Глава 6: Відповіді на синтез ДНК та білка

Переглянути питання

1. Окреслюємо відкриття, які призвели до визначення того, що ДНК, а не білок, є біохімічною молекулою, яка містить генетичну інформацію.
2. Правила Державного Чардафа. Поясніть, як правила пов'язані з будовою молекули ДНК.
3. Поясніть, як структура молекули ДНК схожа на гвинтові сходи. Які частини сходів являють собою різні частини молекули?
4. Опишіть процес реплікації ДНК.
5. Коли відбувається реплікація ДНК і чому процес вважається напівконсервативним?
6. Чому, на вашу думку, бактерії штаму мертвих S, що вводяться мишам, не шкодять мишам, а вбивають їх при змішуванні з живими (і зазвичай нешкідливими) бактеріями штаму R?
7. В експерименті Гріффіта, як ви думаєте, термічна обробка, яка вбила бактерії, також інактивувала бактеріальну ДНК? Чому чи чому ні?
8. Наведіть один приклад конкретного доказу, який допоміг виключити білки як генетичний матеріал.
9. Правда чи брехня. Двокільцеві підстави завжди зв'язуються один з одним.
10. Правда чи брехня. Реплікація ДНК передбачає розрив однієї з полінуклеотидних ланцюгів на окремі нуклеотиди.
11. Правда чи брехня. У ДНК кожен нуклеотид має цукор.
12. Якою була б додаткова нитка цього розтягування основ ДНК?

    GTTAC

13. Які вчені виявили мічену ДНК, яка була перенесена з одного організму в інший?

    Герші і Чейз

    Б. Чаргафф

    Евері

    Д.Гріффіт

14. ________ розривають зв'язки між комплементарними основами і додають нові комплементарні нуклеотиди до батьківських ниток під час реплікації ДНК.

    А. фосфати

    B. ферменти

    C. Віруси

    D. молекули РНК

15. Опишіть відмінності між ДНК і РНК.
16. Як відбувається реплікація ДНК? Чому реплікацію ДНК називають «напівконсервативним» процесом?
17. Які ролі виконують наступні ферменти?
    1. ДНК-полімераза
    2. Геліказа ДНК
    3. ДНК-лігаза
    4. примаза

Відгук Відповіді

1. Перше відкриття, яке призвело до визначення того, що ДНК - це біохімічна молекула, яка містить генетичну інформацію, було зроблено в 1920-х роках, коли Фредерік Гріффіт показав, що щось у вірулентних бактеріях може бути перенесено на невірулентні бактерії і зробити їх вірулентними. На початку 1940-х Освальд Ейвері і його колеги показали, що знайдене в його дослідженні «щось» Гріффіт - ДНК, а не білок. Цей результат підтвердили Альфред Херші та Марта Чейз, які продемонстрували, що віруси вставляють ДНК в бактеріальні клітини, щоб клітини робили копії вірусів.
2. Правила Чаргаффа стверджують, що в ДНК будь-якого даного виду концентрація аденіну завжди така ж, як концентрація тиміну, а концентрація гуаніну завжди така ж, як концентрація цитозину. Зв'язки між азотними основами утримують два полінуклеотидних ланцюга ДНК. Аденін і гуанін мають двокільцеву структуру, тоді як цитозин і тимін мають всього одне кільце. Якщо, наприклад, двокільцевий аденін повинен був зв'язуватися з двокільцевим гуаніном, а також з однокільцевим тиміном, відстань між двома ланцюгами була б змінною. Однак при двокільцевих зв'язках аденіну тільки з однокільцевим тиміном і двокільцевими гуаніновими зв'язками тільки з однокільцевим цитозином відстань між двома ланцюгами залишається постійним. Це підтримує рівномірну форму подвійної спіралі ДНК і пояснює, як правила Чаргаффа пов'язані зі структурою ДНК.
3. Молекула ДНК має структуру з подвійною спіраллю, яка схожа на будову гвинтових сходів. Цукрово-фосфатні основи двох полінуклеотидних ланцюгів ДНК схожі на два зовнішні краї або сторони гвинтових сходів. Зв'язані азотні основи схожі на сходинки.
4. Реплікація ДНК починається, коли фермент під назвою helicase розриває зв'язки між комплементарними основами в молекулі. Це оголює основи всередині молекули, щоб їх можна було «прочитати» іншим ферментом, який називається ДНК-полімеразою, і використовувати для побудови двох нових ниток ДНК з доповнюючими основами.
5. Реплікація ДНК відбувається під час фази синтезу еукаріотичного клітинного циклу так, що після поділу клітин кожна дочірня клітина матиме повний набір хромосом. Процес реплікації ДНК, як кажуть, є напівконсервативним, оскільки кожна з двох результуючих дочірніх молекул містить одну полінуклеотидну нитку з материнської молекули та одну нову нитку, яка доповнює її. Іншими словами, половина материнської молекули ДНК зберігається в кожній з двох дочірніх молекул ДНК.
6. Відповіді можуть відрізнятися. Зразок відповіді. ДНК бактерій штаму S була тим, що робило бактерії штаму R шкідливими. Здається, що ДНК штаму S вимагає, щоб живі бактерії (наприклад, бактерії R) були шкідливими для організму господаря. Тому це не могло нашкодити мишам при одноосібному введенні.
7. Ні, тому що після термічної обробки ДНК бактерій штаму S змогла зробити бактерії штаму R, що, як правило, нешкідливо, смертельно небезпечно. Таким чином, ДНК все ще викликала ті ж ефекти після термічної обробки, і тому, здавалося, функціонувала нормально.
8. Відповіді можуть відрізнятися, але можуть включати докази експериментів Евері або Херші та Чейза. Зразок відповіді. Коли білки були інактивовані, мертві бактерії штаму S все ще могли призвести до того, що нормально нешкідливі бактерії штаму R стають смертельними. Тому білки не були генетичним матеріалом, який передавався бактеріям штаму R.
9. Помилковий
10. Помилковий
11. Правда
12. КАТАГ
13. A
14. Б
15. ДНК і РНК - це обидві нуклеїнові кислоти, які є полімерами, що складаються з ланцюжків мономерів, званих нуклеотидами. Кожен нуклеотид містить цукор, фосфатну групу та азотну основу. На відміну від ДНК, РНК складається з одного полінуклеотиду замість двох, містить базовий урацил замість тиміну і містить рибозу цукру замість дезоксирибози. Функція ДНК полягає в зберіганні генетичної інформації. РНК має безліч функцій, включаючи допомогу в виготовленні білків, регулює експресію генів та каталізує біохімічні реакції.
16. Вилка реплікації утворюється, коли helicase відокремлює нитки ДНК у походження реплікації. Однониткові зв'язуючі білки зв'язуються з однониткової ДНК, щоб запобігти повторному формуванню спіралі. Примаза синтезує праймер РНК. ДНК-полімераза використовує цей праймер для синтезу дочірньої ланцюга ДНК. На провідній нитці ДНК синтезується безперервно, тоді як на відстаючої пасма ДНК синтезується короткими відрізками, які називаються фрагментами Окадзакі. ДНК-лігаза ущільнює проміжки між фрагментами Окадзакі, з'єднуючи фрагменти в єдину молекулу ДНК. Дві новосинтезовані молекули ДНК є напівконсервативними, оскільки одна нитка в кожній молекулі є батьківською, а інша - новою ниткою.
17. 1. ДНК-полімераза будує комплементарну нитку ДНК. Як ДНК
    • 2. Спіраль ДНК відкриває подвійну спіраль ДНК, коли вилка реплікації зростає під час реплікації ДНК.
    • 3. ДНК-лігаза прикріплює фрагменти Окадзакі відстаючої нитки під час реплікації ДНК
    • 4. P rimase будує короткий праймер РНК, оскільки ДНК-полімераза не може почати реплікацію без праймерів.

Переглянути питання

1. Що таке хромосоми та гени, і як вони пов'язані?
2. Опишіть хромосоми і гени людини.
3. Поясніть різницю між аутосомами і статевими хромосомами.
4. Що таке пов'язані гени і що показує карта зв'язків?
5. Поясніть, чому жінки вважаються статтю за замовчуванням у людей.
6. Правда чи брехня. У людини 46 пар хромосом.
7. Правда чи брехня. Аутосоми відносяться до будь-якої хромосомі, крім статевих хромосом.
8. Правда чи брехня. Більшість ДНК людини не кодує для білків.
9. Поясніть взаємозв'язок між генами і алелями.
10. Поставте наступне в порядку розміру, від найменшого до найбільшого:

    хромосома; ген; базова пара

11. Гени, пов'язані з сексом, зазвичай знаходяться на якій хромосомі? Поясніть, чому ці гени називаються статевими зв'язками.
12. Які з перерахованих нижче вважаються гомологічними хромосомами?

    А. хромосома 22 і Х-хромосома

    Б. дві копії хромосоми 22, що складають пару

    C. всі хромосоми в клітині шкіри і всі хромосоми в м'язовій клітині

    D. хромосоми 21 і 22

13. Чим відрізняється одна хромосома між генетичними самцями та жінками? Поясніть свою відповідь.
14. Більшість самців і самок мають дві статеві хромосоми. Поясніть, чому тільки жінки мають тіла Барра.

Відгук Відповіді

1. Хромосоми - це спіральні структури, виготовлені з ДНК та білків, які утворюються під час поділу клітин і кодуються генетичними інструкціями щодо виготовлення РНК та білків. Ці інструкції організовані в одиниці, які називаються генами, які є сегментами ДНК, які кодують конкретні шматочки РНК. Молекули РНК можуть потім діяти як план білків або безпосередньо допомагати регулювати різні клітинні процеси. На одній хромосомі можуть бути сотні або навіть тисячі генів.
2. Більшість клітин людини містять 23 пари хромосом, всього 46 хромосом. Один набір хромосом успадковується від кожного з батьків. З 23 пар хромосом 22 пари - це аутосоми, які контролюють ознаки, не пов'язані з статтю, а решта пара складається з статевих хромосом (XX або XY). Хромосоми людини містять в цілому від 20 000 до 22 000 генів, більшість з яких мають ще дві можливі версії, звані алелями.
3. Аутосоми - це хромосоми, які містять гени, не пов'язані з статтю. Вони однакові у самців і самок. Статеві хромосоми відрізняються у самців і самок. Нормальні самці мають хромосоми XY, а самки хромосоми XX. Гени на Х-хромосомі не пов'язані з статтю. Тільки гени на Y-хромосомі відіграють певну роль у визначенні статі людини.
4. Зв'язані гени - це гени, які розташовані на одній хромосомі. Карта зв'язків показує розташування конкретних генів на хромосомі.
5. Самки вважаються статтю за замовчуванням у людини, оскільки лише гени на Y-хромосомі визначають стать і запускають розвиток ембріона в самця. Без Y-хромосоми ембріон буде розвиватися як самка.
6. Помилковий
7. Правда
8. Правда
9. Алелі - це різні версії одного і того ж гена.
10. базова пара, ген, хромосома
11. Гени, пов'язані з сексом, зазвичай знаходяться на Х-хромосомі. Їх називають пов'язаними з сексом, оскільки Х-хромосома є статевою хромосомою, а інша статева хромосома, Y-хромосома, містить дуже мало генів. Тому більшу частину часу, коли є ген, пов'язаний зі статевим зв'язком, він знаходиться на Х-хромосомі.
12. Б
13. Y-хромосома, оскільки генетичні чоловіки і жінки мають всі однакові хромосоми, крім статевих хромосом, де самці мають XY, а самки мають XX.
14. Тільки жінки зазвичай мають тіла Барра, оскільки тіла Барра відносяться до інактивованої Х-хромосоми. Ця Х-хромосома інактивується, оскільки клітини повинні мати лише одну функціонуючу Х-хромосому. Оскільки самки мають дві Х-хромосоми, їм потрібно тіло Барра, але оскільки самці XY і мають лише одну Х-хромосому, вони не мають тіла Барра.

Переглянути питання

1. Пов'язати синтез білка та дві його основні фази з центральною догмою молекулярної біології.
2. Визначте етапи транскрипції та підсумуйте, що відбувається під час кожного кроку.
3. Поясніть, як обробляється мРНК до того, як вона покине ядро.
4. Опишіть, що відбувається під час трансляції фази синтезу білка.
5. Які додаткові процеси може пройти поліпептидний ланцюг після її синтезу?
6. Де транскрипція відбувається у еукаріотів?
7. Де відбувається переклад?
8. Який тип РНК (мРНК, рРНК або тРНК) найкраще підходить для кожного з наведених нижче тверджень? Вибирайте лише один тип для кожного.

   a Містить кодони

   б. містить антикодони

   c Складає рибосому разом з білками

9. Якщо ДНК має трійчастий код CAG в одній нитці (пасмо використовується як шаблон для транскрипції):

   а Яка додаткова послідовність на іншому ланцюзі ДНК?

   б Що таке комплементарна послідовність в мРНК? Як називається ця послідовність?

   c Що таке результуюча послідовність в тРНК? Як називається ця послідовність? Що ви помічаєте в цій послідовності в порівнянні з оригінальним триплетом ДНК на шаблоні нитка?

10. Промоутер — це регіон, розташований в:

    А. ДНК

    Б. мРНК

    С. тРНК

    D і A, і B

11. Правда чи брехня. Інтрони в мРНК зв'язуються з тРНК у рибосоми.
12. Правда чи брехня. ТРНК можна розглядати як зв'язок між амінокислотами та кодонами в мРНК.

Відгук Відповіді

1. Спосіб синтезу білків в клітині підсумовується центральною догмою молекулярної біології: ДНК → РНК → Білок. Перша фаза синтезу білка, звана транскрипцією, - це ДНК → РНК частина центральної догми. Друга фаза синтезу білка, звана трансляцією, - це РНК → Білкова частина центральної догми.
2. Етапами транскрипції є ініціація, подовження та припинення. Під час ініціації РНК-полімераза зв'язується з промотором гена, який сигналізує ДНК про розмотування. Це дозволяє «читати» основи в одному з ниток ДНК. Під час подовження нуклеотиди додають, щоб утворити комплементарну пасмо мРНК. Під час припинення завершена нитка мРНК відривається від ДНК.
3. Перш ніж він покине ядро, мРНК може бути оброблена декількома способами, включаючи зрощування, редагування та поліаденілювання. Зрощування видаляє інтрони (некодуючі області) з мРНК. Редагування змінює деякі нуклеотиди в мРНК, що дозволяє синтезувати різні версії білків. Поліаденілювання додає аденінові основи до мРНК, яка виконує кілька функцій, таких як допомога мРНК покинути ядро та захист мРНК від ферментів, які можуть його розщепити.
4. Під час трансляції фази синтезу білка генетичний код в мРНК зчитується, щоб зробити білок. Рибосома зчитує послідовність кодонів в мРНК, а молекули тРНК приносять амінокислоти до рибосоми в правильній послідовності. За допомогою рРНК між амінокислотами утворюються зв'язки, оскільки вони по черзі підносяться до рибосоми, створюючи поліпептидний ланцюг. Це триває до тих пір, поки не буде досягнуто стоп-кодон.
5. Після синтезу поліпептидного ланцюга вона може приймати складчасту форму через взаємодії між своїми амінокислотами. Він також може зв'язуватися з іншими поліпептидами або з різними типами молекул, такими як ліпіди або вуглеводи.
6. Транскрипція відбувається в ядрі еукаріотичних клітин.
7. Переклад відбувається при рибосомах, які знаходяться в цитоплазмі клітини.
8. а. мРНК

   б. тРНК

   c. рРНК

9. а. GTC

   б. ГУК. Це називається кодон.

   c. CAG. Це називається антикодон. Це та ж послідовність, що і вихідна трійка ДНК в шаблоні нитка.

10. А
11. Помилковий
12. Правда

Переглянути питання

1. Опишіть генетичний код.
2. Поясніть, як читається генетичний код.
3. Визначте три важливі характеристики генетичного коду.
4. Підсумуємо, як був розшифрований генетичний код.
5. Використовуйте таблицю під назвою Генетичний код, наведену вище, щоб відповісти на наступні питання.

   а Чи зображений код в таблиці з ДНК або РНК? Поясніть свої міркування.

   б Для якої амінокислоти кодон CAA код?

   c Для чого потрібен код UGA?

   d Подивіться на кодони, які код для амінокислоти гліцин. Скільки їх там? У чому їх подібність і відмінності?

   e Уявіть, що ви проводите експеримент, подібний до експерименту, який проводили Ніренберг та Маттеї з 20 пробірками, кожна з яких містить вміст клітин бактерій та всі 20 амінокислот, з одним типом амінокислоти, позначені в кожній трубці. Якби ви додали синтетичну РНК, що містить тільки базовий цитозин, поліпептидний ланцюг, що складається з якої амінокислоти буде вироблятися? Поясніть свою відповідь.

6. Правда чи брехня. Один кодон може кодувати більше однієї амінокислоти.
7. Правда чи брехня. Кодони для тирозину у рослин такі ж, як і ті, які кодують тирозин у людини.
8. Правда чи брехня. Стартовий кодон кодує для амінокислоти, крім її функції, встановлюючи, де починається кадр зчитування.
9. Скільки існує можливих кодонів?

   А. 64

   Б. 20

   С. 3

   D. це залежить від виду

10. Скільки загальних амінокислот в білках?

    А. 64

    Б. 20

    С. 3

    Д. 4

Відгук Відповіді

1. Генетичний код складається з послідовності азотних основ в полінуклеотидному ланцюжку ДНК або РНК (A, G, C і T або U). Чотири основи складають «букви» коду. Букви об'єднані в групи по три, утворюючи «слова», звані кодонами. Є 64 можливих кодонів, і кожен кодон коди для однієї амінокислоти або для сигналу старту або зупинки.
2. Кодон AUG - це початковий кодон, який встановлює кадр зчитування коду. Після стартового кодону AUG наступні три основи зчитуються як другий кодон. Наступні три основи після цього читаються як третій кодон і так далі. Послідовність основ читається, кодон кодоном, поки не буде досягнутий стоп-кодон. UAG, UGA та UAA - все це стоп-кодони.
3. Генетичний код універсальний, а це означає, що один і той же код зустрічається у всьому живому, надаючи докази загального еволюційного походження всіх організмів. Генетичний код однозначний. Це означає, що кожен кодон кодує тільки для однієї амінокислоти (або для запуску або зупинки). В результаті не виникає помилки, яка амінокислота закодована даними кодоном. Генетичний код також надлишковий. Це означає, що кожна амінокислота закодована більш ніж одним кодоном. Це допомагає запобігти помилкам синтезу білка, оскільки випадкова зміна однієї основи часто не впливає на те, яку амінокислоту кодон кодує.
4. Генетичний код був розшифрований серією геніальних експериментів, проведених головним чином Маршаллом Ніренбергом разом зі своїм колегою Генріхом Маттеєм. Ці дослідники додали вміст бактеріальних клітин до 20 пробірок. Це було зроблено для забезпечення «техніки», необхідної для синтезу білків. Вони також додали всі 20 амінокислот в пробірки, з різною амінокислотою, «позначеною» радіоактивним елементом у кожній пробірці. Потім вони додали синтетичну РНК, що містить лише один тип основи, до кожної пробірки, починаючи з базового урацилу. Вони виявили, що молекула РНК, що складається тільки з урацилових основ, виробляє поліпептидний ланцюг амінокислоти фенілаланін. Дослідники використовували подібні експерименти, щоб визначити, що кожен кодон складається з трьох основ і в кінцевому підсумку виявити кодони для всіх 20 амінокислот.
5. а. РНК, оскільки РНК має U (урацил) як основу замість T (тиміну), який міститься в ДНК. Цей код показує тільки U, no T, отже, він представляє код РНК, а не ДНК.

   б. глютамин

   c UGA - це стоп-кодон, тому він змушує код перестати читатися.

   d Є 4 кодони для амінокислоти гліцину. Всі вони починаються з GG, але те, що відрізняється в кожному з них, - це їх кінцева база, яка може бути U, C, A або G. (Примітка: це загальна закономірність надмірності генетичного коду).

   e Поліпептидний ланцюг амінокислотного проліну буде вироблятися, оскільки пролін кодується CCC, де C позначає цитозин. Таким чином, синтетична РНК, що містить лише цитозин, кодує ланцюг пролінів.

6. Помилковий
7. Правда
8. Правда
9. А
10. Б

Переглянути питання

1. Визначте мутацію.
2. Визначте причини мутації.
3. Порівняйте і контрастуйте зародкові та соматичні мутації.
4. Опишіть хромосомні зміни, точкові мутації та мутації зсуву кадрів. Визначте потенційні ефекти кожного типу мутації.
5. Чому багато мутацій нейтральні за своїми наслідками?
6. Наведіть приклад корисної мутації і приклад шкідливої мутації.
7. Чому ви думаєте, що вплив мутагенів, таких як сигаретний дим, може спричинити рак?
8. Правда чи брехня. Мутації завжди викликані впливом токсичних речовин.
9. Правда чи брехня. Деякі мутації можуть зробити хромосоми довшими або коротшими.
10. Поясніть, чому введення або видалення одного нуклеотиду може спричинити мутацію зрушення кадру.
11. Порівняйте і контрастуйте місенс і дурниці мутацій.
12. Мутація, яка замінює один нуклеотид іншим, називається ___________ мутацією.
13. Який тип мутації є найпоширенішою причиною хвороби Шарко-Марі-Тута 1 типу?
14. Поясніть, чому мутації важливі для еволюції.

Відгук Відповіді

1. Мутація - це випадкова зміна послідовності основ в ДНК або РНК.
2. Мутації можуть виникати спонтанно, коли виникають помилки під час реплікації ДНК або під час транскрипції ДНК при синтезі білка. Інші мутації викликані мутагенами. Мутагени - це фактори навколишнього середовища, що викликають мутації. До них відносять радіацію, певні хімічні речовини та деякі інфекційні агенти.
3. Зародкові мутації відбуваються в гаметах і можуть передаватися потомству. Кожна клітина в організмі потомства потім буде нести мутацію. Соматичні мутації відбуваються в інших клітині організму, ніж гамети. Вони обмежені однією клітиною та її дочірніми клітинами, і їх не можна передати потомству. Вони, ймовірно, мало або зовсім не впливають на організм, в якому вони відбуваються.
4. Хромосомні зміни - це мутації, які викликають серйозні зміни в структурі хромосом. Вони дуже серйозні і часто призводять до загибелі організму, в якому вони відбуваються. Якщо організм виживає, це може вплинути різними способами. Точкові мутації - це зміни в одному нуклеотиді. Їх вплив залежить від того, як вони змінюють генетичний код і можуть варіюватися від відсутності наслідків до серйозних наслідків. Мутації зсуву кадрів змінюють рамки зчитування генетичного коду. Вони, ймовірно, матимуть різкий вплив на закодований білок.
5. Багато мутацій є нейтральними за своїм впливом, оскільки вони не змінюють амінокислоти в білках, які вони кодують, або тому, що вони відновлюються до того, як відбувається синтез білка.
6. Відповіді будуть відрізнятися. Зразок відповіді. Прикладом корисної мутації є мутація, яка зустрічається у людей в невеликому італійському містечку, що захищає від атеросклерозу. Прикладом шкідливої мутації є мутація, яка викликає генетичне порушення муковісцидозу.
7. Мутагени - це речі в навколишньому середовищі, які можуть викликати мутації. Мутації в генах, які контролюють клітинний цикл, можуть викликати рак. Тому мутагени можуть викликати рак, викликаючи мутації в цих генах.
8. Помилковий
9. Правда
10. Оскільки генетичний код зчитується наборами з трьох нуклеотидів (набір з трьох - кодон), додавання або видалення одного нуклеотиду відкидає весь кадр читання, змінюючи, які три нуклеотиди складають кожен кодон. Усі кодони після вставки або видалення будуть змінені через це, що призведе до того, що називається мутацією зсуву кадрів.
11. Missense і дурниці мутації - це обидві точкові мутації, де змінюється один нуклеотид. Різниця полягає в тому, що мутації missense викликають зміну амінокислоти, тоді як нісенітниці мутації викликають передчасний стоп-кодон, який буде вироблятися.
12. точка
13. Найпоширенішою причиною хвороби Шарко-Марі-Тута 1 типу є дублювання частини хромосоми 17, яка є типом хромосомної альтерації.
14. Мутації важливі для еволюції, оскільки вони є джерелом нових генетичних варіацій. Ця варіація може призвести до того, що організми більш-менш добре пристосовані до свого середовища, що з часом призводить до еволюційних змін через природний відбір.

Переглянути питання

1. Визначте експресію генів.
2. Чому необхідно регулювати експресію генів?
3. Поясніть, як регуляторні білки можуть активувати або пригнічувати транскрипцію.
4. Опишіть гени гомеобаків і їх роль у розвитку організму.
5. Обговорити роль регуляторних генних мутацій при раку.
6. Поясніть взаємозв'язок між протоонкогенами і онкогенами.
7. Якщо щойно запліднена яйцеклітина містила мутацію в гені гомеобкса, який вплив, на вашу думку, це може мати на ембріон, що розвивається? Поясніть свою відповідь.
8. Які з перерахованих нижче білків?

   А. Репресори

   B. Промоутери

   C. Регуляторні елементи

   D. все вищесказане

9. Що з перерахованого нижче є областю ДНК?

   Домен домену

   B. Активатор

   С. ТАТА коробка

   D і A, і C

10. Порівняйте і контрастні підсилювачі і активатори.
11. Правда чи брехня. Мутації в генах, які зазвичай або сприяють або пригнічують поділ клітин, можуть викликати рак.
12. Правда чи брехня. Експресія генів регулюється лише на транскрипційній стадії.
13. Правда чи брехня. Якщо РНК-полімераза не може зв'язуватися з промотором гена, вона не може транскрибувати цей ген в мРНК.

Відгук Відповіді

1. Експресія генів означає використання гена для створення білка.
2. Експресія генів повинна регулюватися таким чином, щоб правильні білки вироблялися там, де і коли вони потрібні. Це необхідно, наприклад, для того, щоб різні типи клітин мали різну форму та інші риси, які підходять їм для їх конкретних функцій.
3. Регуляторні білки регулюють транскрипційну фазу синтезу білка шляхом зв'язування з областями ДНК, званими регуляторними елементами, які розташовані поблизу промоторів. Регуляторні білки зазвичай або активують або пригнічують транскрипцію. Активатори сприяють транскрипції, посилюючи взаємодію РНК-полімерази з промотором, тим самим ініціюючи транскрипцію ДНК до мРНК. Репресори запобігають транскрипції, перешкоджаючи прогресу РНК-полімерази вздовж ланцюга ДНК, тому ДНК не може транскрибуватися в мРНК.
4. Гени гомеобокса - це велика група подібних генів, які направляють формування багатьох структур організму під час ембріональної стадії. У людини гени гомеобоксу кодують ланцюги з 60 амінокислот, які називаються гомеодомеїнами. Білки, що містять гомеодоміни, є факторами транскрипції, які зв'язуються і контролюють діяльність інших генів. Вони включають певні гени в конкретні клітини в потрібний час, тому людина розвиває нормальні органи та системи органів.
5. Мутації в регуляторних генах, які нормально контролюють клітинний цикл, можуть призвести до певних видів раку. Мутації, що викликають рак, найчастіше виникають у двох типах регуляторних генів, званих генами протоонкогенів та генами-супресорами пухлини. Прото-онкогени в нормі допомагають клітинам ділитися. Коли протоонкоген мутує, щоб стати онкогеном, він експресується безперервно, тому клітина продовжує ділитися з-під контролю, що може призвести до раку. Гени-супресори пухлини в нормі уповільнюють або зупиняють поділ клітин. Коли ген-супресор пухлини мутує, поділ клітин не може бути уповільнений або зупинений. Клітина продовжує ділитися з-під контролю, що може призвести до раку.
6. Протоонкогени - це гени, які в нормі допомагають клітинам ділитися. Онкоген - це мутована форма протоонкогена, яка викликає експресію гена безперервно. Це може викликати рак.
7. Відповіді можуть відрізнятися. Зразок відповіді. Оскільки гени гомеобоксу важливі для розвитку структур тіла в ембріоні, включаючи розвиток органів та систем органів, я думаю, що мутація в одному з цих генів може призвести до значної деформування ембріона. Це може призвести навіть до смерті.
8. A
9. C
10. Підсилювачі та активатори сприяють експресії генів. Однак підсилювачі - це віддалені області ДНК, а активатори - це білки, які зв'язуються з регуляторними елементами на ДНК, поблизу промоторної області гена.
11. Правда
12. Помилковий
13. Правда

Переглянути питання

1. Визначте біотехнологію
2. Що таке рекомбінантна ДНК?
3. Визначте етапи клонування генів.
4. Для чого потрібна полімеразна ланцюгова реакція?
5. Складіть блок-схему, яка викладає кроки, що беруть участь у створенні трансгенного врожаю.
6. Поясніть, як бактерії можуть бути генетично сконструйовані для отримання людського білка.
7. Визначте етичну, юридичну або соціальну проблему, порушену генною інженерією. Викладіть свій погляд на проблему та розробте логічний аргумент на підтримку вашої думки.
8. Поясніть, що таке праймери і що вони роблять в ПЛР.
9. Що таке гелевий електрофорез?
10. Правда чи брехня. Трансгенні культури можуть бути створені за допомогою рекомбінантної ДНК.
11. Правда чи брехня. Клонування генів визначається як створення ідентичної копії всього організму.
12. Фермент Taq полімераза спочатку був ідентифікований з бактерій, які живуть у дуже жарких середовищах, таких як гарячі джерела. Чому цей факт робить Taq полімеразу особливо корисною в реакціях ПЛР?
13. Круговий шматок ДНК від бактерій, який часто використовується для створення рекомбінантної ДНК, називається _________.
14. Якими способами культури модифікуються генетично? Які риси вносяться, і які методи використовуються для їх введення?
15. Які основні питання безпеки людини про ГМ-продукти? Як оцінюється безпека людини ГМ-продуктів?
16. Які основні екологічні проблеми щодо ГМ-культур? Як проводиться оцінка ризиків для навколишнього середовища?
17. Які основні плюси і мінуси ГМ-культур і продуктів харчування? На кого найбільше впливають ці плюси і мінуси? Наприклад, для професіоналів, чи отримують більшу частину переваг виробники та маркетологи, чи споживачі також отримують винагороду?
18. Що з перерахованого нижче можливе застосування генної інженерії, зараз чи в майбутньому?

    А. лікування генетичних порушень

    Б. створення трансгенних культур, стійких до шкідників

    С. вироблення людських білків у клітині, що не є людиною

    D. все вищесказане

19. Кажуть, що бактерії, що містять рекомбінантну плазміду:

    A. перетворений

    B. Перекладено

    C. транскрипція

    D. трансгенна культура

Відгук Відповіді

1. Біотехнологія - це використання технологій для зміни генетичного складу живих істот для людських цілей.
2. Рекомбінантна ДНК - це ДНК, яка утворюється шляхом об'єднання ДНК двох різних видів організмів.
3. Етапами клонування генів є ізоляція, лігування, трансформація та відбір. Під час виділення виділяють ген за допомогою ферменту для розриву ДНК. Під час лігування використовується інший фермент для об'єднання ізольованого гена з плазмідною ДНК від бактерій, виробляючи рекомбінантну ДНК. При перетворенні рекомбінантна ДНК вставляється в іншу клітину, як правило, бактеріальну клітину. Під час відбору трансформовані бактерії вирощуються, щоб переконатися, що вони мають рекомбінантну ДНК, і лише ті, які роблять, вибираються для подальшого використання.
4. Мета полімеразної ланцюгової реакції полягає в тому, щоб зробити безліч копій гена або іншого сегмента ДНК. Це може бути зроблено для того, щоб мати велику кількість гена для генетичного тестування.
5. Технологічні схеми можуть відрізнятися, але повинні включати наступні етапи створення трансгенної культури: a. Плазмідна ДНК отримується з бактерій, які заражають рослини. б. Рекомбінантна ДНК створюється шляхом об'єднання потрібного гена з плазмідною ДНК бактерій. c. рекомбінантна ДНК повторно вставляється в бактерію. d. трансформована бактерія використовується для вставки рекомбінантної ДНК в хромосому рослинної клітини. е. рослинна клітина вирощується в культурі. f. Клон рослинної клітини з культури використовується для генерації рослини з потрібним геном.
6. Для генетичної інженерії бактерій для отримання людського білка використовується клонування генів для формування рекомбінантної ДНК, яка містить нормальний ген людини для білка та плазмідну ДНК бактерій. Рекомбінантна ДНК повторно вставляється в бактерії. Бактерії можуть швидко розмножуватися і виробляти велику кількість людського білка.
7. Відповіді можуть відрізнятися, але повинні визначати етичну, юридичну або соціальну проблему, порушену генною інженерією; чітко викладене уявлення про проблему; і логічний аргумент на підтримку думки. Приклади тем можуть включати питання охорони здоров'я, безпеки, конфіденційності та навколишнього середовища.
8. Праймери - це короткі шматочки ДНК, які мають додаткову базову послідовність до ланцюга ДНК, яка використовується для створення копій гена. Праймери зв'язуються з ниткою ДНК на стадії відпалу ПЛР. Потім фермент додає нуклеотиди до праймера, щоб зробити нові молекули ДНК, які містять копії гена.
9. Гелевий електрофорез - це аналітична методика, яка використовується для поділу фрагментів ДНК за розміром і заряду. «Гелі» мають прямокутну форму. Гелі виготовляються з желатиноподобного матеріалу або агарози, або поліакриламіду. Електричне поле, з позитивним зарядом, нанесеним на один кінець гелю, і негативним зарядом на іншому кінці змушує осколки мігрувати через гель. Молекули ДНК мігрують від негативних до позитивних зарядів через чистий негативний заряд фосфатних груп в кістці ДНК. Довші молекули повільніше мігрують через гелеву матрицю. Після завершення поділу фрагменти ДНК різної довжини можуть бути візуалізовані за допомогою флуоресцентного барвника, специфічного для ДНК, такого як бромід етидію. Отриманий вітражний гель показує смуги, що відповідають молекулам ДНК різної довжини, які також відповідають різним молекулярним масам. Розмір смуги зазвичай визначають шляхом порівняння з ДНК-сходами, що містять фрагменти ДНК відомої довжини. Гелевий електрофорез також може використовуватися для поділу молекул РНК і білків.
10. Правда
11. Помилковий
12. Полімераза Taq особливо корисна для реакцій ПЛР, оскільки вона може функціонувати при гарячих температурах, необхідних для ПЛР, через те, що вона походить від бактерій, які живуть у надзвичайно жарких середовищах.
13. плазміда
14. трансгенні культури - розміщення генів в рослини для додання врожаю корисної риси. Переваги включають в себе:
    1. Підвищення врожайності з посівів.
    2. Зниження вразливості сільськогосподарських культур до стресів навколишнього середовища.
    3. Підвищення поживних якостей харчових культур.
    4. Поліпшення смаку, текстури або зовнішнього вигляду їжі.
    5. Зниження залежності від добрив, пестицидів та інших агрохімікатів
15. Інсектицид в складі ГМО може завдати шкоди людині. Однак немає доведеного негативного впливу ГМО на здоров'я людини. Уряд і вчені оцінюють вплив ГМО на здоров'я людини.
16. Одним з негативних середовищ є те, що гени ГМО можуть надходити до рослин дикого типу (без ГМО). Загалом ГМО корисні для навколишнього середовища, оскільки менше пестицидів використовується на ГМО рослин. Пестициди розробляються в рослини. 99% рослин ГМО виробляють пестициди. Деякі ГМО-рослини збирають власний азот з навколишнього середовища, тому потрібно менше добрив.
17. Плюси: зміни клімату стійкі, більш поживні для людини, потрібно менше добрив, оскільки рослини можуть самостійно виробляти корисний азот. Мінуси: ГМО гени можуть надходити до рослин дикого типу. Насіння ГМО є гібридним, тому фермери не можуть виробляти власне насіння. Їм доводиться купувати насіння.
18. D
19. A

Переглянути питання

1. Опишіть геном людини.
2. Що таке проект геному людини?
3. Визначте дві основні цілі проекту «Геном людини».
4. Що таке еталонний геном проекту «Геном людини»? На чому вона заснована?
5. Поясніть, наскільки знання послідовності основ ДНК в геномі людини корисно для молекулярної медицини.
6. Якою була одна дивовижна знахідка проекту «Геном людини»?
7. Чому, на вашу думку, вчені не просто послідовно виконали ДНК однієї людини для проекту «Геном людини»? Виходячи з цього, чому, на вашу думку, важливо включати зразки різних етнічних груп та статей у зусилля з секвенування геному?
8. Правда чи брехня. Секвенований геном людини не включає некодуючі області - він включає лише фактичні гени.
9. Правда чи брехня. Знання послідовності генома людини може дати уявлення про еволюцію людини.
10. а. що таке фармакогеноміка?

    б Якщо пацієнт мав зробити фармакогеноміку для оптимізації своїх ліків, яким, на вашу думку, був би перший крок?

    c Перерахуйте одну перевагу і один недолік фармакогеноміки.

11. Є приблизно 20 000 чоловік ________.

    A. базові пари

    B. нуклеотиди

    C. алелі

    D. гени

12. Поясніть, як секвенування генома людини відноситься до етичних проблем щодо генетичної дискримінації.

Відгук Відповіді

1. Геном людини відноситься до всієї ДНК людського виду. Він складається з 3,3 мільярда пар основ, розділених на 20 500 генів на 23 пари хромосом.
2. Проект «Геном людини» - це багатомільярдний, міжнародний біологічний дослідницький проект, який розпочався в 1990 році, продовжувався до 2003 року і залучав дослідників 20 університетів у кількох різних країнах.
3. Дві основні цілі проекту «Геном людини» полягали в послідовності всіх пар основ ДНК в геномі людини, а також відображення місця розташування та визначення функції всіх генів у геномі людини.
4. Еталонний геном проекту «Геном людини» - це послідовність пар основ ДНК в повному наборі хромосом людини. Він заснований на комбінованій мозаїці невеликої кількості анонімних донорів, всіх європейського походження.
5. Знання послідовності основ ДНК в геномі людини корисно для молекулярної медицини, оскільки це допомагає дослідникам виявляти мутації, пов'язані з різними формами раку, даючи уявлення про генетичну основу багатьох захворювань, таких як муковісцидоз, і допомагає дослідникам адаптувати ліки до окремі генотипи.
6. Відповіді можуть відрізнятися. Зразок відповіді. Однією з дивовижних знахідок HGP була відносно невелика кількість генів у людини.
7. Відповіді можуть відрізнятися. Зразок відповіді. Хоча всі люди мають однакові основні гени, існує певна різниця в конкретних послідовностях між особами. Якби послідовність була лише одна людина, ця послідовність не обов'язково була б хорошим представником людського виду в цілому. Саме тому вчені секвенували кілька осіб і придумали складену еталонну послідовність. Ось чому різні етнічні групи та статі повинні бути включені в зусилля з секвенування генома, оскільки діапазон варіацій людини повинен бути представлений, щоб краще відображати геном людського виду в цілому.
8. Помилковий
9. Правда
10. а Фармакогеноміка - це вивчення того, як гени індивіда впливають на те, як вони реагують на наркотики.

    b Відповіді можуть відрізнятися. Зразок відповіді. Я думаю, що першим кроком буде проведення тесту для пацієнта, щоб з'ясувати послідовність гена або генів у їхньому організмі, які можуть вплинути на те, як ліки активується або деактивується.

    c Відповіді можуть відрізнятися. Зразок відповіді. Однією з переваг фармакогеноміки є те, що лікарі можуть швидше знайти найбільш ефективні ліки для конкретного пацієнта. Одним з недоліків є те, що ця техніка в даний час часто не покривається страховкою і може коштувати дорого.

11. D
12. Відповіді можуть відрізнятися. Зразок відповіді. Шляхом секвенування генома людини можна виявити гени, пов'язані з певними захворюваннями. Це може призвести до етичних занепокоєнь щодо потенційної дискримінації осіб з цими генетичними послідовностями, наприклад, страховими компаніями або роботодавцями, які зацікавлені в тому, щоб мати здорових клієнтів або працівників.

Розділ Резюме Огляд Питання

1. Покладіть наступні одиниці в порядку від найменшого до найбільшого:

хромосома; ген; азотна основа; нуклеотид; кодон

2. Помістіть наступні процеси в правильному порядку того, як виробляється білок, від самого раннього до останнього:

(1) зв'язування тРНК з мРНК; (2) транскрипція; (3) подорож мРНК з ядра; (4) згортання поліпептиду

3. Які відмінності між послідовністю ДНК та послідовністю зрілої мРНК, яку вона виробляє?

4. Вчені іноді послідовно ДНК, що вони «зворотно транскрибують» з мРНК в клітині організму, що називається комплементарною ДНК (кДНК). Чому, на вашу думку, ця методика може бути особливо корисною для розуміння білків організму проти секвенування всього геному (тобто ядерної ДНК) організму?

5. Білки виробляються в цитоплазмі на дрібних органелах під назвою ___________.

6. Що може статися, якщо кодони закодовані для більш ніж однієї амінокислоти?

7. Поясніть, чому ген людини може бути вставлений у бактерії і все ще може виробляти правильний людський білок, незважаючи на те, що він знаходиться в зовсім іншому організмі.

8. Правда чи брехня. Всі ваші гени виражені всіма клітинами вашого тіла.

9. Центральна догма молекулярної біології по суті описує, як зроблені ____________.

Розділ Резюме Огляд Відповіді

1. азотна основа; нуклеотид; кодон; ген; хромосома

2. 2, 3, 1, 4

3. Відповіді можуть відрізнятися. Зразок відповіді. Безпосередньо після транскрипції послідовність РНК доповнює послідовність ДНК, з якої вона транскрибується, але РНК містить урацил (U) замість основи тиміну (T), яка використовується в ДНК. Потім попередньо мРНК зрощується для видалення інтронів, можливо, редагується, і «хвіст» аденінів додається через поліаденілювання. Тому зріла послідовність мРНК значно відрізняється від того, що просто є додатковою послідовністю до послідовності ДНК.

5. Відповіді можуть відрізнятися. Зразок відповіді. Я думаю, що ця методика може бути корисною, оскільки мРНК містить лише екзони, які кодують амінокислоти та, зрештою, білки. Ядерна ДНК містить безліч областей, які не кодують білки. Таким чином, ви можете отримати уявлення про білки, які організм виробляє швидше, якщо ви послідовно виконаєте кДНК, виготовлену з мРНК, а не починаючи з ядерної ДНК всього генома.

5. рибосоми

6. Відповіді можуть відрізнятися. Зразок відповіді. Якщо кодони закодовані для більш ніж однієї амінокислоти, тРНК принесе різні амінокислоти до рибосоми для кожного кодону, в результаті чого утворюються різноманітні білки. Вони можуть мати різні функції і бути згубними для організму.

7. Ген людини, вставлений у бактерії, все ще виробляє той самий людський білок, оскільки генетичний код універсальний, тобто він однаковий серед усіх живих організмів.

8. Помилковий

9. білки