Задача 12. Какие аминокислоты могут транспортировать к рибосомам тРНК с антикодонами:
АУГ, ААА, ГУЦ, ГЦУ, ЦГА, ЦУЦ, УАА, УУЦ, и какие ферменты участвуют в их активации и транспорте?
Ответ: По заданным антикодонам (АУГ, ААА, ГУЦ …) определяем (по принципу комплементарности) кодоны и соответствующие им аминокислоты: УАЦ, УУУ, ЦАГ … тирозин - фенилаланин – глутамин. Ферменты, участвующие в их активации и транспорте: тирозитацил-тРНК-синтетаза; фенилаланинацил-тРНК-синтетаза; глутаминацил-тРНК-синтетаза …
Задача 13. Полипептид содержит следующие аминокислоты: метионин, триптофан, лизин, триптофан, валин. Определить антикодоны тРНК, принимающие участие в синтезе этого белка.
Ответ: Для заданных аминокислот в полипептиде (мет - трип –лиз - трип - вал) находим кодоны матричной РНК: АУГ – УГГ - ААА – УГГ - ГУУ, а затем, по принципу комплементарности, и соответствующие им антикодоны тРНК, принимающие участие в синтезе этого белка: УАЦ – АЦЦ –УУУ – АЦЦ - ЦАА.
Трансляция
Задача 14. В рибосому последовательно поступают тРНК со следующими антикодонами: УУА, ГЦА, ГГА, ЦУУ. Определите последовательность аминокислот в синтезируемом участке полипептида.
Ответ: По заданным антикодонам тРНК (УУА, ГЦА, ГГА, ЦУУ) находим комплементарные им кодоны матричной РНК: ААУ, ЦГУ, ЦЦУ, ГАА, а затем, по таблице генетического кода – соответствующие им аминокислоты: аспарагин, аргинин, пролин, глютаминовая кислота.
Задача 15. Участок мРНК имеет триплетную структуру: АЦА УУА УАА АУГ УУУ.
Какой этап трансляции осуществляется на этом участке?
Ответ: В условии задачи даны 5 триплетов матричной РНК транслируемого на рибосоме участка. Видно, что третий триплет – УАА - это стоп-кодон – терминатор трансляции. Следовательно, на этом участке происходит терминация трансляции данного гена. А следующий кодон - АУГ инициирует трансляцию следующего гена.
Изменчивость
Задача 16. Покажите, как отразится на последующей трансляции добавление аденилового нуклеотида к началу данной кодирующей последовательности:
5/ - АУГ ГУГ ЦАГ АЦУ ГАГ ГАЦ ЦАЦ
Ответ: При добавлении аденилового нуклеотида произойдёт сдвиг рамки считывания на один знак влево: ААУ ГГУ ГЦА ГАЦ УГА ГГА ЦЦА Ц
По таблице кодонов находим соответствующие аминокислоты и убеждаемся, что полипептид, образовавшийся в результате мутации, имеет совершенно другую последовательность аминокислот. При этом 5-й кодон – УГА, является терминирующим.
Задача 17. Информация, о каких триплетах может получиться при точечной мутации триплета АГА?
Ответ: Точечной мутации (изменению одного нуклеотида) подвергается триплет АГА. Рассмотрим варианты, последовательно замещая первый нуклеотид на любой из оставшихся трёх, затем – аналогично – второй и третий. Получаем соответственно три ряда вариантов:
1) ГГА, ЦГА, ТГА; 2) АЦА, ААА, АЦА; 3) АГГ, АГЦ, АГТ.
Задача 1. Участок инициации синтеза полипептида в молекуле мРНК имеет нуклеотидную последовательность ГУАУАААУГУУУЦААЦАУ.
Какие триплеты данной мРНК кодируют первые аминокислоты полипептида?
Ответ: Первые аминокистлоты полипептида кодируют триплеты (кодоны) матричной РНК: третий - АУГ (инициирующий метиониновый) и все следующие за ним. Значения кодонов см. в таблице кода.
Задача 2. Искусственно синтезированы короткие полинуклеотидные цепочки с таким взаимным расположением нуклеотидов:
…….5/ УУГУУГУУГУУГУУГУУГУУГ…..3/
Каждая цепочка равновероятно (случайно) может начинаться с любой точки – любого нуклеотида. Каким будет результат трансляции всех возможных вариантов таких цепочек?
Ответ: Возможны три варианта трансляции:
а) поли УУГ транслирует полилейцин;
б) поли УГУ транслирует полицистеин;
в) поли ГУУ транслирует поливалин.
Задача 3. Участок мРНК имеет структуру 5/АЦАУГААУГЦЦУЦУАГУЦУААУУУ3/
Известно, что на этом участке находятся точки терминации для одного белка и инициации для следующего.
Что можно сказать о рамках считывания этих белков?
Ответ: Подразумевается, что точка начала считывания расположена перед первым триплетом. Тогда, отсчитывая нуклеотиды по три, видим, что второй триплет – терминирующий кодон - УГА. Стоящий перед ним кодон АЦА транслироваться не будет, а следующий - АУГ является инициирующим для синтеза молекулы белка. Седьмой кодон – терминирующий кодон УАА. Стоящий после него кодон также транслироваться не будет (5/АЦА УГА АУГЦЦУЦУАГУЦ УАА УУУ3/)
Задача 4. Эукариотический ген содержит 5 интронов.
а) что можно сказать о числе экзонов в его составе?
б) какое количество вариантов матричной РНК может образоваться в результате альтернативного сплайсинга при созревании первичного траскрипта?
Ответ: 1) Предполагается, что ген не может начинаться и заканчиваться интроном. Тогда количество экзонов в составе гена, имеющего 5 интронов, будет равным 6.
2) в результате альтернативного сплайсинга при созревании первичного траскрипта гена, содержащего 5 интронов, может образоваться 720 вариантов матричной РНК.
Задача 5. Матричная РНК имеет следующую нуклеотидную последовательность:
КЭП-5\НТО- АУГУГУЦЦАГУУ УГА АЦУУГГГЦЦГЦА-3/НТО- полиаденилированный 3/ конец.
Каким будет результат трансляции данной мРНК 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 УГА?
Ответ: 1. Кодон УГА при наличии особой перекодирующей его последовательности в 3/НТО будет кодировать аминокислоту селеноцистеин. В результате образуется 1 полипептид, содержащий 9 аминокислот.
2. Кодон УГА при отсутствии особой перекодирующей последовательности, будет иметь значение в соответствии с таблицей генетического кода, то есть – выполнять функцию терминирующего кодона при трансляции.
В результате образуются 2 коротких полипептида, каждый из 4-х аминокислот.
Задача 1. Определите тип яйцеклетки: «Яйцеклетка содержит большое количество желтка сосредоточенного в центре клетки, активная зона цитоплазмы и ядро расположены по поверхности. Такая яйцеклетка есть у насекомых.
Ответ: Тип яйцеклетки центролецитальный
Задача 2. У девятипоясного броненосца тату всегда рождается четное количество одинаковых детенышей. Как вы считаете, что происходит у этого животного при оплодотворении?
Ответ: У этого животного происходит оплодотворение нескольких яйцеклеток и в норме на стадии тотипотентных бластомеров происходит развитие монозиготных близнецов.
Задача 3. Объясните, в чем заключается сходство способов размножения у одноклеточных организмов - дрожжевых грибов и многоклеточных организмов – кишечнополостных? Какие преимущества дает этот способ размножения?
Ответ: Для этих групп организмов характерно бесполое размножение путем почкования. Это решает вопрос быстрого размножения и увеличения количества особей в популяции.
Задача 4. Сперматозоиды в семенной жидкости развивают скорость, равную 5см/ч, что применительно к их размерам, примерно в 1,5 раза быстрее, чем скорость пловца-олимпийца. Объясните, какие особенности их организации обусловливают такую скорость передвижения?
Ответ: В шейке сперматозоида расположена митохондрия спирального строения, в ней вырабатывается энергия необходимая на активное передвижение, большую часть энергии сперматозоид получает в виде фруктозы, которой много в эякуляте. Жгутик, состоящий из 9 пар микротрубочек и дуплет – в центре, является органоидом активного передвижения.
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. Свяжите показатели ядерно-цитоплазменных отношений с функциональной ролью половых клеток.
Ответ: Низкие показатели ядерно-цитоплазматических отношений яйцеклеток связаны с наличием большого объема цитоплазмы, в которой располагается питательный материал для будущего зародыша, происходит накопление копий РНК. В сперматозоидах объем цитоплазмы мал. Почти вся клетка занята ядром, этот факт связан с иной функций гамет – доставка наследственного материала к яйцеклетке.
Самоконтроль по ситуационным задачам:
Задача 1. Определите тип яйцеклетки: «Яйцеклетка содержит большое количество желтка сосредоточенного в центре клетки, активная зона цитоплазмы и ядро расположены по поверхности. Такая яйцеклетка есть у насекомых.
Ответ: Тип яйцеклетки центролецитальный
Задача 2. У девятипоясного броненосца тату всегда рождается четное количество одинаковых детенышей. Как вы считаете, что происходит у этого животного при оплодотворении?
Ответ: У этого животного происходит оплодотворение нескольких яйцеклеток и в норме на стадии тотипотентных бластомеров происходит развитие монозиготных близнецов.
Задача 3. Объясните, в чем заключается сходство способов размножения у одноклеточных организмов - дрожжевых грибов и многоклеточных организмов – кишечнополостных? Какие преимущества дает этот способ размножения?
Ответ: Для этих групп организмов характерно бесполое размножение путем почкования. Это решает вопрос быстрого размножения и увеличения количества особей в популяции.
Задача 4. Сперматозоиды в семенной жидкости развивают скорость, равную 5см/ч, что применительно к их размерам, примерно в 1,5 раза быстрее, чем скорость пловца-олимпийца. Объясните, какие особенности их организации обусловливают такую скорость передвижения?
Ответ: В шейке сперматозоида расположена митохондрия спирального строения, в ней вырабатывается энергия необходимая на активное передвижение, большую часть энергии сперматозоид получает в виде фруктозы, которой много в эякуляте. Жгутик, состоящий из 9 пар микротрубочек и дуплет – в центре, является органоидом активного передвижения.
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. Свяжите показатели ядерно-цитоплазменных отношений с функциональной ролью половых клеток.
Ответ: Низкие показатели ядерно-цитоплазматических отношений яйцеклеток связаны с наличием большого объема цитоплазмы, в которой располагается питательный материал для будущего зародыша, происходит накопление копий РНК. В сперматозоидах объем цитоплазмы мал. Почти вся клетка занята ядром, этот факт связан с иной функций гамет – доставка наследственного материала к яйцеклетке.
Образование гамет
Задача 1. Если у женского организма с генотипом “Mm” ген «M” попал в яйцеклетку, куда попадет ген «m»? Куда еще может попасть ген «M»? А куда не может попасть ген «m» и почему?
Обоснуйте выводы, используя материал занятия по теме: «Размножение» (гаметогенез).
Примечание: В задаче подразумевается преобразование одной исходной – первичной половой клетки.
Ответ: строится на схеме овогенеза. Ген «m» попадёт в направительное тельце и не может попасть я яйцеклетку, поскольку она уже получила аллель. «M».
Задача 2. У человека кареглазость – доминантный признак, а голубоглазость – рецессивный.
Сколько типов яйцеклеток, различающихся по аллелям цвета глаз, производит кареглазая женщина, отец которой был голубоглазым?
Решение:
Дано:
| Ген (аллель) и определяемый им признак | Признак и определяющие его возможные генотипы | Схема решения и ответ | ||
| А – аллель кареглазости | АА, Аа | Р. ♂ (отец женщины) аа
F1 ♀ (женщина) Аа
Гаметы:
| ||
| а – аллель голубоглазости | аа | |||
Ответ: Кареглазая женщина, отец которой был голубоглазым, образует 2 сорта гамет.
Задача 3. Стоматологическое заболевание - «Микросомия гемифациальная» или односторонняя гипоплазия (недоразвитие) лица, сопровождается односторонней аномалией ушной раковины с одновременной гипоплазией нижней челюсти на той же стороне. Патология определяется аутосомным доминантным геном.
Сколько типов сперматозоидов, различающихся по аллелям данного заболевания, производит здоровый мужчина?
Ответ: здоровый мужчина производит один тип гамет, так как в его генотипе будут находиться рецессивные гены, которые при полном доминировании проявляют свое действие только в гомозиготном состоянии.
Полное доминирование
Задача 4. У человекаправорукость доминируетнад леворукостью. Оба супруга праворукие, по генотипу - гетерозиготы.
Можно ли от этого брака ожидать рождение леворукого ребенка?
Решение:
Дано:
| Ген (аллель) и определяемый им признак | Признак и определяющие его возможные генотипы | Схема решения и ответ | ||||||||||||||
| А – аллель праворукости | Праворукость - преимущественное владение правой рукой - АА, Аа | Правша Правша
Р. ♀ Аа х ♂ Аа
Гаметы: (G) F:
| ||||||||||||||
| а – аллель леворукости | Леворукость - преимущественное владение левой рукой - аа | |||||||||||||||
| F леворукий -? |
Ответ: У праворуких гетерозиготных родителей может родиться ребёнок-левша с вероятностью 1/4, или 25%.
Задача 5. Голубоглазый мужчина, родители которого имели карие глаза, женился на кареглазой женщине, у отца которой глаза были голубые, а у матери – карие.
Какое потомство можно ожидать от этого брака, если известно, что ген карих глаз доминирует над геном голубых?
| Ген признак А кареглазость а голубоглазость F -? | Р♀кар. х ♂гол. Р♀ кар. ♂кар. кар. гол. Р ♀ Аа х аа G А а а F кар гол Аа аа |
Ответ: от этого брака можно ожидать рождения кареглазых детей с вероятностью 0,5 (50%) и голубоглазых детей с такой же вероятностью.
Задача 6. У человека доминантный ген - «Д» вызывает аномалию развития скелета – «Черепно–ключичный дизостоз», выражающуюся в изменении костей черепа и редукции ключиц. Женщина с нормальным строением скелета вышла замуж за мужчину с черепно-ключичным дизостозом. Ребёнок от этого брака имел нормальное строение скелета. Можно ли по фенотипу ребёнка определить генотип его отца? Ответ обоснуйте.
Ответ:Можно, так как ребёнок по генотипу является рецессивной гомозиготой, при этом от матери он получает только один рецессивный аллель (гипотеза чистоты гамет), а второй аллель – должен быть отцовского происхождения. Поскольку отец болен - у него имеется доминантный аллель. Следовательно, отец гетерозиготен.
Неполное доминирование
Задача 7. У человека курчавость (вьющиеся волосы) - доминантный признак, а прямые волосы – рецессивный признак. У гетерозигот волосы волнистые. Какой тип волос может быть у детей (и с какой вероятностью), если оба родителя имеют волнистые волосы?
Решение:
Дано:
| ген (аллель) признак | Признак и возможные генотипы | Схема решения и ответ | ||||||||||||||||||||
| А или Â – аллель курчавости (доминирует неполно) а или АI – аллель прямых волос | Курчавые волосы - АА Прямые волосы - аа Волнистые волосы - ААI или Аа | Волнистые Волнистые
Гаметы:
В решетке Пеннета:
| ||||||||||||||||||||
| Примечание: В случае неполного доминирования гены примерно равноценны по силе действия, поэтому аллель кудрявых волос может обозначаться Â, а прямых волос может обозначаться большой буквой, но со знаком «штрих»- АI, причём, не только в условных обозначениях, но также и в схеме решения задачи. |
Ответ: У родителей, имеющих волнистые волосы, могут быть дети:
1. С курчавыми волосами. Вероятность рождения такого ребёнка 1/4, или 25%;
2. С волнистыми волосами. Вероятность – 2/4, или 50%
3. С прямыми волосами. Вероятность рождения такого ребёнка 1/4, или 25%;
Задача 8. Кохинуровые норки (светлая окраска с черным крестом на спине) появляются в результате скрещивания белых норок с темными. Скрещивание между собой белых норок дает белое потомство, а скрещивание между собой темных норок – темное.
1) Какое потомство получится от скрещивания кохинуровых норок с белыми?
2) На звероферме от скрещивания кохинуровых норок получено потомство: 74 – белых; 77 – черных и 152 – кохинуровых. Сколько особей из них, и какие, будут гомозиготными?
Решение задачи требует предварительного рассуждения, а затем решения как в предыдущем случае.
Ответ:
1) половина особей потомства будут кохинуровыми (гетерозиготы) и половина белыми (рецессивные гомозиготы).
2) Рецессивными гомозиготами будут белые (74) и доминантными гомозиготами будут черные (77). Итого – 151 гетерозиготных особей.
Множественный аллелизм
Задача 9. Муж имеет четвёртую группу крови по системе АВ0, а его жена – первую. Какие группы крови (и с какой вероятностью) могут быть у детей этих супругов?
Решение:
Дано:
| Ген (аллель) признак | Признак и определяющие его возможные генотипы | Схема решения и ответ | ||||||
| I0-аллель первой группы крови; IА- аллель второй группы крови; IВ -аллель третьей группы крови Соотношение доминирования: IА > I0 < IВ IА = IВ -Кодоминирование | Первая группа - I0I0 Вторая группа - IАIА; IА I0 Третья группа - IВ IВ; IВ I0 Четвёртая группа - IАIВ | Четвертая Первая Р. ♀ IАIВ х ♂ I0I0
Гаметы:
F1
| ||||||
| Примечания: 1. Система групп крови и аллеей АВО является примером множественного аллелизма. Разные буквенные обозначения этих аллельных генов сложились исторически; 2. Четвёртая группа крови – пример кодоминирования, или независимого проявления. |
Ответ: У этих супругов дети могут иметь вторую и третью группу крови с равной вероятностью (1/2, или 50%)