Занятие №4. Молекулярные основы наследственности и изменчивости

Задача №1

Ген эукариотической клетки, занимающий участок ДНК размером в 2400 пар нуклеотидов, кодирует полипептид, состоящий из 180 аминокислотных остатков.

1. Объясните причину данного явления.

2. Какова длина этого участка ДНК?

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%.

1. Как можно объяснить причину того, что в этом случае не соблюдается принцип эквивалентности, установленный Чаргаффом?

2. Какое количественное соотношение азотистых оснований должно быть при работе правила Чаргаффа?

Задача №3

Ферменты, осуществляющие репликацию ДНК, движутся со скоростью 0,6 мкм в 1 мин.

1. Сколько времени понадобится для удвоения ДНК в хромосоме, имеющей 500 репликонов, если длина каждого репликона 60 мкм?

2. Что называется репликоном?

Задача №4

Фрагмент двухцепочечной молекулы ДНК:

3^/ - А-Г-Т-Ц-Т-Т-Г-Ц-А-5^/

5^/ - Т-Ц-А-Г-А-А-Ц-Г-Т-3^/

1. Каково направление синтеза дочерних нитей ДНК?

2. Определите нуклеотидную последовательность каждой из двух дочерних нитей, которые возникнут при репликации.

Задача №5

Полипептид состоит из 900 аминокислотных остатков.

1. Определите число триплетов мРНК (матричная), в которых записана информация о данном полипептиде.

2. Каково число нуклеотидов в соответствующем участке кодирующей нити ДНК?

Задача №6

Считая, что средняя молекулярная масса аминокислоты около 110 Да (Дальтон), а нуклеотида – около 300 Да (Дальтон).

1. Что тяжелее: белок или ген?

2. Сколько нуклеотидов кодируют одну аминокислоту?

Задача №7

Фрагмент полипептида: Фен–Мет–Цис.

1. Запишите все варианты фрагментов мРНК (матричная), которые могут кодировать данный фрагмент белка.

2. Из скольких рибонуклеотидов будет состоять данный фрагмент полипептида?

Задача №8

Фрагмент молекулы ДНК имеет следующую нуклеотидную последовательность:

5/-ГАТ-ТЦТ-ГАЦ-ТЦА-ТТГ-ЦАГ-3/

1. Определите ориентацию и нуклеотидную последовательность мРНК (матричная), синтезируемой на указанном фрагменте ДНК.

2. Определите аминокислотную последовательность кодируемого ею полипептида.

 

Задача №9

У человека, больного цистинурией с мочой выделяются аминокислоты, которым соответствуют кодоны иРНК (информационная): ЦЦУ-ГГУ-ЦУГ-гуг-уцг-гуц-ауа. У здорового человека в моче обнаруживаются аланин, серин, глутаминовая кислота, глицин.

1. Определите структуру гена больного цистинурией.

2. Какие аминокислоты выделяются только у больных цистинурией?

Задача №10

Фрагмент полипептидной цепи инсулина включает 8 аминокислот: фенилаланин – валин – аспарагин – глицин – гистидин – лейцин – цистеин – глицин.

1. Определите структуру участка молекулы ДНК, кодирующего эту полипептидную цепь.

2. Какова будет длина данного участка молекулы ДНК?

Задача №11

В рибосому последовательно поступают тРНК (транспортная) со следующими антикодонами: УУА, ГЦА, ГГА, ЦУУ.

1. Определите структуру гена, кодирующего синтезируемый на рибосоме полипептид.

2. Какой будет вес данного участка молекулы ДНК?

Задача №12

тРНК (транспортная) с антикодонами: АУГ, ААА, ГУЦ, ГЦУ, ЦГА, ЦУЦ, УАА, УУЦ

1. Какие аминокислоты могут транспортировать к рибосомам?

2. Какие ферменты участвуют в активации и транспорте данных аминокислот?

Задача №13

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

1. Как отразится на последующей трансляции добавление аденилового нуклеотида к началу данной кодирующей последовательности?

2. Какие антикодоны будут у тРНК (транспортная), транспортирующих аминокислоты к иРНК (информационная)?

 

Занятие №5. РЕГУЛЯЦИЯ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ У ПРО- И ЭУКАРИОТ

Задача №1

Участок инициации синтеза полипептида в молекуле м.РНК имеет нуклеотидную последовательность: 5^/-ГУА-УАА-АУГ-УУУ-ЦАА-ЦАУ-3^/

1. Какие триплеты данной мРНК (матричная) кодируют первые аминокислоты полипептида?

2. Какой этап трансляции, помимо инициации, отражен на данном участке мРНК (матричная)?

Задача №2

Искусственно синтезированы короткие полинуклеотидные цепочки с таким взаимным расположением нуклеотидов: мРНК (матричная)….5/ УУГ-УУГ-УУГ-УУГ-УУГ-УУГ-УУГ…..3/

Каждая цепочка равновероятно (случайно) может начинаться с любой точки – любого нуклеотида.

1. Каким будет результат трансляции всех возможных вариантов таких цепочек?

2. Какой этап трансляции наблюдается на данном отрезке мРНК (матричная)?

Задача №3

Участок мРНК (матричная) имеет структуру 5/-АЦА-УГА-АУГ-ЦЦУ-ЦУА-ГУЦ-УАА-УУУ-3/

1. Укажите на этом участке точки терминации для одного белка и инициации для следующего.

2. Что можно сказать о рамках считывания этих белков?

Задача №4

Эукариотический ген содержит 5 интронов.

1. Что можно сказать о числе экзонов в его составе?

2. Какое количество вариантов мРНК (матричная) может образоваться в результате альтернативного сплайсинга при созревании первичного траскрипта?

Задача №5

Матричная РНК имеет следующую нуклеотидную последовательность:

КЭП-5^\НТО-АУГ-УГУ-ЦЦА-ГУУ-УГА-АЦУ-УГГ-ГЦЦ-ГЦА-3^/НТО-polyA3^/

Каким будет результат трансляции данной мРНК (матричная) 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.

Задача №6

Участок мРНК (матричная) имеет триплетную структуру: 5/-АЦА-УУА-УАА-АУГ-УУУ-3/

1. Какой этап трансляции осуществляется на этом участке?

2. Какой аминокислотный состав будет у белка?

Задача №7

Участок гена имеет следующее строение, состоящее из последовательности нуклеотидов: кДНК (кодогенная) 5^/-ЦГГ-ЦГЦ-ТЦА-ААА-ТЦГ-3^\. Укажите строение соответствующего участка белка, информация о котором содержится в данном гене.

1. Как отразится на строении белка удаление из гена четвертого нуклеотида?

2. С какими антикодонами будут тРНК (транспортная)?

 

ОРГАНИЗМЕННЫЙ (ОНТОГЕНЕТИЧЕСКИЙ) УРОВЕНЬ ОРГАНИЗАЦИИ

Занятие №6. РАЗМНОЖЕНИЕ ОРГАНИЗМОВ

Задача №1

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

1. Какой тип яйцеклетки описан?

2. Какие еще типы яйцеклеток вам знакомы?

Задача №2

У девятипоясного броненосца тату всегда рождается четное количество одинаковых детенышей.

1. Как вы считаете, что происходит у этого животного при оплодотворении?

2. Как называется данный тип размножения?

 

Задача №3

Одноклеточные организмы дрожжевые грибы и многоклеточные организмы кишечнополостные имеют сходства и различия.

1. В чем заключается сходство способов размножения у этих животных?

2. Какие преимущества дает этот способ размножения?

Задача №4

Сперматозоиды в семенной жидкости развивают скорость 5 см\ч, что применительно к их размерам, примерно в 1,5 раза быстрее, чем скорость пловца-олимпийца.

1. Какие особенности их организации обуславливают такую скорость передвижения?

2. Каково строение сперматозоида?

Задача №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.

1. Свяжите показатели ядерно-цитоплазменных отношений с функциональной ролью половых клеток.

2. Охарактеризуйте строение яйцеклетки млекопитающих.

 

РОЛЬ ГЕНОТИПИЧЕСКИХ И СРЕДОВЫХ ФАКТОРОВ В ФОРМИРОВАНИИ ФЕНОТИПА

Занятие №8. НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ – ФУНДАМЕНТАЛЬНОЕ СВОЙСТВО ЖИВОГО. ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДОВАНИЯ

Задача № 1

Организмы с генотипами Аа и АА.

1. Как данные организмы называются по зиготности?

2. Сколько типов гамет образует каждый организм?

Задача № 2

Голубоглазый мужчина, родители которого имели карие глаза, женился на кареглазой женщине, у отца которой глаза были голубые, а у матери – карие. Ген карих глаз доминирует над геном голубых глаз.

1. Какое потомство можно ожидать от этого брака?

2. Какие по зиготности будут дети с карими глазами?

 

Задача № 3

Редкий аллель (а) вызывает у человека наследственную анофтальмию (отсутствие глазных яблок). Аллель (А) обуславливает нормальное развитие глаза. У гетерозигот глазные яблоки уменьшены. Супруги гетерозиготны.

1. Определите расщепление в F₁ по генотипу и фенотипу.

2. Какое расщепление по фенотипу окажется среди детей, если гетерозиготный мужчина женился на женщине с нормальным развитием глаз?

 

Задача № 4

По данным шведских генетиков, некоторые формы шизофрении наследуются как доминантные аутосомные признаки. При этом у гомозигот пенетрантность равна 100 %, у гетерозигот – 20 %.

1. Какова вероятность рождения больных детей в семье, где один из супругов гетерозиготен, а другой нормален в отношении анализируемого признака?

2. Какова вероятность рождения больных детей в браке двух гетерозиготных родителей?

 

Задача № 5

В родильном доме перепутали двух мальчиков. Родители одного из них имеют первую и вторую группу крови, родители второго – вторую и четвертую. Исследование показало, что дети имеют первую и вторую группы крови.

1. Определите, кто чей сын.

2. Возможно ли сделать наверняка при других комбинациях групп крови (приведите примеры)?

3. В каких случаях можно было бы обойтись без исследований крови отцов?

 

Задача № 6

Семейная гиперхолестеринемия наследуется как доминантный аутосомный признак. У гетерозигот это заболевание выражается в высоком содержанием холестерина в крови, у гомозигот кроме того развиваются ксантомы (доброкачественные опухоли) кожи и сухожилий, атеросклероз.

1. Определите возможность рождения детей с аномалией и степень её развития в семье, где один из родителей, кроме высокого содержания холестерина в крови, имеет развитые ксантомы и атеросклероз, а другой нормален.

2. Определите возможную степень развития гиперхолестеринемии у детей в семье, где оба родителя имеют лишь повышенное содержание холестерина в крови.

 

Задача № 7

Синдром Ван-дер-Хеве (голубая окраска склер, ломкость костей, глухота) имеет аутосомно-доминантный тип наследования. Пенетрантность по голубой склере – 100%, по ломкости костей – 63%, по глухоте – 60%. Мужчина, имеющий голубой цвет склеры и нормальный в отношении двух других признаков, вступил в брак со здоровой женщиной, у которой никто в семье таким синдромом не страдал.

1. Определите вероятность рождения в этой семье детей с признаком ломкости костей.

2. Определите вероятность рождения в этой семье глухих детей.

Задача № 8

Акаталазия (отсутствие каталазы в крови) обусловлена редким аутосомным рецессивным геном. У гетерозигот клинических проявлений нет, лишь несколько понижена активность каталазы.

1. У обоих родителей и единственного их сына активность каталазы ниже нормы. Определите вероятность рождения у них следующего ребенка без аномалий.

2. Определите вероятные фенотипы детей в семье, где один из супругов страдает акаталазией, а у другого выявлена лишь пониженная активность каталазы.

Задача № 9

Талассемия (результат нарушения синтеза гемоглобина, одно из проявлений – аномальная форма эритроцитов) наследуется как неполностью доминантный аутосомный признак. У гомозигот заболевание заканчивается смертельным исходом в 90–95 % случаев, у гетерозигот проходит в относительно легкой форме.

1. Какова вероятность рождения здоровых детей в семье, где один из супругов страдает легкой формой талассемии, а другой здоров.

2. Какова вероятность рождения здоровых детей в семье, где оба родителя страдают легкой формой талассемии?

Задача № 10

Черепно-лицевой дизостоз (аномалия заращения швов костей черепа) наследуется как доминантный аутосомный признак с пенетрантностью 30 %.

1. Определите вероятность заболевания у детей в семье, где один из родителей гетерозиготен по данному гену, а другой родитель гено- и фенотипически здоров.

2. Определите вероятность заболевания у детей в семье, где оба родителя гетерозиготны по данному гену.