11.E: Механізми мікробної генетики (вправи)

11.1: Що таке гени?

Ген складається з ДНК, яка «читається» або транскрибується для отримання молекули РНК під час процесу транскрипції. Один з основних типів молекули РНК, званий месенджерної РНК (мРНК), надає інформацію для рибосоми для каталізації синтезу білка в процесі, який називається трансляцією. Процеси транскрипції і перекладу в сукупності називають експресією генів.

Множинний вибір

ДНК робить все, крім якого з наступного?

1. служить генетичним матеріалом, що передається від батьків до потомства
2. залишається постійним, незважаючи на зміни умов навколишнього середовища
3. надає інструкцію по синтезу месенджерної РНК
4. читається рибосомами в процесі перекладу

Відповідь

D

Згідно з центральною догмою, що з наступного представляє потік генетичної інформації в клітині?

1. білок до ДНК до РНК
2. ДНК до РНК до білка
3. РНК до ДНК до білка
4. ДНК до білка до РНК

Відповідь

Б

Істина/Неправда

Клітини завжди виробляють білки з кожного гена, яким вони володіють.

Відповідь

Помилковий

Заповніть бланк

Процес виготовлення РНК-копії гена називається ________.

Відповідь

транскрипція

________ клітини залишається постійною, тоді як її фенотип змінюється у відповідь на вплив навколишнього середовища.

Відповідь

генотип або геном

Коротка відповідь

Чи можуть дві спостережно різні клітини мати однаковий генотип? Поясніть.

Критичне мислення

Чиста культура невідомої бактерії була нанесена на пластинки різних середовищ. Ви помічаєте, що морфологія колонії разюче відрізняється на пластин мінімальних середовищ з глюкозою порівняно з тими, що спостерігаються на триптичних пластин соєвого агару. Як ви можете пояснити ці відмінності в морфології колоній?

11.2: Реплікація ДНК

Процес реплікації ДНК є напівконсервативним, в результаті чого дві молекули ДНК, кожна з яких має одну батьківську нитку ДНК і одну знову синтезовану нитку. У бактерій ініціювання реплікації відбувається у походження реплікації, де суперспіральна ДНК розмотується ДНК-гіразою, зробленою однонитковою геліказою, і пов'язана однонитковим зв'язуючим білком для підтримки свого одноцепочечного стану.

Множинний вибір

Що з перерахованого нижче є ферментом, який замінює нуклеотиди РНК в праймері з нуклеотидами ДНК?

1. ДНК-полімераза III
2. ДНК-полімераза I
3. примаза
4. спіраль

Відповідь

Б

Що з перерахованого не бере участі в ініціації реплікації?

1. лігаза
2. ДНК-гіраза
3. однонитковий зв'язуючий білок
4. примаза

Відповідь

A

Який з наступних ферментів, що беруть участь у реплікації ДНК, є унікальним для еукаріотів?

1. спіраль
2. ДНК-полімераза
3. лігаза
4. теломерази

Відповідь

D

Що з наступного буде синтезовано за допомогою 5′-CAGTTCGA-3′ як шаблон?

1. 3′ -АГГКТГАК-4′
2. 3′-ТК АКТ-5′
3. 3′-ГТСА АГКТ-5′
4. 3′ -КІШКА CGGA-5′

Відповідь

C

Заповніть бланк

Фермент, відповідальний за розслаблення суперспіральної ДНК, що дозволяє ініціювати реплікацію, називається ________.

Відповідь

ДНК-гірази або топоізомерази II

Односпрямована реплікація кругової молекули ДНК, подібної плазміді, яка передбачає защемлення однієї нитки ДНК і витіснення її під час синтезу нової нитки називається ________.

Відповідь

кочення коло реплікації

Істина/Неправда

Більше праймерів використовується в синтезі відстаючих ниток, ніж при синтезі провідних ниток.

Відповідь

Правда

Коротка відповідь

Чому для реплікації ДНК потрібна примаза?

Яка роль одноцепочечного зв'язуючого білка в реплікації ДНК?

Нижче наведена послідовність ДНК. Уявіть, що це ділянка молекули ДНК, яка відокремилася під час підготовки до реплікації, тому ви бачите лише одну нитку ДНК. Побудувати комплементарну послідовність ДНК (із зазначенням 5' і 3' кінця).

Послідовність ДНК: 3'-T A C T G A C T G A C G A T C-5'

Критичне мислення

Огляд Малюнок 11.2.1 та рисунок 11.2.2. Чому було важливо, щоб Месельсон і Шталь продовжували свій експеримент принаймні до двох раундів реплікації після ізотопного маркування початкової ДНК з ¹⁵ N, замість того, щоб зупинити експеримент після лише одного раунду реплікації?

Якщо дезоксирибонуклеотиди, яким не вистачає груп 3'-OH, додаються під час процесу реплікації, що ви очікуєте, відбудеться?

11.3: Транскрипція РНК

Під час процесу транскрипції інформація, закодована в послідовності ДНК одного або декількох генів, транскрибується в нитку РНК, яку також називають стенограмою РНК. Отримана одноцепочечная молекула РНК, що складається з рибонуклеотидів, що містять основи аденін, цитозин, гуанін та урацил, діє як рухома молекулярна копія вихідної послідовності ДНК. Транскрипція у прокаріотів і в еукаріот вимагає подвійної спіралі ДНК, щоб частково розкрутити в області синтезу РНК.

Множинний вибір

Під час якої стадії бактеріальної транскрипції бере участь σ субодиниця РНК-полімерази?

1. посвячення
2. подовження
3. припинення
4. зрощування

Відповідь

A

Який з перерахованих нижче компонентів бере участь в ініціації транскрипції?

1. грунтовка
2. походження
3. промоутер
4. початок кодон

Відповідь

C

Що з наступного не є функцією 5' капелюшка і 3' Poly-A хвоста зрілої еукаріотичної молекули мРНК?

1. для полегшення зрощування
2. для запобігання деградації мРНК
3. для сприяння експорту зрілої стенограми в цитоплазму
4. для допомоги рибосоми прив'язки до стенограми

Відповідь

A

Зрілі мРНК від еукаріот буде містити кожну з цих особливостей, крім того, яка з наступних?

1. екзон-кодована РНК
2. інтрон-кодована РНК
3. 5' ковпачок
4. 3' Полі-А хвіст

Відповідь

Б

Заповніть бланк

________ мРНК - це та, яка кодує кілька поліпептидів.

Відповідь

поліцистронічний

Білковий комплекс, відповідальний за видалення інтрон-кодованих послідовностей РНК з первинних транскриптів у еукаріотів, називається ________.

Відповідь

Сплацеосом

Коротка відповідь

Яка мета обробки РНК у еукаріотів? Чому прокаріоти не вимагають подібної обробки?

Нижче наведена послідовність ДНК. Уявіть, що це ділянка молекули ДНК, яка відокремилася при підготовці до транскрипції, тому ви бачите лише антисенс-нитку. Побудувати послідовність мРНК, транскрибувану з цього шаблону.

Антисенс-ланцюг ДНК: 3'-Т А С Т Г А С Т Г А С Г А Т С-5'

Критичне мислення

Прогнозують ефект зміни послідовності нуклеотидів у -35 області бактеріального промотора.

11.4: Синтез білка (переклад)

Синтез білків споживає більше енергії клітини, ніж будь-який інший метаболічний процес. У свою чергу, на білки припадає більша маса, ніж будь-яка інша макромолекула живих організмів. Вони виконують практично кожну функцію клітини, виступаючи як функціональними (наприклад, ферментами), так і структурними елементами. Процес трансляції, або синтезу білка, другої частини експресії генів, передбачає декодування рибосомою повідомлення мРНК в поліпептидний продукт.

Множинний вибір

Яке з наступного називається трибазова послідовність в мРНК, яка зв'язується з молекулою тРНК?

1. П сайт
2. кодон
3. антикодон
4. Сайт прив'язки CCA

Відповідь

Б

Який компонент останній приєднується до комплексу ініціації під час ініціації перекладу?

1. молекула мРНК
2. мала рибосомальна субодиниця
3. велика рибосомальна субодиниця
4. ініціатор тРНК

Відповідь

C

Під час подовження в перекладі, до якого рибосомального сайту зв'язується надходить заряджена молекула тРНК?

1. Сайт
2. П сайт
3. E сайт
4. B сайт

Відповідь

A

Що з перерахованого нижче є амінокислотою, яка з'являється на N-кінці всіх недавно перекладених прокаріотичних і еукаріотичних поліпептидів?

1. триптофан
2. метіонін
3. селеноцистеїн
4. гліцин

Відповідь

Б

Коли рибосома досягає дурниці кодон, що з наступного відбувається?

1. метіонін включений
2. поліпептид вивільняється
3. утворює пептидний зв'язок
4. сайт A прив'язується до зарядженої тРНК

Відповідь

Б

Заповніть бланк

Третя позиція всередині кодону, в якій зміни часто призводять до включення тієї ж амінокислоти в зростаючий поліпептид, називається ________.

Відповідь

коливання положення

Фермент, який додає амінокислоту в молекулу тРНК, називається ________.

Відповідь

Аміноацил-тРНК-синтетаза

Істина/Неправда

Кожен кодон в межах генетичного коду кодує іншу амінокислоту.

Відповідь

Помилковий

Коротка відповідь

Чому переклад припиняється, коли рибосома досягає стоп-кодону? Що відбувається?

Чим відрізняється процес перекладу між прокаріотами і еукаріотами?

Що мається на увазі під генетичним кодом майже універсальним?

Нижче наведена антисенсова послідовність ДНК. Переведіть молекулу мРНК, синтезовану за допомогою генетичного коду, записуючи отриману амінокислотну послідовність, вказуючи N і C терміні.

Антисенс-ланцюг ДНК: 3'-Т А С Т Г А С Т Г А С Г А Т С-5'

Критичне мислення

Позначте на малюнку наступне: рибосомальні ділянки E, P і A; мРНК; кодони; антикодони; зростаючий поліпептид; що надходить амінокислота; напрямок транслокації; мала рибосомальна одиниця; велика рибосомальна одиниця.

До з'ясування генетичного коду видатні вчені, в тому числі Френсіс Крік, передбачали, що кожен кодон мРНК, кодуючи одну з 20 амінокислот, повинен бути не менше трьох нуклеотидів. Чому кодони не можуть бути коротшими?

11.5: Мутації

Мутація - це спадкова зміна послідовності ДНК організму. Отриманий організм, званий мутантом, може мати впізнавану зміну фенотипу в порівнянні з диким типом, який є фенотипом, найбільш часто спостерігається в природі. Зміна послідовності ДНК надається мРНК через транскрипцію і може призвести до зміненої послідовності амінокислот в білку при перекладі.

Множинний вибір

Що з перерахованого нижче є зміною послідовності, що призводить до утворення стоп-кодону?

1. мутація missense
2. нісенітниця мутація
3. мовчазна мутація
4. мутація видалення

Відповідь

Б

Освіта піримідинових димерів є результатом чого з наступних?

1. спонтанні помилки ДНК-полімеразою
2. вплив гамма-випромінювання
3. вплив ультрафіолетового випромінювання
4. вплив інтеркаляційних агентів

Відповідь

C

Що з наведеного нижче є прикладом мутації зсуву кадрів?

1. видалення кодону
2. мутація missense
3. мовчазна мутація
4. видалення одного нуклеотиду

Відповідь

D

Який із наведених нижче типів репарації ДНК, при якому тимінові димери безпосередньо розщеплюються ферментом фотоліазою?

1. прямий ремонт
2. відновлення висічення нуклеотидів
3. невідповідність ремонту
4. коректура

Відповідь

A

Що з наступного щодо тесту Еймса вірно?

1. Застосовується для виявлення новоутворених ауксотрофних мутантів.
2. Застосовується для виявлення мутантів з відновленою біосинтетичної активністю.
3. Застосовується для виявлення спонтанних мутантів.
4. Застосовується для виявлення мутантів, які не мають активності фотореактивації.

Відповідь

Б

Заповніть бланк

Хімічний мутаген, який структурно схожий на нуклеотид, але має різні правила сполучення основи, називається ________.

Відповідь

нуклеозидний аналог

Фермент, який використовується в ремонті світла для розщеплення тимінових димерів, називається ________.

Відповідь

фотоліаза

Фенотип організму, який найчастіше спостерігається в природі, називається ________.

Відповідь

дикий тип

Істина/Неправда

Канцерогени, як правило, мутагенні.

Відповідь

Правда

Коротка відповідь

Чому більш імовірно, що вставки або видалення будуть більш згубними для клітинки, ніж точкові мутації?

Критичне мислення

Нижче наведено кілька послідовностей ДНК, які мутуються порівняно з послідовністю дикого типу: 3'-T A C T G A C T G A C G A T C G A T C-5'. Уявіть, що кожен - це ділянка молекули ДНК, яка відокремилася під час підготовки до транскрипції, тому ви бачите лише нитку шаблону. Побудувати комплементарні послідовності ДНК (із зазначенням 5' і 3' кінця) для кожної мутованої послідовності ДНК, потім транскрибувати (вказуючи 5' і 3' кінці) нитки шаблону і перевести молекули мРНК за допомогою генетичного коду, записуючи отриману послідовність амінокислот (із зазначенням N і C termini). Який тип мутації буває у кожного?

Мутований шаблон ДНК Strand #1:3'-T A C T G T C T G A C G A T C G A T C-5' Додаткова послідовність ДНК: Послідовність мРНК транскрибується з шаблону: Амінокислотна послідовність пептиду: Тип мутації:

Мутований шаблон ДНК Strand #2:3'-T A C G A C T G A C G A C G A T C-5' Додаткова послідовність ДНК: Послідовність мРНК транскрибується з шаблону: Амінокислотна послідовність пептиду: Тип мутації:

Мутований шаблон ДНК Strand #3:3'-T A C T G A C T G A C T A T A T C-5 ' Додаткова послідовність ДНК: Послідовність мРНК транскрибується з шаблону: Амінокислотна послідовність пептиду: Тип мутації:

Мутований шаблон ДНК Strand #4:3'-T A C G A C T G A C T A T A T C-5' Додаткова послідовність ДНК: Послідовність мРНК транскрибується з шаблону: Амінокислотна послідовність пептиду: Тип мутації:

Чому, на вашу думку, тест Еймса кращий, ніж використання моделей тварин для скринінгу хімічних сполук на мутагенність?

11.6: Як безстатеві прокаріоти досягають генетичного різноманіття

Як організми, домінуючим репродуктивним режимом яких є безстатевий, створюють генетичне різноманіття? У прокаріотів важливим способом впровадження генетичного різноманіття є горизонтальний перенос генів (HGT), впровадження генетичного матеріалу з одного організму в інший організм в межах одного покоління. HGT дозволяє навіть віддалено спорідненим видам ділитися генами, впливаючи на їх фенотипи.

Множинний вибір

Який механізм, за допомогою якого неправильне висічення профага з бактеріальної хромосоми призводить до упаковки бактеріальних генів поблизу місця інтеграції в головку фага?

1. відмінювання
2. генералізована трансдукція
3. спеціалізована трансдукція
4. перетворення

Відповідь

C

Що з наступного стосується поглинання оголеної ДНК з навколишнього середовища?

1. відмінювання
2. генералізована трансдукція
3. спеціалізована трансдукція
4. перетворення

Відповідь

D

F плазміда бере участь в якому з наступних процесів?

1. відмінювання
2. перетворення
3. транспозиція
4. перетворення

Відповідь

A

Що з наступного стосується механізму горизонтального перенесення генів, природно відповідальних за поширення генів резистентності до антибіотиків всередині бактеріальної популяції?

1. відмінювання
2. генералізована трансдукція
3. спеціалізована трансдукція
4. перетворення

Відповідь

A

Заповніть бланк

Невелика молекула ДНК, яка має здатність самостійно висікати з одного місця в більшій молекулі ДНК і інтегруватися в ДНК в іншому місці, називається ________.

Відповідь

транспозон або транспозіруемий елемент

________ - група механізмів, що дозволяють впроваджувати генетичний матеріал з одного організму в інший організм в межах одного покоління.

Відповідь

Горизонтальний перенос генів

Істина/Неправда

Безстатево розмножуються організмам бракує механізмів генерування генетичного різноманіття в популяції.

Відповідь

Помилковий

Коротка відповідь

Коротко опишемо два способи, за допомогою яких хромосомна ДНК з донорської клітини може бути перенесена в клітину-реципієнт в процесі кон'югації.

Опишіть, що відбувається, коли нісенітниця мутація вводиться в ген, що кодує транспозазу в межах транспозона.

11.7: Регуляція генів - теорія оперонів

Геномна ДНК містить як структурні гени, які кодують продукти, що служать клітинними структурами або ферментами, так і регуляторні гени, які кодують продукти, що регулюють експресію генів. Експресія гена є сильно регульованим процесом. Тоді як регулювання експресії генів у багатоклітинних організмах дозволяє проводити клітинну диференціацію, у одноклітинних організмів, таких як прокаріоти, це гарантує, що ресурси клітини не витрачаються даремно, роблячи білки, які клітина не потребує в той час.

Множинний вибір

Оперон генів, що кодують ферменти в біосинтетичному шляху, ймовірно, буде, який з наступних?

1. підступний
2. репресивний
3. конститутивних
4. моноцистронових

Відповідь

Б

Оперон кодує гени, які транскрибуються і переводяться безперервно, щоб забезпечити клітину постійними проміжними рівнями білкових продуктів, як кажуть, що з наступного?

1. репресивний
2. підступний
3. конститутивних
4. активовано

Відповідь

C

Яка з наведених умов призводить до максимальної експресії лак-оперона?

1. лактоза присутня, глюкоза відсутня
2. лактоза присутня, присутня глюкоза
3. лактоза відсутня, глюкоза відсутня
4. лактоза відсутня, присутня глюкоза

Відповідь

A

Який з перерахованого є типом регуляції експресії генів, унікальним для еукаріотів?

1. загасання
2. використання альтернативного множника σ
3. хімічна модифікація гістонів
4. тривоги

Відповідь

C

Заповніть бланк

Послідовність ДНК, до якої можуть зв'язуватися репресори, що лежить між промотором і першим структурним геном, називається ________.

Відповідь

оператор

Профілактика експресії оперонів, що кодують субстратні шляхи використання для субстратів, відмінних від глюкози, коли присутня глюкоза, називається _______.

Відповідь

катаболіти репресії

Коротка відповідь

Які два способи бактерії можуть впливати на транскрипцію декількох різних оперонів одночасно у відповідь на певний стан навколишнього середовища?

Критичне мислення

Наступний малюнок - з оригінальної роботи Монода про діауксичний ріст, що показує зростання кишкової палички при одночасній присутності ксилози та глюкози як єдиних джерел вуглецю. Поясніть, що відбувається в точках A—D щодо джерела вуглецю, що використовується для росту, і поясніть, чи виражається оперон використання ксилози (і чому). Зверніть увагу, що експресія ферментів, необхідних для використання ксилози, регулюється аналогічно експресії ферментів, необхідних для вживання лактози.