14.E: Структура та функція ДНК (вправи)

14.1: Історичні основи сучасного розуміння

Сучасні розуміння ДНК еволюціонували від відкриття нуклеїнової кислоти до розробки моделі подвійної спіралі. У 1860-х роках Фрідріх Мішер, лікар за професією, був першою людиною, яка виділила багаті фосфатами хімічні речовини з лейкоцитів або лейкоцитів. Він назвав ці хімічні речовини (які в кінцевому підсумку були б відомі як РНК і ДНК) нуклеїнами, оскільки вони були виділені з ядер клітин.

Переглянути питання

Якби ДНК конкретного виду була проаналізована і було встановлено, що вона містить 27 відсотків А, яким буде відсоток C?

1. 27 відсотків
2. 30 відсотків
3. 23 відсотки
4. 54 відсотка

Відповідь

C

Експерименти Херші і Чейза допомогли підтвердити, що ДНК була спадковим матеріалом на підставі висновку, що:

1. радіоактивні фаги були виявлені в пеллеті
2. радіоактивні клітини були виявлені в супернатанті
3. радіоактивна сірка була виявлена всередині клітини
4. радіоактивний фосфор був виявлений в клітині

Відповідь

D

Безкоштовна відповідь

Поясніть експерименти з трансформацією Гріффіта. Що він зробив з них висновок?

Відповідь

Живі R-клітини отримали генетичну інформацію від убитих теплом S-клітин, які «трансформували» R-клітини в S-клітини.

Чому радіоактивну сірку та фосфор використовували для маркування бактеріофагів в експериментах Герші та Чейза?

Відповідь

Сірка - елемент, що міститься в білках, а фосфор - компонент нуклеїнових кислот.

14.2: Структура ДНК та секвенування

Будівельними блоками ДНК є нуклеотиди. Важливими компонентами нуклеотиду є азотиста основа, дезоксирибоза (5-вуглецевий цукор) і фосфатна група. Нуклеотид називається в залежності від азотистого підстави. Азотиста основа може бути пурином, таким як аденін (А) і гуанін (G), або піримідин, такий як цитозин (С) і тимін (T).

Переглянути питання

ДНК-подвійна спіраль не має, який з наступних?

1. антипаралельна конфігурація
2. комплементарна база спарювання
3. великі і незначні канавки
4. урацил

Відповідь

D

У еукаріотів, що таке ДНК, обгорнута навколо?

1. однониткові зв'язуючі білки
2. ковзний затискач
3. полімераза
4. гістони

Відповідь

D

Безкоштовна відповідь

Надайте короткий виклад методу секвенування Сенгера.

Відповідь

Шаблонна ланцюг ДНК змішується з ДНК-полімеразою, праймером, дезоксинуклеотидами 4 і граничною концентрацією 4 дидезоксинуклеотидів. ДНК-полімераза синтезує нитку, що доповнює шаблон. Включення DDNTP в різних місцях призводить до фрагментів ДНК, які закінчилися на кожній можливій основі шаблону. Ці фрагменти відокремлюються гелевим електрофорезом і візуалізуються лазерним детектором для визначення послідовності підстав.

Опишіть структуру і взаємодоповнюючу основу спаровування ДНК.

Відповідь

ДНК має дві нитки в антипаралельної орієнтації. Цукрово-фосфатні зв'язки утворюють кістяк зовні, а основи - парні з внутрішньої сторони: А з Т, і Г з С, як ступені на спіральних сходах.

14.3: Основи реплікації ДНК

З'ясування структури подвійної спіралі дало натяк на те, як ДНК ділиться і робить копії себе. Дана модель передбачає, що дві пасма подвійної спіралі розділяються при реплікації, і кожна пасмо служить шаблоном, з якого копіюється нова комплементарна пасмо. Що не було зрозуміло, так це те, як відбувалося тиражування. Було запропоновано три моделі: консервативна, напівконсервативна та дисперсійна.

Переглянути питання

Експерименти Месельсона і Шталя довели, що ДНК реплікується яким режимом?

1. консервативні
2. напівконсервативний
3. дисперсійний
4. жодне з перерахованих вище

Відповідь

Б

Якщо послідовність 5'-3' пасма AATGCTAC, то комплементарна послідовність має наступну послідовність:

1. 3'-А ТАК-5'
2. 3'-ЛОВИТИ-5'
3. 3'-ТТАК-5'
4. 3'-ТЕГ КОТА-5'

Відповідь

C

Безкоштовна відповідь

Як наукове співтовариство дізналося, що реплікація ДНК відбувається напівконсервативно?

Відповідь

Експерименти Месельсона з кишковою паличкою, вирощеною в ¹⁵ N, вивели цю знахідку.

14.4: Реплікація ДНК у прокаріотів

Реплікація ДНК була надзвичайно добре вивчена у прокаріотів насамперед через невеликий розмір генома та мутантів, які доступні. E. coli має 4,6 мільйона пар основ в одній круговій хромосомі, і вся вона реплікується приблизно за 42 хвилини, починаючи з одного походження реплікації і протікаючи по колу в обох напрямках. Це означає, що в секунду додається приблизно 1000 нуклеотидів. Процес досить швидкий і відбувається без багатьох помилок.

Переглянути питання

Який з перерахованих нижче компонентів не бере участі в процесі формування вилки реплікації?

1. однониткові зв'язуючі білки
2. спіраль
3. походження реплікації
4. лігаза

Відповідь

D

Що з наступного синтезує фермент примаза?

1. ДНК-праймер
2. РНК праймер
3. Окадзакі фрагменти
4. з'єднання фосфодіефіру

Відповідь

Б

В якому напрямку відбувається реплікація ДНК?

1. 5'-3'
2. 3'-5'
3. 5'
4. 3'

Відповідь

A

Безкоштовна відповідь

Реплікація ДНК є двонаправленою і переривчастою; поясніть своє розуміння цих понять.

Відповідь

При виникненні реплікації утворюються дві вилки реплікації, які витягнуті в двох напрямках. На відстає пасма фрагменти Окадзакі утворюються переривчастим способом.

Що таке осколки Окадзакі і як вони утворюються?

Відповідь

Короткі фрагменти ДНК утворюються на відстаючої нитку, синтезованої в напрямку від вилки реплікації. Вони синтезуються за допомогою ДНК-пол.

Якщо швидкість реплікації у конкретного прокаріота становить 900 нуклеотидів в секунду, скільки часу знадобиться 1,2 мільйона геномів базової пари, щоб зробити дві копії?

Відповідь

1333 секунди або 22,2 хвилини.

Поясніть події, що відбуваються на розвилці реплікації. Якщо ген для helicase мутований, яка частина реплікації буде порушена?

Відповідь

На вилці реплікації відбуваються події - дія гелікази, зв'язування однониткових зв'язуючих білків, синтез праймера та синтез нових ниток. Якщо є мутований ген helicase, вилка реплікації не буде розширена.

Яка роль праймера в реплікації ДНК? Що станеться, якщо ви забули додати праймер в пробірку, що містить реакційну суміш для реакції секвенування ДНК?

Відповідь

Праймер забезпечує групу 3'-OH для ДНК pol, щоб почати додавати нуклеотиди. Не було б реакції в трубці без грунтовки, і на електрофорезі не було б видно жодних смуг.

14.5: Реплікація ДНК у еукаріотів

Еукаріотичні геноми набагато складніші і більші за розміром, ніж прокаріотичні геноми. Геном людини має три мільярди пар основ на гаплоїдний набір хромосом, а 6 мільярдів пар основ відтворюються під час S-фази клітинного циклу. Є множинне походження реплікації на еукаріотичної хромосомі; людина може мати до 100 000 походження реплікації

Переглянути питання

Кінці лінійних хромосом підтримуються

1. спіраль
2. примаза
3. ДНК-пол
4. теломерази

Відповідь

D

Безкоштовна відповідь

Як лінійні хромосоми у еукаріот гарантують, що його кінці повністю відтворюються?

Відповідь

Теломераза має вбудований шаблон РНК, який розширює кінець 3', тому праймер синтезується і розширюється. Таким чином, кінці захищаються.

14.6: Ремонт ДНК

Реплікація ДНК - це високоточний процес, але іноді можуть траплятися помилки, такі як ДНК-полімераза, що вставляє неправильну основу. Невиправлені помилки іноді можуть призвести до серйозних наслідків, таких як рак. Ремонтні механізми виправляють помилки. У рідкісних випадках помилки не виправляються, приводячи до мутацій; в інших випадках репараторні ферменти самі по собі мутовані або дефектні.

Переглянути питання

Під час коректури, який з наведених нижче ферментів зчитує ДНК?

1. примаза
2. топоізомерази
3. ДНК-пол
4. спіраль

Відповідь

C

Початковий механізм відновлення нуклеотидних помилок в ДНК - ________.

1. невідповідність ремонту
2. Коректура ДНК-полімерази
3. відновлення висічення нуклеотидів
4. тимінові димери

Відповідь

Б

Безкоштовна відповідь

Що є наслідком мутації ферменту невідповідності репарації? Як це вплине на функцію гена?

Відповідь

Мутації не відновлюються, як у випадку з пігментною ксеродермою. Функція генів може бути порушена або вона може не бути виражена.