V. Контролирующие задачи.

1. Смысловая нить ДНК, соответствующая гену вазопрессина (гормона гипофиза, повышающего кровяное давление), содержит следующую последовательность нуклеотидов: АЦААТААААЦТТЦТААЦАГГАГЦАЦЦА. Определите последовательность нуклеотидов во второй нити ДНК; последовательность нуклеотидов в и-РНК; число и последовательность аминокислот, входящих в состав вазопрессина.

2. Участок гена, контролирующего синтез одного из видов антител, имеет следующую последовательность нуклеотидов: ТТТТАЦАЦАТГТЦАГ. Определите последовательность нуклеотидов и-РНК и последовательность аминокислот в белковой молекуле, которая синтезируется под контролем этого гена.

3. Начальный участок цепи А инсулина представлен следующими пятью аминокислотами: глицин – изолейцин – валин – глутамин – глутамин. Определите структуру участка ДНК, кодирующего эту часть цепи инсулина.

4. Определите антикодоны т-РНК, участвующие в синтезе начального участка нормального гемоглобина человека, который имеет следующее строение: валин-лейцин-лейцин-треонин-пролин-глутамин-глутамин-лизин…

5. При биосинтезе белка миоглобина к рибосоме последовательно доставлены аминокислоты транспортными РНК, имеющими антикодоны: УУУ; ГЦА; УУУ; УЦУ; УГА; ЦАА. Определите структуру полипептида.

6. Известно, что расстояние между двумя соседними нуклеотидами в спирализованном состоянии молекулы ДНК, измеренной вдоль оси спирали составляет 34 х 10^{-11 м. Какую длину имеют структурные гены, определяющие молекулу нормального гемоглобина, включающего 287 аминокислот?}

7. Фрагмент и-РНК, которая образуется при транскрипции гена инсулина имеет следующий состав: УУУГУУГАУЦААЦАЦУУАУГУГГГУЦАЦАЦ. Определите соотношение (А+Т)/(Г+Ц) во фрагменте названного гена.

8. Известно, что ген фермента аминоацил-тРНК-синтетазы содержит 4 интрона (два по 24 нуклеотида и два по 36 нуклеотидов) и 3 экзона (два по 120 нуклеотидов и один 96 нуклеотидов). Какое число нуклеотидов входит в про-м-РНК и в м-РНК? Определите также количество аминокислот в белке, который зашифрован в данном гене.

9. В гене эндонуклеазы (фермент, участвующий в репарации ДНК) на интроны приходится 40%. Определите количество аминокислот в белке и длину про-и-РНК, если на интроны приходится 180 триплетов?

10. Подсчитайте длину гена, кодирующего следующий олигопептид: валин-лейцин-лейцин-глутамин-фенилаланин-триптофан-цистеин-триптофан-валин-глицин-лизин-аргинин-гистидин-метионин-аргинин-тирозин, если расстояние между нуклеотидами в ДНК равняется 34х10^{-11 м. Известно также, что при процессинге данного белка был вырезан интрон, состоящий из 12 нуклеотидов.}

11. При серповидно-клеточной анемии в эритроцитах человека присутствует аномальный гемоглобин S (HbS), имеющий последовательность аминокислот: валин-лейцин-лейцин-треонин-пролин-валин-глутамин-лизин…

Нормальный гемоглобин человека имеет следующую структуру: валин-лейцин-лейцин-треонин-пролин-глутамин-глутамин-лизин… Чем вызвано данное заболевание?

12. В состав хроматина входят гистоновые белки фракций H₁, H_2A, H_2B, H₃, H₄. Укажите какие из них образуют октамер - центральную часть нуклеосомы. Чем образованы межнуклеосомные участки дезоксирибонуклеопротеидной фибриллы?

Для того, чтобы понять истинную сущность генетики, необходимо рассматривать действие генов сначала на уровне отдельной клетки и только потом на уровне целого организма. Поэтому прежде, чем пытаться ответить на вопрос о том, каким образом гены родительских клеток управляют процессом образования целого организма будущего ребенка, следует объяснить те механизмы, с помощью которых гены управляют образованием клеточных структур и компонентов при последовательных циклах роста и деления клеток. Иными словами, нужно рассмотреть основную биологическую проблему – как происходит рост и воспроизведение с точки зрения управляемого генами химического синтеза нового клеточного материала. Для выяснения этого вопроса необходимо изучить химическую природу наследственного материала.

В 1869 году Фридрих Мишер обнаружил в ядре особое вещество, обладавшее кислыми свойствами и назвал его нуклеин. В 1889г. Альтман ввел термин нуклеиновые кислоты. А Коссель установил, что в состав нуклеиновых кислот входят азотистые основания ( аденин, гуанин, цитозин, тимин и урацил – первые из них относятся к пуриновым, а последние к пиримидиновым азотистым основаниям), остаток фосфорной кислоты и сахара, содержащего пять атомов углерода.

Последующий анализ проведенный П. Левеном и У. Джонсоном, показал, что существует два крайне различных типа нуклеиновых кислот, названные ДНК и РНК. В ДНК углевод представлен дезоксирибозой, в РНК – рибозой. Кроме того в РНК нет тимина, вместо него урацил. Азотистое основание, углевод и фосфорная кислота связаны друг с другом, образуя нуклеотид. Часть нуклеотида, состоящая из соединенных между собой азотистого основания и углевода ( без фосфата), называется нуклеозидом.

В 1924 г. Р. Фельген разработал методы цитологического распознавания ДНК и РНК. Он доказал, что ДНК находится в ядре, а РНК в цитоплазме. В 1934 г. Т. Касперссон показал, что ДНК является главной составляющей частью хромосом, в которых она связана с белком.