ΚΕΦ. 8 - learning biology

ΚΕΦ. 8ο
ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΡΙΣΕΩΣ
1.
Ποιες μεθόδους γνωρίζετε για την παραγωγή φαρμακευτικών πρωτεϊνών; Στην
περίπτωση της ινσουλίνης ποια μέθοδος επικρατεί έναντι των άλλων και γιατί;
Απάντηση.
Οι μέθοδοι για την παραγωγή φαρμακευτικών πρωτεϊνών είναι οι εξής:
 Από εκχύλιση ιστών με πολύπλοκες διαδικασίες.
 Από βακτήρια με κατασκευή cDNA βιβλιοθήκης.
 Από διαγονιδιακά ζώα.
Στην περίπτωση της ανθρώπινης ινσουλίνης η μέθοδος που επικρατεί έναντι των άλλων είναι
η παραγωγή της από διαγονιδιακά ζώα γιατί:
 Η σύσταση της παραγόμενης πρωτεΐνης είναι ίδια με αυτή του ανθρώπου.
 Τα ζώα και ο άνθρωπος έχουν τους ίδιους μηχανισμούς τροποποίησης της
πρωτεΐνης (ωρίμανση και μετα-μεταφραστική τροποποίηση).
2.
Ποιους τρόπους γνωρίζετε με τους οποίους γίνεται μετα-μεταφραστική
τροποποίηση μιας πρωτεΐνης;
Απάντηση.
Μετα-μεταφραστική τροποποίηση μπορεί να γίνει είτε με απομάκρυνση αμινοξέων από το
αμινικό άκρο είτε με την απομάκρυνση, στην περίπτωση της προϊνσουλίνης, του ενδιάμεσου
πεπτιδίου με συνέπεια το σχηματισμό ινσουλίνης.
3.
Που κυρίως οφείλονται οι γενετικές ασθένειες και τι προκαλούν;
Απάντηση.
Οι γενετικές ασθένειες οφείλονται κυρίως σε γονιδιακές μεταλλάξεις. Μερικές οφείλονται σε
ένα μόνο γονίδιο, άλλες σε αλληλεπίδραση δύο ή περισσότερων γονιδίων και ακόμη
περισσότερες σε συνδυασμό γενετικών και περιβαλλοντικών παραγόντων όπως ακτινοβολία
και χημικές ουσίες.
Όλες σχεδόν οι γενετικές ασθένειες προκαλούν δυσμορφίες, το 80% αυτών διανοητική
καθυστέρηση και το 1/5 από αυτές θάνατο σε παιδική ηλικία.
4.
Ποια η συμβολή των μονοκλωνικών αντισωμάτων ως ανοσοδιαγνωστικά;
Απάντηση.
Με τα μονοκλωνικά αντισώματα μπορεί να γίνει ανίχνευση παθογόνων μικροοργανισμών και
ουσιών που είναι υπεύθυνες για ασθένειες, να ανιχνευθεί διακύμανση της συγκέντρωσης
προϊόντων μεταβολισμού, η οποία μπορεί να προοιωνίζει την πιθανότητα εμφάνισης κάποιας
ασθένειας, να γίνει προσδιορισμός των ομάδων αίματος και να ανιχνευτούν ειδικές ορμόνες
που παράγονται κατά την κύηση.
5.
Ποιες ασθένειες σχετίζονται με τον μεταβολισμό του ανθρώπινου οργανισμού;
Απάντηση.
Οι ασθένειες που σχετίζονται με τον μεταβολισμό του ανθρώπινου οργανισμού είναι η
φαινυλκετονουρία, αλφισμός, η έλλειψη του ενζύμου απαμινάση της αδενοσίνης (ένζυμο που
σχετίζεται με τον μεταβολισμό των πουρινών στα κύτταρα του μυελού των οστών), εμφύσημα
που οφείλεται στην έλλειψη της α1-αντιθρυψίνης (πρωτεΐνη που παράγεται από το κύριο
όργανο μεταβολισμού που είναι το ήπαρ), διαβήτης (σχετίζεται με τον μεταβολισμό των
υδατανθράκων και κυρίως της γλυκόζης) και οικογενής υπερχοληστερολαιμία (σχετίζεται με το
μεταβολισμό των λιπιδίων).
6.
Ποια είναι τα μειονεκτήματα της γονιδιακής θεραπείας;
Απάντηση.
 Δεν είναι μόνιμη.
 Δε μεταβιβάζεται στους απογόνους.
 Οι ιοί-φορείς μπορεί να προκαλέσουν καρκίνο.
7.
Με ποιους τρόπους μπορεί να συμβάλλει η Γενετική στη θεραπεία του καρκίνου;
Απάντηση.
 Με παραγωγή κατάλληλων μονοκλωνικών αντισωμάτων.
 Με την παραγωγή των ιντερφερονών (αντικαρκινικοί παράγοντες) σε μεγάλες
ποσότητες.
 Με την ανάπτυξη της γονιδιακής θεραπείας για την αντιμετώπιση της ανεπάρκειας
του ανοσοποιητικού συστήματος.
 Με την ανάπτυξη εμβολίων έναντι του καρκίνου.
 Με τη χαρτογράφηση του ανθρώπινου γονιδιώματος θα δοθούν απαντήσεις γύρω
από τη λειτουργία των ογκογονιδίων και των ογκοκατασταλτικών γονιδίων και τους
παράγοντες που επηρεάζουν τη λειτουργία τους.
8.
Ποια είναι η χρησιμότητα των ιών στην Γενετική μηχανική;
Απάντηση.
 Ιοί όπως ο φάγος λ χρησιμοποιούνται ως φορείς στην κατασκευή βιβλιοθηκών.
 Στη γονιδιακή θεραπεία (in vivo και ex vivo) χρησιμοποιούνται αδενοϊοί ή ρετροϊοί ως
φορείς του φυσιολογικού αλληλόμορφου.
 Οι ιντερφερόνες παράγονται από κύτταρα μόνο όταν προσβληθούν από ιό. Το
δεδομένο αυτό χρησιμοποιείται για την παραγωγή ιντερφερονών σε βιομηχανική
κλίμακα κατά την οποία κύτταρα προσβάλλονται από ιούς και παράγουν
ιντερφερόνες.
 Το ένζυμο αντίστροφη μεταγραφάση που είναι απαραίτητο για την κατασκευή μιας
cDNA βιβλιοθήκης απομονώνεται από ρετροϊούς.
 Γενετικά τροποποιημένοι ιοί χρησιμοποιούνται για την παρασκευή εμβολίων.
9.
Ποιες είναι οι απαραίτητες προϋποθέσεις για την εφαρμογή της γονιδιακής
θεραπείας; Πότε η γονιδιακή θεραπεία μπορεί να είναι μόνιμη;
Απάντηση.
 Η ασθένεια να οφείλεται σε υπολειπόμενο τύπο κληρονομικότητας.
 Η ασθένεια να οφείλεται σε μετάλλαξη (γονιδιακή και όχι χρωμοσωμική) και όχι σε
άλλη αιτία.
 Να προσδιοριστούν τα κύτταρα που εμφανίζουν τη βλάβη.
 Να γίνει κλωνοποίηση του κατάλληλου γονιδίου από υγιές άτομο.
 Να αναπτυχθούν κατάλληλοι φορείς οι οποίοι δε θα δημιουργούν παρενέργειες.
Μόνιμη θα είναι η γονιδιακή θεραπεία εάν εφαρμοστεί στο ζυγωτό ή στα άωρα γεννητικά
κύτταρα.
10. Να περιγράψετε διαδικασίες με τις οποίες είναι δυνατή η παραγωγή
ιντερφερονών,
Απάντηση.
Κατασκευή cDNA βιβλιοθήκης:
 Απομόνωση κυττάρων του οργανισμού και μόλυνση από ιούς.
 Απομόνωση από αυτά τα κύτταρα του ώριμου mRNA που μεταφράζεται σε
ιντερφερόνες.
 Με καλούπι το ώριμο mRNA δημιουργείται, με τη βοήθεια του ενζύμου αντίστροφη
μεταγραφάση, cDNA.
 Αποδιάταξη του mRNA με χημικές ουσίες ή θέρμανση.
 Κατασκευή δίκλωνων DNA (με τη βοήθεια του ενζύμου DNA πολυμεράση) και
ενσωμάτωση σε πλασμίδια (με τη βοήθεια των ενζύμων περιοριστική ενδονουκλεάση
και DNA δεσμάση).
 Μετασχηματισμός βακτηρίων με τα ανασυνδυασμένα πλασμίδια.
 Επιλογή των βακτηρίων που μετασχηματίστηκαν με τη βοήθεια αντιβιοτικού.
 Πολλαπλασιασμός των βακτηρίων σε υγρό θρεπτικό υλικό.
 Διαχωρισμός υγρών και στερεών με διήθηση ή φυγοκέντρηση.
 Παραλαβή ιντερφερονών, καθαρισμός τους από προσμίξεις και χρήση.
Μέθοδος διαγονιδιακών ζώων:
 Απομόνωση των γονιδίων που κωδικοποιούν τις ιντερφερόνες.
 Μικροέγχυση των γονιδίων στον πυρήνα ενός γονιμοποιημένου ωαρίου του ζώου
(π.χ. προβάτου)




Τοποθέτηση του γενετικά τροποποιημένου ζυγωτού στη μήτρα ενήλικου ζώου για
κυοφορία.
Γέννηση του διαγονιδιακού ζώου.
Διασταυρώσεις με σκοπό να περάσει η γενετική πληροφορία στους απογόνους.
Παραγωγή, απομόνωση και καθαρισμός των ιντερφερονών.
11. Να προτείνετε έναν τρόπο θεραπείας μιας μορφής καρκίνου του εγκεφάλου.
Απάντηση.
Επειδή είναι δύσκολη η απομόνωση κυττάρων του εγκεφάλου γι’ αυτό και θα είναι καλύτερη η
εφαρμογή in vivo θεραπείας.
α.
 Απομόνωση του κατάλληλου ογκοκατασταλτικού γονιδίου.
 Ενσωμάτωση του γονιδίου σε κατάλληλο ιό-φορέα ο οποίος έχει καταστεί αβλαβής.
 Απευθείας εισαγωγή των ιών-φορέων στον όγκο του εγκεφάλου.
 Ενσωμάτωση του ογκοκατασταλτικού γονιδίου στα καρκινικά κύτταρα.
 Ενεργοποίηση του γονιδίου και αναστολή του ανεξέλεγκτου πολλαπλασιασμού των
καρκινικών κυττάρων.
β.
 Απομόνωση του κατάλληλου γονιδίου που κωδικοποιεί ένα επιδιορθωτικό ένζυμο.
 Ενσωμάτωση του γονιδίου σε κατάλληλο ιό-φορέα ο οποίος έχει καταστεί αβλαβής.
 Απευθείας εισαγωγή των ιών-φορέων στον όγκο του εγκεφάλου.
 Ενσωμάτωση του γονιδίου στα καρκινικά κύτταρα.
 Ενεργοποίηση του γονιδίου και παραγωγή του επιδιορθωτικού ενζύμου
 Επιδιόρθωση των βλαβών και μετατροπή του καρκινικού κυττάρου σε φυσιολογικό.
12. Που θα συμβάλλει η ολοκλήρωση της χαρτογράφησης του ανθρώπινου
γονιδιώματος;
Απάντηση.
 Στη μελέτη της οργάνωσης και λειτουργίας του ανθρώπινου γονιδιώματος.
 Στην ανάπτυξη μεθοδολογίας για τη διάγνωση και θεραπεία γενετικών ασθενειών.
 Στη μελέτη της εξέλιξης του ανθρώπινου γονιδιώματος.
 Στη μαζική παραγωγή προϊόντων με τις μεθόδους της βιοτεχνολογίας.
13. Ποια συστατικά χρειάζονται για να παραχθεί ανασυνδυασμένη ινσουλίνη από
κύτταρα E.coli;
Απάντηση.
Για την παραγωγή ινσουλίνης από γενετικά τροποποιημένα βακτήρια απαραίτητα συστατικά
είναι:
 Ώριμα μόρια mRNA από παγκρεατικά κύτταρα ανθρώπου.
 Αντίστροφη μεταγραφάση.
 Δεοξυριβονουκλεοτίδια.
 Χημικές ουσίες για αποδιάταξη.
 DNA πολυμεράση.
 Πλασμίδια (φορείς κλωνοποίησης).
 Περιοριστική ενδονουκλεάση.
 DNA δεσμάση.
 Θρεπτικό υλικό για την ανάπτυξη των κλώνων.
 Αντιβιοτικό.
 Μόρια-ανιχνευτές για το γονίδιο της ινσουλίνης.
 Θρεπτικό υλικό για την καλλιέργεια σε βιοαντιδραστήρα.
 Ένζυμο για τη μετατροπή της προϊνσουλίνης σε ινσουλίνη.
14. Σε ένα ευκαρυωτικό κύτταρο παράγεται η ινσουλίνη.
α. Σε ποια θέση στο κύτταρο γίνονται η μεταγραφή και η μετάφραση;
β. Στη γενετική μηχανική η ινσουλίνη παράγεται από mRNA και όχι από DNA. Γιατί;
Απάντηση.
α. Η μεταγραφή πραγματοποιείται στον πυρήνα και η μετάφραση στο κυτταρόπλασμα και
συγκεκριμένα στα ριβοσώματα.
β. Η ινσουλίνη παράγεται από mRNA και όχι από DNA διότι στο DNA των ευκαρυωτικών
οργανισμών, συμπεριλαμβανομένου και του ανθρώπου, τα γονίδια είναι ασυνεχή λόγω των
εσωνίων που περιέχουν. Στα γονίδια των βακτηρίων δεν υπάρχουν εσώνια. Συνεπώς, οι
οργανισμοί αυτοί στερούνται μηχανισμών απομάκρυνσης των εσωνίων από το πρόδρομο
mRNA. Η μεταγραφή και η μετάφραση του γονιδίου της ινσουλίνης, όπως αυτό βρίσκεται στο
ανθρώπινο γονιδίωμα, από τα βακτήρια δεν θα κατέληγε στη σύνθεση του επιθυμητού
προϊόντος.

Download Report