Транскрипция. 2.2.1 Транскрипция и трансляция - Планы занятия и самоподготовки. 4. Решение задач
 Скачать 75.67 Kb.
|
|
2.2 Транскрипция и трансляция План занятия 1. Ответы преподавателя на вопросы студентов. 2. Входной контроль знаний. 3. Обсуждение ключевых аспектов биохимии по теме занятия. 4. Решение задач. 5. Компьютерное тестирование по теме занятия. План самостоятельной подготовки к занятию 1. Прочитать соответствующие разделы учебника. 2. Пройти тестирование по теме на платформе Moodle. 3. Письменно решить задачи для самостоятельной работы. 4. Проверить собственные знания по списку вопросов для самоконтроля. Вопросы для самоподготовки 1. Транскрипция. 2. Биосинтез белков (трансляция). 3. Ингибиторы матричного биосинтеза. Задачи Задача 2.2.1 Нуклеотидная последовательность в мРНК кодирует при строго определенной рамке считывания одну и только одну последовательность аминокислот в полипептиде. Можно ли, исходя из данной последовательности аминокислотных остатков в белке, например цитохроме С, предсказать нуклеотидную последовательность единственной мРНК, кодирующей этот белок? Обоснуйте ваш ответ. Задача 2.2.2 Транскрибируемая цепь двухцепочечной ДНК содержит последовательность: 5’-CTTAACACCCCTGACTTCGCGCCGTCG-3’. 1) Какая последовательность мРНК может транскрибироваться с этой цепи? 2) Возможна ли одновременная транскрипция другой цепи ДНК? Если да, то совпадет ли полученная аминокислотная последовательность с последовательностью, которую вы получите в ответе на вопрос 1)? Задача 2.2.3 В молекуле коллагена обнаруживаются аминокислоты гидроксипролин и гидроксилизин. Однако, для этих аминокислот отсутствуют кодоны в мРНК. Объясните появление этих аминокислот в молекуле коллагена. Напишите их структурные формулы. Задача 2.2.4 ДНК-полимеразы могут корректировать ошибки, а корректирующая способность РНК-полимеразы весьма ограничена. Учитывая, что замена единственного основания при репликации или транскрипции может привести к ошибке в синтезе белка, приведите возможное биологическое объяснение такого различия между ферментами. Задача 2.2.5 Определенная последовательность оснований мРНК будет кодировать одну и только одну последовательность аминокислот в полипептиде, если определена рамка считывания. Можно ли, исходя из последовательности аминокислот в белке, например в цитохроме C, предсказать последовательность оснований в единственной мРНК, кодирующей этот белок? Поясните ваш ответ. Задача 2.2.6 мРНК синтезируемые РНК-полимеразой считываются в направлении 3’⟶5’, а синтез рибонуклеотидов идет в направлении 5’⟶3’. Напишите последовательность нуклеотидов 5’⟶3’, которая транскрибировалась в последовательность мРНК 5’-UAGUGACAGUUGCGAU-3’. Задача 2.2.7 Объясните почему мРНК, тРНК и рРНК разрушаются в клетке с разными скоростями? Назовите функции этих типов РНК. Задача 2.2.8 В процессе синтеза белка первым кодоном в мРНК является кодон AUG, кодирующий аминокислоту метионин. Объясните почему в белках N-терминальный аминокислотный остаток может быть отличным от метионина? Задача 2.2.9 Химический анализ показал, что 28 % от общего числа нуклеотидов данной мРНК приходится на аденин, 6 % — на гуанин, 40 % — на урацил. Каков должен быть нуклеотидный состав соответствующего участка двухцепочечной ДНК, информация с которого «переписана» данная мРНК? Задача 2.2.10 Каков будет состав второй цепочки ДНК, если первая содержит 18 % гуанина, 30 % аденина и 20 % тимина? Задача 2.2.11 При очистке препаратов рибосом исследователи отмечали, что хорошо очищенные образцы, содержащие только рибосомы, обладали меньшей активностью, чем менее очищенные. Дайте биохимическое объяснение этому феномену. Задача 2.2.12 Объясните, какое событие для клетки более вредное — ошибка при синтезе молекулы ДНК во время репликации или ошибка в синтезе молекуле мРНК во время транскрипции? Задача 2.2.13 Если в клетках позвоночных блокируется сплайсинг мРНК, блокируются и реакции модификации рРНК. Объясните это наблюдение. Задача 2.2.14 Бледная поганка содержит несколько опасных соединений, включая смертельный яд α-аманитин. Этот токсин блокирует элонгацию РНК путем связывания с эукариотической РНК-полимеразой II с очень высоким сродством; он смертельно опасен уже в такой низкой концентрации, как 10⁻⁸ М. Сначала у человека, съевшего этот гриб, проявляется желудочно-кишечное расстройство (вызываемое некоторыми другими токсинами поганки). Потом эти симптомы исчезают, но через 48 ч человек умирает, обычно от поражения печени. Объясните, почему α-аманитину нужно столько времени, чтобы погубить человека? Задача 2.2.15 Большинство аминокислот кодируется несколькими кодонами и связывается с несколькими тРНК — каждая со своим антикодоном. Напишите все возможные антикодоны для четырех кодонов глицина: 5’-GGU-3’, 5’-GGC-3’, 5’-GGA-3’ и 5’-GGG-3’. На основании своего ответа определите, какие положения в антикодонах наиболее важны для определения соответствующих кодонов в случае глицина. Какие основания кодона и антикодона образуют «качающиеся» пары? В каких парах кодон-антикодон все три позиции связаны уотсон-криковскими водородными связями? Задача 2.2.16 Геном E. coli содержит приблизительно 4,6×10⁶ нуклеотидных пар и 4 тыс. генов. Геном млекопитающих содержит приблизительно 33×10⁹ нуклеотидных пар и 30 тыс. генов. Средний размер гена прокариот — 1000 нуклеотидных пар. 1) Рассчитайте долю нетранскрибируемой ДНК E. coli. 2) Хотя многие гены млекопитающих больше, чем гены прокариот, продукты этих генов имеются сходные размеры с бактериальными. Рассчитайте долю некодирующей белки ДНК. Литература 1. Биохимия : учебник / под ред. Е. С. Северина. - 5-е изд., испр. и доп. - М. : ГЭОТАР-Медиа, 2014. - 768 с. : ил. — РАЗДЕЛ 4 (главы IV—VI). Биосинтез нуклеиновых кислот и белков (матричные биосинтезы). Основы молекулярной генетики. Терминология Альтернативный сплайсинг — вариант сплайсинга матричных РНК (мРНК), при котором в ходе экспрессии гена на основе одного и того же первичного транскрипта (пре-мРНК) происходит образование нескольких зрелых мРНК. Вырожденность — соответствие нескольких кодонов одной аминокислоте Интеркаляция ДНК — встраивание различных лигандов между основаниями ДНК, что ведет к локальному изменению структуры ДНК и ингибированию репликации и транскрипции Интрон — последовательность нуклеотидов гена, которые транскрибируются, но впоследствии вырезаются и не кодируют белок. Коллинеарность — линейное соответствие последовательности кодонов гена и последовательности аминокислот в белковом продукте Линейность — свойство генетического кода означающее, что считывание информации с мРНК происходит непрерывно. Полисома (полирибосома) — комплекс мРНК и двух или нескольких рибосом. Промотор — последовательность ДНК, к которой присоединяется РНК-полимераза для начала транскрипции. Рибосома — надмолекулярный комплекс рРНК и белков, осуществляющий синтез белка. РНК-полимераза — фермент, катализирующий образование РНК из нуклеозидтрифосфатов на матрице ДНК. Сплайсинг — энзиматическое соединение фрагментов РНК или белка. Специфичность– соответствие кодона только одной аминокислоте Транскрипция — ферментативный процесс синтеза РНК с использованием ДНК в качестве матрицы. Транскрипционный фактор — белки, взаимодействующие с определенными регуляторными сайтами и ускоряющие или замедляющие процесс транскрипции Трансляция — процесс синтеза белка из аминокислот при помощи рибосом на матрице информационной (матричной) РНК. Экзон — сегмент гена эукариот, кодирующий последовательность конечного продукта гена (РНК или белок). |