 |
Подготовка к практическому занятию
|
|
|
|
При подготовке необходимо использовать основные источники, лекционный материал, а также дополнительную литературу по теме занятия.
Перечень вопросов для самоподготовки по теме практического занятия:
1. Строение белка. Уровни организации белковой молекулы.
2. Строение нуклеиновых кислот – ДНК и РНК. Уровни пространственной организации ДНК и конкретные параметры: строение мономеров, комплементарность и антипараллельность, диаметр спирали, расстояние между парами нуклеотидов по оси спирали, число пар нуклеотидов в одном витке.
3. Содержание понятия «геном» в исходном – классическом смысле, а также в молекулярной биологии. Единицы измерения объем генома.
4. Основные свойства генов.
5. Принципы, лежащие в основе репликации ДНК, особенность репликации каждой из двух цепей ДНК.
6. Отличия организации гена у про- и эукариот.
7. Критерии (и примеры) классификации генов.
8. Доказательства невозможности моноплетного или диплетного генетического кода. Предельное число триплетов ДНК (или РНК).
9. Обоснование факта того, что 20 аминокислот, содержащихся в полипептидной цепи по завершению трансляции, кодирует 61 триплет, основе свойств генетического кода.
10. Специфическая последовательность нуклеотидов ДНК в промоторе, определяющая стартовую точку транскрипции.
11. Палиндром, его функция в матричных процессах.
12. Механизм «узнавания» матричной РНК рибосомы у прокариот.
13. Суть альтернативного сплайсинга.
14 Общее название ферментов, связывающих «свои» аминокислоты с транспортными РНК и примеры названий конкретных ферментов.
15. Функциональные центры рибосом.
16. Механизм «узнавания» матричной РНК малой субчастицы рибосомы.
|
|
|
17. Участок рибосомы, в который попадёт кодон АУГ, и любой следующий кодон при инициации трансляции.
18. Природа сигнала, определяющего терминацию трансляции.
19. Аминокислота, являющаяся первой в полипептидной цепи, отделившейся от рибосомы после завершения трансляции.
20. Свойство и особенность генетического кода определяющее возможность возникновения генных мутаций по типу сдвига рамки считывания.
21. Последствия для структуры полипептида включения в кодирующую область ДНК одного лишнего нуклеотида, двух нуклеотидов, трёх нуклеотидов.
Перечень практических умений по изучаемой теме
Умение:
- строить модель транскриптона, изображать на ней (с пояснениями) все этапы экспрессии генов, делать обобщения и выводы;
- решать типовые задачи и проводить анализ характерных ситуаций;
- моделировать процесс кодирования наследственной информации;
- моделировать процессы реализации наследственной информации - этапы биосинтеза белка (транскрипция, процессинг, трансляция);
- определять структуру молекулы ДНК по строению молекулы белка;
- определять структуру молекулы белка по строению молекулы ДНК.
Рекомендации по выполнению УИРС
(требования к оформлению реферата см. «Занятие №1»)
Предлагаемые темы рефератов:
1. Эволюция представлений о геноме и смысле понятия «геном»
2. Геном митохондрий и митохондриальные болезни человека
3. Геном человека. Геномные исследования и болезни человека
4. Цитогены и прионы – цитоплазматическая наследственность без ДНК
5. Молекулярная организация теломерных районов хромосом. Теломеразы – старение и онкогенез
6. Структурная и функциональная организация рибосом
7. Репарация повреждений ДНК
8. Процессинг мРНК: роль интронов, альтернативный сплайсинг
9. Фолдинг белков. Сортировка и модификация белков
10. Молекулярные механизмы обратных мутаций. Супрессия
|
|
|
Изготовление таблиц, отражающих: новые данные о строении нуклеиновых кислот (А-ДНК), иллюстрации трёхмерной структуры транспортных РНК, круговая форма генетического кода и современные трёх - и однобуквенные обозначения аминокислот, требует обновления иллюстрация трансляции, и др.
Самоконтроль по тестовым заданиям изучаемой темы:
С целью проверки своих знаний выберите правильный ответ на вопросы, приведенные ниже:
1. В молекулу ДНК не входит азотистое основание:
а) аденин
б) тимин
в) урацил
г) гуанин
Эталон: в
2. Ген, с которым связывается РНК-полимераза перед началом транскрипции, называется:
а) диссоциатор
б) оператор
в) активатор
г) промотор
Эталон: г
3. Свойство генов, обеспечивающее удвоение наследственного материала:
а) репликация
б) транскрипция
в) мутация
г) рекомбинация
Эталон: а
4. В молекулу РНК не входит азотистое основание:
а) аденин
б) тимин
в) урацил
г) гуанин
Эталон: б
5. Ген, включающий работу структурных генов, носит название:
а) диссоциатор
б) оператор
в) активатор
г) промотор
Эталон: б
6. Свойства генов, обеспечивающих передачу наследственной информации, носят название:
а) репликация и транскрипция
б) транскрипция и мутация
в) мутация и рекомбинация
г) рекомбинация и репарация
Эталон: а
7. Этап биосинтеза белка, на котором происходит активация аминокислоты, присоединение к ней АТФ, а затем связывание с рибозой аденозина, носит название:
а) транскрипция
б) процессинг
в) транспорт
г) трансляция
Эталон: в
8. Этап биосинтеза белка, на котором происходят модификации первичного транскрипта, носит название:
1) транскрипция
2) процессинг
3)транспорт
4) трансляция
Эталон: б
Самоконтроль по ситуационным задачам:
Геном – общие вопросы
Задача 1. Объясните причину ситуации, при которой ген эукариотической клетки, занимающий участок ДНК размером в 2400 пар нуклеотидов, кодирует полипептид, состоящий из 180 аминокислотных остатков.
Ответ: Для кодирования 180 аминокислотных остатков достаточно 540 нуклеотидов (180 триплетов) матричной цепи ДНК. Плюс столько же – кодирующая цепь. Итого – 1080 нуклеотидов или 540 пар нуклеотидов.
Задача 2. При анализе нуклеотидного состава ДНК бактериофага М 13 было обнаружено следующее количественное соотношение азотистых оснований: А-23%, Г-21%, Т-36%, Ц-20%. Как можно объяснить причину того, что в этом случае не соблюдается принцип эквивалентности, установленный Чаргаффом?
|
|
|
Ответ: Причина в том, что бактериофаг М13 (как и большинство фагов) содержит одноцепочечную ДНК.
Репликация ДНК
Задача 3. Ферменты, осуществляющие репликацию ДНК, движутся со скоростью 0,6 мкм в 1 мин. Сколько времени понадобится для удвоения ДНК в хромосоме, имеющей 500 репликонов, если длина каждого репликона 60 мкм?
Ответ: Общая длина всех репликонов - 500х60= 30000мкм. Согласно гипотетически предложенной в задаче ситуации при движении одной ферментной системы со скоростью 0,6 мкм в 1 мин. потребуется 50000 минут, или 833,3 часа (34,7 суток). Реально репликацию одновременно осуществляет несколько ферментных систем, действующих навстречу друг другу, в результате чего время удвоения всей ДНК в хромосоме значительно сокращается.
Задача 4. Определите направление синтеза и нуклеотидную последовательность каждой из двух дочерних нитей, которые возникнут при репликации приведённого ниже двухцепочечного фрагмента ДНК:
3/ - А-Г-Т-Ц-Т-Т-Г-Ц-А-5/
5/ - Т-Ц-А-Г-А-А-Ц-Г-Т-3/
Ответ: Репликация приведённого в задаче двухцепочечного фрагмента ДНК:
3/ - А-Г-Т-Ц-Т-Т-Г-Ц-А-5/
5 / - Т-Ц-А-Г-А-А-Ц-Г-Т-3 /
Осуществляется полуконсервативным способом: в новой молекуле одна из цепей старая, а вторая – вновь построенная.
В результате действия фермента геликазы образуется репликационная (репликативная) вилка. Цепи молекулы ДНК антипараллельны. Синтез новой цепи всегда идёт в направлении 5/ ð 3/ . Поэтому сборка новой цепи по матрице одной из материнских (начинающейся с 3/ конца) идёт непрерывно (лидирующая дочерняя цепь), а другой (начинающейся с 5/ конца) – отдельными фрагментами (фрагменты Оказаки), и эта цепь называется отстающей дочерней цепью ДНК.
Количественные параметры
Задача 5. Определите, каким числом триплетов мРНК записана информация о полипептиде, состоящем из 900 аминокислотных остатков, и каково число нуклеотидов в соответствующем участке кодирующей нити ДНК.
|
|
|
Ответ: 900 триплетов мРНК, 2700 нуклеотидов ДНК.
Задача 6. Считая, что средняя молекулярная масса аминокислоты около 110, а нуклеотида – около 300, определите, что тяжелее: белок или ген?
Решение: Допустим, что белок состоит из n мономеров – аминокислот. Тогда его молекулярная масса составит примерно 110 n. Каждая аминокислота кодируется тремя нуклеотидами; следовательно, цепочка ДНК содержит 3 n мономеров, а её молекулярная масса 300 х 3 n = 900 n.
Ответ: Молекулярная масса гена (900 n) примерно в 8,2 раза выше молекулярной массы (110 n) кодируемого им белка.
От матрицы к полипептиду
Задача 7. Запишите все варианты фрагментов мРНК, которые могут кодировать следующий фрагмент полипептида: Фен – Мет - Цис.
Ответ: Фенилаланин кодируют триплеты: УУУ и УУЦ
Метионин кодирует только триплет АУГ
Цистеин кодируют триплеты УГУ и УГЦ
Варианты кодирования:1) УУУ-АУГ-УГУ;2) УУЦ-АУГ-УГЦ;
3) УУУ-АУГ-УГЦ; 4) УУЦ-АУГ-УГУ.
Задача 8. Фрагмент молекулы ДНК имеет следующую нуклеотидную последовательность:
3/- ЦТААГАЦТГАГТААЦГТЦ -5/
5/- ГАТТЦТГАЦТЦАТТГЦАГ - 3/
Определите ориентацию и нуклеотидную последовательность мРНК, синтезируемой на указанном фрагменте ДНК, и аминокислотную последовательность кодируемого ею полипептида.
Ответ: Ориентация и нуклеотидная последовательность мРНК:
5/ ГАУУЦУГАЦУЦАУУГЦАГ 3/
2) Аминокислотная последовательность полипептида:
Аспарагиновая кислота – серин – аспарагиновая кислота – серин – лейцин – глутамин.
|
|
|
