V. Орієнтовна основа дії

Для досягнення цілей заняття необхідно засвоїти теоретичні питання по даній темі і виконати самостійну навчально-дослідницьку роботу

а) Теоретичні питання для позаурочного самостійного вивчення та обговорення на занятті.

1. Організація потоку інформації у клітині.

2. Транскрипція та її етапи. Відмінності транскрипції у про- та еукаріот.

3. Посттранскрипційні зміни у еукаріот. Процесинг, сплайсинг.

4. Трансляція та ії етапи (ініціація, елонгація, термінація).

5. Посттрансляційна модифікація білків.

6. Регуляція експресії генів у прокаріотів.

7. Регуляція експресії генів у еукаріот.

б) Алгоритм самостійної навчально-дослідницької роботи:

1. Використовуючи таблицю генетичного коду, ідентифікувати первинну структуру, кількість амінокислот, молекулярну масу поліпептидів за наданою структурою генів, що їх кодують.

2. Замалювати та проаналізувати схему репресії та індукції у прокаріот.

3. Виконати індивідуальні завдання.

в) Інструкції до самостійної навчально-дослідницької роботи:

1. Користуючись таблицею генетичного коду, розв’язати індивідуальні завдання щодо етапів реалізації генетичної інформації (експресії генів) у прокаріот та еукаріот, що кодуються ділянками генів за наданою схемою: ДНК (ген) → іРНК → поліпептид

2. Замалювати та проаналізувати схему функціонування лактозного оперону Е. coli.

3. Виконати індивідуальні завдання за представленими зразками.

ЗАВДАННЯ №1

1. Ділянки структурних генів у про- і еукаріот мають схожі послідовності нуклеотидів: ЦАТ-ГТЦ-АЦА-ТТЦ-ТГА-ААА-ЦАА-ЦЦГ-АТА-ЦЦЦ-ЦТГ-ЦГГ-ЦТТ-ГГА-АЦА-АТА. Причому, у еукаріот послідовність нуклеотидів АЦА-ТТЦ-ТГА-ААА і ГГА-АЦА-АТА кодують інтронні ділянки про і-РНК.

а). Яку послідовність нуклеотидів матиме і-РНК, що транскрибується з цієї ділянки ДНК у прокаріот?

б). Яку послідовність нуклеотидів матиме і-РНК, що транскрибується з цієї ділянки ДНК у еукаріот?

у). Яку послідовність амінокислот матиме білок, що кодується даною ділянкою гена у про- і еукаріот?

2. Ген прокаріот та еукаріот складається з 14100 нуклеотидів, причому у еукаріот на екзонні ділянки припадає 3600 нуклеотидів. Знайти, за який час відбувається:

а) транскрипція та трансляція у прокаріот, якщо швидкість транскрипції у прокаріот складає 50 нуклеотидів за 1 секунду, а швидкість трансляції - 15 амінокислот за 1 секунду

б) транскрипція та трансляція у еукаріот, якщо швидкість транскрипції у еукаріот складає 30 нуклеотидів за 1 секунду. Швидкість трансляції у еукаріот – 2 амінокислоти за 1 секунду.

ЗАВДАННЯ №2

1. Ділянка структурного гена має наступну послідовність нуклеотидів: АТА-ЦЦА-АЦА-ЦТА-ГГА-ЦГА-ГТА-ЦАА-ГТА-ТЦА-ГЦА-ТТА-ТГА-ААА-АГА-ТЦА-ЦТА-ААА-АТГ.

а). Яку послідовність нуклеотидів матиме про-і-РНК, що транскрибується з цієї ділянки ДНК?

б). Відомо, що кодони 3,4,5,9,10,11,12 у про-і-РНК входить до складу інтронів. Яку послідовність матиме зріла іРНК?

в). Яку послідовність амінокислот матиме фрагмент білка, що кодується вказаною ділянкою гена?

г). Напишіть, які антикодони повинні бути у т-РНК, що забезпечують синтез даного фрагмента білка?

2. Білок А - мономер, який складається з 560 амінокислотних залишків. Ген цього білка має два інтрони (по 10000 пар нуклеотидів) і три екзони (кожен з яких містить однакову кількість пар нуклеотидів). Визначте:

г) скільки пар нуклеотидів у складі даного гена?

д) скільки пар нуклеотидів у складі кожного з екзонів?

е) скільки нуклеотидів містить кодуюча зона і-РНК даного білка?

ЗАВДАННЯ №3

1. Ділянки структурних генів у про- і еукаріот мають схожі послідовності нуклеотидів: ЦАТ-ГТЦ-АЦА-ТТЦ-ТГА-ААА-ЦАА-ЦЦГ-АТА-ЦЦЦ-ЦТГ-ЦГГ-ЦТТ-ГГА-АЦА-АТА. Послідовності нуклеотидів - АЦА-ТТЦ-ТГА-ААА і ГГА-АЦА-АТА кодують інтронні ділянки у еукаріот.

а). Визначте послідовність нуклеотидів в первинному транскрипті у еукаріот.

б). Як називається дозрівання і-РНК. Визначте послідовність нуклеотидів в зрілій і-РНК.

в). Визначте поліпептидну послідовність амінокислот у прокаріот

г) Визначте поліпептидну послідовність амінокислот у еукаріот

д) Яка відмінність в поліпептидних послідовностях амінокислот у прокаріот і еукаріот. Пояснить причину цієї відмінності.

2. Фрагмент ланцюга і-РНК складається з послідовно розміщених кодонів: АУЦ ГУГ АУГ УГЦ УУУ АУА ЦАА АУЦ УАА. Які амінокислоти повинні перенестись т-РНК до місця синтезу білка, що закодований цією ділянкою і-РНК, які антикодони повинні мати т-РНК?

ЗАВДАННЯ №4

1. Ділянка структурних генів у про-та еукаріот мають подібні послідовності нуклеотидів: ААГ-ГАА-ТАА-ЦАА-АЦГ-ГЦГ-ТЦГ-ЦЦГ-ЦТЦ-ТТЦ-ГТЦ-АТЦ-ГГЦ-АТТ-ГГТ-ТТТ-ЦТГ-ЦГЦ, причому у еукаріот послідовности нуклеотидів ЦАА-АЦГ-ГЦГ-ТЦГ та ГГТ-ТТТ-ЦТГ кодують інтроні ділянки попередниці і-РНК. Яку послідовність амінокислот має фрагмент білка, що кодується структурним геном:

а) у прокаріот

б) у еукаріот?

2. Ділянка молекули ДНК, яка кодує поліпептид, має такий порядок азотистих основ: ААА-АЦЦ-ААА-АТА-ЦТТ-АТА-ЦАА, під час реплікації четвертий зліва аденін випав з ланцюга. Визначте структуру поліпептидного ланцюга, який кодується ділянкою ДНК у нормі та після випадання аденіну. Визначте, який тип генної мутації має місце в даній ситуації?

ЗАВДАННЯ №5

1. Які зміни відбудуться в будові білка, якщо в кодуючої його ділянці ДНК-ТАА-ЦАА-АГА-АЦА-ААА відбудется заміна третього зліва аденілового нуклеотида на гуаніловий? Який амінокислотний склад білка до та після заміни? Поясніть отримані результати, враховуючі властивости генетичного коду.

2. Останнім часом вчені ретельно вивчають нову групу біологічно активних речовин центральної нервової системи-регуляторів різних функцій організму (нейропептидів). До них належать пептиди, що мають морфіноподібний ефект - мет-енкефалін і лей-енкефалін. Обидва пептиди складаються з п’яти амінокислотних залишків, перші чотири з яких однакові для обох енкефалінів (тир-глі-глі-фен), але п’ятий - різні, в першому випадку - метіонін, в іншому - лейцин. Визначте послідовність нуклеотидів у ДНК, що кодують вищевказані пептиди та визначте довжину генів, що кодують пептиди.

4. Оформити протокол заняття.

VI. Система навчаючих завдань

А.Тести

Завдання 1(I рівень складності)

Спадкова інформація у зберігається у ДНК, але безпосередньої участі у синтезі білків у клітинах ДНК не приймає. Який процес забезпечує реалізацію спадкової інформації у поліпептидний ланцюг?

а) трансляція

б) утворення р-РНК

в) утворення т-РНК

г) утворення і- РНК

д) реплікація