Тема 3 «молекулярные основы наследственности»

Занятие. Теория гена

1. Представления о гене Г. Менделя (дискретность, аллельность, факториальная гипотеза, закон чистоты гамет).

2 Представления о гене Т. Моргана Хромосомная теория нас­ледственности. Какие тесты были предложены Т. Морганом для про­верки аллельности мутаций? В чем суть рекомбинационного теста Т. Моргана?

3. Теория ступенчатого аллеломорфизма А С Серебровского. Формирование представлений о делимости гена.

4. Сущность экспериментов С Бензера Характеристика селек­тивной системы на основе штаммов бактерий Е. coli и фага Т4.

5. Метод перекрывающихся делеций С Бензера В чем его суть?

6. Рекомбинационный тест С. Бензера. Его суть.

7. Комплементационный тест на аллелизм (цис-транс-тест).

8. Основные выводы работы С. Бензера, ее значение для пони­мания природы гена

9. Современные представления о гене эу- и прокариот.

Задачи

1. Картирование тонкой структуры с помощью делеции поз­воляет однозначно линейно упорядочить мутации. Отмечать при этом требуется лишь появление (пли отсутствие) рекомбинантно-го дикого типа. В таблице представлены результаты попарных скрещиваний между шестью гII-делециями. I означает появление рекомбинанта дикого типа при скрещивании, 0 — отсутствие. По­стройте генетическую карту с указанием относительной длины каждой делеции. Какие из этих шести мутаций могли бы быть то­чечными и при этом результаты, представленные в таблице, не изменились?

1	2	3	4	5	6
0	0	0	1	0	0	1
	0	0	0	1	0	2
		0	0	1	1	3
			0	1	1	4
				0	1	5
					0	6

2. Обнаружено шесть новых мутаций фага Т4. С помощью комплементационного теста проведен попарный анализ всех мутаций. Результаты представлены в таблице. Знак «+» означает наличие прозрачного пятна (лизировавшие бактерии) Определить группы комплементации.

	1	2		3		4		5		6
6	+	-		+		+		-		-
5	-	-		-		-		-
4	-	+		-		-
3	-	+		-
2	+	-
1	-

Занятие. Репликация, репарация и рекомбинация ДНК

1. Доказательство генетической роли ДНК и РНК.

2. Как М. Мезельсон и Ф. Сталь доказали, что ДНК реплицируется полуконсервативным способом?

3. Молекулярный механизм репликации. Схема репликативной вилки. Особенности репликации ведущей и запаздывающей цепи. Фрагменты Оказаки. Праймосома. Реплисома.

4. Репарация как механизм поддержания стабильности генети­ческой информации. Классификация репарационных систем.

5. Прямая реактивация. Фотореактивация. Типы поврежде­ний, исправляемых этими системами.

6. Темновая репарация: эксцизионная и пострепликативная. Этапы и энзимология процессов. SOS-репарация.

7. Рекомбинация ДНК. Общая (законная) рекомбинация. Мо­дель Мезельсона и Реддинга для описания общей рекомбинации у прокариот. Роль RecA и RecBCD-белков в общей рекомбинации.

Задачи

1. Какая активность ДНК-полимеразы удалит неподходящее основание в процессе синтеза ДНК в случае ошибочного присоеди­нения неправильного нуклеотида к 3'- концу? Как называется эта активность ДНК-полимеразы и в каком направлении она работает (3'->5' или наоборот)?

2. Самая большая хромосома Dr. melanogaster имеет 6,5 • 10⁷ п.о. Скорость репликации ДНК у дрозофилы 2 600 п.о. в минуту при 25 °С. В период активного роста дрозофилы ее хромосомы могут уд­ваиваться практически через каждые 5 — 7 ч. Почему?

3. В течение какого времени осуществится один раунд реплика­ции хромосомы Е. coli, если ее длина равна 4,2-10⁶ п.о.?

4. Какова будет длина синтезированного фрагмента плазмиды ColE через 50 сек после запуска репликации?

5. Зарисуйте схему расположения полос ДНК в эксперименте Мезельсона и Сталя после переноса клеток Е. coli с радиоактивной ¹⁵N-среды на нерадиоактивную ¹⁴N-среду и выращивании их в те­чение трех генераций, если предположить, что репликация идет по:

A) консервативному типу;

Б) полуконсервативному типу;

B) дисперсно.

Терминологический словарь: мутон, псевдоаллелизм, пе­рекрывающиеся делеции, рекон, рекомбинационный тест, ступен­чатые аллеломорфы, тест на аллелизм (цис-транс тест), услов­но-летальная мутация, цистрон, репликация, репликационная вилка, фрагменты Оказаки, РНК-затравка, ДНК-полимеразы (I, II, III), ведущая цепь, запаздывающая цепь, репликой, репарация, фотореактивация, эксцизионная репарация, SOS-репарация, синаптонемальный комплекс, трансформация, умеренные фаги, лизогения, общая трансдукция, специфическая трансдукция, котрансдукция.

Занятие. Транскрипция ДНК. Трансляция. Генетический код

1. Транскрипция. Этапы транскрипции. Элементы, составляю­щие процесс транскрипции (ДНК как матрица, РНК-полимераза, транскрипционные факторы), их структура и функции.

2. Особенности транскрипции у прокариот. Регуляторные элементы эукариотических генов. Кэпирование и полиаденилированпе эукариотической мРНК.

3. Регуляция экспрессии генов у прокариот на уровне инициа­ции транскрипции. Бактериальный оперон. Негативный и позитив­ный контроль. Аттенуация.

4. Процессинг первичных транскриптов у эукариот. Сплай­синг.

5. Трансляция. Основные этапы трансляции. Особенности про­цесса трансляции у про- и эукариот.

6. Составляющие элементы процесса трансляции (мРНК, тРНК, рибосомы, белковые факторы, АТФ, ГТФ), их структура и функции.

7. Генетический код и его характеристика: линейность, триплетность, неперекрываемость, колинеарность, вырожденность, универ­сальность.

8. Доказательство триплетности генетического кода. Окончате­льная расшифровка генетического кода.

Задачи

1. Одна из нитей двойной спирали ДНК имеет последователь­ность

5' - ГТЦАТГАЦ -3'.

Какова будет последовательность нуклеотидов в комплемен­тарной цепи?

2. Одна из цепей молекулы ДНК имеет следующий вид:

5' - ГТАГЦЦТАЦЦАТАГГ - 3'

С этой молекулы ДНК транскрибируется мРНК, причем мат­рицей служит комплементарная цепь. Ответьте на следующие воп­росы:

а). Какова будет последовательность мРНК?

б). Какой пептид будет синтезироваться, если трансляция мРНК начинается точно с 5'-конца этой мРНК? (Допустим что, стартовый кодон в данном случае не требуется.)

в). Когда от рибосомы отделяется тРНК^А1а, какая тРНК будет следующей?

г). Сколько пептидов кодирует эта мРНК?

Терминологический словарь: р-фактор, антикодон, аттенуация, бокс Прибнова, генетический код, нитроны, экзоны, катаболическая репрессия, кодон, колинеарность, кэпирование, негативная регуляция, оператор, позитивная регуляция, полиаденилирование, промотор, процессинг, сплайсинг, ТАТА-бокс, транскрипция, трансляция, энхансер, силансер.