Репликация, транскрипция, трансляция

Одна из цепочек ДНК имеет следующее чередование нуклеотидов: 5׳ Ц-А-Ц-Г-Т-А-А-Т-А-А-Ц-Ц-Т-Т-Т-Т-Г-А-Ц-Г-А-А-Ц-А-Ц-Г-А-Т-Г-А-Т-Г-А-А-Ц-Т-

Задания:

1. Постройте комплементарную цепочку данной молекулы ДНК. Сколько молекул, содержащих аденин, в ней обнаруживается?

2. Постройте м-РНК на данной цепочке ДНК. Сколько нуклеотидов, содержащих урацил в ней обнаруживается?

3. Постройте полипептидную цепь, кодируемую данной ДНК. Сколько молекул триптофана в ней может содержаться?

4. Выпишите все транспортные РНК, участвующие в данном биосинтезе. Сколько разных типов т-РНК принимает в ней участие?

5. Каковы функции гена-регулятора? Зарисуйте схематический фрагмент оперона и покажите на нем ген-регулятор.

Решение:

1) Матрица (см. задание)

5׳ Ц-А-Ц-Г-Т-А-А-Т-А-А-Ц-Ц-Т-Т-Т-Т-Г-А-Ц-Г-А-А-Ц-А-Ц-Г-А-Т-Г-А-Т-Г-А-А-Ц-Т-

Комплементарная цепочка

Г-Т-Г-Ц-А-Т-Т-А-Т-Т-Г-Г-А-А-А-А-Ц-Т-Г-Ц-Т-Т-Г-Т-Г-Ц-Т-А-Ц-Т-А-Ц-Т-Т-Г-А

                       1         2                 3 4 5 6                                                     7    8             9

В комплементарной цепочке содержится 9 нуклеотидов содержащих аденин.

 

2) Матрица (см. задание)

5׳ Ц-А-Ц-Г-Т-А-А-Т-А-А-Ц-Ц-Т-Т-Т-Т-Г-А-Ц-Г-А-А-Ц-А-Ц-Г-А-Т-Г-А-Т-Г-А-А-Ц-Т-

м-РНК    

Г-У-Г-Ц-А-У-У-А-У-У-Г-Г-А-А-А-А-Ц-У-Г-Ц-У-У-Г-У-Г-Ц-У-А-Ц-У-А-Ц-У-У-Г-А

    1             2 3    4 5                                 6 7 8  9        10                11       12 13

В цепочке м-РНК будет содержаться 13 нуклеотидов содержащих урацил.

 

3) Г-У-Г-Ц-А-У-У-А-У-У-Г-Г-А-А-А-А-Ц-У-Г-Ц-У-У-Г-У-Г-Ц-У-А-Ц-У-А-Ц-У-У-Г-А

     Вал Гис тир три Лиз   тре ала цис ала  тре  тре Опал

В построенной полипептидной цепочке содержится одна молекула триптофана (Три).

 

4) В данном биосинтезе участвуют следующие виды транспортной РНК (т-РНК): валиновая т-РНК, гистидиновая т-РНК, тирозиновая т-РНК, триптофановая т-РНК, лизиновая т-РНК, треониновая т-РНК, аланиновая т-РНК, цистеиновая т-РНК – всего 8 типов разных т-РНК.

 

5) Ген-регулятор выполняет включение или выключение оперона, он не обязательно расположен в непосредственной близости от собственно оперона в которые входят данные структурные гены. Данный ген кодирует синтез белка-репрессора.

 

Моногибридное скрещивание

У гороха гладкая форма семян обусловлена доминантным аллелем гена В и является доминантной по отношению к морщинистой (мозговой), обусловленной рецессивным аллелем b. При скрещивании гомозиготного растения с гладкими семенами с растениями, имеющими морщинистые семена, было получено 123 семян F1 и 3168 F2.

Вопросы:

1. Сколько семян F₁  могут быть гетерозиготными?

2. Сколько разных фенотипов могут иметь семена в F₁?

3. Сколько семян F₂ могут дать нерасщепляющееся потомство с доминантным признаком?

4. Сколько семян F₂ могут быть гетерозиготными?

5. Сколько морщинистых семян может быть в F₂ ?

Решение:

1) Следуя правилу Г. Менделя о единообразии гибридов первого поколения, все 123 семени F₁ будут гетерозиготными Вb. Данное положение можно подкрепить следующим решением:

 РР ♀ВВ × ♂bb → F₁ Bb

Родительская форма ♀ВВ является доминантной гомозиготой и образует один тип гамет – В; родительская форма ♂bb является рецессивной гомозиготой и образует один тип гамет – b. При оплодотворении гаметы объединяются в зиготу (первая клетка нового организма), образуя гибридный генотип F₁  -  Bb (генотип – гетерозигота).

 

2) Следуя правилу менделя о единообразии гибридов первого поколения – все растения, выращенные из семян F₁ будут фенотипически одинаковыми – будут иметь один фенотип – гладкую форму семян.

 

3) Ответ на данный вопрос можно проиллюстрировать решеткой Пеннета. Гибриды F₁ Bb при моногибридном скрещивании будут образовывать два типа гамет – B и b в одинаковых долях женских и мужских. Комбинации гибридов F₂ представлены в нижеследующей таблице.

 

♂ ♀	B	b
В	BB	Bb
b	Bb	bb

Из полученных 4 комбинаций ²/₄ будут гетерозиготными и, следовательно, будут расщепляться в последующем потомстве, так как будут образовывать 2 типа гамет. ¼ часть будет давать только гаметы типа B и ¼ будет продуцировать гаметы типа b. Данные комбинации соответственно не будут расщепляться в последующих поколениях. Таким образом, ¼ гибридов F₂ (792 семени), будут давать нерасщепляющееся потомство с доминантным признаком.

 

4) Из выше сказанного ½ гибридов F₂ 3168/2 = 1584 будут иметь гетерозиготный генотип.

 

5) Из выше сказанного ¹/₄ гибридов F₂ 3168/4 = 792 будут иметь гомозиготный генотип bb генотип и иметь фенотип с рецессивным признаком.

У пшеницы красная окраска колоса доминантна по отношению к белой. Гетерозиготное красноколосное растение скрещено с белоколосным. В Fа получено 128 растений.

 

Вопросы:

1. Сколько типов гамет может образовать гетерозиготное растение с красным колосом?

2. Сколько типов гамет может образовать растение с белым колосом?

3. Сколько растений F_а могут быть гетерозиготными?

4. Сколько растений F_а могут быть красноколосными?

5. Сколько разных генотипов может быть в F_а?

 

Решение:

1) Гетерозиготное красноколосное растение пшеницы по генетическому содержанию является гибридом первого поколения F₁ и имеет генотип Аа. Исходя из этого, оно продуцирует гаметы двух типов А и а.

 

2) Рецессивный признак всегда проявляется только у гомозиготных растений, имеющих генотип аа. Следовательно, такие растения продуцируют только один тип гамет – а.

 

3) Растения F_а получают в результате возвратного скрещивания гибрида с рецессивной родительской формой:

Р ♀ Аа × ♂аа → F_а Аа: аа.

Такое расщепление следует из того, что гибрид продуцирует 2 типа гамет А и а, а родительская рецессивная форма - только один тип гамет а. У гибридов от анализирующего скрещивания в равных долях проявляется два фенотипа исходя из образования двух генотипов. Следовательно, ½ от общего числа гибридов F_а будут гетерозиготными и расщепляться при дальнейшем пересеве при самоопылении или сестринских скрещиваниях – 128/2=64.

 

4) Исходя из предыдущего ответа такое же количество будет и семян из которых вырастут растения с красным колосом. Такой фенотип будут иметь растения с генотипом Аа – 128/2=64.

 

5) в F_а два разных генотипа Аа и аа.

От скрещивания земляники с красными и белыми ягодами получили в F1 112 растений (все имели ягоды розового цвета), в F2  - 1800.

Вопросы:

1. Сколько типов гамет может образовать растений с розовыми ягодами?

2. Сколько разных фенотипов может быть в F₂ ?

3. Сколько растений в F₂ могут иметь белую окраску ягод?

4. Сколько растений в F₂ с красными ягодами могли дать нерасщипляющееся потомство в F₃?

5. Сколько растений в F₂ могли быть гетерозиготными?

 

Решение:

Условно обозначим ген, детерминирующий окраску земляники буквой С.

Р ♀ СС × ♂сс → F₁ Сс.

Явление при котором гибриды первого поколения наследуют промежуточный характер проявления признака (красный х белый → розовый), носит название неполного доминирования. Именно по такому типу наследуется окраска плодов у земляники. Все ответы на поставленные вопросы решаются как и предыдущие задачи на моногибридное скрещивание.

1) Розовые цвет ягод имеют гибридные растения с гетерозиготными генотипами. Следовательно, такие растения образуют два типа гамет – С и с.

 

2) F₂ получают в результате скрещивания между собой гибридов первого поколения. Гибриды первого поколения образуют 2 типа гамет при моногибридных скрещиваниях – С и с в равных долях мужских и женских, и расщепляются по генотипу, исходя из первого закона Менделя, в соотношении 1:2:1, а по фенотипу при неполном доминировании количество фенотипов соответствует количеству генотипов (заметим, что при полном доминирования образуются только два генотипа в соотношении 3:1).

Р ♀ Сc × ♂Сс → F₂ СС: 2Сс: сс. Следовательно, во втором поколении у земляники проявятся три фенотипа.

 

3) Исходя из вышесказанного, ¼ всего потомства будет иметь белую окраску ягод.

 

4) Красные ягоды дадут только гомозиготные по доминантному гену растения с генотипом СС (так как наследование у гибридов происходит по типу неполного доминирования). Следовательно, в F₃ все растения с красными ягодами (¹/₄ от числа гибридов F₂) дадут нерасщепляющееся потомство.

 

5) В соответствии с первым законом Менделя ²/₄ растений при моногибридных скрещиваниях F₂ будут гетерозиготными (Сс).

У человека наследование групп крови 0 А В и АВ детерминируются серией множественных аллелей гена I: I^0, I^A, I^B. Аллели I^A и I^B доминантны по отношению к аллелю I^0 и кодоминантны по отношению друг к другу. Женщина, имеющая группу крови 0, вышла замуж за мужчину, имеющего группу крови АВ, у них было 8 детей.

Вопросы:

1. Сколько детей в данной семье могли иметь группу крови А?

2. Сколько типов гамет может образовать мужчина, имеющий группу крови АВ?

 

Решение:

PP ♀ I⁰I⁰ × ♂ I^AI^B → F₁ I⁰ I^A : I⁰ I^B

Заметим, что женщина с группой 0 гомозиготна по данному гену I⁰ и продуцирует только один тип гамет по данному гену. Мужчина с группой крови АВ гетерозиготен и продуцирует по данному гену 2 типа гамет – I^A  и I^B. Из этого следуют, что их дети могут в равной степени мальчиков и девочек иметь группу крови двух типов А (I⁰I^A) и В (I⁰I^B), как видно не соответствующей родительским группам.

1) 50% детей в этой семье могут иметь группу крови А (не зависимо от пола).

2) Мужчина с группой крови АВ продуцирует два типа гамет.