Найти иголку в стоге сена легче, если она светится

Учебное руководство

Полный курс обучения

Наборы и учебные материалы Biotechnology Explorer разрабатывались на протяжении последних пяти лет учителями и для учителей и были опробованы в школах и ВУЗах. Простые в использовании наборы Biotechnology Explorer - это лучший способ познакомить ваших учеников с современными достижениями в области биотехнологий. Каждый набор содержит пошаговую инструкцию и может быть использован как опытными, так и начинающими преподавателями.

Учебные материалы, содержащиеся в каждом наборе, делают нашу продукцию уникальной. Каждый набор представляет из себя индивидуальный учебный комплект, состоящий из двух частей: руководство для преподавателей и руководство для учеников. Материалы для учителей представлены тремя секциями. Первая секция содержит вводную информацию, темы, которые необходимо затронуть и ссылки, которые позволят преподавателям подготовить уроки и лекции в рамках лабораторной работы. Тщательная предварительная подготовка является гарантией отсутствия проблем во время работы и гарантией того, что ученики поймут идеи, лежащие в ее основе.

Вторая секция описывает подготовку к экспериментальной части. Подробные описания всех этапов работы, снабженные рисунками, практически исключают вероятность совершения ошибки. Помимо этого, в каждой секции указано примерное время выполнения каждой задачи, что поможет вам спланировать ваше расписание. Каждая лабораторная работа может быть выполнена за 50 мин.

В третьей секции вы сможете найти подробные ответы на вопросы, содержащиеся в руководстве для учеников. Учитель может руководствоваться этими ответами, оценивая ответы своих учеников.

Каждый набор создан для того, чтобы максимально вовлечь ученика в практическую работу и в обсуждение теоретических вопросов. Вовлечение учеников в процесс позволяет привить им интерес к научной работе, основанной на логически выстроенным подходе к решению задач. Ученики, прошедшие данный курс обучения, начинают лучше понимать процесс получения научных результатов.

Для того, чтобы лабораторная работа принесла максимальную пользу вашим ученикам, они должны иметь представление, о том, что такое ген и понимать взаимосвязь между генами и белками. Более подробное обсуждение этой и других основных концепций молекулярной биологии вы сможете найти в приложении B.

Содержание

Руководство для преподавателей.. 5

Контрольный список(ü) содержания набора. 5

Вопросы безопасности. 6

Предполагаемый план уроков. 7

Общий план подготовки для учителей. 7

Контрольный список (ü) для ежедневной подготовки рабочих мест. 8

Подготовка преподавателей к лабораторной работе. 10

Урок 2 Инокуляция и выращивание бактериальной культуры.. 10

Урок 3 Первая стадия очистки: концентрирование и лизис бактерий. 12

Урок 4 Вторая стадия очистки: удаление бактериального дебриса. 12

Урок 5 Третья стадия очистки: хроматография белка. 13

Важные разделы уроков. 13

Урок 1 Обзор генетической трансформации. 13

Урок 2 Инокуляция и выращивание бактериальной культуры.. 15

Урок 3 Первая стадия очистки: концентрирование и лизис бактерий. 16

Урок 4 Вторая стадия очистки: удаление бактериального дебриса. 17

Урок 5 Третья стадия очистки: хроматография белка. 18

Очистка GFP - краткое руководство в картинках. 21

Ответы на вопросы для преподавателей. 25

Руководство для учеников.. 30

Урок 1: поиск светящейся зеленым молекулы.. 31

Урок 2: инокуляция и выращивание бактериальной культуры.. 31

Урок 3 Первая стадия очистки: концентрирование и лизис бактерий. 35

Урок 4 Вторая стадия очистки: удаление бактериального дебриса. 38

Урок 5 Третья стадия очистки: хроматография белка. 41

Приложение А.. 45

Приложение B.. 47

Приложение С.. 54

Приложение D.. 54

Найти иголку в стоге сена легче, если она светится

Это лабораторная работа выполняется вслед за экспериментом по трансформации бактерий плазмидой pGLO. Трансформированные бактерии, производящие зеленый флуоресцентный белок (G reen F luorescent P rotein, GFP) засеваются в питательную среду. Затем бактериальные клетки разрушаются (лизируются), высвобождая содержащийся в них GFP. Белок очищается от бактериального дебриса (остатков клеток) с помощью одноразовых хроматографических колонок, содержащихся в этом наборе. Способность GFP к флуоресценции позволяет сделать весь процесс выделения наглядным.

Одно из главных средств современной биотехнологии – рекомбинация ДНК (разрезание и сшивание разных молекул ДНК друг с другом). Основная идея заключается в том, что можно вырезать фрагмент ДНК (ген) из одного организма и соединить его с ДНК другого организма-реципиента. Таким образом, реципиент будет нести генетические инструкции, содержащиеся в приобретенном фрагменте ДНК. Например, в растения могут быть встроены гены, придающие им устойчивость к вредителям или болезням. Известно несколько удачных попыток лечения наследственных заболеваний, связанных с дефектами определенных генов (такие как муковисцидоз), с помощью доставки пациентам с нефункциональными генами нормальных копий этих же генов.

Гены людей, животных или растений могут быть перемещены в бактерии. Например, ген человеческого гормона инсулина может быть помещен в бактерию.. Выращивание бактерий в гигантских чанах (ферментерах) позволяет производить инсулин в промышленных масштабах. Такой «рекомбинантный» инсулин очищается с помощью белковой хроматографии и используется для лечения больных диабетом, генетическим нарушением, при котором не вырабатывается инсулин.

Распространенная проблема при выделении рекомбинантных белков из бактерий - это загрязнение бактериальными белками. Для очистки интересующих нас белков и отделения их от бактериальных в промышленности применяется мощный инструмент – хроматография. Белки, очищенные таким способом, используются в медицине и в быту, как например ферменты в составе стиральных порошков.

Клонирование и экспрессия гена GFP и следующая за ним процедура выделения белка полностью аналогичны процедурам, применяющимся в промышленности для выделения и очистки коммерчески важных белков. Природным хозяином гена зеленого флуоресцентного белка является медуза Aequoria victoria.

«Рекомбинантная ДНК была самым ценным по весу материалом в мире. Одна-единственная микроскопическая бактерия, невидимая невооруженным глазом, но несущая в себе ген фермента стрептокиназы, помогающего при инфаркте, или ген устойчивости злаков к заморозкам могла стоить 5 миллиардов долларов, если найти правильного покупателя» - Майкл Крихтон «Парк Юрского периода»

Дата добавления: 2015-08-10