Тема: Клетка как биологическая система. Тема: Клетка как биологическая система Каково строение и функции оболочки ядра

ПРАКТИЧЕСКИЕ НАВЫКИ

1. Центральная догма молекулярной биологии Френсиса Крика

Основными звеньями центральной догмы молекулярной биологии, сформулированной Френсисом Криком в 1958 году, являются:

- генетический код (64 кодона),

- антипараллельные (смысловая и антисмысловая) нити ДНК,

- комплементарность мРНК антисмысловой нити,

- антикодон тРНК, распознающий кодон мРНК,

- 20 аминокислот, где каждая имеет свою тРНК.

Согласно догме реализация наследственной информации происхо-

дит в направлении: ДНК → мРНК → белок, что является универсальным механизмом экспрессии гена для всех эукариот (рис. 1-9).

Рис. 1-9. Центральная догма молекулярной биологии [из: Fire A. Z., Mello C. C., 2006].

Решите ситуационные задачи, основываясь на центральной биологической догме Френсиса Крика.

1. Найдите триплеты ДНК, мРНК, антикодон тРНК. Какую аминокислоту транспортирует эта тРНК?

2 . Найдите триплеты ДНК, мРНК, антикодон тРНК.

ДНК 5" -……???…….-3" 3" -……???…….-5"

мРНК 5" -…...??? …....-3"

антикодон тРНК 3"-???-5"

аминокислота метионин

3 . Проанализируйте фрагменты молекул, определите их название, обоснуйте ваш выбор. Существует ли взаимосвязь между представленными фрагментами молекул?

(1) ГЦЦ-ААУ-ЦУГ-УГГ-ГУЦ-АЦГ-ЦЦА

(2) ЦГГ-ТТА-ГАЦ-АЦЦ-ЦАГ-ТГЦ-ГГТ

(3) ала-иле-лей-три-фен-тре-про

4 . МолекулатРНК имеет антикодон УГЦ. Какую аминокислотутранспортирует в рибосому эта тРНК?

5 . В биосинтезе полипептида участвуют молекулы тРНК с антикодонами УГА, АУГ, АГУ, ГГЦ. Определитенуклеотидную последовательность смысловой цепи ДНК, последовательность мРНК и аминокислотную последовательность полипептида. Установите число нуклеотидов, содержащих аденин (А), гуанин (Г), тимин (Т), цитозин (Ц) в двухцепочечной молекуле ДНК.

2. МИКРОПРЕПАРАТЫ. ЭКСПРЕССИЯ ГЕНОВ ТЕРМИНАЛЬНОЙ ДИФФЕРЕНЦИРОВКИ КЛЕТКИ

1. Иммуногистохимическое выявление холинацетилтрансферазы в двигательный нейронах спинного мозга.

Мотонейроны спинного мозга принадлежат к популяции холинэргических нервных клеток. Синтез ацетилхолина (АХ) происходит в нервной терминали из холина и ацетил-КоА при помощи фермента хо- лин-ацетилтрансферазы (ХАТ). Снижение экспрессии ХАТ в мотонейронах спинного мозга показано при нейродегенеративных заболеваниях (например, боковой амиотрофический склероз, хорея Хантингтона), одним из патогномоничных признаков которых является прогрессирующая мышечная слабость. Мутация гена, кодирующего ХАТ, обуславливает развитие миастенического синдрома, который также характеризуется внезапными эпизодическими кризами мышечной слабости.

Иммуногистохимическое окрашивание. На поперечных срезах поясничного отдела спинного мозга крысы ХАТ выявлена иммунопероксидазным методом. Антитела (АТ) к ХАТ (Chemicon International, Inc., Temecula, CA) применяли в разведении 1:500. Для иммунной реакции с первичными АТ был применён стрептавидин-биотиновый комплекс (Elite ABC Kit; Vector Laboratories). Иммунопреципитат визуализировали при помощи диаминбензидина (DAB Substrate Kit for Peroxidase; Vector Laboratories). Иммуногистохимическое исследование сегментов спинного мозга на уровне L4–L5 выявило холинэргические нейроны в передних рогах спинного мозга крыс. Осадок иммуногистохимической реакции коричневого цвета локализуется в перикарионе и отростках двигательных нейронов.

2. Иммуногистохимическое выявление быстрого миозина в мышечных волокнах быстрой и медленной скелетной мышцы.

Скорость сокращения мышечного волокна определяется типом миозина. Изоформа миозина, обеспечивающая высокую скорость сокращения, - быстрый миозин, изоформа миозина с меньшей скоростью сокращения - медленный миозин. Общепринято, что волокна, типируемые по быстрому миозину, имеют высокую активность АТФазы миозина и относятся к волокнам типа II. Мышечные волокна, экспрессирующие медленный миозин, классифицируются как волокна типа I с низкой активностью АТФазы миозина. Таким образом, иммуногистохимическое типирование волокон по качественному составу миозина и

выявление активности АТФазы миозина отражают скоростные характеристики мышечных волокон.

Иммуногистохимическое типирование быстрой и медленной мышц морской свинки. Криостатные срезы готовили из свежезамороженной в жидком азоте мышечной ткани. Для окрашивания срезов применены антитела к тяжёлым цепям быстрого миозина (Sigma) в разведении 1:400. Дляиммунной реакции с первичными АТбыл применён стреп- тавидин-биотиновый комплекс.Иммунопреципитат визуализировали при помощи диаминбензидина. Срезы камбаловидной (медленной) мышцы морской свинки монтировалина одном предметном стекле вместе со срезами подошвенной (быстрой) мышцы. При окрашивании таких срезов с помощью АТ против тяжёлых цепей быстрого миозина положительная иммуногистохимическая реакция выявлена в быстрых волокнах подошвенной мышцы и отсутствует в гомогенно медленной камбаловидной мышце. Анализ иммуногистохимической реакции указывает, что в медленной мышце отсутствует экспрессия гена тяжёлых цепей быстрого миозина. В быстрой мышце ген быстрого миозина экспрессируется в быстрых мышечных волокнах и отсутствует в медленных. Таким образом, каждая мышца уникальна по спектру входящих в её состав типов мышечных волокон. Этот спектр генетически детерминирован (отсюда практика типирования мышечных волокон при отборе спортсменов-бе- гунов - спринтеров и стайеров). У бегунов-стайеров преобладают медленные волокна, у бегунов-спринтеров - быстрые.

3. СИТУАЦИОННЫЕ ЗАДАЧИ С ОТВЕТАМИ И ПОЯСНЕНИЯМИ

1 . Молекулярный вес аминокислотных остатков, входящих в состав белка, равен в среднем 110 Да, а нуклеотидных остатков ДНК – около 330 Да. Чему равна молекулярная масса фрагмента двухцепочечной вирусной ДНК, кодирующего белок с общей молекулярной массой 330 кДа?

Решение: Общая молекулярная масса белков равна 330 кДа, что соответствует 330000 Да. Если одна аминокислота, в составе белка в среднем весит 110 Да, то 330000/ 110 = 3000 – это количество всех аминокислотных остатков.

Так как генетический код триплетен, то количество нуклеотидов в мРНК, шифрующей данный белок, будет: 3000 х 3 = 9000.

Так как в ДНК, с которой транскрибировалась мРНК две цепи, то количество нуклеотидов ДНК будет 9000 х 2 = 18000.

Если молекулярная масса одного нуклеотида в ДНК около 330 Да, то общая молекулярная масса будет: 18000 х 330 = 5940000 Да.

Ответ: молекулярная масса фрагмента двухцепочечной вирусной ДНК равна 5940000 Да

2 . Фермент триптофансинтетаза синтезирует аминокислоту триптофан. Этот фермент состоит из двух пар субъединиц: 2α 2β . Молекулярная масса субъединицы α равна 29500 Да, а β - 95000 Да. Какова молекулярная масса всейтриптофансинтетазы? Сколько приблизительно аминокислотных остатков входит в состав этого фермента, если известно, что молекулярная масса одного аминокислотного остатка составляет в среднем 110 Да?

Ответ: (2 х 29500 + 2 х 95000) / 110 = 2490 аминокислот входит в состав триптофансинтетазы.

3 . Белок состоит из 100 аминокислот. Установите, во сколько раз молекулярная масса участка гена, кодирующего данный белок, превышает молекулярную массу белка, если средняя молекулярная масса аминокислотного остатка – 110 Да, а нуклеотида – 330 Да. Ответ поясните.

Ответ: 100 х 110 = 11000 – молекулярная масса белка; 100 х 3 = 300 х 2 = 600 х 330 = 198000 – молекулярная масса гена,

кодирующего данный белок; 198000/11000 ~ в 18 раз ген тяжелее кодируемого им белка.

4 . Какова молекулярная масса белка, содержащего 99 пептидных связей, при условии, что молекулярная масса одного аминокислотного остатка составляет в среднем 110 Да?

Ответ: 99 пептидных связей в белке образуется между 100 аминокислотами. Тогда молекулярная масса белка будет равна - 100 х 110 =

11000 Да.

5 . Небольшой пептид состоит из 40 аминокислотныхостатков. Сколько пар нуклеотидных остатков входит в состав фрагмента двухцепочечной молекулы ДНК, несущего информацию о первичной структуре этого белка?

Ответ: 40 х 3 = 120 х 2 = 240 нуклеотидных остатков двухцепочечной молекулы ДНК.

6. Сколько разных пептидов, состоящих из 5 аминокислотных остатков, может быть синтезировано из аминокислот 20 видов, при условии, что каждая из них встречается в синтезируемом белке только один раз?

Ответ: Так как аминокислота встречается в пептиде из 5 аминокислотных остатков всего один раз, а общее число видов их в клетке 20, то

20 х 19 х 18 х 17 х 16 = 1860480 пептидов.

7. В трансляции участвовало 30 молекул тРНК. Определите число аминокислотных остатков, входящих в состав синтезируемого белка, а также число триплетов и нуклеотидов в участке гена, который кодирует этот белок.

Ответ : Одна тРНК переносит одну аминокислоту, поэтому количество аминокислотных остатков, входящих в состав синтезируемого белка, равно 30. Число триплетов мРНК, с которыми взаимодействуют антикодоны тРНК, также равно количеству тРНК – 30. Нуклеотидов в мРНК будет 30 х 3 = 90, т.к. генетический код триплетен. Двухцепочечная ДНК содержит 90 х 2 = 180 нуклеотидов в участке гена, который кодирует этот белок.

8. Сколько нуклеотидов содержит ген (обе цепи ДНК), в котором запрограммирован белок из 500 аминокислот? Какую он имеет длину (расстояние между нуклеотидами в ДНК составляет 0,34 нм)? Какое время понадобится для синтеза этого белка, если скорость передвижения рибосомы по мРНК составляет 6 триплетов в секунду?

Ответ: 500 х 3 = 1500 х 2 = 3000 нуклеотидов содержит ген (обе цепи ДНК), в котором запрограммирован данный белок. Его длина 1500 х 0,34 = 540 нм. На мРНК содержится 500 триплетов, значит, время, которое понадобится для трансляции данной мРНК, примерно равно 500/ 6 = 83 сек или 1 мин и 23 сек.

9 . Участок одной из двух цепей молекулы ДНК содержит 300 нуклеотидов с А, 100 с Т, 150 с Г и 200 с Ц. Какое число нуклеотидов с А, Т, Г, Ц содержится в двух цепях молекулы ДНК? Сколько аминокислот должен содержать белок, кодируемый этим участком молекулы ДНК?

Ответ : По правилу комплементарности А – Т во второй цепи будет содержаться 100 нуклеотидов с А. Общее количество А в двух цепях будет – 300 + 100 = 400 .

Общее количество Т - 100 + 300 = 400 . Общее количество Ц – 200 + 150 = 350 . Общее количество Г – 150 + 200 = 350 .

Белок будет содержать – 300 + 100 + 150 + 200 = 750/ 3 (т.к. ген. код триплетен) = 250 АК.

10 . Наследственный материал вируса гепатита D представляет собой молекулу РНК, являющуюся рибозимом. Во время транскрипции она претерпевает редактирование, приводящее к превращению кодона УАГ в УГГ. Объясните, почему после редактирования в ходе трансляции начинает синтезироваться более длинный белок.

Ответ: Кодон УАГ является терминирующим. На нём процесс трансляции заканчивается.

11 . Две цепи молекулы ДНК удерживаются друг возле друга водородными связями. Определите число нуклеотидов с аденином, тимином, цитозином и гуанином в молекуле ДНК, в которой 30 нуклеотидов соединяются между собой 2 водородными связями, а 20 нуклеотидов – 3 водородными связями.

Ответ : А и Т соединяются двумя водородными связями, поэтому их по 15 , т.к. 30/2 = 15. Г и Ц соединяются тремя водородными связями – их по 10, т.к. 20/2 = 10.

12 . Ген содержит 5 экзонов, которые представляют собой следующие последовательности: 1 – 93, 2 – 36, 3 – 150, 4 – 66, 5 – 48 нуклеотидов. Сколько аминокислотных остатков будет содержать белок, транслированный с мРНК, которая после альтернативного сплайсинга содержит только 1, 2 и 4 экзоны этого гена?

Ответ : Найдем общее количество нуклеотидов мРНК после альтернативного сплайсинга: 93 + 36 + 66 = 135. Так как генетический код триплетен, то количество аминокислотных остатков будет – 135/ 3 = 65 .

13 . Ген содержит 5 экзонов, причем 1 экзон содержит 69 нуклеотидов, 2 – 90, 3 – 123, 4 – 36, 5 – 81. Расположенные между ними интроны а, в, с и д содержат, соответственно, 120, 129, 96 и 303 нуклеотидов. Произошла мутация в одном из интронов и в ходе трансляции образовался белок из 165 аминокислотных остатков. Назовите этот интрон. Объясните ответ.

Ответ: 165 х 3 = 495 – мРНК, кодирующая мутантный белок.

69 + 90 + 123 + 36 + 81 = 399 - мРНК, кодирующая нормальный белок.

495 – 399 = 96 – мутация произошла в третьем интроне – с.

14 . Серповидноклеточная анемия – генетическое заболевание, обусловленное заменой одного нуклеотида в кодоне, шифрующем шестую аминокислоту в β -цепи молекулы гемоглобина. Мутация затрагивает участок ЦЦТГАГГ. Существует нуклеаза, которая узнает ЦЦТГАГГ последовательности и расщепляет молекулу ДНК в этих участках. Эта нуклеотидная последовательность изменена в мутантном гене, поэтому нуклеаза не расщепляет ДНК в этом участке. У здоровых людей при проведении диагностической процедуры нуклеаза расщепляет ДНК в трех местах на четыре фрагмента следующей длины: 256, 201, 181 и 88 тысяч пар нуклеотидов. У гомозигот по мутантному аллелю образуется всего три фрагмента длиной 382, 256 и 88 тысяч пар нуклеотидов. Какой из этих трёх фрагментов содержит мутантный участок гена?

Ответ: При сравнении фрагментов у мутантов выявляется фрагмент 382, который отсутствует у здоровых людей. Если взять фрагмент 201 и сложить его с фрагментом 182 у здоровых людей, то получается 382 . Это и есть мутантный участок гена.

15. Рестриктазы разрезают молекулуДНК на несколько фрагментов. Имеется рестриктазa EcoR1, она узнает нуклеотидную последовательность

5"-ГААТТЦ-3" 3"-ЦТТААГ-5"

и расщепляет её между А и Г в каждой нуклеотидной цепи сайта рестрикции. На данном участке молекулы ДНК имеется 3 таких сайта рестрикции. Сколько рестрикционных фрагментов образуется после воздействия на ДНК рестриктазой EcoR1? Как они изменятся по количеству и длине, если произойдет мутация в одном из сайтов рестрикции: А заменится на Т?

Ответ: По условию рестриктазой EcoR1 разрезают молекулу ДНК в каждом указанном сайте рестрикции. Если таких сайтов три, то образующихся после расщепления рестриктов будет четыре . Если произойдёт мутация в одном из сайтов узнавания, то этот участок ДНК разрезаться не будет и рестриктаза EcoR1 разрежет ДНК только на три рестрикта (т.к. узнает только 2 сайта), а один из образованных рестриктов будет длиннее.

167. Синдром фригильной (ломкой) Х-хромосомы обусловлен доминантной мутацией динамического типа, связанной с увеличением числа копий тринуклеотидного повтора ЦГГ. Увеличение числа копий происходит в ходе редупликации ДНК во время клеточных делений. У здоровых детей и взрослых число копий триплетного повтора варьирует от 6 до 54, а у больных - от 200 до 1800. Анализ ДНК трёх новорождённых показал, что упервого ребенка в указанной области присутствует 350, у второго – 780, а у третьего – 42 ЦГГ-повтора. Кто из детей будет здоров, а кто может заболеть? Кто заболеет в более раннем возрасте?

Ответ : Третий ребёнок здоров , т.к. имеет 42 ЦГГ повтора, а это входит в границу нормы от 6 до 54. Остальные дети могут заболеть , причём второй ребенок – в более раннем возрасте , т.к. содержит наибольшее (780) число повторов.

17 . Предположим, что метилированию подвергаются остатки цитозина, расположенных перед гуанином, в одном из участков ДНК. Одна из цепочек этого участка содержит 120 остатков аденина, 30 – гуанина, 80 – цитозина и 70 – тимина. Только 60% всех цитозинов расположены перед гуанином. Сколько метильных групп понадобится для метилирования этого участка ДНК?

Ответ : Г комплементарен Ц. Значит, общее количество гуанина 80 (1-ая цепь) + 30 (2-я цепь) = 110.

Только 60% всех цитозинов распложены перед гуанином. Составляем пропорцию и вычисляем количество метильных групп:- 110 х 60% / 100% = 66.

66 метильных групп понадобится для метилирования этого участка ДНК.

18 . Синдром фригильной (ломкой) Х-хромосомы обусловлен доминантной мутацией динамического типа, связанной с увеличением чис-

ла копий тринуклеотидного повтора ЦГГ. Увеличение числа копий происходит в ходе редупликации ДНК во время клеточных делений. У здоровых детей и взрослых число копий триплетного повтора варьирует от 6 до 54, а у больных - от 200 до 1800. У больных весь участок гена, содержащий повтор, очень метилирован по цитозину. Сколько метильных групп потребуется для метилирования участка 2-х цепочечной молекулы ДНК, который в своей значащей (смысловой) цепи содержит 300 повторов ЦГГ?

Ответ : 300 Ц в одной цепи, 300 + 300 = 600 Ц во второй цепи, по правилу комплементарности оснований. Всего 900 Ц. Значит, потребуется 900 метильных групп.

19 . Вычислите, тяжелее белок или кодирующая часть его гена? Ответ: Предположим, что количество аминокислот в белке-мише-

ни равняется Х, тогда масса этого белка составит 110× Х. Количество нуклеотидов в экзонах гена, кодирующего этот белок, составляет 3Х, а молекулярная масса, следовательно, равняется 330× 3Х.

110Х < 330 × 3Х. Кодирующие участки гена тяжелее белка.

информации? Выберите один правильный ответ:

ген→иРНК→белок→признак,

Признак →белок →иРНК→ ген→ ДНК,

ИРНК→ ген→белок→признак,

Ген→ ДНК →признак →белок.

2. Белок состоит из 50 аминокислотных остатков. Сколько нуклеотидов в гене? 3. Белок состоит из 130 аминокислот. Установите число нуклеотидов в иРНК и ДНК, кодирующих данный белок, и число молекул тРНК, которые необходимы для синтеза данного белка. Ответ поясните.

4. Белок состоит из 70 аминокислот. Установите, во сколько раз молекулярная масса участка гена, кодирующего данный белок, превышает молекулярную массу белка, если средняя молекулярная масса аминокислоты – 110, а нуклеотида – 300. Ответ поясните.

6. Согласно указаниям наследственной информации клетка синтезирует белок, в начале которого соединены аминокислоты в такой последовательности: лейцин - гистидин - аспарагин - валин - лейцин - триптофан - валин - аргинин - аргинин - пролин - треонин- серин - тирозин - лизин - валин... Определите иРНК, управляющую синтезом указанного полипептида.

7. Какой триплет соответствует антикодону ААУ на тРНК?

8. Фрагмент цепи иРНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ЦГАГУАУГЦУГГ. Определите последовательность нуклеотидов на ДНК, антикодоны тРНК и последовательность аминокислот, которая соответствует данному фрагменту гена.

митоз,мейоз:

1. Во время аномального митоза в культуре ткани человека одна из коротких хромосом (№21) не разделилась, а целиком ушла в одну из дочерних клеток. Какие наборы хромосом будет нести каждая из дочерних клеток?

2. В соматической клетке растения 16 хромосом. Одна из клеток вошла в митоз, но на стадии анафазы веретено деления было разрушено колхицином. Клетка выжила, закончила митоз. Определите количество хромосом и ДНК в этой клетке на всех стадиях следующего клеточного цикла?

3. В процессе мейоза одна из гомологичных хромосом человека не поделилась (нерасхождение). Сколько хромосом содержит каждая клетка, образовавшаяся в результате такого мейоза?

4. В клетке животного диплоидный набор хромосом равен 46. Определите количество молекул ДНК перед мейозом, после первого и после второго деления?

5. Клетка гонады перед мейозом имеет генотип ааВвСС. Напишите генотипы клеток:

а) для всех стадий сперматогенеза;

б) для всех стадий овогенеза.

6. Сколько яйцеклеток могут дать 500 овоцитов I порядка? 500 овоцитов II порядка? Ответ поясните схемой овогенеза.

1. если кодовый триплет тРНК состоит из ААУ, то как будет выглядеть триплет ДНК?

2. какие органоиды состоят из двух субъедини?

3. сколько сперматозоидов образуется в результате сперматогенеза из одной диплоидной первичной половой клетке?

4. как классифицируют мутации по воздействию на клетки?

5. в каких отношениях находятся гриб и водоросль, образующие лишайник?

6. в чем проявляется недостаточность георафического критерия вида?

7. примером внутривидовой за существование являются отношения.....?

8. полное истребление одного вида другим возможно в результате.....?

9. в какой экосистеме наиболее интенсивный круговорот веществ?

10. окислительное фосфорилирование происходит в.......?

11. какой набор хромосом у покрытосеменных растений имеет эндосперм?

12. какой белок был получен одним из первых с помощью методов генетической инженерии?

13. к чему ведет увеличение численности популяции жертв?

15. какая экосистема является наиболее нестабильной?

16. какой из атмосферных факторов является наиболее постоянным?

17. сколько нуклеотидов содержит мРНК, если синтезированный по ней белок состоит из 120 аминокислотных остатков?

18. какой набор хромосом у покрытосеменных растений имеет зародыш?

19. как называется явление, когда один ген подавляет действие другого (неаллельного) гена?

20. при помощи какого метода селекции добавляются повышение гомозиготности....?

21. результатом географического видеообразования является(-ются)?

22. в чем проявляется недостаточность физиологического критерия вида....?

23. какая полость тела у белой планарии?

24. бактериофаги-это.....?

состоит из нитей, в клетках есть ядро, но нет пластид, пищу всасывают; г) Клетки имеют ядро, но лишены пластид. Пищу поедают, активно её отыскивают; д) Организм не имеет клетки, состоит из органических веществ.

Какое деление мейоза сходно с митозом? Объясните, в чем оно выражается. К какому набору хромосом в клетке приводит мейоз.

1) сход­ство с ми­то­зом на­блю­да­ет­ся во вто­ром де­ле­нии мей­о­за;

2) все фазы сход­ны, к по­лю­сам клет­ки рас­хо­дят­ся сест­рин­ские хро­мо­со­мы (хро­ма­ти­ды);

3) об­ра­зо­вав­ши­е­ся клет­ки имеют га­п­ло­ид­ный набор хро­мо­сом.

Пример 1.

Пример 2.

С ми­то­зом сход­но пер­вое мей­о­ти­че­ское де­ле­ние, так как в ин­тер­фа­зе перед мей­о­зом-1 идет удво­е­ние ге­не­ти­че­ско­го ма­те­ри­а­ла и в ре­зуль­та­те к по­лю­сам от­хо­дят хро­мо­со­мы. Об­ра­зу­ют­ся две ди­пло­ид­ные клет­ки, как и при ми­то­зе. А при мей­о­зе-2 из каж­дой клет­ки об­ра­зу­ют­ся две с га­п­ло­ид­ным на­бо­ром хро­мо­сом.

Оцените это решение в баллах:

Пример 3.

Оцените это решение в баллах:

Пример 4.

Сход­ное де­ле­ние ми­то­за и мей­о­за - это про­фа­за. В ней про­ис­хо­дит спи­ра­ли­за­ция мо­ле­ку­лы ДНК, они утол­ща­ют­ся и уко­ра­чи­ва­ют­ся. Это де­ле­ние при­во­дит к об­ра­зо­ва­нию 2n2с хро­мо­сом в клет­ке.

Оцените это решение в баллах:

Задание № 11378

Участок молекулы ДНК имеет следующий состав: Г-А-Т-Г-А-А-Т-А-Г-Т-Г-Ц-Т-Т-Ц. Перечислите не менее 3-х последствий, к которым может привести случайная замена седьмого нуклеотида тимина на цитозин (Ц).

1) про­изой­дет ген­ная му­та­ция - из­ме­нит­ся кодон тре­тьей ами­но­кис­ло­ты;

2) в белке может про­изой­ти за­ме­на одной ами­но­кис­ло­ты на дру­гую, в ре­зуль­та­те из­ме­нит­ся пер­вич­ная струк­ту­ра белка;

3) могут из­ме­нить­ся все осталь­ные струк­ту­ры белка, что по­вле­чет за собой по­яв­ле­ние у ор­га­низ­ма но­во­го при­зна­ка.

Пример 1.

Оцените это решение в баллах:

Пример 2.

А - из­ме­не­ние струк­ту­ры ДНК и ге­не­ти­че­ской ин­фор­ма­ции; Б - воз­мож­на му­та­ция; В - воз­мож­на дес­пи­ра­ли­за­ция хро­мо­сом, утра­та ДНК спо­соб­но­сти вы­пол­нять свои функ­ции.

Оцените это решение в баллах:

Пример 3.

Оцените это решение в баллах:

Пример 4.

Син­тез не­нуж­но­го белка, воз­ник­но­ве­ние му­та­ции может при­ве­сти к ги­бе­ли клет­ки. Син­тез но­во­го белка, но­во­го при­зна­ка, новых свойств.

Оцените это решение в баллах:

Задание № 11380

Объясните, в чем заключается сходство и различие мутационной и комбинативной изменчивости.

1) сход­ство: му­та­ци­он­ная и ком­би­на­тив­ная из­мен­чи­во­сти за­тра­ги­ва­ют ге­но­тип ор­га­низ­ма и на­сле­ду­ют­ся; от­ли­чия:

2) му­та­ции - из­ме­не­ния ге­но­ти­па обу­слов­ле­ны из­ме­не­ни­ем на­след­ствен­ных струк­тур (генов, хро­мо­сом, ге­но­ма);

3) при ком­би­на­тив­ной из­мен­чи­во­сти воз­ни­ка­ют раз­ные со­че­та­ния генов.

Пример 1.

Оцените это решение в баллах:

Пример 2.

1 - Сход­ство му­та­ци­он­ной и ком­би­на­тив­ной из­мен­чи­во­сти про­яв­ля­ет­ся в из­ме­не­нии ге­но­ти­па особи. Эти из­ме­не­ния на­след­ствен­но пе­ре­да­ют­ся. 2 - Му­та­ци­он­ная из­мен­чи­вость – слу­чай­ное из­ме­не­ние генов, хро­мо­сом. 3 - Ком­би­на­тив­ная из­мен­чи­вость обу­слов­ле­на об­ра­зо­ва­ни­ем га­п­ло­ид­ных кле­ток (с раз­ным на­бо­ром хро­ма­тид) в мей­о­зе, и при опло­до­тво­ре­нии новые со­че­та­ния хро­мо­сом - из­ме­ня­ет­ся ге­но­тип.

Оцените это решение в баллах:

Пример 3.

Оцените это решение в баллах:

Пример 4.

Му­та­ци­он­ная из­мен­чи­вость, в от­ли­чие от ком­би­на­тив­ной, яв­ля­ет­ся одной из дви­жу­щих сил эво­лю­ции. Му­та­ци­он­ная из­мен­чи­вость и ком­би­на­тив­ная за­тра­ги­ва­ют гены. Ком­би­на­тив­ная ведет к пе­ре­ком­би­на­ции генов, в от­ли­чие от му­та­ци­он­ной.

Оцените это решение в баллах:

Задание № 12073

Какой хромосомный набор характерен для ядер клеток эпидермиса листа и восьмиядерного зародышевого мешка семязачатка цветкового растения? Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления образуются эти клетки.

1. Эпидермис листа имеет диплоидный набор хромосом. Взрослое растение является спорофитом.

2. Все клетки зародышевого мешка гаплоидны, но в центре находится диплоидное ядро(образуется в результате слияния двух ядер) - это уже не восьмиядерный, а семиклеточный зародышевый мешок. Это гаметофит.

3. Спорофит образуется из клеток зародыша семени путем митотического деления. Гаметофит образуется путем митотического деления из гаплоидной споры.

Пример 1.

Оцените это решение в баллах:

Пример 2.

Оцените это решение в баллах:

Пример 3.

Оцените это решение в баллах:

Пример 4.

Оцените это решение в баллах:

Тема: Клетка как биологическая система.

1. Какое значение для формирования научного мировоззрения имело создание клеточной теории М Шлейденом и Т. Шванном?

Элементы ответа:

1) обобщены знания о клетке как о единице строения всех организмов;

2) обоснованно родство живых организмов

3) обоснованна общность происхождения организмов.

2. Каково строение и функции оболочки ядра?

Элементы ответа:

1) отграничивает содержимое ядра от цитоплазмы;

2) состоит из наружной и внутренней мембран, сходных по строению с плазматической мембраной;

3) Имеет многочисленные поры, через которые происходит обмен веществ между ядром и цитоплазмой.

3. Известно, что аппарат Гольджи особенно хорошо развит в железистых клетках поджелудочной железы. Объясните, почему?

Элементы ответа:

1) в клетках поджелудочной железы синтезируются ферменты, которые накапливаются в полостях аппарата Гольджи;

2) в аппарате Гольджи ферменты упаковываются в виде пузырьков;

3) из аппарата Гольджи ферменты выносятся в проток поджелудочной железы.

4. Общая масса митохондрий по отношению к массе клеток различных организмов крысы составляет: в поджелудочной железе – 7,9%, в печени – 18,4%, в сердце – 35,8%. Почему в клетках этих органов различное содержание митохондрий?

Элементы ответа:

1) митохондрии являются энергетическими станциями клетки, в них синтезируются и накапливаются молекулы АТФ;

2) для интенсивной работы сердечной мышцы необходимо много энергии, поэтому содержание митохондрий в ее клетках наиболее высокое;

3) в печени количество митохондрий по сравнению с поджелудочной железой выше, так как в ней идет более интенсивный обмен веществ.

5. Какие процессы проходят на этапах энергетического обмена?

Элементы ответа:

1) на подготовительном этапе сложные органические вещества расщепляются до менее сложных (биополимеры – до мономеров)

2) в процессе гликолиза глюкоза расщепляется до пировиноградной кислоты (или молочной кислоты, или спирта) и синтезируется 2 молекулы АТФ.

3) на кислородном этапе пировиноградная кислота (пируват) расщепляется до углекислого газа и воды и синтезируется 36 молекул АТФ.

6. Участок цепи ДНК, кодирующий первичную структуру полипептида, состоит из 15 нуклеотидов. определите число нуклеотидов на иРНК, кодирующих аминокислоты, число аминокислот в полипептиде и количество тРНК, необходимых для переноса этих аминокислот к месту синтеза. Ответ поясните.

Элементы ответа:

1) иРНК содержит, как и ДНК, 15 нуклеотидов;

2) 15 нуклеотидов образуют 5 триплетов (15:3=5), следовательно, в полипептиде 5 аминокислот;

3) одна тРНК переносит одну аминокислоту, следовательно, для синтеза данного полипептида понадобится 5 тРНК.

7. Белок состоит из 100 аминокислот. Установите, во сколько раз молекулярная масса участка гена, кодирующего данный белок, превышает молекулярную массу белка, если средняя молекулярная масса аминокислоты – 110, а нуклеотида – 300. Ответ поясните.

Элементы ответа:

1) генетический код триплетен, следовательно, белок, состоящий из 100 аминокислот, кодируют 300 нуклеотидов;

2) молекулярная масса белка 100 умножить на 100 = 11000; молекулярная масса гена 300 умножить на 300 = 90000;

3) участок ДНК тяжелее, чем кодируемый им белок, в 8 раз (90000/11000)

8. В процессе трансляции участвовало 30 молекул тРНК. Определите число аминокислот, входящих в состав синтезируемого белка, а также число триплетов и нуклеотидов вгене, который кодирует этот белок.

Элементы ответа:

1) одна тРНК транспортирует одну аминокислоту, следовательно, 30тРНК соответствуют 30 аминокислотам, и белок состоит из 30 аминокилот;

2) одну аминокислоту кодирует триплет нуклеотидов, значит, 30 аминокислот кодируют 30 триплетов;

3) количество нуклеотидов в гене, кодирующем белок из 30 аминокислот, 30*3=90.

9. В биосинтезе полипептида участвовали тРНК с антикодонами УУА, ГГЦ, ЦГЦ, АУУ, ЦГУ. определите нуклеотидную последовательность участка каждой цепи молекулы ДНК, который несет информацию о синтезируемом полипептиде, и число нуклеотидов, содержащих аденин (А), гуанин (Г), тимин (Т) и цитозин (Ц) в двухцепочечной молекуле ДНК. Ответ поясните.

Элементы ответа:

1) антикодоны еРНК комплементарны кодонам иРНК, а последовательность нуклеотидов иРНК комплементарна одной из цепей ДНК;

2) участок одной цепи ДНК – ТТА ГГЦ ЦГЦ АТТ ЦГТ, а состав второй цепи ДНК – ААТ ЦЦГ ГЦГ ТАА ГЦА;

3) число нуклеотидов: А – 7, Т – 7, Г – 8, Ц – 8.

10. Какова роль нуклеиновых кислот в биосинтезе белка?

Элементы ответа:

1) с ДНК информация переписывается на иРНК, которая переносит ее из ядра к рибосоме, иРНК служит матрицей для сборки молекул белка молекул белка;

2) тРНК присоединяют аминокислоты и доставляют их к месту сборки молекулы белка – к рибосоме.

11. В пробирку поместили рибосомы из разных клеток, весь набор аминокислот и одинаковые молекулы иРНК и тРНК, создали все условия для синтеза белка. Почему в пробирках будет синтезироваться один вид белка на разных рибосомах?

Элементы ответа:

1) первичная структура белка определяется последовательностью аминокислот;

2) матрицами для синтеза белка являются одинаковые молекулы иРНК, в которых закодирована одна и та же первичная структура белка.

12. В листьях растений интенсивно протекает процесс фотосинтеза. происходит ли он в зрелых и незрелых плодах? Ответ поясните.

Элементы ответа:

1) фотосинтез происходит в незрелых плодах (пока они зеленые), так как в них имеются хлоропласты;

2) по мере созревания хлоропласты превращаются в хромопласты, в которых фотосинтез не происходит.

13. Фрагмент цепи ДНК имеет последовательность нуклеотидов: ГТГТАТГГААГТ. Определите последовательность нуклеотидов на иРНК, антикодоны соответствующих тРНК и последовательность аминокислот в фрагменте молекулы белка, используя таблицу генетического кода.

1) последовательность нуклеотидов на иРНК: ЦАЦАУАЦЦУУЦА;

2) антикодоны молекул тРНК: ГУГ, УАУ, ГГА, АГУ;

3) последовательность аминокислот в молекуле белка: гис-иле-про-сер.

14. В каких случаях изменение последовательности нуклеотидов ДНК не влияет на структуру и функции соответствующего белка?

Элементы ответа:

1) если в результате замены нуклеотида возникает другой кодон, кодирующий ту же аминокислоту;

2) если кодон, образовавшийся в результате замены нуклеотида, кодирует другую аминокислоту, но со сходными химическими свойствами, не изменяющую структуру белка;

3) если изменения нуклеотидов произойдут в межгенных или нефункционирующих участках ДНК.

15. Какие процессы происходят в ядре клетки в интерфазе?

Элементы ответа:

1) удвоение молекул ДНК;

2) синтез всех видов РНК;

3) формирование рибосом.

16. Какие особенности хромосом обеспечивают передачу наследственной информации?

Элементы ответа:

2) способны к самоудвоению за счет репликации ДНК;

3) способны распределяться в клетках, обеспечивая преемственность признаков.

17. Общая масса всех молекул ДНК в 46 хромосомах одной соматической клетки человека составляет около 6*10-9мг. Определите, чему равна масса всех молекул ДНК в сперматозоиде и соматической клетке перед началом деления и после его окончания. Ответ поясните.

Схема решения задачи включает:

1) перед началом деления в исходной клетке количество ДНК удваивается и масса равна 2*6*10-9 = 19*10-9 мг;

2) после окончания деления в соматической клетке количество ДНК остается таки же, как в исходной клетке: 6*10-9 мг;

3) в половых клетках 23 хромосомы, то есть в два раза меньше, чем в соматических, соответственно масса ДНК в сперматозоиде в два раза меньше и составляет

6*10-9: 2 = 3*10-9.

18. Раскройте механизмы, обеспечивающие постоянство числа и формы хромосом в клетках организмов из поколения в поколение?

Элементы ответа:

1) благодаря мейозу образуются гаметы с гаплоидным набором хромосом;

2) при оплодотворении в зиготе восстанавливается диплоидный набор хромосом, что обеспечивает постоянство хромосомного набора;

3) рост организма происходит за счет митоза, обеспечивающего постоянство числа хромосом в соматических клетках.