Рассмотрите таблицу методы биологических исследований запишите в ответе пропущенный термин егэ

Секвенирование на ЕГЭ

• Примеры заданий ЕГЭ на секвенирование
• Секвенирование по Сэнгеру
• Последовательность секвенирования
• Где применяется секвенирование?

Примеры заданий ЕГЭ на секвенирование

Секвенирование – это один из методов, встречающийся на ЕГЭ по биологии в заданиях линии 1 (таблица с пропуском названия метода), например:

Рассмотрите таблицу «Методы биологических исследований». Запишите в ответе пропущенный термин, обозначенный в таблице вопросительным знаком.

Ответ: секвенирование / биохимический / молекулярногенетический / цитогенетический.

В этом году задания линии 1 могут содержать иллюстрации, мы оформили такое задание, использовав иллюстрации: https://vk.com/biochempublic?w=wall-202970776_1386

Секвенирование по Сэнгеру

Рассмотрим секвенирование по Сэнгеру (за разработку этого метода ученый получил Нобелевскую премию в 1977 году), а точнее его современную модификацию.

Чтобы знать структуру ДНК, достаточно узнать последовательность нуклеотидов в одной цепи, затем по принципу комплементарности можно легко установить и вторую цепь.

Что нужно знать, чтобы понимать принцип определения последовательности ДНК с помощью секвенирования?

1) В состав ДНК входят нуклеотиды, они соединяются посредством взаимодействия ОН-группы дезоксирибозы одного нуклеотида и ОН-группы остатка фосфорной кислоты другого нуклеотида:

Последовательность секвенирования

Для определения последовательности ДНК секвенированием производят следующие действия (мы рассмотрим в упрощенном виде, достаточном для ЕГЭ по биологии).

1) В колбу добавляют исследуемую ДНК (много копий), ДНК-полимеразу, праймер, все нормальные нуклеотиды и один вид дидезоксирибонуклеотидов, взятых в гораздо меньшем количестве, чем нормальных. Дидезоксирибонуклеотид помечают флуоресцентной меткой.

Почему добавляют много копий ДНК?

Дидезоксирибонуклеотид (далее сократим до «дд»), содержащий тимин, может комплиментарно присоединиться к первому нуклеотиды с аденином, или ко второму, или к пятому (представьте, сколько нуклеотидов с аденином может быть в одной ДНК, даже если мы используем последовательность около 1000 нуклеотидов – максимально длинный участок, который можно расшифровать методом Сэнгера). Исследователю нужно получить ВСЕ возможные варианты присоединения ддТ к растущей полинуклеотидной цепи.

Зачем нужна ДНК-полимераза?

Новая ДНК не может синтезироваться самостоятельно, каждый последующий нуклеотид присоединяется с помощью фермента ДНК-полимеразы.

Зачем нужен праймер?

ДНК-полимераза может присоединять следующие нуклеотиды только если уже имеется хотя бы несколько нуклеотидов новой цепи. Этими несколькими нуклеотидами и является праймер, он выполняет роль своего рода «затравки», к которой ДНК-полимераза присоединяет следующие нуклеотиды.

Почему дидезоксирибонуклеотидов гораздо меньше, чем нормальных нуклеотидов? Чтобы увеличить шанс образования цепей разной длинны. Если бы дидезоксирибонуклеотидов было много, то они бы достаточно быстро встраивались в цепь и обрывали дальнейший синтез полинуклеотида, а исследователь получил бы много одинаковых коротких фрагментов исследуемой ДНК и ни одного более длинного фрагмента.

2) В итоге получаем четыре колбы, каждая из которых отличается только видом дидезоксирибонуклеотида.

3) В каждой колбе происходит синтез отрезков новой цепи ДНК на матрице исходной (исследуемой) цепи. При этом образуется множество вариантов этих отрезков, их разнообразие зависит от количества того или иного нуклеотида в исходной цепи ДНК.

Рассмотрим вариант, при котором исходная ДНК имела четыре нуклеотида с аденином. К этим неклеотидам могут комплиментарно присоединиться как нормальные нуклеотиды с тимином, так и ддТ, обрывающий цепь. Всего получится четыре варианта новых цепей:

Таким образом, в пробирках с разными видами дидезоксирибонуклеотидов, будут формироваться цепи разной длины.

Первая проба (пробирка или колба) с меченым дидезоксирибонуклеотидом А (аденином). Прочерками обозначены места неизвестных (не меченных) нуклеотидов.

Проба 2 с меченым дидезоксирибонуклеотидом Ц (цитозином)

Проба 3 с меченым дидезоксирибонуклеотидом Т (тимином)

Четвертая проба с меченым дидезоксирибонуклеотидом Г (гуанином)

Если мы посмотрим на эти последовательности, то можем прийти к некоторым умозаключениям, позволяющим нам определить последовательность нуклеотидов в цепи (путем наложения):

4) Но на деле все немного сложнее. Далее полученные отрезки помещают в прибор, автоматически определяющий последовательность ДНК с помощью электрофореза. Через гель, используемый в электрофорезе (в него помещают исследуемые отрезки) проходит луч лазера, который заставляет флуоресцировать меченные молекулы. Так экспериментатор получает сведения о последовательности комплементарной цепи.

5) По последовательности отрезков комплементарной цепи исследователь может сделать вывод о последовательности исходной исследуемой цепи ДНК. Воспользовавшись таблицей генетического кода, можно понять, какой белок (или фрагмент какого белка) закодирован этим отрезком ДНК.

Где применяется секвенирование?

1) С помощью секвенирования расшифровывают геномы организмов.

2) Определение не только ДНК, но и РНК.

3) Определение генных заболеваний.