ogarniam.edu.pl
Klasa
Zacznij naukę →Zacznij →

ogarniam.edu.pl · Biologia · Biotechnologia i inżynieria genetycznaklasa 3 LO · fiszki i quiz: ogarniam.edu.pl/lo/3/biologia/elektroforeza-dna-i-pcr/

Biologia · Biotechnologia i inżynieria genetyczna · kl. 3

Elektroforeza DNA i PCR

Zrozumiesz, jak rozdziela się fragmenty DNA w żelu, jak działa PCR i do czego służą oba narzędzia w diagnostyce i kryminalistyce.

ok. 3 min czytania9 fiszek8 pytań w quizie🔊 Posłuchaj notatki

1Elektroforeza: wyścig w żelu

  • DNA ma ładunek ujemny (przez grupy fosforanowe), więc w polu elektrycznym wędruje przez żel do bieguna dodatniego (anody).
  • Żel działa jak gęsta siatka: krótkie fragmenty przeciskają się łatwiej i są szybsze, długie zostają z tyłu. Po rozdziale fragmenty tworzą prążki.
  • Obok próbek nakłada się wzorzec wielkości (zestaw fragmentów o znanych długościach) i porównuje prążki, żeby oszacować długość badanych fragmentów.
wzorzecpróbka 1próbka 2próbka 33000 pz1500 pz500 pz100 pz−+DNA (ładunek ujemny) wędruje do bieguna +krótsze fragmenty wędrują dalej
Elektroforeza DNA
Zapamiętaj

Start przy biegunie ujemnym, meta przy dodatnim. Najdalej od studzienki dojdą najkrótsze fragmenty.

Uwaga na błąd

„Duże fragmenty pokonują największy dystans, bo mają więcej ładunku”

Ładunek rośnie razem z długością, ale opór żelu rośnie bardziej, więc długie fragmenty są wolniejsze.

2PCR: kserokopiarka do DNA

  • PCR (reakcja łańcuchowa polimerazy) powiela wybrany fragment DNA z kilku cząsteczek do miliardów kopii. Potrzebujesz: matrycy (DNA), dwóch starterów (krótkich odcinków wyznaczających początek i koniec kopiowanego odcinka), nukleotydów i termostabilnej polimerazy (np. Taq, wytrzymuje ok. 95°C).
  • Jeden cykl to trzy kroki:
EtapTemperaturaCo się dzieje
Denaturacjaok. 95°Cnici DNA rozdzielają się
Przyłączenie starterówniższa (zwykle ok. 50-65°C)startery łączą się z komplementarnymi miejscami
Wydłużanieok. 72°Cpolimeraza dobudowuje nową nić
Denaturacjaok. 95°C: rozdział niciStartery50–65°C: przyłączenieWydłużanieok. 72°C: polimerazapo każdym cyklu liczba kopii się podwaja1start21 cykl42 cykle83 cykle164 cykleN = N₀ · 2ⁿ
Cykl PCR i wzrost liczby kopii
  • Liczba kopii rośnie wykładniczo: N = N0 · 2n, gdzie N – liczba kopii po n cyklach, N0 – liczba cząsteczek matrycy na starcie, n – liczba cykli (bez jednostki).
  • Przykład. Dane: N0 = 1, n = 10. Wzór: N = N0 · 2n. Obliczenia: N = 1 · 1024 = 1024. Odpowiedź: po 10 cyklach jest 1024 kopie (po 30 cyklach ponad miliard).
Sprawdź, czy rozumiesz

W którą stronę wędruje DNA w żelu podczas elektroforezy?

3Do czego to służy

  • Diagnostyka: wykrywanie patogenów (np. wirusów) i mutacji powodujących choroby.
  • Kryminalistyka i medycyna sądowa: profil DNA to porównanie powtarzalnych sekwencji w DNA; służy do identyfikacji osób i ustalania pokrewieństwa. Wynik wymaga ostrożnej interpretacji (np. skażenie próbki, zbieżność profili).
  • Dodatkowo: sekwencjonowanie DNA odczytuje kolejność nukleotydów; to kontekst, a nie osobne wymaganie tego działu.

✎Ściąga: Elektroforeza DNA i PCR

Najważniejsze w pigułce – przeczytaj tuż przed kartkówką lub sprawdzianem.

  • Start przy biegunie ujemnym, meta przy dodatnim. Najdalej od studzienki dojdą najkrótsze fragmenty.
  • PCR (reakcja łańcuchowa polimerazy) powiela wybrany fragment DNA z kilku cząsteczek do miliardów kopii. Potrzebujesz: matrycy (DNA), dwóch starterów (krótkich odcinków wyznaczających początek i koniec kopiowanego odcinka), nukleotydów i termostabilnej polimerazy (np. Taq, wytrzymuje ok. 95°C).
  • Diagnostyka: wykrywanie patogenów (np. wirusów) i mutacji powodujących choroby.
  • Kryminalistyka i medycyna sądowa: profil DNA to porównanie powtarzalnych sekwencji w DNA; służy do identyfikacji osób i ustalania pokrewieństwa. Wynik wymaga ostrożnej interpretacji (np. skażenie próbki, zbieżność profili).

?Quiz: powtórz przed kartkówką

8 pytań w stylu kartkówki i sprawdzianu. Odpowiedz w myślach, potem sprawdź odpowiedź. Rozwiąż quiz z wynikiem – każda odpowiedź ma wyjaśnienie.

  1. W którą stronę wędruje DNA w żelu podczas elektroforezy?

    1. AW żadną, bo DNA jest obojętne elektrycznie
    2. BDo bieguna ujemnego, bo ma ładunek dodatni
    3. CDo bieguna dodatniego, bo ma ładunek ujemny
    4. DDo bieguna dodatniego, bo ma ładunek dodatni
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: Do bieguna dodatniego, bo ma ładunek ujemny – Grupy fosforanowe nadają DNA ładunek ujemny, więc wędruje do anody.

  2. Który fragment DNA dotrze najdalej od studzienki?

    1. ATen o największej masie cząsteczkowej
    2. BNajdłuższy
    3. CNajkrótszy
    4. DKażdy tak samo
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: Najkrótszy – Krótkie fragmenty przesuwają się w żelu szybciej niż długie.

  3. Po co w elektroforezie stosuje się wzorzec wielkości?

    1. AAby powielić DNA
    2. BAby rozdzielić nici DNA
    3. CAby oszacować długość badanych fragmentów
    4. DAby zwiększyć ładunek DNA
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: Aby oszacować długość badanych fragmentów – Prążki wzorca o znanych długościach służą jako skala do porównania.

  4. Dlaczego w PCR stosuje się polimerazę Taq?

    1. ABo sama rozdziela nici DNA bez ogrzewania
    2. BBo jest odporna na wysoką temperaturę etapu denaturacji
    3. CBo wytwarza startery
    4. DBo działa tylko w temperaturze pokojowej
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: Bo jest odporna na wysoką temperaturę etapu denaturacji – Taq pochodzi z bakterii termofilnych i nie ulega denaturacji przy ok. 95°C.

  5. Co dzieje się podczas etapu denaturacji w PCR?

    1. AFragmenty DNA są cięte na części
    2. BPolimeraza dobudowuje nić potomną
    3. CStartery przyłączają się do matrycy
    4. DNici DNA rozdzielają się w wysokiej temperaturze
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: Nici DNA rozdzielają się w wysokiej temperaturze – Ogrzanie do ok. 95°C rozrywa wiązania wodorowe między nićmi.

  6. Ile kopii wybranego fragmentu powstanie z jednej cząsteczki matrycy po 5 pełnych cyklach PCR (idealna wydajność)?

    1. A64
    2. B10
    3. C25
    4. D32
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: 32 – N = 1 · 25 = 32.

  7. Który zestaw jest niezbędny do przeprowadzenia PCR?

    1. ATylko matryca i polimeraza
    2. BŻel agarozowy i źródło prądu
    3. CMatryca, dwa startery, nukleotydy, termostabilna polimeraza
    4. DMatryca, ligaza, restryktaza, plazmid
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: Matryca, dwa startery, nukleotydy, termostabilna polimeraza – To minimalny zestaw reakcji; żel i prąd potrzebne są dopiero do analizy produktów (elektroforezy).

  8. Na miejscu przestępstwa znaleziono ślady krwi. Czemu profil DNA ze śladu wymaga ostrożnej interpretacji?

    1. ABo profil DNA nie zależy od osoby
    2. BBo DNA zmienia się po każdym posiłku
    3. CBo próbka może być zanieczyszczona lub mała, a profile różnych osób mogą się częściowo pokrywać
    4. DBo każdy człowiek ma identyczny profil DNA
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: Bo próbka może być zanieczyszczona lub mała, a profile różnych osób mogą się częściowo pokrywać – Zbieżność kilku markerów nie jest dowodem, a skażenie lub ślad mieszany zniekształcają wynik.

Cały dział „Biotechnologia i inżynieria genetyczna”: ściąga i próbny sprawdzian →

Kartkówka albo sprawdzian już blisko?

Rozwiąż quiz z wynikiem i powtórz materiał na fiszkach. Każda odpowiedź ma wyjaśnienie, a postęp zapisuje się bez zakładania konta.

Rozwiąż quiz · 8 pytańFiszki · 9🔊 Posłuchaj notatki

Więcej: Biologia, klasa 3

Biotechnologia tradycyjna i molekularnaGMO i organizmy transgeniczneTerapia genowa i klonowaniePoradnictwo genetyczne i etykaDowody ewolucji i drzewa filogenetyczneZmienność i dobór naturalnyAdaptacje, gatunek i specjacjaKonwergencja i dywergencjaCzłowiek wśród naczelnychŚrodowisko, nisza i tolerancjaCechy populacji i jej obserwacjaMutualizm i komensalizmKonkurencja, drapieżnictwo i adaptacjeŁańcuchy pokarmowe, sieci i przepływ energiiPoziomy różnorodności i biomyZagrożenia bioróżnorodnościOchrona przyrody, restytucja i reintrodukcjaWspółpraca międzynarodowa i zrównoważony rozwójPlany budowy i pokrewieństwo zwierzątParzydełkowce, płazińce i nicieniePierścienice, mięczaki i stawonogiSzkarłupnie i strunowceRozpoznawanie grup i znaczenie zwierzątTkanki, połączenia komórek, termoregulacja i osmoregulacjaOdżywianie zwierząt i przystosowania przewodu pokarmowegoWymiana gazowa u zwierzątUkład krwionośny, serce kręgowców i krzepnięcieOdporność swoista, mediatory i zaburzeniaProdukty przemiany azotowejNefron, narządy wydalnicze i osmoregulacjaMechanizmy działania hormonów i osie hormonalneImpuls nerwowy i synapsaUkłady nerwowe zwierząt, mózg i receptorySzkielety, ruch i skurcz mięśniaPowłoki ciała zwierząt i skóra kręgowcówRozmnażanie zwierząt i typy rozwojuSpermatogeneza, oogeneza i regulacja rozroduZapłodnienie, rozwój zarodkowy i błony płodoweDane, próby i wnioskiWyjaśnianie budowy i funkcjiProjektowanie doświadczeń i złożone wyjaśnianie