Pytania powtórkowe do lekcji “Biotechnologia molekularna w medycynie i nauce”

Pytania

1. Czym jest biotechnologia i dlaczego uznaje się ją za naukę interdyscyplinarną?
2. Czym jest biotechnologia molekularna?
3. Na czym polega związek biotechnologii molekularnej z inżynierią genetyczną?
4. W jakich dziedzinach znajduje zastosowanie biotechnologia molekularna?
5. Na czym polega terapia genowa?
6. Dlaczego terapia genowa może być skuteczniejsza od leczenia objawowego?
7. Na czym polega zastosowanie biotechnologii molekularnej w medycynie spersonalizowanej, zwłaszcza w onkologii?
8. Co to jest diagnostyka molekularna i do czego się ją wykorzystuje?
9. Jakie znaczenie ma biotechnologia molekularna w transplantologii?
10. Czym są biofarmaceutyki?
11. Dlaczego przy produkcji białek ludzkich w bakteriach nie można po prostu przenieść fragmentu DNA z komórki człowieka do komórki bakteryjnej?
12. Dlaczego do otrzymania genu przeznaczonego do ekspresji w bakteriach wykorzystuje się mRNA?
13. Jaką rolę pełni odwrotna transkryptaza?
14. Czym jest cDNA?
15. Na czym polega mechanizm działania szczepionek mRNA?
16. Jakie białko było kodowane przez szczepionki mRNA przeciw SARS-CoV-2?
17. Czym zajmuje się filogenetyka molekularna?
18. W jaki sposób badania genetyczne pomagają ustalać pokrewieństwo między organizmami?
19. Co to są drzewa filogenetyczne?

Odpowiedzi

1. Biotechnologia to interdyscyplinarna dziedzina nauki, która wykorzystuje organizmy, komórki lub ich składniki w celach praktycznych. Jest interdyscyplinarna, ponieważ łączy wiedzę z biologii, chemii, fizyki, informatyki i nauk inżynieryjnych.
2. Biotechnologia molekularna to dział biotechnologii zajmujący się procesami zachodzącymi na poziomie cząsteczek, głównie kwasów nukleinowych i białek, oraz wykorzystujący narzędzia inżynierii genetycznej.
3. Związek ten polega na tym, że biotechnologia molekularna wykorzystuje metody modyfikowania materiału genetycznego, analizowania genów oraz ich ekspresji, czyli opiera się w dużym stopniu na inżynierii genetycznej.
4. Biotechnologia molekularna znajduje zastosowanie w medycynie, farmacji, rolnictwie, przemyśle, ochronie środowiska oraz nauce.
5. Terapia genowa polega na wprowadzeniu prawidłowej wersji genu do komórek pacjenta w celu leczenia choroby, najczęściej choroby o podłożu genetycznym.
6. Terapia genowa może być skuteczniejsza od leczenia objawowego, ponieważ oddziałuje na przyczynę choroby, a nie tylko na jej objawy.
7. W medycynie spersonalizowanej, zwłaszcza w onkologii, analizuje się materiał genetyczny komórek nowotworowych, aby wykryć charakterystyczne mutacje i na tej podstawie dobrać najbardziej odpowiednie leczenie.
8. Diagnostyka molekularna to wykrywanie chorób lub czynników chorobotwórczych na podstawie materiału genetycznego. Wykorzystuje się ją do wykrywania mutacji genetycznych, chorób dziedzicznych oraz zakażeń wirusowych i bakteryjnych.
9. W transplantologii biotechnologia molekularna daje możliwość wykorzystania komórek macierzystych do odtwarzania komórek i tkanek pacjenta, co w przyszłości może ograniczyć ryzyko odrzucenia przeszczepu.
10. Biofarmaceutyki to leki pochodzenia biologicznego, wytwarzane z użyciem żywych komórek oraz metod inżynierii genetycznej.
11. Nie można po prostu przenieść genu człowieka do bakterii, ponieważ geny eukariotyczne zawierają introny, a bakterie nie przeprowadzają splicingu, więc nie potrafią usunąć intronów z pre-mRNA.
12. Wykorzystuje się mRNA, ponieważ po obróbce potranskrypcyjnej zawiera ono już tylko eksony, czyli sekwencje kodujące białko, bez intronów.
13. Odwrotna transkryptaza to enzym, który syntetyzuje DNA na matrycy mRNA. Dzięki niemu można otrzymać DNA odpowiadające dojrzałemu transkryptowi.
14. cDNA to komplementarny DNA, czyli cząsteczka DNA utworzona na matrycy mRNA. Nie zawiera intronów, dlatego może być użyte do ekspresji genu w komórkach bakteryjnych.
15. Szczepionki mRNA dostarczają do komórek cząsteczkę mRNA kodującą białko wirusa. Komórki gospodarza syntetyzują to białko, a układ odpornościowy rozpoznaje je jako obce i uruchamia odpowiedź immunologiczną.
16. Szczepionki mRNA przeciw SARS-CoV-2 kodowały białko S, czyli białko kolca, które występuje na powierzchni wirusa.
17. Filogenetyka molekularna zajmuje się ustalaniem pokrewieństwa ewolucyjnego organizmów na podstawie analizy ich materiału genetycznego.
18. Badania genetyczne pomagają ustalić pokrewieństwo, ponieważ im bardziej podobne są sekwencje DNA dwóch organizmów, tym zwykle bliżej są one ze sobą spokrewnione.
19. Drzewa filogenetyczne to schematy przedstawiające przypuszczalne relacje ewolucyjne między organizmami oraz ich wspólnych przodków.