Допустим что в эукариотической и прокариотической клетках имеются

Основные теоретические сведения

По современным представлениям ген – участок молекулы ДНК содержащий информацию о синтезе одного полипептида. Различают гены – структурные, которые кодируют определенные белки и регуляторные – направляют деятельность структурных генов.

Последовательность аминокислот в белке определяется последова­тельностью нуклеотидов в молекуле ДНК, его генетическим кодом. Т. о., наследственная информация на ДНК записана с помощью генетического вода.

Код имеет следую­щие основные свойства:

1. Триплетность — одну аминокислоту кодируют три нуклеотада.

2. Вырожденность (избыточность) — одну аминокислоту ко­дируют от двух до четырех триплетов. Всего имеется 64 триплета: 61 триплет несет информацию об аминокислотах, а 3 стоп-кодона обозначают окончание синтеза полипептидной цепи.

3. Неперекрываемость — нуклеотид одного триплета не может входить в состав соседнего триплета.

4. Универсальность — код един для всех живых организмов (синтез белка).

Генетический код и-рнк

второй нуклеотид триплета

Организационная структура практического занятия

Проверка исходного уровня знаний по тестам исходного контроля

а) в способности определять возможность развития нескольких признаков в зависимости от дозы аллеля;

б) в свойстве гена обеспечивать разную выраженность признака;

в) в свойстве гена приводить к изменению степени выраженности

признака в зависимости от количества определенного аллеля в генотипе.

3. Что такое генетический код?

а) триплет нуклеотидов

б) последовательность нескольких аминокислот

в) способ символической записи наследственной информации в молекулах нуклеиновых кислот с помощью триплетов нуклеотидов.

4. В чем выражается свойство триплетности генетического кода?

а) в кодировании трех аминокислот одним нуклеотидом

б) в кодировании одной аминокислоты сочетанием из трех соседних нуклеотидов

в) в соответствии одной аминокислоте трех соседних триплетов нуклеотидов.

5. В чем выражается свойство универсальности генетического кода?

а) в соответствии определенных триплетов ДНК определенным аминокислотам.

б) в единстве кода для всех организмов и вирусов

в) в соответствии нескольких триплетов ДНК одной и той же аминокислоте

6. В чем выражается свойство вырожденности генетического кода?

а) в том что все аминокислоты кодируются несколькими триплетами

б) в том, что большинство аминокислот кодируется более чем одним триплетом

в) в том, что один и тот же триплет нуклеотидов кодирует несколько аминокислот

7. Что такое аллели?

а) пара генов, отвечающих за развитие одного и того же признака в генотипе

б) гены контролирующие проявление вариантов одного признака

в) разные варианты одного и того же гена занимающие один и тот же локус в гомологичных хромосомах и определяющие возможность развития разных вариантов одного и того же признака.

1.4.2. Теоретические вопросы, которые необходимо усвоить для достижения целей занятия:

б) гены: структурные, регуляторные;

в) строение генов у прокариот и эукариот. г) экзонно-интронная организация генома.

д) генетический код и его свойства

Самостоятельная работа студентов

Задача 3. Белок имеет следующую последовательнозть аминокислот:

валин, пролин, лейцин, лизин, аланин, серии. Запишите последовательность участка нуклеотидов ДНК, контролирующего синтез этого белка.

Задача 7.У больных серповидноклеточнойанемии в молекуле гемоглобина валин замещает глютаминовую кислоту. Чем отличается ДНК человека, больного серповидноклеточной анемией, от ДНК здорового человека? Сделайте записи в таблице.

Больной серповидноклеточной анемиейАминокислотыГЛУВАЛКодоны и- РНКСостав ДНК

Задача 8. Какие изменеия произойдут в строении белка, если в фрагменте молекулы и-РНК, имеющим состав АУАУГУЦАУГЦУГУУА, произойдет замена нуклеотида в положении 7 на цитозин, а в положении 2 на аденин?

Дата добавления: 2019-09-13 ; просмотров: 273 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Допустим что в эукариотической и прокариотической клетках имеются

1 кольцевая хромосома у бактерий (нуклеоид). Двуцепочечная ДНК не связана с белками

Хромосомы линейные. Двуцепочечная ДНК связана с белками-гистонами

Мелкие, обычно свободные

Крупные. Могут быть свободными и связанными с ЭПС

Митохондрии, хлоропласты, комплекс Гольджи, ЭПС,лизосомы

Имеются, за исключением высших растений

Имеется у бактерий

У бактерий содержит муреин

У растений – целлюлозная, у грибов – хитиновая, у животных- нет

Способы деления клетки

Обычно поперечное деление, митоза и мейоза нет.

Митоз, мейоз, амитоз

2) нет белков гистонов, которые упаковывают ДНК;

3) ДНК не имеет мозаичного строения, то есть, между генами нет неинформативных участков;

4) трансляция быстро следует за транскрипцией, нет созревания (процессинга) иРНК;

5) отсутствуют органоиды, имеющие мембранное строение,

6) отсутствует клеточный центр;

8) есть мезосомы (впячивания плазматической мембраны), выполняющие функции мембранных органоидов;

9) органоиды движения (жгутики) не покрыты цитоплазматической мембраной;

10) характерно прямое бинарное деление.

1) Присутствует ядро, отграниченное от цитоплазмы двумембранной ядерной оболочкой,

4) у эукариот в ядре происходит дозревание иРНК — процессинг (неинформативные участки вырезаются с помощью ферментов, а информативные сшиваются),

5) имеются все органоиды цитоплазмы, имеющие мембранное и немембранное строение,

Источник

Самостоятельная работа студентов. Задача 1. Допустим, что в эукариотической и прокариотической клет­ках имеются структурные гены одинаковой длины

Задача 3. Белок имеет следующую последовательнозть аминокислот:

валин, пролин, лейцин, лизин, аланин, серии. Запишите последовательность участка нуклеотидов ДНК, контролирующего синтез этого белка.

Задача 7.У больных серповидноклеточнойанемии в молекуле гемоглобина валин замещает глютаминовую кислоту. Чем отличается ДНК человека, больного серповидноклеточной анемией, от ДНК здорового человека? Сделайте записи в таблице.

Задача 8. Какие изменеия произойдут в строении белка, если в фрагменте молекулы и-РНК, имеющим состав АУАУГУЦАУГЦУГУУА, произойдет замена нуклеотида в положении 7 на цитозин, а в положении 2 на аденин?

Проведение заключительного тестового контроля

1. Укажите основные свойства генетического кода

а) триплетность; б) универсальность;

в) компактность; г) вырожденность.

а) способность гена изменяться;

б) наименьший участок ДНК, изменение которого ведет к мутации;

в) участие гена в мутации.

в) единица считывания генетической информации, участвующая в трансляции.

3. В чем выражается свойство неперекрываемости генетического кода?

а) каждый нуклеотид в ДНК входит в состав лишь одного триплета

б) каждый нуклеотид в ДНК входит в состав не менее чем трех триплетов

в) каждая аминокислота кодируется лишь одним триплетом

4. Какое свойство гена обеспечивает константность наследственности у живых организмов?

а) специфичность действия гена

б) дозированность действия гена

в) стабильность структуры являющейся результатом ауторепродукции гена.

5. Какое свойство гена обеспечивает изменчивость как свойство живых организмов?

а) специфичность действия

б) стабильность структуры

в) способность мутировать

6. В чем выражается специфичность действия гена?

а) в определении морфологии, локализации и степени изменчивости обусловленного им определенного признака

б) в определении возможности развития одновременно нескольких признаков

7. В чем заключается свойство дискретности генов?

А) в том что он представляет собой отдельную структурную единицу наследственного материала

Б) в том что ген определяет присутствие и отсутствие отдельной биохимической реакции.

КРОК 1

1.5. Подведение итогов занятияпреподавателем и проверка правильности выполнения работы каждым студентом

1.6. Место и время занятия: учебная комната, 2 академических часа.

1.7. Оснащение занятия: таблицы, схемы.

Литература основная (I) и дополнительная (II):

2.Биология (под ред. Ярыгина В.Н.), М., Медицина, 2004.

3.Слюсарев А.А., Жукова С.Н. Биология, Вища школа, 1987, с. 85-97.

4. Пехов А.П. Биология с общей генетикой. Медицина, 1993,

(II) 5. Альюин В. Гены, Мир, 1987.

6. Георгиев Г. П. Гены высших организмов и их экспрессия, Мир, 1987.

7. Инге-Вечтамов A.B., Введение в молекулярную генетику, 1987.

8. Королев В.А., Ромашова М.Ф. Живая клетка. Симферополь, 1996, с.34-44.

9. Щипков В.П. Кривошеина Г.Н. «Общая медицинская генетика».Москва, 2003

Источник

Ситуационные задачи по биологии. Биология клетки

4. Определите направление синтеза и нуклеотидную последовательность каждой из двух дочерних нитей, которые возникнут при репликации приведённого ниже двухцепочечного фрагмента ДНК:

Ответ: Репликация приведённого в задаче двухцепочечного фрагмента ДНК:

Осуществляется полуконсервативным способом: в новой молекуле одна из цепей старая, а вторая – вновь построенная.

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.

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

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.

8. Фрагмент молекулы ДНК имеет следующую нуклеотидную последовательность:

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.

От аминокислот, полипептида и тРНК к матрице

9. У человека, больного цистинурией с мочой выделяются аминокислоты, которым соответствуют кодоны и-РНК:

Ответ: В условии задачи даны кодоны всех аминокислот, выделяющихся с мочой у больного цистинурией. По ним по таблице генетического кода определяются аминокислоты, находящиеся в моче у больного человека: пролин, глицин, лейцин, валин, серин, изолейцин.

У здорового человека (по условию задачи) в моче обнаруживаются: аланин, серин, глутаминовая кислота, глицин.

Исключаем их из списка аминокислот в моче больного. Остаются те аминокислоты, выделение которых характерно для цистинурии: пролин, лейцин, валин, изолейцин.

10. Фрагмент полипептидной цепи инсулина включает 8 аминокислот: фенилаланин – валин – аспарагин – глицин – гистидин – лейцин – цистеин – глицин. Определите структуру участка молекулы ДНК, кодирующего эту полипептидную цепь.

Ответ: Пользуясь таблицей генетического кода, находим кодоны мРНК для каждой аминокислоты. Выстраиваем кодоны в цепь матричной РНК:

5 / УУЦГУАААЦГГАЦАЦУУАУГЦГГА3 / по принципу комплементарности определяем вначале структуру матричной цепи ДНК, а затем, по тому же принципу, и кодирующую цепь. 3 / ААГЦАТТТГ ………..5 /

11. В рибосому последовательно поступают тРНК со следующими антикодонами:

Определите структуру участка молекулы ДНК, кодирующего синтезируемый на рибосоме полипептид.

Ответ: По заданным антикодонам транспортных РНК (ГЦА, ГГА, ЦУУ) определяем по принципу комплементарности кодоны матричной РНК, расставляя их в той же последовательности:

ЦГУ, ЦЦУ, ГАА. Затем, аналогично предыдущей задаче, определяем вначале матричную, а затем и комплементарную цепи ДНК, расставляя концы и водородные связи.

Транспортные РНК, ферменты

12. Какие аминокислоты могут транспортировать к рибосомам тРНК с анти кодонами:

АУГ, ААА, ГУЦ, ГЦУ, ЦГА, ЦУЦ, УАА, УУЦ, и какие ферменты участвуют в их активации и транспорте?

13. Полипептид содержит следующие аминокислоты: метионин, триптофан, лизин, триптофан, валин. Определить антикодоны тРНК, принимающие участие в синтезе этого белка.

14. В рибосому последовательно поступают тРНК со следующими анти кодонами: УУА, ГЦА, ГГА, ЦУУ. Определите последовательность аминокислот в синтезируемом участке полипептида.

Ответ: По заданным антикодонам тРНК (УУА, ГЦА, ГГА, ЦУУ) находим комплементарные им кодоны матричной РНК: ААУ, ЦГУ, ЦЦУ, ГАА, а затем, по таблице генетического кода – соответствующие им аминокислоты: аспарагин, аргинин, пролин, глютаминовая кислота.

15. Участок мРНК имеет триплетную структуру: АЦА УУА УАА АУГ УУУ.

Какой этап трансляции осуществляется на этом участке?

16. Покажите, как отразится на последующей трансляции добавление аденилового нуклеотида к началу данной кодирующей последовательности:

Ответ: При добавлении аденилового нуклеотида произойдёт сдвиг рамки считывания на один знак влево: ААУ ГГУ ГЦА ГАЦ УГА ГГА ЦЦА Ц

По таблице кодонов находим соответствующие аминокислоты и убеждаемся, что полипептид, образовавшийся в результате мутации, имеет совершенно другую последовательность аминокислот. При этом 5-й кодон – УГА, является терминирующим.

17. Информация, о каких триплетах может получиться при точечной мутации триплета АГА?

Ответ: Точечной мутации (изменению одного нуклеотида) подвергается триплет АГА. Рассмотрим варианты, последовательно замещая первый нуклеотид на любой из оставшихся трёх, затем – аналогично – второй и третий. Получаем соответственно три ряда вариантов:

1) ГГА, ЦГА, ТГА; 2) АЦА, ААА, АЦА; 3) АГГ, АГЦ, АГТ.

18. Участок инициации синтеза полипептида в молекуле мРНК имеет нуклеотидную последовательность ГУАУАААУГУУУЦААЦАУ.

Какие триплеты данной мРНК кодируют первые аминокислоты полипептида?

19. Искусственно синтезированы короткие полинуклеотидные цепочки с таким взаимным расположением нуклеотидов:

Каждая цепочка равновероятно (случайно) может начинаться с любой точки – любого нуклеотида. Каким будет результат трансляции всех возможных вариантов таких цепочек?

Ответ: Возможны три варианта трансляции:

а) поли УУГ транслирует полилейцин;

б) поли УГУ транслирует полицистеин;

в) поли ГУУ транслирует поливалин.

20. Участок мРНК имеет структуру 5 / АЦАУГААУГЦЦУЦУАГУЦУААУУУ3 /

Известно, что на этом участке находятся точки терминации для одного белка и инициации для следующего.

Что можно сказать о рамках считывания этих белков?

21. Эукариотический ген содержит 5 интронов.

а) что можно сказать о числе экзонов в его составе?

б) какое количество вариантов матричной РНК может образоваться в результате альтернативного сплайсинга при созревании первичного траскрипта?

Ответ: 1) Предполагается, что ген не может начинаться и заканчиваться интроном. Тогда количество экзонов в составе гена, имеющего 5 интронов, будет равным 6.

2) в результате альтернативного сплайсинга при созревании первичного траскрипта гена, содержащего 5 интронов, может образоваться 720 вариантов матричной РНК.

22. Матричная РНК имеет следующую нуклеотидную последовательность:

КЭП-5 \ НТО- АУГУГУЦЦАГУУУГААЦУУГГГЦЦГЦА-3/НТО- полиаденилированный 3/ конец.

Каким будет результат трансляции данной мРНК на рибосоме, если:

1. В 3/НТО находится особая стимулирующая последовательность, перекодирующая триплет УГА? Каков результат перекодирования триплета УГА?

2. В 3/НТО нет последовательности, перекодирующей триплет УГА?

Ответ: 1. Кодон УГА при наличии особой перекодирующей его последовательности в 3/НТО будет кодировать аминокислоту селеноцистеин. В результате образуется 1 полипептид, содержащий 9 аминокислот.

2. Кодон УГА при отсутствии особой перекодирующей последовательности, будет иметь значение в соответствии с таблицей генетического кода, то есть – выполнять функцию терминирующего кодона при трансляции.

В результате образуются 2 коротких полипептида, каждый из 4-х аминокислот

Задачи для самоконтроля

1. Эукариотический ген содержит 5 интронов. Что можно сказать о числе экзонов в его составе?

2. Нервная клетка не делится. Нужны ли ей ДНК-овые нуклеотиды? Ответ поясните.

3. Исследования показали, что 34% от общего числа нуклеотидов матричной РНК приходится на гуанин, 18%- на урацил, 28% н ааденин. Определите процентный состав азотистых оснований двухцеполчечной ДНК, слепком с которой является указанная матричная РНК.

4. Сколько содержится адениновых, тимидиновых, гуаниновых и цитозиновых нуклеотидов во фрагменте молекулы ДНК, если в нём обнаружено 950 цитозиновых нуклеотидов, составляющих 20% от общего количества нуклеотидов в этом фрагменте ДНК?

5. Фрагмент молекулы миоглобина имеет следующие аминокислоты: Валин – аланин – глутаминовая кислота – тирозин – серин – глутамин. Определите один из возможных вариантов строения фрагмента молекулы ДНК, кодирующий эту последовательность аминокислот.

6. Какой из регуляторных элементов генов эукариот является наиболее универсальным, определяющим точку начала транскрипции? Где он расположен в эукариотическом гене?

7. Произошла мутация в гене-регуляторе лактозного оперона кишечной палочки, которая привела к стабильной инактивации белка-репрессора. Определите характер возможных нарушений в результате этой мутации

8. Допустим, что в эукариотической и прокариотической клетках имеются структурные гены одинаковой длины. Одинакова ли длина полипептидов, закодированных в этих генах?

9. В результате интоксикации клетка перестала синтезировать ферменты, обусловливающие начало процессинга. Как это отразится на биосинтезе белка и жизни клетки?

10. Какой уровень регуляции экспрессии гена (претранскрипционный, транскрипционный, трансляционный, посттрансляционный) является наиболее оперативным, а какой уровень наименее оперативным и, следовательно, самым инерционным по времени?
3. Ситуационные задачи по теме «Биология развития»
Размножение организмов

1. Определите тип яйцеклетки: «Яйцеклетка содержит большое количество желтка сосредоточенного в центре клетки, активная зона цитоплазмы и ядро расположены по поверхности. Такая яйцеклетка есть у насекомых.

Ответ: Тип яйцеклетки центролецитальный

2. У девятипоясного броненосца тату всегда рождается четное количество одинаковых детенышей. Как вы считаете, что происходит у этого животного при оплодотворении?

Ответ: У этого животного происходит оплодотворение нескольких яйцеклеток и в норме на стадии тотипотентных бластомеров происходит развитие монозиготных близнецов.

Ответ: Для этих групп организмов характерно бесполое размножение путем почкования. Это решает вопрос быстрого размножения и увеличения количества особей в популяции.

4. Сперматозоиды в семенной жидкости развивают скорость, равную 5см/ч, что применительно к их размерам, примерно в 1,5 раза быстрее, чем скорость пловца-олимпийца. Объясните, какие особенности их организации обусловливают такую скорость передвижения?

Ответ: В шейке сперматозоида расположена митохондрия спирального строения, в ней вырабатывается энергия необходимая на активное передвижение, большую часть энергии сперматозоид получает в виде фруктозы, которой много в эякуляте. Жгутик, состоящий из 9 пар микротрубочек и дуплет – в центре, является органоидом активного передвижения.

5. Для яйцеклеток характерно необычное отношение объема ядра к объему цитоплазмы: у яйцеклеток оно сильно снижено, а у сперматозоидов, наоборот, ядерно-цитоплазматическое отношение очень высокое. Свяжите показатели ядерно-цитоплазменных отношений с функциональной ролью половых клеток.

Ответ: Низкие показатели ядерно-цитоплазматических отношений яйцеклеток связаны с наличием большого объема цитоплазмы, в которой располагается питательный материал для будущего зародыша, происходит накопление копий РНК. В сперматозоидах объем цитоплазмы мал. Почти вся клетка занята ядром, этот факт связан с иной функций гамет – доставка наследственного материала к яйцеклетке.

Сколько типов сперматозоидов, различающихся по аллелям данного заболевания, производит здоровый мужчина?

Ответ: здоровый мужчина производит один тип гамет, так как в его генотипе будут находиться рецессивные гены, которые при полном доминировании проявляют свое действие только в гомозиготном состоянии.
Онтогенез

7. Определите тип яйцеклетки: яйцеклетка содержит небольшое и достаточно равномерно распределенное в цитоплазме количество желтка. Такая яйцеклетка есть у морских ежей, червей, некоторых млекопитающих, ланцетника.

8. Определите тип дробления зиготы у которой первая борозда дробления проходит через анимальный и вегетативный полюсы и приводит к образованию 2-х дочерних одинаковых бластомеров. Митотическое веретено второго деления дробления закладывается под прямым углом от первого, но также ориентировано по анимально-вегетативной оси яйца. Третье деление происходит по экватору. Митотическое веретено в каждом бластомере располагается параллельно анимально-вегетативной оси. Дальше происходит чередование меридиональных и экваториальных делений, приводящих к образованию 64, 128, 256 клеток. В результате возникает зародыш, у которого бластомеры примерно одного размера располагаются рядами вдоль центральной полости.

Ответ: Полное равномерное

9. Определите тип образования третьего зародышевого листка:

1) Клетки мезодермы образуются путем серии последовательных делений двух клеток (телобластов), симметрично расположенных в полости бластоцеля в районе губ бластопора.

2) Клеточный материал будущей мезодермы первоначально входит в состав стенки первичной кишки. Позже мезодерма выделяется в качестве самостоятельной закладки, путем симметричного впячивания в полость бластоцеля с последующей отшнуровкой.

Ответ: 1) Телобластический

10. Определите по описанию тип плаценты. Назовите вид плаценты, характерный для человека.

1) Ворсинки хориона находятся в складках слизистой оболочки матки без нарушения целостности эпителия, выстилающего просвет.

2) Ворсинки хориона погружаются в соединительную ткань стенки органа, однако прямой контакт с кровеносными сосудами отсутствует.

3) Ворсинки хориона вступают в непосредственный контакт с эндотелием – клетками, ограничивающими просвет сосудов стенки матки.

4) Ворсинки хориона омываются кровью, изливающейся из сосудов в силу нарушения целостности их стенок в лакуны, которые образуются в стенке матки в области детского места.

Ответ: 1) Эпитлиохориальный

11. Для какого типа развития, наблюдающегося у животных в ювенильном периоде, характерны следующие признаки:

1) Вышедшие из яйцевых оболочек или новорожденные организмы отличаются от взрослых форм преимущественно размерами, а также недоразвитием ряда органов и пропорций тела.

2) Рождается организм, который может походить или совсем быть похожим на взрослые жизненные формы. У этих животных не только могут отсутствовать или быть недоразвитыми органы, необходимые в половозрелом состоянии, но имеются многие временные органы, функционирующие лишь в ювенильный период.

Источник