Тематический тест по биологии «Клонирование: биологические основы»: 21 задание с объяснениями
Слово «клонирование» используют для разных уровней организации. Можно получать множество копий участка ДНК, выращивать клон клеток из одной исходной клетки или создавать организм, ядерный геном которого очень близок к геному донора ядра. Чтобы не смешивать эти процессы, сначала проследите схему, а затем отвечайте на вопросы о генетическом сходстве, митохондриальной ДНК, развитии и естественных клонах.
Содержание статьи11 разделов
Пошаговая схема переноса ядра соматической клетки
Берут ядро клетки организма-донора.
Из яйцеклетки удаляют её ядро.
Ядро соматической клетки помещают в ооцит.
Клетке дают сигнал к делению и формированию раннего эмбриона.
В репродуктивном варианте эмбрион переносится в организм суррогатной матери; в исследовательском контексте развитие может ограничиваться ранними стадиями.
Схема объясняет биологический принцип, а не является практической инструкцией. Ядерная ДНК и митохондриальная ДНК имеют разное происхождение, поэтому выражение «абсолютно идентичная копия» требует оговорок.
Основной тест
Выберите один ответ в каждом задании. После нажатия «Проверить результат» появятся отметка «верно/неверно», правильный вариант и пояснение к каждому вопросу.
Три уровня понятия «клон»
DNA-клон
Множество копий определённой DNA-последовательности, полученных молекулярным клонированием.
Клон клеток
Популяция клеток, происходящая от одной исходной клетки; со временем клетки могут накапливать различия.
Клон организма
Организм с очень близким ядерным геномом к донору, но фенотип не является гарантированной «копией внешности и поведения».
Открытые мини-задания без автоматического балла
1. Почему организм после переноса ядра соматической клетки нельзя называть абсолютно идентичным донору во всех отношениях?
Критерий хорошего ответа: Укажите хотя бы два фактора: митохондриальная ДНК ооцита, эпигенетическое перепрограммирование, среда развития, случайные изменения.
2. Сравните молекулярное клонирование DNA и репродуктивное клонирование организма.
Критерий хорошего ответа: Нужно назвать объект копирования, роль живых клеток и конечный продукт каждого процесса.
3. Почему однояйцевых близнецов можно рассматривать как естественный пример клоноподобного происхождения, но они не обязаны иметь полностью одинаковый фенотип?
Критерий хорошего ответа: Укажите общее происхождение генома и влияние среды/развития на проявление признаков.
Что повторить по ошибкам
- Ошибки 1–6: виды клонирования и происхождение генома
- Ошибки 7–14: SCNT и перепрограммирование
- Ошибки 15–21: сравнение методов и границы сходства
Возвращайтесь не только к термину, но и к причинной связи: что делает компонент, какой результат ожидается и какой контроль позволяет отличить правильное объяснение от случайного совпадения.
Ключ и объяснения (статический резерв)
- D. Получение генетически очень сходных копий молекулы, клетки или организма
Во всех случаях идея связана с получением копий от одного исходного объекта: ДНК, клетки или организма. Конкретные механизмы сильно различаются, а фенотипическая идентичность не гарантируется. - D. Копирование и поддержание выбранного фрагмента DNA, часто с помощью вектора и клетки-хозяина
Молекулярное клонирование работает с фрагментами DNA и позволяет получить много копий выбранной последовательности. Оно не создаёт автоматически целый организм-клон. - C. Бесполое деление клетки
При бесполом делении потомки происходят от одной клетки без слияния гамет и обычно наследуют очень сходный геном. Новые мутации всё же могут создавать различия между линиями. - D. Его ядро с основной частью ядерного генома
Энуклеация удаляет ядро яйцеклетки, чтобы основная ядерная DNA будущего эмбриона происходила из донорного соматического ядра. Цитоплазма и митохондрии ооцита при этом остаются. - D. Из ядра соматической клетки-донора
Перенесённое соматическое ядро содержит хромосомы, которые становятся источником ядерного генома. Суррогатная мать обеспечивает среду развития, но не передаёт эмбриону новый ядерный геном через плаценту. - A. Митохондрии обычно остаются в цитоплазме ооцита и происходят от его донора
При переносе ядра основная цитоплазма и митохондрии принадлежат ооциту. Поэтому ядерный геном и митохондриальный геном могут иметь разных доноров. - D. Активация процессов клеточного цикла и деления
Перенесённое ядро должно перейти в состояние, совместимое с ранним развитием, а клетка — начать деления. Поэтому одним механическим переносом ядра процесс не заканчивается. - A. Потому что большинство соматических клеток сохраняет практически полный набор генетической информации организма
Дифференцированные клетки отличаются прежде всего активностью генов и эпигенетическим состоянием, а не потерей большинства генов. Цитоплазма ооцита может частично перепрограммировать перенесённое ядро к состоянию раннего развития. - C. Перенастройка состояния регуляции генов без обязательной замены самой последовательности DNA
Соматическое ядро несёт характерные для дифференцированной клетки эпигенетические метки. Для нормального раннего развития многие из них должны быть перестроены, чтобы активность генов стала похожа на эмбриональную. - B. Потому что фенотип зависит также от среды, развития, эпигенетики и случайных процессов
Даже при очень близком ядерном геноме условия внутриутробного развития, питание, опыт и эпигенетика могут влиять на признаки. Генотип задаёт возможности, но не фиксирует каждую деталь фенотипа. - A. Они возникают из одной зиготы, которая разделилась на два эмбриона с очень близкими геномами
Однояйцевые близнецы происходят от одной оплодотворённой яйцеклетки, разделившейся на два эмбриона. Это естественный пример очень близкого генетического происхождения без лабораторного SCNT. - B. Клетки имеют общее происхождение, но со временем могут появляться мутации и эпигенетические различия
Общее происхождение делает клетки генетически близкими на старте, но деления продолжаются и могут сопровождаться новыми изменениями. Поэтому «клон» не означает невозможность любых последующих различий. - A. В репродуктивном варианте цель — развитие организма до рождения, а в исследовательском цель не состоит в рождении клона
Различие прежде всего в цели дальнейшего развития. В репродуктивном клонировании предполагается имплантация и вынашивание, тогда как исследовательские подходы ограничиваются более ранними стадиями и иными задачами. - B. Она обеспечивает среду вынашивания, но не становится донором ядерной DNA эмбриона
После переноса эмбриона суррогатная мать обеспечивает физиологические условия развития. Ядерный геном эмбриона при этом не формируется из её соматических клеток. - C. Выбранный фрагмент DNA в пробирке
PCR создаёт множество копий определённого участка DNA без выращивания целого организма. Это молекулярное копирование, а не репродуктивное клонирование. - A. Плазмидное клонирование использует живую клетку для поддержания/копирования вектора, PCR копирует DNA in vitro
В классическом молекулярном клонировании рекомбинантная плазмида размножается в клетке-хозяине. PCR амплифицирует участок в реакционной смеси с полимеразой и не требует клеточного размножения. - B. Потому что возможны различия mtDNA, эпигенетики, среды и новые мутации
Генетическая близость не устраняет другие источники вариации. Даже у естественных однояйцевых близнецов со временем появляются различия в эпигенетике, опыте и иногда соматических мутациях. - C. Молекулярное клонирование DNA или PCR в зависимости от задачи
Для работы с отдельным фрагментом не нужно создавать целый организм. PCR быстро амплифицирует известную область, а молекулярное клонирование позволяет поддерживать её во векторе и получать материал для дальнейших задач. - A. Перепрограммирование ядра и раннее развитие сложны, и многие реконструированные эмбрионы не развиваются нормально
Ядру взрослой клетки необходимо перестроить программу активности генов на эмбриональный режим, и этот процесс может быть неполным. Поэтому успешный перенос ядра не равен гарантированному нормальному развитию. - B. Удаление ядра ооцита → перенос соматического ядра → активация → ранние деления
Сначала ооцит лишают собственного ядра, затем вводят ядро соматической клетки и активируют реконструированную клетку. После этого при успешном перепрограммировании начинаются ранние клеточные деления. - C. Клонирование использует разные методы для получения генетически сходных копий, а сходство фенотипа зависит от дополнительных факторов
Термин объединяет молекулярные, клеточные и организменные подходы, которые технически различаются. Генетическое сходство важно, но развитие и среда определяют, насколько похожим окажется конечный фенотип.
Сохраните материал или отправьте тому, кому он пригодится.