I. Вопросы и задачи

1. Почему при конъюгации бактерий требуется разное время для образования рекомбинантов по различным маркерам?

2. Может ли клетка Fֿ превратиться в клетку F⁺ или Hfr? Если да, то каким образом?

3. Почему генетическая карта Escherichia coli имеет кольцевую форму?

4. Можно ли исследовать комплементарное взаимодействие генов у бактерий? Если да, то каким образом?

5. Возможна ли трансдукция при помощи литического бактериофага?

6. Чем и почему генетические карты различных штаммов Hfr E. coli отличаются друг от друга?

7. В чем сходны и чем отличаются явления трансформации и трансдукции?

8. Что такое мерозигота? Что такое гетерогенота?

9. Имеются устойчивый и чувствительный к антибиотикам А, В, С, D штаммы Streptococcus pneumoniae. Для локализации генов выделили ДНК из клеток устойчивого штамма и обработали ею клетки чувствительного штамма. Обработанные клетки высевали на среду, содержащую различные комбинации антибиотиков. Получены следующие результаты.

Антибиотик, добавленный к агару	Число колоний
А	1046
В	1092
С	1105
D	1083
AB	61
AC	607
AD	918
BC	72
BD	55
CD	754
-	10000

Какие гены сцеплены и в каком порядке они располагаются в молекуле ДНК?

10. В эксперименте по трансдукции у E. coli, осуществляемой фагом Р1, в качестве донора использовали прототрофный штамм, устойчивый к азиду натрия (Azi^R), а в качестве реципиента – штамм Leu^- Thr^- Azi^S (ауксотроф по лейцину и по треонину, чувствительный к азиду). Обработанные фаголизатором реципиентные клетки высевали на селективные среды для отбора определенных типов рекомбинантов: Leu⁺ Thr^-, Leu^- Thr⁺ и Leu⁺ Thr⁺. У выросших колоний рекомбинантов анализировали неселективные маркеры. Среди трансдуктантов Leu⁺ оказалось Azi^R - 48 % и Thr⁺ - 2%. Среди Thr⁺ не было ни одного клона Azi^R , а Leu⁺ - 3%. Ни один из редких клонов Leu⁺ Thr⁺ не был Azi^R . Какие среды были использованы для отбора и анализа трансдуктантов? Определите порядок изученных маркеров в хромосоме Е. coli. Оцените размер генома фага Р1.

II. Тестовые задания

Выберите правильный ответ:

1. Процесс переноса изолированной ДНК в клетки бактерий называется:

1) трансфекцией; 2) трансдукцией; 3) трансформацией; 4) конъюгацией;

5) рекомбинацией.

2. Перенос генов из одних бактериальных клеток в другие при помощи бактериофага называется:

1) трансфекцией; 2) трансдукцией; 3) трансформацией; 4) конъюгацией;

5) рекомбинацией.

3. Перенос генетического материала из одних бактериальных клеток в другие при непосредственном их контакте называется:

1) трансфекцией; 2) трансдукцией; 3) трансформацией; 4) конъюгацией;

5) рекомбинацией.

4. Фактор фертильности (F) у бактерий представляет собой:

1) хромосому; 2) транспозон; 3) мигрирующий элемент; 4) плазмиду;

5) инсерцию.

5. Самореплицирующийся нехромосомный генетический элемент представляет собой:

1) хромосому; 2) транспозон; 3) мигрирующий элемент; 4) плазмиду;

5) инсерцию.

6. Гены бактерии – донора переносятся в клетки бактерии – реципиента с помощью следующих генетических элементов:

1) F⁺; 2) Fֿ; 3) Hfr; 4) бактериофаг λ; 5) 1, 2; 6) 1, 3; 7) 2, 3; 8) 1, 4.

7. При встраивании F – фактора в бактериальную хромосому бактерия становится клеткой:

1) F⁺; 2) Fֿ; 3) F′ 4) Hfr; 5) R.

8. Объединение и рекомбинация генетического материала у прокариот возможна в случаях:

1) Fֿ×Fֿ; 2) F⁺×F⁺; 3) F⁺×Fֿ; 4) Hfr×Hfr; 5) Hfr×Fֿ; 6) Hfr×F⁺; 7) 1, 4; 8) 3, 5; 9) 3, 6.

9. Для того чтобы изолированная ДНК проникла в бактериальную клетку, необходимо состояние:

1) компетентности; 2) лизогении; 3) лизиса; 4) полной трансдукции;

5) абортивной трансдукции.

10.Явление, когда привнесенный бактериофагом ген, наследуется стабильно,

поскольку интегрируется с бактериальной хромосомой, называется:

1) компетентностью; 2) лизогенией; 3) лизисом; 4) полной трансдукцией;

5) абортивной трансдукцией.

5. Сайт – специфическая рекомбинация возможна между:

1) 1) линейной формой фага λ и кольцевой хромосомой Е.с.; 2) кольцевой формой фага λ и кольцевой хромосомой Е.с.; 3) кольцевой формой фага λ и линейной хромосомой Е.с.; 4) кольцевым F - фактором и кольцевой хромосомой Е.с.; 5) линейной формой F - фактора и кольцевой хромосомой Е.с..

III. Дать объяснение следующим терминам (занести в словарь): конъюгация, трансформация, трансдукция (общая, специфическая, полная, абортивная), умеренные и вирулентные бактериофаги, профаг, литическая и лизогенная реакция, контрансдукция, сексдукция, эписома, плазмида, Hfr - , F⁺ -, Fֿ-, F′ - клетки Escherichia coli, меродиплоид, мерозигота, гетерогенота, сайт – специфическая рекомбинация, эксцизия, рестрикция, интеграза, липкие концы, компетентность клетки, ауксотроф, прототроф, репликон.

Литература

основная

1. Генетика. Учебник для вузов/ Под ред. Академика РАМН В. И. Иванова. – М.:ИКЦ «Академкнига», 2006. – С. 56-61.

2. Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетика: Учеб. пособие. - 2-е изд., испр. и доп. – Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2003. – С. 95-100.

3. Задачи по современной генетике: Учеб. пособие / В. М. Глайзер, А. И.Ким, Н.Н. Орлова и др. – М.: Книжный дом университет, 2005. – С. 144-158.

дополнительная

1. Айала Ф., Кайгер Дж. Современная генетика: В 3-х т.- М.: Мир, 1987. – Т. 3. – С.227-259.

2. Ватти К.В., Тихомирова М.М. Руководство к практическим занятиям по генетике/ К.В. Ватти, М.М. Тихомирова. - М.: Просвещение, 1979. – С. 118-1133.

3. Инге-Вечтомов С. Г. Генетика с основами селекции: Учеб. для биол. спец. ун-тов. – М.: Высш. шк., 1989. – С. 198-224.

ЗАНЯТИЕ №11

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ (2ч.)

Оборудование и материалы

Таблицы: «Структура молекулы ДНК», «Вилка репликации», «θ и σ типы репликации генома Escherichia coli», «Репарация ДНК», «Транскрипция ДНК», «Лактозный оперон», «Триптофановый оперон», «Регуляция экспрессии генов у эукариот», «Генетический код», «Вторичная структура тРНК», «Рибосомы эукариот и прокариот», «Трансляция», модель молекулы ДНК.

Вопросы для обсуждения

1. Структура молекулы ДНК

2. Основные доказательства генетической роли ДНК

3. Доказательство полуконсервативной репликации ДНК (опыт М. Мезельсона и Ф. Сталя)

4. Энзимология репликации

5. Репарация ДНК

6. Транскрипция ДНК

7. Свойства генетического кода

8. Трансляция иРНК

Задачи

1. Структура иРНК: АГЦУУГГГУ. Какие аминокислоты в ней закодированы?

2. Антикодирующая цепь (–) ДНК имеет последовательность нуклеотидов ТГАЦТАЦЦГ. Какие аминокислоты будут в белке?

3. У больных серповидноклеточной анемией в 6-ом положении β-цепи молекулы гемоглобина глутаминовая кислота замещена на валин. Какова ДНК человека, больного серповидноклеточной анемией, здорового человека и носителя этого заболевания?

4. Синтетическая РНК получена сополимеризацией смеси УДФ и ЦДФ в молекулярном соотношении 1:4. С какими относительными частотами в этом сополимере будут встречаться различные кодоны?

5. Последовательность аминокислот в полипептидной цепи глн-цис-тир-асн-мет. В результате мутации получена новая последовательность арг-вал-лей-глн-тир. Какая это мутация? Какая последовательность нуклеотидов в и-РНК дикого типа?

6. Исследования показали, что 34% общего числа нуклеотидов и-РНК приходится на гуанин, 18% – на урацил, 28% – на цитозин и 20% – на аденин. Определите процентный состав азотистых оснований участка гена, кодирующего данную и-РНК.

7. Как изменится структура белка, если в кодирующей цепи (+) ДНК – ТААЦАААГААЦАААА между 2-м и 3-м нуклеотидами включить цитозин, между 13-м и 14-м – тимин, а на конце прибавить еще один аденин.

Задания для самостоятельной работы