Занятие №3. Ядро, его структурные компоненты. Размножение клеток

Задача №1

1. У яйцеклетки содержание ДНК больше, за счёт наличия митохондриальный ДНК.

2. Количество органоидов не изменится, так как в цитоплазме сперматозоида нет органоидов, только в его шейке есть центриоли с микротрубочками.

Задача №2

1. В период G₂ синтезируются белки, необходимые для удвоения органоидов. Нарушения могут привести к образованию не полноценных клеток.

2. Также в период G₂ синтезируются белки, необходимые для образования веретена деления. При их отсутствии расхождение хроматид в анафазу митоза нарушится или вообще не произойдёт.

 

Задача №3

1. 2х2n = 92 количество наследственного материала в метафазу.

2. В анафазе будут расходится к полюсам деления сестринские хроматиды, поэтому наследственный материал дочерних клеток будет равен 92 хромосомам.

 

Задача №4

1. Набор аутосом в обоих бластомерах будет нормальным и представлен диплоидным числом = 44 хромосомы. Один из двух бластомеров, образовавшихся в результате митотического деления зиготы, получит одну Х- хромосому (хроматиду) вследствие нормального расхождения сестринских хроматид одной Х-хромосомы, а также ещё две отдельные Х-хроматиды – результат не расхождения Х-хромосомы. Итого – три Х-хроматиды (нереплицированные хромосомы). Организм будет иметь набор хромосом- 47ХХХ. Другой бластомер получит только одну Х-хроматиду (нереплицированную хромосому) результат нормального расхождения сестринских хроматид второй Х-хромосомы. Организм будет иметь набор хромосом- 45Х. В результате наблюдается мозаицизм кариотипа: 45Х / 47ХХХ примерно в равных пропорциях.

2. Фенотипически это женщины с признаками синдрома Шерешевского-Тернера и с синдромом Клайнфельтера, с неярким клиническим проявлением.

3. Действие мутагенов различной природы.

Задача №5

1. Набор аутосом в обоих бластомерах будет нормальным и представлен диплоидным числом = 44 хромосомы. Один из двух бластомеров, образовавшихся в результате митотического деления зиготы, получит одну Y-хромосому (хроматиду) вследствие нормального расхождения сестринских хроматид одной Y-хромосомы, а также ещё две отдельные Y-хроматиды – результат не расхождения Y-хромосомы. Итого – три Y-хроматиды (нереплицированные хромосомы). Организм будет иметь набор хромосом- 47ХYY. Другой бластомер не получит Y-хромосому. Организм будет иметь набор хромосом- 47ХYY. В результате наблюдается мозаицизм кариотипа: 45Х / 47ХYY примерно в равных пропорциях.

2. Фенотипически это женщины с признаками синдрома Шерешевского-Тернера и мужчина с синдромом Вай-Вай, с неярким клиническим проявлением.

3. Действие мутагенов различной природы.

Задача №6

1. В ядрышке выделяют фибриллярные центры – нити р.ДНК, где и происходит синтез рРНК. Снаружи от плотного фибриллярного компонента расположен гранулярный компонент, представляющий собой скопление созревающих рибосомных субчастиц.

2. Клетка не будет жизнеспособна, т.к. ядрышка нет, а значит не будут вырабатываться рибосомы, следовательно, синтез белка не осуществится и клетка просто не сможет восстанавливать свои структурные компоненты.

Задача№7

1. Ядерная пора - это сложное образование, проявляющее октагональную (восьмикратную) симметрию и состоящее из 50 различных белков - нуклеопоринов (всего пора содержит около 1000 белков). Нуклеопорины сгруппированы в комплексы, которые формируют 6 горизонтальных колец, связанных многочисленными вертикальными спицами. Со стороны цитоплазмы пора имеет 8 гранул, расположенных на цитоплазматическом кольце, как бусы на нитке, и содержащих короткие фибриллы, а со стороны ядра - 8 фибрилл, отходящих от внутриядерного кольца и формирующих структуру, похожую на баскетбольную корзину (названную баскет).

2. Изменение числа ядерных пор связано со степенью функциональности ядра. Чем активнее ядро, в плане синтеза веществ, тем больше ядерных пор.

Занятие №4. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ И ИЗМЕНЧИВОСТИ

Задача №1

1. Для кодирования 180 аминокислотных остатков необходимо 540 нуклеотидов (180 триплетов) матричной цепи ДНК и столько же нуклеотидов – кодирующая цепь ДНК. 2400 – 540 = 1860 пар нуклеотидов, которые являются интронами – неинформативными участками молекулы ДНК.

2. Длина этого участка ДНК составляет: 0,34 нм * на 2400 нуклеотидных пар = 816 нм.

Задача №2

1. Причина в том, что бактериофаг М13 (как и большинство фагов) содержит одноцепочечную молекулу ДНК.

2. При работе правила Чаргаффа количество аденина должно быть равно количеству тимина, а количество гуанина равно количеству цитозина.

Задача №3

1. 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.

2. Репликон – это структурная единица репликации молекулы ДНК.

 

Задача №4

1. Репликация приведённого в задаче двухцепочечного фрагмента ДНК осуществляется полуконсервативным способом: в новой молекуле одна из цепей исходная, 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^/. 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.

2. 3/ - А-Г-Т-Ц-Т-Т-Г-Ц-А-5/

5/ - Т-Ц-А-Г-А-А-Ц-Г-Т-3/

 

5/ - Т-Ц-А-Г-А-А-Ц-Г-Т-3/

3/ - А-Г-Т-Ц-Т-Т-Г-Ц-А-5/

 

Задача №5

1. Одну аминокислоту кодирует один триплет, поэтому информация о полипептиде записана 900 триплетами мРНК (матричная).

2. В состав одного триплета входят три нуклеотида, поэтому в соответствующем участке кодирующей нити ДНК будет 2700 нуклеотидов.

 

Задача №6

1. Если допустить, 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. Молекулярная масса гена (900 n) примерно в 8,2 раза выше молекулярной массы (110n) кодируемого им белка.

2. Одна аминокислота кодируется тремя нуклеотидами.

 

Задача №7

1. Фен-Мет-Цис

УУУ-АУГ-УГУ

УУЦ-АУГ-УГУ

УУУ-АУГ-УГЦ

УУЦ-АУГ-УГЦ

2. Данный фрагмент иРНК (информационная) состоит из девяти рибонуклеотидов.

 

Задача №8

1. кДНК (кодогенная) 5/- ГАТТЦТГАЦТЦАТТГЦАГ - 3/

мДНК (матричная) 3/- ЦТААГАЦТГАГТААЦГТЦ -5/

иРНК (информационная) 5^/- ГАУУЦУГАЦУЦАУУГЦАГ -3^/

2. Аминокислотная последовательность полипептида:

Аспарагиновая кислота – серин – аспарагиновая кислота – серин – лейцин – глутамин.

 

Задача №9

1. иРНК (информационная) 5/- ЦЦУ-ГГУ-ЦУГ-ГУГ-УЦГ-ГУЦ-АУА -3/

мДНК (матричная) 3/- ГГА-ЦЦА-ГАЦ-ЦАЦ-АГЦ-ЦАГ-ТАТ-5/

кДНК (кодогенная) 5/- ЦЦТ-ГГТ-ЦТГ-ГТГ-ТЦГ-ГТЦ-АТА -3/

(ген больного цистинурией)

2. 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.

Задача №10

1. Пользуясь таблицей генетического кода, находим кодоны мРНК для каждой аминокислоты.

иРНК (информационная) 5^/-УУЦ-ГУА-ААЦ-ГГА-ЦАЦ-УУА-УГЦ-ГГА-3^/

мДНК (матричная) 3^/-ААГ-ЦАТ-ТТГ-ЦЦТ-ГТГ-ААТ-АЦГ-ЦЦТ-5^/

кДНК (кодогенная) (ген) 5^/ -ТТЦ-ГТА-ААЦ-ГГА-ЦАЦ-ТТА-ТГЦ-ГГА-3^/

2. Длина одного нуклеотида 0,34 Нм * 24 нуклеотида = 8,16 Нм длина данной цепи ДНК.

 

Задача №11

1. тРНК (транспортная) ГЦА, ГГА, ЦУУ

иРНК (информационная) 5/-ЦГУ-ЦЦУ-ГАА-3/

мДНК (матричная) 3^/-ГЦА-ГГА-ЦТТ-5^/

кДНК (кодогенная) 5^/-ЦГТ-ЦЦТ-ГАА-3^/

2. Вес одного нуклеотида 300 Да * 9 нуклеотидов = 2700 Да вес данной цепи ДНК.

Задача №12

1. тРНК (транспортная) АУГ,ААА,ГУЦ,ГЦУ,ЦГА,ЦУЦ,УАА,УУЦ

иРНК (информационная) 5/-УАЦ-УУУ-ЦАГ-ЦГА-ГЦУ-ГАГ-АУУ-ААГ3/

Им соответствуют аминокислоты: тирозин -фенилаланин – глутамин – аргинин – аланин – глутаминовая кислота – изолейцин - лизин.

2. Ферменты, участвующие в их активации и транспорте: тирозинацил-тРНК-синтетаза; фенилаланинацил-тРНК-синтетаза; глутаминацил-тРНК-синтетаза; аргининацил-тРНК-синтетаза; аланинацил-тРНК-синтетаза; глутаминовая кислотаацил-тРНК-синтетаза; изолейцинацил-тРНК-синтетаза; лизинацил-тРНК-синтетаза.

 

Задача №13

1. Определяем аминокислотный состав до мутации:

иРНК (информационная) 5/-АУГ-ГУГ-ЦАГ-АЦУ-ГАГ-ГАЦ-ЦАЦ-3/

Аминокислоты: метионин-лейцин-глутаминовая кислота-треонин-глутаминовая кислота-аспарагин-гистамин.

При добавлении аденилового нуклеотида произойдёт сдвиг рамки считывания на один нуклеотид влево:

иРНК (информационная) 5/-ААУ-ГГУ-ГЦА-ГАЦ-УГА-ГГА-ЦЦА-Ц-3/

Аминокислоты: аспарагин-глицин-аланин-аспарагин-стоп-кодон-глицин-пролин.

При этом 5-й кодон – УГА, является терминирующим, получается осколочный белок.

2. Антикодоны для и.РНК «до мутации»:

тРНК (транспортная) УАЦ,ЦАЦ,ГУЦ,УГА,ЦУЦ,ЦУГ,ГУГ

Антикодоны для иРНК (информационная) «после мутации»:

тРНК (транспортная) УУА,ЦЦА,ЦГУ,ЦУГ,АЦУ,ЦЦУ,ГГУ