам 3 & # 8242 (последовательности, присутствующие на концах 3 & # 8242 двух цепей или за ними) желаемого сегмента,
  • четыре дезоксинуклеозидтрифосфата, а именно. ТТФ (тимидинтрифосфат, dCTP (дезоксицитидинтрифосфат), dATP (дезоксиаденозинтрифосфат) и dGTP (дезоксигуанозинтрифосфат) и
  • термостойкая ДНК-полимераза, например, полимеразы Taq (выделенные из бактерии Thermus acquaticus), Pfu (из Pyrococcus furiosus) и Vent (из Thermococcus litoralis). Полимеразы Pfu и Vent более эффективны, чем полимераза Taq.

Процедура ПЦР:
В начале ПЦР ДНК, из которой должен быть амплифицирован сегмент, избыток двух молекул праймера, четыре дезоксирибозидтрифосфата и ДНК-полимераза смешиваются вместе в реакционной смеси, содержащей соответствующие количества Mg 2+. Следующие операции теперь выполняются последовательно (рис.)

Денатурация:
Реакционная смесь сначала нагревается до температуры 90-98 ° C (обычно 94 ° C), что обеспечивает денатурацию ДНК. Это этап денатурации. Продолжительность этого этапа в первом цикле ПЦР обычно составляет 2 мин при 94 ° C.

Отжиг:
Теперь смесь охлаждают до температуры (обычно 40-60 ° C), которая позволяет отжиг праймера с комплементарными последовательностями в ДНК, эти последовательности расположены на 3 & # 8242-концах двух цепей желаемого сегмента. Этот шаг называется отжигом. Продолжительность этапа отжига обычно составляет 1 мин во время первого, а также последующих циклов ПЦР. Поскольку концентрация праймера сохраняется на очень высоком уровне по сравнению с концентрацией матричной ДНК, образование гибрида праймер-матрица значительно предпочтительнее повторного отжига цепей матрицы.

Расширение праймера:
Температура теперь отрегулирована так, чтобы ДНК-полимераза синтезировала комплементарные цепи с использованием 3 & # 8242-OH праймеров. Эта реакция аналогична той, которая происходит in vivo во время репликации ведущей цепи дуплекса ДНК. Праймеры вытянуты по направлению друг к другу, так что сегмент ДНК, лежащий между двумя праймерами, копируется. Это обеспечивается использованием праймеров, комплементарных 3-сторонам амплифицируемого сегмента. Продолжительность удлинения праймера обычно составляет 2 мин. при 72 ° С. Было показано, что в случае более длинных целевых последовательностей наилучшие результаты достигаются, когда период удлинения поддерживается на уровне 1 мин на килобайт целевой последовательности, а удлинение осуществляется при 68 ° C вместо обычного 72 ° С. Полимераза Taq обычно амплифицирует сегменты ДНК размером до 2 т.п.н. Необходимы специальные условия реакции - для амплификации более длинных сегментов ДНК.

В случае полимеразы Taq оптимальная температура для синтеза составляет от 70 ° до 75 ° C, поэтому температура реакционной смеси доводится до этой температуры.

Завершение этапа расширения завершает первый цикл амплификации, каждый цикл может занять несколько & # 8217 (обычно 4-5) минут. Следует отметить, что удлинение праймера продолжается до тех пор, пока нити не разделятся во время стадии денатурации следующего цикла ПЦР.

Следующий цикл амплификации инициируется денатурацией (этап 1), которая отделяет вновь синтезированные цепи ДНК от старых цепей ДНК. Происходит синтез новых цепей, что удваивает количество копий желаемого сегмента ДНК, присутствующего в конце первого цикла амплификации. Это завершает второй цикл.

Таким образом, в каждом цикле как новые, так и старые цепи отжигаются с праймерами и служат матрицами для синтеза ДНК. В результате в конце каждого цикла количество копий желаемого сегмента становится вдвое больше, чем в конце предыдущего цикла. Таким образом, в конце n циклов ожидаются 2-дюймовые копии сегмента, реальные значения довольно близки к ожидаемым. Обычно в большинстве ПЦР-экспериментов проводят 20-30 циклов.

В случае автоматических машин для ПЦР, называемых термоциклерами, исследователь должен только указать количество и продолжительность циклов и т. Д. После помещения полной реакционной смеси для инкубации, и машина точно выполнит всю программу операций. После циклов ПЦР амплифицированный сегмент ДНК очищается гель-электрофорезом и может использоваться для желаемой цели.

ПЦР имеет огромное значение для получения большого количества ДНК для анализа в технике снятия отпечатков ДНК, используемой в судебной медицине, чтобы связать ДНК подозреваемого с ДНК, обнаруженной на месте преступления, для раскрытия дел об убийствах и изнасилованиях и т. Д.

Применение технологии полимеразной цепной реакции:

  • ПЦР позволяет быстро амплифицировать матричную ДНК для скрининга не охарактеризованных мутаций.
  • ПЦР позволяет быстро генотипировать полиморфные маркеры.
  • Для выявления известных мутаций можно использовать широкий спектр методов, основанных на ПЦР.
  • Вырожденные олигонуклеотидные праймеры и праймеры, специфичные для лигированных линкерных последовательностей, позволяют коамплификацию семейств последовательностей.
  • Заякоренная ПЦР использует целевой праймер и универсальный праймер для амплификации последовательностей, смежных с известной последовательностью.
  • ПЦР используется в молекулярной диагностике.

(b) Маслоедные бактерии: Pseudomonas Capacia, P. putida и другие виды. Acinetobacter sp. Эффективные деструкторы были приготовлены с помощью генной инженерии, и их необходимо внедрить в окружающую среду с необходимой плотностью.

Производство человеческого инсулина (хумулина): человеческий инсулин представляет собой димер, состоящий из одной цепи из 21 аминокислоты (цепь A) и другой из 30 аминокислот (цепь B), цепи C, которая связывает цепи A и B. Цепи A и B соединяются двумя дисульфидными мостиками. За этим следует отщепление лидерной и С-цепной последовательностей с выходом из зрелой молекулы инсулина. Инсулин - это первый гормональный препарат, созданный с помощью генной инженерии, который когда-либо продавался в любой точке мира. Он был впервые произведен в 1980 году компанией Eli Lilly (США) под названием Humulin путем переноса гена инсулина в кишечную палочку.

Гены (= последовательности ДНК) цепей А и В инсулина были синтезированы отдельно еще в 1978 году. Гены цепей А и В были интегрированы отдельно в вектор типа pBR322. Затем очищенные цепи А и В были присоединены друг к другу дисульфидными связями, индуцированными in vitro, однако это оказалось неэффективной реакцией. Впоследствии ген, представляющий цепи B, C и A, был синтезирован и экспрессирован в E. coli, в этом случае промежуточная цепь удаляется протеолитически после спонтанного сворачивания молекулы проинсулина.

(c) Дистанционная гибридизация: подразумевает скрещивание видов, подвидов, пород и линий с целью получения товарных гибридов первого поколения.

Важность отдаленной гибридизации:
Дистанционная гибридизация - это совокупность ценных свойств родительских форм у гибридов без заметного повышения жизнеспособности и с промежуточной скоростью роста.

К ним относятся как гетерозисные гибриды, так и гибридные формы с благоприятным сочетанием родительских признаков.

Прерывание эмбий на той или иной стадии развития является характерной чертой отдаленной гибридизации, например, скрещивание двух видов или разновидностей часто не удается при использовании отдаленных родителей, у которых мало общих хромосом. Спасение эмбрионов - это процесс, когда селекционеры спасают изначально слабые, незрелые или гибридные эмбрионы, чтобы предотвратить дегенерацию. Часто встречается у лилий, гибридизуется для создания новых межвидовых гибридов между различными группами лилий (такими как азиатские, восточные, трубчатые и т. Д.).

Вопрос 7.
(а) Ниже приводится список из четырех биомолекул. Для каждого из них напишите класс биомолекул, к которым они принадлежат, и их расположение в живой клетке. [4]
(i) Целлюлоза
(ii) гистоны
(iii) рРНК
(iv) холестерин
(б) Что такое сохранение замораживания? Обсудите любые три типа заморозки. [4]
(c) Назовите любые четыре важных оборудования, используемых в технологии культивирования клеток. [2]
Отвечать:
а)

Имя Класс Место нахождения
(i) Целлюлоза Полисахарид Клеточная стенка
(ii) гистон Основные белки Хромосома (эукариоты)
(iii) рРНК Нуклеиновая кислота Рибосома
(iv) холестрол Стероиды (производные липиды) Производится в печени человека, животных и некоторых растений. (например., картошка)

(b) Сохранение замораживанием: при таком подходе клетки и ткани хранятся при -196 ° C в жидком азоте. Теоретически клетки и ткани могут храниться в живом состоянии неограниченное время, а клетки / ткани, восстановленные после оттаивания, должны оставаться неизменными и живыми. Но на практике жизнеспособность обычно снижается с продолжительностью криоконсервации, а оттаявшие клетки / ткани демонстрируют разную степень повреждения, которое они могут восстановить в соответствующих средах и условиях культивирования. Желательно сохранить организованные ткани, такие как кончики побегов, соматические и зиготические зародыши, чтобы минимизировать риск генетической нестабильности, связанной с неорганизованными тканями, такими как суспензии клеток и протопласты.

(c) Оборудование, используемое в технологии клеточных культур:

  • Стиральные и складские помещения.
  • Комната подготовки СМИ.
  • Зона переноса (камера посева / ламинарный воздушный поток, закрытый пластиковый ящик).
  • Помещение для культивирования (контролируемая система света и температуры).

Примечание. Сбор данных. Культуры регулярно контролируются на предмет роста и развития культивируемых тканей.

Вопрос 8.
(а) Перечислите процесс репликации ДНК в живых клетках. Почему репликацию ДНК называют полунепрерывной? [4]
(б) Объясните, как технология клеточных культур была полезна в развитии у растений следующих свойств:
(i) Устойчивость к вредителям
(ii) Засухоустойчивость [4]
(c) Каковы основные критерии при выборе организма для секвенирования его генома? [2]
Отвечать:
(а) Способ репликации ДНК
Репликация ДНК - это многоступенчатый сложный процесс, для которого требуется более десятка ферментов. Он начинается в определенной точке, называемой источником репликации. Бактериальная и вирусная ДНК имеют одну точку начала репликации, но в эукариотической ДНК существует несколько точек начала репликации из-за большого размера, а также ассоциации с белками. Репликация происходит следующим образом:

Активация дезоксирибонуклеотидов: дезоксирибонуклеотиды или дезоксирибонуклеозидмонофосфаты свободно встречаются внутри нуклеоплазмы. Сначала они фосфорилируются и превращаются в активные формы, содержащие три фосфатных остатка вместо одного. Наряду с энергией требуется фосфорилаза ферментов. Фосфорилированные нуклеотиды представляют собой cfeATP. (дезоксиаденозинтрифосфат), deGTP (дезоксигуанозинтрифосфат), deCTP (дезоксицитидинтрифосфат) и deTTP (дезокситимидинтрифосфат).

Воздействие на нити ДНК: ферментные мез-топоизомеразы специализируются на том, чтобы вызывать порезы (или разрывы) и запечатывать их в одной нити ДНК. Геликазы (раскрутки) раскручивают спираль ДНК и разделяют две цепи. У прокариот топоизомеразы и геликазы заменены гиразами ДНК. Разделенные нити стабилизируются дестабилизирующими спиралью (HD) или ДНК-связывающими белками (DNP). Они становятся открытыми для тиражирования. Однако вся ДНК не открывается на одном участке, а точка разделения медленно перемещается от одного конца к другому. Это дает вид Y-образной структуры, называемой вилкой репликации.

Праймер РНК. Это важно для инициирования новых цепочек ДНК. Праймер РНК - это небольшая цепь РНК, которая синтезируется на конце 5 & # 8242 новой цепи ДНК с помощью фермента, называемого примазой. Это специфично. Праймер РНК образуется на свободном конце одной нити и вилочном конце другой нити. После начала нуклеотидной цепи праймер РНК удаляется и пробел заполняется.

Спаривание оснований: две отдельные нити ДНК в репликационной вилке функционируют как шаблоны. Дезоксирибонуклеозидтрифосфаты располагаются напротив азотистых оснований экспонированных ДНК-матриц - deTPP напротив A, deCYP напротив G, deATP напротив T и deGTP напротив C. С помощью фермента пирофосфатазы два дополнительных фосфата, присутствующие на дезоксирибонуклеотидах, разделяются. Энергия высвобождается в процессе. Энергия используется для установления водородных связей между свободными нуклеотидами и азотистыми основаниями матриц.

Формирование цепи: для этого требуется ДНК-полимераза III (Komberg, 1956). В присутствии Mg 2+, ATP (GTP), TPP и ДНК-полимеразы III присутствующие соседние нуклеотиды, присоединенные к азотистым основаниям каждой цепи ДНК-матрицы, образуют фосфодиэфирные связи и связываются с образованием реплицированной цепи ДНК. По мере продолжения репликации новые области дуплекса родительской ДНК раскручиваются и разделяются, так что репликация происходит быстро от места происхождения к другому концу. Праймер РНК удаляется, чтобы промежуток был заполнен комплементарными нуклеотидами с помощью ДНК-полимеразы I. Из-за последовательного раскрытия двойной цепи ДНК и ее репликации с образованием двух цепей. Репликация ДНК также называется дупликацией молнии. Однако ДНК-полимераза может полимеризовать нуклеотиды только в направлении 5 & # 8242, потому что она добавляет их на конце 3 & # 8242. Поскольку две цепи ДНК проходят в антипараллельных направлениях, две матрицы обеспечивают разные концы для репликации. Таким образом, репликация по двум шаблонам происходит в противоположных направлениях. Одна нить формируется непрерывно, потому что ее конец 3 & # 8242 открыт для удлинения. Это называется ведущей прядью.

Репликация не является непрерывной на другом шаблоне, потому что только короткий сегмент цепи ДНК может быть построен в направлении 5 & # 8242 → 3 & # 8242 из-за одновременного экспонирования небольшого участка матрицы. Короткие сегменты реплицированной ДНК называются фрагментами Окадзаки. Праймер РНК также требуется каждый раз, когда должен быть построен новый фрагмент Окадзаки. После замены РНК-праймера на deoxv-рибонуклеотиды и их полимеризация. Фрагменты Окадзаки соединяются вместе с помощью фермента. ДНК-лигаза. Нить ДНК, построенная из фрагментов Окадзаки, называется отстающей цепью.

Корректное считывание и восстановление ДНК: во время репликации иногда вводится неправильное основание. Частота - один на десять тысяч. ДНК-полимераза может чувствовать то же самое. Он возвращается, удаляет неправильное основание, позволяет добавить правильное основание и затем продвигается вперед. Однако даже ДНК-полимераза III не может отличить урацил от тимина, поэтому он часто включается вместо тимина. Такое несоответствие исправляется с помощью ряда ферментов. Репликация ДНК полуконсервативна. Одна половина родительской структуры передается каждой реплике, а вторая половина создается новой.

(b) (i) Устойчивость к вредителям: существует большое количество клещей и насекомых, которые атакуют культурные растения и вызывают большую потерю качества и урожайности. Чтобы уменьшить потери за счет уничтожения насекомых, фермеры применяют инсектициды (то есть синтетические пестициды) на сельскохозяйственных культурах. Однако синтетические инсектициды представляют серьезную угрозу для здоровья растений, животных и человека. Альтернативными и новыми способами спасения от повреждений насекомых являются использование трансгенных технологий. Это экологически чистый, экономичный, устойчивый и эффективный способ борьбы с насекомыми. Было обнаружено, что гены cry Bacillus thuringiensis (обычно называемые геном Bt) экспрессируют белковый токсин внутри бактериальных клеток. Когда определенные насекомые (виды чешуекрылых, двукрылых, жесткокрылых и т. Д.) Проглатывают токсин, они погибают. Токсин денатурирует эпителий кишечника, создавая множество дыр при щелочном pH (от 7,5 до 8).

Используя биотехнологические подходы, были разработаны и коммерциализированы многие трансгенные культуры, имеющие ген cry, то есть Bt-гены. Некоторыми примерами биокультуры являются бринджал, цветная капуста, капуста, рапс, кукуруза, хлопок, баклажаны, кукуруза, картофель, табак, помидоры, рис, соевые бобы и т. Д.

(ii) Обеспечение засухоустойчивости: уровень воды постепенно снижается из-за низких дождей и высокой температуры. Кроме того, растения, требующие значительного количества воды, страдают от засухи. Это приводит к развитию сильной засухи в этом районе. Следовательно, травоядные животные, такие как люди и другие животные, сильно страдают, что приводит к состоянию голода. Такая ситуация распространяется в нескольких странах третьего мира.

Есть некоторые растения, устойчивые к засухе. Свойство устойчивости к потере воды с поверхности растений естественным образом проверяется растениями. Эта особенность контролируется специфическим геном, который называется «ген засухоустойчивости (DR)».

Биотехнология растений предлагает введение гена DR из засухоустойчивых растений в основные культуры для повышения урожайности сельскохозяйственных культур.
Перспективная ГМ-технология включает использование методов повышения засухоустойчивости. Исследовательские работы по этим аспектам изучаются в Международном центре улучшения кукурузы и пшеницы в Мексике и в самих странах.

Растения пшеницы, которые были генетически модифицированы, чтобы противостоять засухе, сейчас проходят испытания в теплице с биологической безопасностью в Международном центре улучшения кукурузы и пшеницы. Большинство выращенных растений показали высокую толерантность к экстремально маловодным условиям. Это исследование показывает, как последние достижения молекулярной генетики и генной инженерии могут быть применены для повышения устойчивости растений к засухе. Прогрессия воздействия засухи на растения.

(c) Организмы, отобранные для генома, были проектами, которые в основном используются в генетических и других научных исследованиях. Таким образом, их можно рассматривать как модельные организмы. Модельный организм - это организм, о котором уже имеется большой объем научных знаний. Эти организмы включают как прокариотические, так и эукариотические микроорганизмы, а также животные и растения. Эти организмы включают кишечную палочку, Bacillus subtilis, Archaeoglobus fulgidus, дрожжи.

E. coli, без сомнения, является наиболее изученным микроорганизмом. Многие технологические инструменты, доступные сегодня, были разработаны для проекта генома E. coli. Секвенирование генома E. coli было завершено в 1997 году. B. subtislis - грамположительная бактерия, колонизирующая поверхность листьев.

Он широко используется в промышленных процессах как для производства ферментов, так и для ферментации пищевых продуктов. Обычно считается безопасным (GRAS).

S. cerevisiae, пожалуй, самый важный вид грибов, используемых в биотехнологических процессах. Его название происходит от того факта, что он может сбраживать сахарозу (сахар). Проект секвенирования генома S. cerevisiae начался в 1989 году, а секвенирование было завершено в 1999 году. Arabidopsis thaliana - небольшое растение, принадлежащее к семейству Cruciferae. В 1907 году он был признан хорошим организмом для генетических исследований и стал модельным растением для генетических исследований.

Поскольку у него самый маленький геном среди высших растений.

Кроме того, в его геноме мало повторяющейся ДНК. Проект секвенирования генома арабидопсиса начался в 1990 году и был завершен в 2000 году. Плодовая мушка D. melanogaster с любовью считается королевой генетики. Секвенирование генома дрозофилы было завершено в 2000 году. Он имеет 180 x 106 п.н. и -16 000 генов.

Таким образом, количество генов у дрозофилы менее чем в четыре раза больше, чем у бактерии E.coli.

Вопрос 9.
(а) Назовите основные характеристики стволовых клеток. Приведите любые два использования таких ячеек. [4]
(b) Перечислите этапы метода Сэнгера для определения аминокислотной последовательности белков. Укажите одно ограничение этого метода. [4]
(c) Назовите четыре центра или финансовых агентств, которые занимаются биотехнологией и биоинформатикой в ​​Индии. [2]
Отвечать:
(а) Эмбриональные стволовые клетки: они получены из эмбрионов. Большинство эмбриональных стволовых клеток получают из эмбрионов, которые развиваются из яиц, оплодотворенных in vitro. Эмбрионы, из которых происходят человеческие эмбриональные стволовые клетки, обычно имеют возраст четырех или пяти дней и представляют собой полый микроскопический шар клеток, называемый бластоцистой. Бластоциста включает три структуры: трофобласт, который представляет собой слой клеток, который окружает бластоцель, полую полость внутри бластоцисты и внутреннюю клеточную массу, которая представляет собой группу клеток на одном конце бластоцеля, которые развиваются в собственно эмбрион. .

Основные характеристики стволовых клеток: Эмбриональные стволовые клетки отличаются от других типов клеток в организме. Эмбриональные стволовые клетки обладают тремя основными свойствами:

  • они способны на длительные периоды делиться и обновляться,
  • они неспециализированы и
  • они могут дать начало специализированным типам клеток.

Эмбриональные стволовые клетки способны делиться и обновляться в течение длительного времени. В отличие от мышечных клеток, клеток крови или нервных клеток, которые в норме сами себя не реплицируют, эмбриональные стволовые клетки могут многократно реплицироваться или размножаться.

Эмбриональные стволовые клетки неспециализированы. Одним из фундаментальных свойств стволовой клетки является то, что у нее нет тканеспецифичных структур, которые позволяют ей выполнять специализированные функции. Например, стволовая клетка не может работать со своими соседями, прокачивая кровь по телу (как клетка сердечной мышцы), и не может переносить молекулы кислорода через кровоток (как эритроцит). Эмбриональные стволовые клетки могут давать начало специализированным клеткам, включая клетки сердечной мышцы, клетки крови или нервные клетки.

Использование эмбриональных стволовых клеток: исследования эмбриональных стволовых клеток человека дадут информацию о сложных событиях, происходящих в процессе развития человека. Основная цель этой работы - определить, как недифференцированные стволовые клетки становятся дифференцированными клетками, из которых формируются ткани и органы.

Эмбриональные стволовые клетки также можно использовать для тестирования новых лекарств. Например, новые лекарства могут быть протестированы на безопасность на дифференцированных клетках, полученных из линий плюрипотентных клеток человека. Возможно, наиболее важным потенциальным применением стволовых клеток человеческого эмбриона является создание клеток и тканей, которые можно было бы использовать для клеточной терапии.

(b) Секвенирование белка - это метод определения аминокислотной последовательности белка, а также того, какую конформацию принимает белок и в какой степени он образует комплекс с любыми непептидными молекулами. Обнаружение структур и функций белков в живых организмах - важный инструмент для понимания клеточных процессов. Также возможно сгенерировать аминокислотную последовательность из последовательности ДНК или мРНК, кодирующей белок, если это известно. Секвенатор белка - это машина, которая используется для определения последовательности аминокислот в белке. Они работают путем пометки и удаления одной аминокислоты за раз, которая анализируется и идентифицируется. Это делается повторно для всего полипептида, пока не будет установлена ​​вся последовательность.

Определение аминокислотных последовательностей:
Перед определением аминокислотной последовательности важно знать чистоту, молекулярную массу и аминокислотный состав белка. Чистый белок, если мультимерный должен быть диссоциирован на его отдельные полипептидные цепи, и определяется молекулярный вес цепей. Молекулярная масса белка примерно говорит о количестве содержащихся в нем аминокислотных остатков. Каждый аминокислотный остаток имеет среднюю молекулярную массу 110 D. Таким образом, если молекулярная масса белка составляет 11000 D, мы можем предсказать присутствие 100 аминокислотных остатков. Аминокислотный состав сообщает химику-белку о стратегиях, которые можно использовать при секвенировании белка.

Используются следующие методы секвенирования белков:
Первым белком, который был секвенирован, был гормон «инсулин», дефицит которого приводит к диабету. Нобелевский лауреат Фред Сэнджер изобрел метод секвенирования белков, использующий пошаговое высвобождение и идентификацию аминокислот, начиная с N-концевой аминокислоты. Реагент, используемый Сэнгером, известный как фтор-динитробензол (реагент Сэнгера), специфически реагировал со свободным NH2 группа N-концевой аминокислоты и при кислотном гидролизе дает желтое динитрофенильное (DNP) производное исходной N-концевой аминокислоты.

Впоследствии полипептид укорачивали на одну аминокислоту. Аминокислота DNP была идентифицирована путем сравнения с другими стандартными аминокислотами DNP с использованием методов хроматографии. Эту процедуру повторили с укороченным полипептидом. Чтобы завершить последовательность введения инсулина, Сэнджер использовал более грамма гормона, очищенного от большого количества поджелудочных желез. Однако метод Сэнгера устарел и стал историческим. Следующие шаги обобщают метод Сэнгера для определения аминокислотной последовательности.

  • Гидролиз путем нагревания образца белка в 6М соляной кислоте.
  • Разделение полипептидных цепей с помощью ионообменной хроматографии.
  • Фрагментация полипептидной цепи
    • Ферментативные методы с использованием протеолитического фермента, высокоселективного в отношении гидролиза пептидной связи,
    • Химические методы с использованием цианогенбромида (CNBr) избирательно расщепляют пептидную связь, следующую за остатком метионина.

    Ограничение: метод нельзя использовать, если количество материала пробы меньше.

    (c) (i) Институт (IARI) Нью-Дели
    (ii) Национальный исследовательский институт дневников (NDRI) Камаль.
    (iii) Индийский институт ветеринарных исследований (ИВРИ) Изат Нагар (недалеко от Барейли-У П.)
    (iv) Центры молекулярной биологии растений (CPMB) в различных университетах, таких как Университет Дели, Национальный институт ботанических исследований Лакхнау.


    Решения NCERT для биологических биомолекул 11 класса

    1. Что такое макромолекулы? Приведите примеры.
    Решение: Макромолекулы - это большие высокомолекулярные вещества со сложной молекулярной структурой, находящиеся в коллоидном состоянии (будучи нерастворимыми) во внутриклеточной жидкости. Они образуются в результате полимеризации большого количества микромолекул. Полисахариды, белки и нуклеиновые кислоты - несколько примеров.

    2. Проиллюстрируйте гликозидную, пептидную и фосфодиэфирную связь.
    Решение. (i) Гликозидная связь - это тип химической связи между моносахаридными единицами дисахаридов, олигосахаридов и полисахаридов, которая образуется при удалении молекулы воды.

    (ii) Пептидные связи образуются в результате реакции между карбоксильной группой (-COOH) одной аминокислоты и аминогруппой (-NH2) другой аминокислоты с отщеплением воды.

    (iii) В полинуклеотидной цепи соседние нуклеотиды соединены вместе связью, называемой фосфодиэфирной связью. Эта связь связывает фосфатную группу и сахарную группу двух соседних нуклеотидов посредством кислородного мостика.

    Дополнительные ресурсы для CBSE Class 11

    3. Что подразумевается под третичной структурой белков?
    Решение: Спиральная молекула полипептида может складываться сама по себе и принимать сложную, но специфическую форму - сферическую, стержнеобразную или любую промежуточную форму. Эти геометрические формы известны как третичная (3 °) структура белковых молекул. Спирали и складки молекул полипептида расположены так, чтобы скрывать неполярные аминокислотные цепи внутри и открывать полярные боковые цепи. Третичная структура белка приближает удаленные боковые цепи аминокислот для образования активных центров ферментативных белков. Третичная структура поддерживается слабыми связями, такими как водородные, ионные, дисульфидные и гидрофильные »гидрофобные связи, образованные между одной частью полипептида и другой.Эта структура легко нарушается pH, температурой и химическими веществами, останавливающими функцию белков.

    4. Найдите и запишите структуры © f 10 интересных биомолекул с малым молекулярным весом.
    Решение: Интересными биомолекулами с малой молекулярной массой являются минералы (например, натрий, калий, кальций, цинк, йод и т. Д.), Газы (например, Oz, N2, C02, NH3), сахара и # 8211 (рибоза, дезоксирибоза, глюкоза, фруктоза), липиды, аминокислоты. , нуклеотиды (пиримидины и пурин). Структуры 10 интересных биомолекул с малой молекулярной массой выглядят следующим образом:

    5. Белки имеют первичную структуру. Если вам дается метод, позволяющий узнать, какая аминокислота находится на одном из двух концов (концов) белка, можете ли вы связать эту информацию с чистотой или однородностью белка?
    Решение: Несколько ученых предложили несколько методов для определения последовательности аминокислот. Фредерик Сэнгер предложил реагент Сэнгера для определения аминокислотной последовательности в полипептидной цепи.
    Сэнгер использовал 1-фтор-2,4-динитробензол (FD NB) для определения структуры инсулина. FDNB специфически связывается с N-концевой аминокислотой с образованием динитрофенильного (DNP) производного пептида. Этот пептид - производное DNP можно идентифицировать с помощью хроматографии. Выявленная последовательность аминокислот показывает однородность белковой молекулы.

    6. Найдите и составьте список белков, используемых в качестве терапевтических агентов. Найдите другие применения белков.
    Решение: Белки, используемые в качестве терапевтических агентов: тромбин, фибриноген, энкефалины, антигены, антитела, стрептокиназа, протеинтирозинкиназа, диастаза, ренин, инсулин, окситоцин, вазопрессин и т. Д. Белки также используются в косметике, молочной промышленности, текстильной промышленности, исследовательских методах, биологические буферы и др.

    7. Объясните состав триглицеридов. jSfflТриацилглицерины (триглицериды) представляют собой сложные эфиры глицерина с жирными кислотами.
    Решение: Они нерастворимы в воде, имеют неполярный характер и широко известны как нейтральные жиры. Нейтральные или депо-жиры состоят из углерода, водорода и кислорода, как и углеводы, но в отличие от углеводов в них гораздо меньше атомов кислорода, чем атомов углерода.

    (i) Глицерин & # 8211 Молекула глицерина имеет 3
    атомы углерода, каждый из которых несет гидроксильную (-ОН) группу. .
    (ii) Жирные кислоты & # 8211 Молекула жирной кислоты представляет собой неразветвленную цепь атомов углерода, в которой каждый атом углерода (C) образует четыре связи с другими атомами. Он имеет карбоксильную группу-COOH на одном конце и атом водорода (H), связанный со всеми или большинством атомов углерода, образующих водородную цепь. Связи углерод-водород неполярны. Следовательно, углеводородная цепь не растворяется в воде. Поскольку карбоксильная группа содержит полярные группы C = O и OFI. Он имеет тенденцию растворяться в воде, хотя остальная часть молекулы жирной кислоты не растворяется. Триацилглицерины растений, как правило, имеют более высокое содержание ненасыщенных жирных кислот по сравнению с животными.

    8. Можете ли вы описать, что происходит, когда молоко превращается в творог или йогурт, исходя из вашего понимания белков.
    Решение: Молоко превращается в творог или йогурт из-за денатурации белков. При денатурации разрушение связей, которые поддерживают вторичную и третичную структуру, приводит к превращению глобулярных белков в волокнистые белки. Это связано с изменением физических, химических и биологических свойств белковых молекул.

    9. Можете ли вы попытаться построить модели биомолекул, используя коммерчески доступные атомные модели (модели шариков и палочек).
    Решение: Да, модели биомолекул можно приготовить с использованием коммерчески доступных атомных моделей.
    Модели шариков и клюшек и модели заполнения пространства - это трехмерные или пространственные молекулярные модели, которые служат для отображения структуры химических продуктов и веществ или биомолекул. В моделях шариков и клюшек центры атомов соединены прямыми линиями, которые представляют ковалентные связи. Двойные и тройные связи часто представлены пружинами, которые образуют изогнутые соединения между шариками. Валентные углы и длины связей отражают фактические отношения, в то время как пространство, занимаемое атомами, либо вообще не представлено, либо обозначается только относительными размерами сфер.

    10. Попытайтесь титровать аминокислоту по слабому основанию и определить количество диссоциирующих (ионизируемых) функциональных групп в аминокислоте.
    Решение: Существование различных ионных форм аминокислот можно легко понять по кривым титрования. Количество диссоциирующих функциональных групп составляет одну в случае нейтральных и основных аминокислот и две в случае кислых аминокислот.

    11. Изобразите структуру аминокислоты аланина.
    Решение:

    12. Из чего сделаны десны? Февикол отличается?
    Решение: Камеди представляют собой гетерополисахариды (полимеры) большого количества различных моносахаридных звеньев. Да, февикол - это другой полимер. Это синтетическое липкое вещество, называемое смолой, которое получают путем этерификации органических соединений.

    13. Найдите качественный тест на белки, жиры и масла, аминокислоты и тест, любой фруктовый сок, слюну и мочу на них.
    Решение: Биуретовый тест на белок: биуретовый тест - это химический тест, используемый для определения наличия пептидных связей. В положительном тесте ион меди II (ион Cu2 +) восстанавливается до меди I (Cu +), которая образует комплекс с азотом и углеродом пептидных связей в щелочном растворе. Фиолетовый цвет указывает на присутствие белков.
    Нингидрин-тест на аминокислоту: Нингидрин (2,2-дигидроксииндан-1,3-дион) - это химическое вещество, используемое для обнаружения аммиака или первичных и вторичных аминов. При взаимодействии с этими свободными аминами образуется темно-синий или фиолетовый цвет, известный как пурпурный цвет Рухемана. Аминокислотный анализ белков также проводится с помощью нингидрина. Большинство аминокислот (включая α-аминокислоты) гидролизуются и реагируют с нингидрином, за исключением пролина (вторичного амина). Аминокислота, содержащая свободную аминогруппу и группу свободной карбоновой кислоты, реагирует вместе с нингидрином с образованием окрашенного продукта. Когда аминогруппа вторична, продукт конденсации желтого цвета.

    Тест на растворимость жиров и масел: положительный тест на растворимость жиров заключается в том, что жир растворяется в более легкой жидкости, а не в воде. В этом тесте 5 капель жира или масла добавляются в две пробирки, содержащие 10 капель жидкости для зажигалок и 10 капель холодной воды соответственно.
    Фруктовый сок содержит сахар, поэтому его нельзя проверить с помощью вышеупомянутых тестов. Слюна содержит белки, минеральные соли, амилазу и т. Д., Поэтому ее можно проверить на наличие белков и аминокислот. Моча содержит белки, поэтому ее можно проверить.

    14. Узнайте, сколько целлюлозы производят все растения биосферы.
    Решение: Около 100 миллиардов тонн целлюлозы вырабатывается заводами мира в год.


    Вопросы и ответы

    Биомолекулы

    Чем протезные группы отличаются от кофакторов?

    Узнайте, сколько целлюлозы производят все растения биосферы.

    Изобразите структуру аминокислоты аланина.

    Из чего сделаны десны? Февикол отличается?

    Белки имеют первичную структуру. Если вам дается метод, позволяющий узнать, какая аминокислота находится на одном из двух концов (концов) белка, можете ли вы связать эту информацию с чистотой или однородностью белка?

    Можете ли вы описать, что происходит, когда молоко превращается в творог или йогурт, исходя из вашего понимания белков.

    Что подразумевается под третичной структурой белков?

    Узнайте и составьте список белков, используемых в качестве лечебных средств. Найдите другие применения белков.

    Напишите название любой аминокислоты, сахара, нуклеотида и жирной кислоты.

    Опишите различные формы липидов на нескольких примерах.

    Образование фермент-субстратного комплекса (ES) является первым этапом каталитических реакций. Опишите остальные шаги до образования продукта.

    Найдите и запишите структуры © f 10 интересных биомолекул с малым молекулярным весом.

    Что такое макромолекулы? Приведите примеры.

    Говорят, что элементный состав живых организмов и неодушевленных объектов (например, земной коры) схож в том смысле, что все основные элементы присутствуют в обоих. Тогда в чем будет разница между этими двумя. группы? Выберите правильный ответ из следующего.
    а) В живых организмах больше золота, чем в неодушевленных предметах.
    (б) У живых организмов больше воды в теле, чем у неодушевленных предметов.
    (c) Живые организмы содержат больше углерода, кислорода и водорода на единицу массы, чем неодушевленные предметы.
    (г) В живых организмах больше кальция, чем в неодушевленных предметах.

    Изобразите структуру аминокислоты аланина.

    Найдите качественный тест на белки, жиры и масла, аминокислоты и тест, любой фруктовый сок, слюну и мочу на них.

    Опишите важные свойства ферментов.

    Проиллюстрируйте гликозидную, пептидную и фосфодиэфирную связь.

    Самым распространенным химическим веществом в живых организмах может быть
    (а) Белок (б) Вода (в) Сахар (г) Нуклеиновая кислота

    Приведенная ниже реакция катализируется оксидоредуктазой между двумя субстратами A и A ’, завершая реакцию. Восстановленный + A «окисленный -»

    Объясните состав триглицеридов. jSfflТриацилглицерины (триглицериды) представляют собой сложные эфиры глицерина с жирными кислотами.

    Можете ли вы попытаться построить модели биомолекул, используя коммерчески доступные атомные модели (модели шариков и палочек).

    Глицин и аланин различаются по одному заместителю на α-углероде. Каковы другие распространенные группы заместителей?

    Какие существуют классы ферментов? Объясните любые два типа реакции, которую они катализируют.

    Аминокислоты, как следует из названия, имеют в своей структуре как аминогруппу, так и карбоксильную группу. Кроме того, все встречающиеся в природе аминокислоты (содержащиеся в белках) называются L-аминокислотами. Исходя из этого, можете ли вы угадать, из какого соединения можно получить простейшую аминокислоту?
    (a) Муравьиная кислота (b) Метан (c) Феноловая кислота (d) Глицин

    Выберите подходящую химическую связь среди сложноэфирной связи, гликозидной связи, пептидной связи и водородной связи и напишите против каждого из следующих.
    а. Полисахарид
    б. Протеин
    c. Толстый
    d. Воды

    Нуклеиновые кислоты обладают вторичной структурой, поясним примером.

    Многие органические вещества, например, уксусная кислота, заряжены отрицательно, а другие - положительно, например ион аммония. Аминокислота при определенных условиях будет иметь как положительные, так и отрицательные заряды одновременно в одной и той же молекуле. Такая форма аминокислоты называется
    (а) Положительно заряженная форма (б) Отрицательно заряженная форма
    (c) Нейтральная форма (d) Цвиттерионная форма

    Лекарства либо созданы человеком (т.е. синтетические), либо получены из живых организмов, таких как растения, бактерии, животные и т. Д., И поэтому последние называются натуральными продуктами. Иногда природные продукты химически изменяются человеком, чтобы уменьшить токсичность или побочные эффекты. Напишите против каждого из следующих, были ли они изначально получены как натуральный продукт или как синтетическое химическое вещество.
    а. Пенициллин
    б. Сульфаниламид
    c. Витамин С
    d. Гормон роста

    Попытайтесь титровать аминокислоту по слабому основанию и определите количество диссоциирующих (ионизируемых) функциональных групп в аминокислоте.

    Прокомментируйте высказывание «жизненное состояние - это неравновесное устойчивое состояние, при котором можно выполнять работу».

    Нуклеиновые кислоты имеют вторичную структуру. Опишите с помощью модели Уотсона-Крика.

    Крахмал, целлюлоза, гликоген, хитин - это полисахариды, встречающиеся среди следующих. Выберите подходящий и напишите против каждого.
    Хлопковое волокно __________
    Экзоскелет таракана __________
    Печень __________
    Картофель очищенный __________

    В чем разница между нуклеотидом и нуклеозидом? Приведите по два примера каждого с их структурой.


    Смотреть видео: Восстанавливаем иммунную систему, укрепляем нервы, убираем герпес, поддерживаем щитовидку (August 2022).