Перечень практических умений по изучаемой теме

Умение:

- моделировать процесс кодирования наследственной информации при разных регуляторных сигналах;

- моделировать этапы биосинтеза белка (транскрипция, процессинг, трансляция) с учётом регуляторных механизмов на каждом этапе;

- дифференцировать стадии процесса регуляции генной активности у про- и эукариотической клеток;

- моделировать регуляцию генной активности у прокариот по типу репрессии;

- моделировать регуляцию генной активности у прокариот по типу индукции;

- самостоятельно решать формализованные, а также - ситуационные молекулярно-генетические задачи по данной теме.

Рекомендации по выполнению УИРС:

(требования к оформлению рефератов см. «Занятие №1»)

Предлагаемые темы рефератов:

1. Избыточность генома и регуляция активности генов на претранскрипционном уровне

2. Регуляция транскрипции у прокариот – системы и процессы

3. Регуляция транкрипции у эукариот

4. Супрессорные мутации и регуляция трансляции

5. Посттрансляционный процессинг

6. Теломеры, теломеразы, регуляция жизненного цикла клетки

7. Теломераза и онкогенез. Теломераза и старение

8. Метилирование ДНК – роль в процессах регуляции экспрессии гена

9. Альтернативный сплайсинг – механизмы, роль в онто- и филогенезе

10. Наследственность без ДНК. Прионы

Изготовление таблиц, отражающих:

- новые данные о регуляции экспрессии гена (второй генетический код; регуляция инициации, элонгации и терминации матричных процессов и др.)

Самоконтроль по тестовым заданиям изучаемой темы:

С целью проверки своих знаний выберите правильный ответ на вопросы, приведенные ниже:

1. Изменение схемы сплайсинга – пример регуляции, происходящей на уровне:

а) претранскрипционном

б) транскрипционном

в) посттранскрипционном

г) трансляционном

Эталон: в

2. Скорость транскрипции увеличивает:

а) промотор

б) оператор

в) активатор

г) энхансер

Эталон: г

3. Функция гена-регулятора в экспрессии гена у прокариот:

а) контролирует синтез белка-репрессора

б) активирует промотор

в) блокирует структурные гены

г) взаимодействует с субстратом

Эталон: а

4. В лактозном опероне функцию эффектора (индуктора) выполняет:

а) лактоза

б) белок-репрессор

в) ген-регулятор

г) энхансер

Эталон: а

5. Изменения, происходящие в полипептиде после образования его первичной структуры на рибосоме, являются примером регуляции на уровне:

а) претранскрипционном

б) транскрипционном

в) трансляционном

г) посттрансляционном

Эталон: г

6. Скорость транскрипции замедляет:

а) промотор

б) оператор

в) сайленсер

г) энхансер

Эталон: в

7. Функция белка-репрессора в системе регуляции экспрессии гена у прокариот:

а) взаимодействует со структурными генами

б) блокирует оператор

в) связывается с РНК- полимеразой

г) блокирует промотор

Эталон: б

8. В лактозном опероне при отсутствии лактозы:

а) не функционирует ген-регулятор

б) белок - репрессор связан с геном-оператором

в) отсутствует белок-репрессор

г) блокирован ген-терминатор

Эталон: б

9. Увеличение или уменьшение числа копий какого-либо гена осуществляется на уровне регуляции:

а) претранскрипционном

б) транскрипционном

в) посттранскрипционном

г) трансляционном

Эталон: а

10. Ген- энхансер участвует в регуляции экспрессии следующим образом:

а) уменьшает скорость транскрипции

б) увеличивает скорость транскрипции

в) связывается с белком-репрессором

г) терминирует трансляцию

Эталон: б

Самоконтроль по ситуационным задачам:

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.

 

Занятие № 6 «Биология клетки. Организация наследственного материала и его реализация»