Алгоритмы к решению задач по молекулярной генетики

КИСЛОТ. БИОСИНТЕЗ БЕЛКА. РЕГУЛЯЦИЯ ГЕННОЙ

АК ТИВНОСТИ.

II. Мотиваиионная характеристика. Изучение данной темы необхо­димо для понимания теоретических основ генетики. Основной структурной единицей наследственности является ген. Знание строения и функции генов позволяет решать многие проблемы биологии и медицины с совершенно новых позиций. Важное зна­чение в наши дни приобретает биотехнология - основное направ­ление промышленности по созданию пищевого белка и лекар­ственных препаратов. Лечение многих болезней (болезни обмена веществ и рак) возможно, будет только с точки зрения генетической инженерии. Генетическая инженерия использует введение в геном генов и хромосом с определенными свойствами. Все это будет воз­можно, если знать структуру и функции генов, а следовательно применять эти достижения, основываясь на теоретических и прак­тических данных.

III. Учебная цель: Студенты должны знать:

1 Строение нуклеиновых кислот. Хранение и передачу наслед-

ственной информации.

2. Изучить строение гена у эукариот и механизмы реализации на­

следственной информации.

3. Знать регуляцию синтеза белка у эукариотической клетки.

4. Уметь решать ситуационные задачи.

IV. Необходимый исходный уровень знаний.

Из предшествующих тем необходимо знать следующие вопросы:

1. Уровни изучения наследственного материала.

2. Основные законы генетики.

3. Строение интерфазного и митотического ядра.

4. Мейоз.

V. Контрольные вопросы к занятию.

1. История развития молекулярной генетики.

2. Доказательства генетической роли ДНК:

А. Трансформация у бактерий.

В. Трансдукция у бактерий.

С. Коньюгационный перенос генетического материала и

мутации, клонирование генов.

3. Химический состав хромосом. Правила Чаргаффа.

4. Химический состав хромосом. Модель Крика и Уотсона.

5. Нуклеосомное строение хромосом.

6. Функции ДНК как наследственного материала:

А. Запись и хранение наследственной информации.

Биологический код, его характеристика.

В. Размножение наследственной информации (редупликация).

С. Обеспечение реализации наследственной информации. Роль

РНК. Особенности строения и виды РНК.

7.Огроение гена у эукариот: экзоны, интроны. Типы нуклеотидных

последовательностей.

8. Гены структурные, гены функциональные. Гены-модификаторы, гены- мутаторы.

9. Реализация наследственной информации у эукариот: транскрип­ция,

процессинг, трансляция.

10. Регуляция генной активности:

А. Путем индукции (схема Жакоба и Моно).

В. Путем репрессии.

11. Репаративные процессы в ДНК:

А. Световая репарация, фотореактивация.

В. Темповая репарация.

12. Генная инженерия. Социальные и этические аспекты генной

инженерии.

13. Цитоплазматическая наследственность.

Литература.

1. Основная:

А. Лекционный материал.

В. Биология (ред. Ярыгин В.Н.) М.: Мед. 1984, с. 26-30, 35-37.

С. Слюсарев А.А. Биология с общей генетикой. М.: Мед. 1978, с

138-144.

D. Гофман-Кадошников П.Б., Петров А.Ф. Биология с общей

генетикой. М.: Мед. 1966, с. 262-277. Е. Слюсарев А.А., С.В.

Жукова Биология. - К.: Вища шк., 1987, с84-97.

2. Дополнительная:

A. Вилли К., Детье В. Биология. М.: Мир, 1974, с. 135-174

B. "От молекул до человека". М.: Просвещение, 1973, с. 78-116.

C. Дубинин Н.П. Общая генетика. М.: Наука, 1976, с. 170-247, 328-344.

D. Мюнтцинг "Генетика". М.: Мир, 1967, с. 257-340

E. Гершензон C.М. Основы современной генетики. Наукова

Думка, Киев, 1979, с. 251-306.

F. Сойфер В.Н. Молекулярные механизмы мутагенеза. М.: Наука, 1969.

G. Белозерский А.Н. Молекулярная биология - новая ступень

по­знаний природы. М.: Сов.Россия, с. 189

H. С.Г. Инге-Вечтомов "Генетика с основами селекции. М.: В.шк.

1989 г., с. 112-169.

I . Грин Г., Стаут У., Тейлор Д. Биология. М.: Мир, 1990, с. 204-224.

J. Б. Льюин. Гены. М.: Мир, 1987.

K. Медицинские аспекты биохимической генетики. М. 1992.

ПРОВЕРКА ИСХОДНОГО УРОВНЯ ЗНАНИЙ

Вариант 1.

1. Генетический код это:

а) участок ДНК. б) участок РНК. в) участок т-РНК,

2. Принцип комплементарное подразумевает:

а) установление водородных связей между строго определенными

азотистыми основаниями (А-Т;Г-Ц)

б) 2 полинуклеотидных цепи соединяются так, что 5" конец одной из них соединяется с 3" концом другой и наоборот.

3. Что такое первичная структура белка:

а) цепочка из аминокислот, расположенных в определенном порядке.

б)цепочка из аминокислот, расположенных в любой последовательности.

в) спираль.

г) трубчатая структура.

4. Что входит в состав РНК:

а) нуклеотиды АТГЦ б) нуклеотиды АУГЦ в) сахар дезоксирибоза г) сахар рибоза д) фосфорная кислота

5. Выделите умеренно повторяющийся тип нуклеотидных цепей.

а) 100 копий б) 100000 копий в) 100000-1000000 копий

6. Полипептидная цепь имеет следующий аминокислотный состав:

лейцин-глутамин-треонин-аланин-валин. Определите участок ДНК,

кодирующий эту часть белковой цепи.

7. Какую длину имеет молекула ДНК, кодирующая инсулин быка, если

известно, что молекула инсулина быка состоит из 51 аминокислоты.

Размер нуклеотида равен 3,4 А.

8.Одна из нуклеотидных цепей ДНК имеет последовательность нуклеотидов: АГЦ ГЦЦ ТГА ГГГ ЦЦЦ. Укажите последовательность нуклеотидов в комплиментарной це­пи.

9. Сколько вариантов триплетов входит в состав молекулы ДНК?

а) 16 6)20 в) 50 г) 64

10. Известно, что средний молекулярный вес аминокислот около 110. Определите количество нуклеотидов, определяющих белок с молеку­лярным весом 16500.

Вариант 2

1. Кодон это: а) участок ДНК. б) участок и-РНК. в) участок т-РНК

2. Принцип антипараллельности подразумевает:

а) установление водородных связей между строго определенными

азотистыми основаниями (А-Т;Г-Ц)

б) 2 полинуклеотидных цепи соединяются так, что 5" конец одной из них соединяется с 3" концом другой и наоборот.

3. В структуру нуклеотида входит:

а) белок, б) азотистые основания, в) углевод, г) остаток фосфорной кислоты

4. Что входит в состав ДНК:

а) нуклеотиды АТГЦ б) нуклеотиды АУГЦ в) сахар дезоксирибоза

г) сахар рибоза д) фосфорная кислота

5. Выделите уникальные последовательности нуклеотидов.

а) 100 копий б) 100000 копий в) 100000-1000000 копий

6. Определите последовательность аминокислот в полипептидной цепи кодируемой следующей последовательностью нуклеотидов и-РНК УУУ ГУУ ЦЦЦ ЦГУ ЦАУ

7. Средний молекулярный вес аминокислоты составляет около ПО, а нуклеотида - около 330, прикиньте, что тяжелее:

а) белок б) или его ген

8. Установите число аминокислот в полипептидной цепи, если соответ­ ствующий полипептид определяет участок ДНК, состоящий из 150 нуклеотидов.

9. Одна из полинуклеотидных цепей ДНК имеет последовательность нуклеотидов: АТА ЦАГ ГЦ А ГА Ц ГАГ. Укажите последовательность нуклеотидов в комплиментарной цепи иРНК.

10. Сколько вариантов триплетов входит в состав молекул ДНК?

а) 40 б) 16 в) 64 г) 57

РАБОТА 1. РЕШЕНИЕ СИТУАЦИОННЫХ ЗАДАЧ ПО ТЕМЕ ЗА­НЯТИЯ.

АЛГОРИТМЫ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ ПО МОЛЕКУЛЯРНОЙ ГЕНЕТИКИ

1. Правило Э. Чаргаффа - *в молекуле ДНК: а) четыре вида нуклеотидов (А+Т+Ц+Г= 100%); б) пуриновых оснований столько же сколько пиримидиновых (А+Г=Т+Ц); в) адениновых нуклеотидов столько же сколько тиминовых (А=Т), а цитозиновых столько же сколько гуаниновых (Ц=Г); *коэффициент специфичности (отношение суммы адениновых и тиминовых нуклеотидов к суммы гуаниновых и цитозиновых нукл. – величина постоянная для вида (А+Т): (Г+Ц) = const. вида.

2. Молекула ДНК двухцепочечная, поэтому (длина ДНК) L= n (количество) нуклеотидов x L одного нуклеотида (3,4 А^о) : 2. Один метр содержит 10¹⁰А^о.

3. Исходя из триплетности генетического кода, можно найти количество аминокислот и количество нуклеотидов: n нуклеотидов =n аминокислот x 3