Clonaggio molecolare: Vettori, PCR e RNAi

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Questions and Answers

Qual è lo svantaggio principale del clonaggio tramite vettore T?

  • Non consente il clonaggio direzionale del frammento. (correct)
  • È un processo lento e inefficiente.
  • È applicabile solo a frammenti di DNA di piccole dimensioni.
  • Richiede l'uso di enzimi di restrizione complessi.

Qual è il principale vantaggio dell'utilizzo di polimerasi proofreading (come Pfx/Pfu) rispetto alla Taq polimerasi nella PCR?

  • Le polimerasi proofreading aggiungono adenina al terminale 3' del filamento amplificato, facilitando il clonaggio tramite vettore T.
  • Le polimerasi proofreading riducono il tasso di errore durante l'amplificazione. (correct)
  • Le polimerasi proofreading sono meno costose della Taq polimerasi.
  • Le polimerasi proofreading sono più veloci e riducono i tempi di amplificazione.

Perché è necessario purificare il prodotto di PCR prima della digestione con enzimi di restrizione?

  • Per denaturare il DNA a doppio filamento.
  • Per proteggere il DNA dalla degradazione enzimatica.
  • Per aumentare la concentrazione del DNA.
  • Per rimuovere i primer e altri reagenti che potrebbero interferire con la digestione. (correct)

In cosa consiste la tecnica dell'A-tailing?

<p>Utilizzo di Taq polimerasi per qualche ciclo per aggiungere adenine al terminale 3’ del frammento amplificato con proofreading polimerasi. (B)</p> Signup and view all the answers

Quale caratteristica specifica della Taq polimerasi è sfruttata nel T/A cloning?

<p>La sua tendenza ad aggiungere una adenina al 3' dei prodotti di PCR. (C)</p> Signup and view all the answers

Quale caratteristica principale distingue un vettore creato con tecnologia Gateway per la creazione di un costrutto per RNAi?

<p>Permette la clonazione senza la necessità di primer con sequenze specifiche di 25 bp, semplificando il processo di inserimento genico. (B)</p> Signup and view all the answers

Qual è il meccanismo d'azione principale dell'RNAi (interferenza dell'RNA) nel silenziamento genico?

<p>Utilizza piccoli RNA a doppio filamento per indurre la degradazione dell'mRNA o bloccarne la traduzione. (B)</p> Signup and view all the answers

Perché si utilizzano nucleotidi extra all'estremità 5' dei primer durante la progettazione per il clonaggio?

<p>Per introdurre siti di restrizione compatibili con il vettore di clonaggio. (B)</p> Signup and view all the answers

Quale delle seguenti opzioni descrive correttamente un vantaggio del clonaggio tramite vettore T rispetto al clonaggio con enzimi di restrizione?

<p>Il clonaggio tramite vettore T è più rapido e non richiede l'uso di enzimi di restrizione. (B)</p> Signup and view all the answers

Nel contesto della creazione di un costrutto per RNAi, cosa si intende per 'trigger' e qual è la sua funzione?

<p>La regione del gene di interesse che, una volta trascritta in RNA a doppio filamento, innesca l'RNA interference. (A)</p> Signup and view all the answers

Qual è il ruolo del vettore pENTRY nel processo di creazione di un costrutto per RNAi utilizzando la tecnologia Gateway?

<p>Serve come vettore intermedio per la clonazione iniziale del frammento del gene che si vuole silenziare. (B)</p> Signup and view all the answers

Cosa si intende quando si afferma che il clonaggio tramite enzimi di restrizione permette un 'clonaggio direzionale'?

<p>Che l'inserto viene inserito nel vettore in un orientamento predefinito e controllato. (A)</p> Signup and view all the answers

Come viene ottenuto l'RNA a doppio filamento necessario per l'RNA interference nel contesto descritto?

<p>Viene trascritto da un unico promotore che trascrive il frammento del gene sia in senso sia in antisenso. (A)</p> Signup and view all the answers

Nella reazione BP del sistema GATEWAY, quale delle seguenti affermazioni descrive accuratamente il ruolo del gene ccdB?

<p>Agisce come gene killer nel donor vector, interferendo con l'attività della DNA girasi e prevenendo la crescita di cellule non ricombinanti. (C)</p> Signup and view all the answers

Qual è la conseguenza principale della ricombinazione tra i siti attL1 e attR1 nella reazione LR del sistema GATEWAY?

<p>Generazione di un expression clone contenente il gene di interesse e un by-product, con successiva formazione dei siti attB1 e attP1. (C)</p> Signup and view all the answers

In che modo le sequenze di primer M13 contribuiscono al processo di clonaggio GATEWAY?

<p>Consentendo l'amplificazione dell'intera regione clonata mediante PCR. (B)</p> Signup and view all the answers

Qual è lo scopo principale dell'utilizzo di ceppi di E. coli con una mutazione nella DNA girasi quando si lavora con il vettore pDONR 221?

<p>Per neutralizzare l'effetto tossico del gene ccdB, permettendo l'amplificazione del plasmide. (D)</p> Signup and view all the answers

Cosa succede se il gene ccdB ricombina con un altro elemento genetico durante l'amplificazione del plasmide pDONR 221?

<p>Le colonie batteriche perdono la resistenza al cloramfenicolo (CmR). (A)</p> Signup and view all the answers

In che modo i terminatori di trascrizione T1 e T2 contribuiscono alla stabilità dell'espressione genica nel sistema GATEWAY?

<p>Prevengono la trascrizione di geni indesiderati a valle del gene di interesse. (C)</p> Signup and view all the answers

Nel sistema GATEWAY, cosa determina la specificità della ricombinazione tra i siti att?

<p>La numerazione specifica dei siti att, che limita le combinazioni possibili (es. attL1 con attR1). (C)</p> Signup and view all the answers

Qual è il vantaggio principale di utilizzare vettori pDONR con diversa resistenza antibiotica (es. Kanamicina e Zeocin) nel sistema GATEWAY?

<p>Permette di effettuare una selezione più precisa delle cellule trasformate con il plasmide corretto. (B)</p> Signup and view all the answers

Qual è il principale vantaggio dell'utilizzo di vettori TOPO-TA cloning rispetto ad altri metodi di clonaggio?

<p>Sfrutta l'attività ligasica della topoisomerasi I, eliminando la necessità di ligasi esterne. (C)</p> Signup and view all the answers

Quale caratteristica della Taq polimerasi è sfruttata nel TOPO-TA cloning?

<p>La sua capacità di aggiungere una 'A' extra alle estremità 3' dei prodotti PCR. (B)</p> Signup and view all the answers

Qual è uno svantaggio del TOPO-TA cloning che può essere mitigato utilizzando miscele enzimatiche specifiche?

<p>L'alta frequenza di errori introdotti dalla DNA polimerasi utilizzata durante la PCR. (D)</p> Signup and view all the answers

In cosa differisce lo Zero Blunt TOPO vector dal TOPO-TA cloning vector?

<p>Lo Zero Blunt TOPO vector è progettato per clonare frammenti con estremità piatte, prodotti da PCR proofreading. (D)</p> Signup and view all the answers

Quale limitazione è comune sia al TOPO-TA cloning che allo Zero Blunt TOPO vector?

<p>Non permettono il clonaggio direzionale dell'inserto. (C)</p> Signup and view all the answers

Cos'è il D-TOPO cloning vector e quale vantaggio offre rispetto agli altri vettori TOPO?

<p>Un vettore che consente un clonaggio direzionale veloce di prodotti PCR blunt-end in vettori di espressione. (C)</p> Signup and view all the answers

Come si ottiene la direzionalità nel D-TOPO cloning vector?

<p>Incorporando sequenze specifiche nel primer utilizzato per la PCR, complementari a regioni definite del vettore. (A)</p> Signup and view all the answers

Qual è il tempo di reazione tipico per la ligazione nel D-TOPO cloning?

<p>5 minuti a temperatura ambiente. (A)</p> Signup and view all the answers

Qual è il risultato fenotipico delle cellule ricombinanti nel contesto del clonaggio con X-gal?

<p>Le cellule ricombinanti appaiono bianche perché il gene lacZ è interrotto e non producono 𝛃-galattosidasi (C)</p> Signup and view all the answers

Qual è la funzione dell'IPTG nel contesto dello screening di colonie ricombinanti?

<p>Induce l'espressione del gene lacZ, assicurando che, se presente, venga trascritto e tradotto (C)</p> Signup and view all the answers

Qual è uno svantaggio del clonaggio blunt end rispetto al clonaggio sticky end?

<p>Il clonaggio blunt end ha un'efficienza inferiore perché il frammento può inserirsi con orientamento errato (A)</p> Signup and view all the answers

Cosa indica una banda di dimensioni inferiori a quelle previste in un gel di agarosio dopo PCR, eseguita per verificare l'orientamento di un inserto in un clonaggio blunt end?

<p>Il frammento inserito ha un orientamento errato (D)</p> Signup and view all the answers

Perché si esegue la defosforilazione del vettore nel clonaggio blunt end?

<p>Per prevenire la ricircolarizzazione del vettore (B)</p> Signup and view all the answers

In un esperimento di clonaggio, dopo aver eseguito la PCR per amplificare il tuo gene di interesse e averlo inserito in un plasmide, noti che le colonie crescono ma nessuna di esse presenta l'inserto corretto. Quale potrebbe essere una possibile causa, considerando che hai utilizzato il clonaggio blunt end?

<p>Il plasmide si è richiuso su se stesso, impedendo l'inserimento del gene (A)</p> Signup and view all the answers

Stai clonando un frammento di DNA in un plasmide utilizzando il metodo blunt end. Dopo aver trasformato le cellule competenti, esegui una PCR su diverse colonie per verificare la presenza dell'inserto. Ottieni i seguenti risultati:

  • Colonia 1: Banda della dimensione corretta
  • Colonia 2: Nessuna banda
  • Colonia 3: Banda di dimensione inferiore al previsto

Quale colonia ha maggiori probabilità di contenere il tuo inserto correttamente orientato?

<p>Colonia 1 (C)</p> Signup and view all the answers

Quale delle seguenti affermazioni descrive meglio la versatilità e l'efficienza del clonaggio blunt end rispetto al clonaggio sticky end?

<p>Il clonaggio blunt end è più versatile ma meno efficiente del clonaggio sticky end. (C)</p> Signup and view all the answers

Quale dei seguenti processi rappresenta la sequenza di eventi che porta al silenziamento genico mediante l'appaiamento di un filamento di DNA non degradato con la sequenza complementare all'interno della cellula?

<p>Suddivisione in due filamenti → Degradazione di un filamento di DNA → Appaiamento del filamento non degradato con la sequenza complementare → Blocco della trascrizione (C)</p> Signup and view all the answers

In quale scenario l'induzione di una mutazione in un gene clonato sarebbe più vantaggiosa?

<p>Per studiare gli effetti della mutazione sulla funzione della proteina codificata dal gene. (D)</p> Signup and view all the answers

Quale applicazione del clonaggio del DNA è specificamente mirata all'identificazione di regioni regolatorie, come promotori, enhancer e silencer?

<p>Studio della funzione del frammento di DNA clonato. (C)</p> Signup and view all the answers

Un ricercatore desidera produrre grandi quantità di una specifica proteina umana in batteri. Quale tipo di vettore sarebbe più appropriato utilizzare?

<p>Vettori per l’espressione di proteine che massimizzano la sintesi proteica. (D)</p> Signup and view all the answers

In un esperimento, un ricercatore ha bisogno di studiare l'interazione fisica tra una proteina e una specifica sequenza di DNA. Quale approccio che coinvolge il DNA clonato sarebbe più appropriato?

<p>Analizzare l’interazione tra DNA e proteine utilizzando il DNA clonato. (D)</p> Signup and view all the answers

Quale tipo di vettore sarebbe più utile se l'obiettivo fosse quello di garantire che una proteina ricombinante espressa in un batterio si pieghi correttamente e rimanga solubile?

<p>Vettori che favoriscono la solubilizzazione delle proteine espresse. (B)</p> Signup and view all the answers

Se un ricercatore volesse isolare un gene specifico da un organismo il cui genoma è completamente sconosciuto, quale approccio di clonazione sarebbe il più appropriato?

<p>Costruire una libreria genomica e selezionare il clone desiderato. (C)</p> Signup and view all the answers

Un ricercatore sta lavorando con una proteina che, una volta sintetizzata in E. coli, tende ad accumularsi all'interno della cellula formando corpi inclusi. Quale tipo di vettore potrebbe essere utilizzato per migliorare la produzione di questa proteina in forma solubile?

<p>Un vettore che promuove l’esportazione della proteina per indirizzarla al periplasma o al mezzo di coltura. (A)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

gene laZ

Il gene responsabile della produzione della β-galattosidasi.

X-gal

Substrato analogo al lattosio usato per lo screening.

cellule ricombinanti

Cellule in cui il gene laZ è stato interrotto.

clonaggio blunt end

Metodo di clonaggio senza limitazioni di sequenza, usando frammenti blunt.

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PCR

Tecnica per amplificare un frammento di DNA desiderato.

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defosforilazione al 5’

Rimozione del gruppo fosfato per prevenire la ricircolarizzazione del vettore.

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amplificazione corretta

Frammento amplificato della dimensione prevista tramite PCR.

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ricircolarizzazione

Riunificazione del vettore che può verificarsi dopo il taglio.

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Primer con nucleotidi extra

Segmenti di DNA che iniziano con nucleotidi extra ai lati 5’ per i siti di restrizione compatibili.

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Amplificazione PCR

Tecnica per moltiplicare un frammento di DNA mediante cicli di denaturazione e annealing.

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Digerizione con enzimi

Processo per tagliare il prodotto di PCR usando enzimi di restrizione.

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T/A cloning

Tecnica di clonaggio che utilizza un vettore con T sporgente per legare un frammento PCR con A terminale.

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Polimerasi Taq

Enzima che amplifica DNA e aggiunge un’adenina all'estremità 3’ dei filamenti.

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Ricircolarizzazione del vettore

Processo indesiderato in cui un vettore si richiude su sé stesso.

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Polimerasi proofreading

Enzimi che correggono errori durante l'amplificazione del DNA.

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A-tailing

Aggiunta di adenine ai terminali 3’ di un frammento amplificato per facilitare il clonaggio.

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RNAi

Fenomeno in cui l'siRNA spegne l'espressione genica.

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Dicer

Enzima che taglia l'RNA a doppio filamento in small RNA.

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pENTRY

Vettore in cui viene clonato il frammento per RNAi.

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destination vector

Vettore finale dove il frammento viene inserito dopo pENTRY.

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sequences trigger

Sequenze che avviano l'interferenza dell'RNA.

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Clonaggio del DNA

Processo di duplicazione di sequenze specifiche di DNA per studi ulteriori.

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Funzione del DNA clonato

Studiare gli effetti e le interazioni di un frammento DNA nell'organismo.

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Vettori per il clonaggio

Strumenti utilizzati per trasportare e replicare DNA.

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Sonde di ibridazione

Sequenze di nucleotidi usate per identificare specifiche molecole di DNA o RNA.

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Trascrizione del gene

Processo in cui il DNA viene copiato in RNA.

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Varianti dei vettori

Vettori specializzati per funzioni specifiche, come purificazione proteica.

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Produzione di RNA e proteine

Creazione di alta quantità di RNA o proteine da un gene.

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Analisi interazione DNA-proteina

Studio di come le proteine interagiscono con il DNA.

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TOPO-TA cloning vector

Vettore basato sulla creazione di T per legarsi ad A in un frammento di DNA.

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Taq polimerasi

Enzima che aggiunge un'A extra al terminale 3‘ dell'inserto durante la PCR.

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Attività ligasi della topoisomerasi

La topoisomerasi I agisce anche come ligasi, unendo frammenti di DNA senza necessità di ligasi.

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Svantaggi del TOPO-TA cloning

Non è un clonaggio direzionale e Taq non ha proofreading, causando potenziali errori.

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Zero blunt TOPO vector

Vettore che termina con estremità flat senza A, permette l'uso di PCR proofreading.

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D-topo cloning vector

Vettore direzionale che consente clonaggio unidirezionale con ligazione veloce.

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Clonaggio sticky

Metodo di clonaggio che utilizza estremità coesive per legarsi a frammenti di DNA.

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Clonaggio blunt

Metodo di clonaggio che usa estremità piatte senza coesività.

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Reazione BP

Ricombinazione tra i siti attB e attP per creare un entry clone.

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Donor vector

Vettore contenente estremità attP e gene ccdB per la ricombinazione.

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Gene ccdB

Gene killer che blocca la DNA girasi causando morte cellulare.

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Entry clone

Clone generato dopo ricombinazione BP, contiene il gene di interesse.

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Reazione LR

Ricombinazione tra i siti attL e attR per creare un expression clone.

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Siti att

Siti di ricombinazione annotati, limitano le combinazioni.

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Selezione antibiotica

Utilizzo di antibiotici come Kanamicina e Zeocin per selezionare cellule trasformate.

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Amplificazione plasmidica

Processo di replicazione di plasmidi in ceppi di E.coli resistenti a ccdB.

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Study Notes

DNA Purificazione e Amplificazione

  • DNA per essere studiato deve essere purificato da RNA e proteine e amplificato per avere una quantità sufficiente di materiale.
  • Batteri vengono usati in laboratorio per clonare il frammento di DNA, usando vettori come plasmidi, fagi, cosmidi, BAC e YAC (si usano plasmidi quando il frammento da clonarenon è molto lungo, mentre librerie di BAC o YAC sono usate per frammenti più lunghi).

Vettori Plasmidici

  • Plasmidi: molecole di DNA circolari extracromosomiche che vivono indipendentemente all'interno delle cellule batteriche.
  • Presenti in batteri e in alcuni eucarioti unicellulari, ma non negli eucarioti superiori.
  • Conferiscono caratteristiche utili al batterio, come la resistenza agli antibiotici.
  • Alcuni plasmidi contengono DNA con attività enzimatica per degradare prodotti tossici.
  • Le dimensioni dei plasmidi variano da 1 kb a più di 250 kb.
  • Il numero di copie rappresenta il numero di molecole di un singolo plasmide in una cellula batterica (low copy number / high copy number - usati per il clonaggio per moltiplicare velocemente il plasmide).
  • pUC19 è un esempio di plasmide artificiale usato in laboratorio.
  • Per replicarsi all'interno dei batteri, i plasmidi necessitano di sequenze ORI (origine di replicazione).
  • Possono contenere geni per la resistenza agli antibiotici e la β-galattosidasi.
  • Possesso di un sito di clonaggio multiplo (MCS) , una regione ricca dei siti di restrizione.

Trasformazione Batterica

  • Trasformazione: inserire il plasmide nelle cellule batteriche.
  • Selezione dei batteri trasformati: mediante resistenza ad un antibiotico come marcatore di selezione.
  • Preparazione di cellule competenti: trattare le cellule batteriche per renderle permeabili al DNA plasmide (es. con CaCl2 o MgCl2).

Utilizzo degli Enzimi di Restrizione

  • Enzimi di restrizione: tagliano il DNA in posizioni specifiche, creando estremità piatte o appiccicose (sticky ends).
  • Vengono usati per tagliare i frammenti di DNA e per inserirli in un vettore (specifico).

Clonaggio di un frammento PCR

  • Si amplificano i frammenti di DNA utilizzando la PCR.
  • I primer usati nella PCR includono siti di restrizione compatibili con il vettore target.
  • Il prodotto PCR viene purificato e digerito con enzimi di restrizione.

T/A Clonaggio

  • Un altro metodo per clonare frammenti PCR.
  • Usa vettori con terminali T per la ligazione con frammenti PCR con terminali A.
  • Tag polimerasi aggiunge adenine al 3' del DNA, il vettore ha una "T", compatibile con la ligazione.

TOPO Clonaggio

  • Metodo di clonaggio alternativo che utilizza topoisomerasi I per legare frammenti PCR senza usare digestione con enzimi di restrizione.
  • Non richiede enzimi di restrizione.
  • Disponibili diverse tipologie di vettori TOPO (blunt, sticky, direzionale).

Sistema Gateway

  • Sistema di clonaggio efficiente ed efficace basato sulla ricombinazione.
  • Utilizza reazioni BP (BioBrick) e LR (Linearization) per trasferire frammenti di DNA all'interno dei vettori.
  • Le sequenze att sono componenti chiave.
  • Si basa sulla ricombinazione tra le sequenze attP del vettore donatore e le sequenze attB della cellula ospite.

Vettori

  • Vettori per preparare sonde a RNA
  • Vettori per l'espressione di proteine ( massimizzare la sintesi proteica, semplificare la purificazione, favorire la solubilizzazione ed espressioni delle proteine)

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