Ответы на Коллоквиум по Биохимии № 2 (новый тип)
Вариант
1)Задняя доля гипофиза секретирует два гормона – окситоцин и вазопрессин (пептиды, состоящие из 9 аминокислот). Оба гормона образуются из белков-предшественников и выполняют разные функции. Первичная структура этих пептидов близка, различия отмечаются в двух положениях: у вазопрессина в 3-й и 8-й позициях цепи Фен и Арг, а у окситоцина – Иле и Лей соответственно. Могут ли эти различия быть результатом точечных мутаций? Для обоснования ответа:
а) Используя таблицу генетического кода, выясните, какие триплеты в молекуле ДНК кодируют эти аминокислоты.
б) Дайте определение понятия «полиморфизм белков» и решите, являются ли эти гормоны полиморфными белками, и объясните причины возникновения полиморфных белков.
а) Могут быть результатом точечных мутации. Видно, что триплеты не сильно отличаются друг от друга.
|
Фен |
Арг |
Иле |
Лей |
мРНК |
UUU |
CGU |
AUU |
CUU |
ДНК |
AAA |
GCA |
TAA |
GAA |
Сначала в таблице кодонов мРНК найти триплеты, соответствующие аминокислотам. Затем по принципу комплементарности дописать код ДНК.
б) Полиморфизм белков – существование в популяции двух и большего числа аллелей одного гена. Эти гормоны не являются примером полиморфизма, потому что у человека должны присутствовать оба гена – и окситоцина, и вазопрессина.
Причина: в процессе эволюции отдельные гены амплифицируют (умножаются), а их структура и положение могут изменяться в результате мутаций и перемещений не только внутри хромосомы, но и между хромосомами. Со временем это приводит к появлению новых генов, кодирующих белки, родственные исходному, но отличающиеся от него определенными свойствами и занимающие в хромосомах разные генные локусы (места).
2)При старении организма между гистонами и днк образуются ковалентные связи. Как появление прочных связей между днк и гистонами влияет на функции днк? Для ответа:
а) Перечислите особенности строения гистонов и характер их взаимодействия с ДНК в норме.
б) Укажите функции этих белков в компактизации ДНК в ядре и их участие в регуляции репликации и транскрипции.
в) Изобразите схему процесса воспроизведения генетической информации в процессе репликации, укажите матрицу, субстраты, ферменты и белки, участвующие в этом процессе.
г) Предположите, как образование прочных связей между ДНК и гистонами отразится на скорости этого процесса.
2) а) Упаковка ДНК с гистонами входит в понятие «третичная структура ДНК». Гистоны – белки, содержащие много остатков положительно заряженных аминокислот аргинина и лизина. Благодаря этому они образуют прочные ионные связи с отрицательно заряженными фосфатными группами ДНК.
б) Основная структурная единица хроматина – нуклеосома. Это 1,75 оборота ДНК (146 пар нуклеотидов) вокруг октамерного белкового комплекса из белков-гистонов. Для того, чтобы произошла репликация или транскрипция, необходимо освободить ДНК от связи с гистонами в области репликации или транскрипции. С другой стороны, одним из механизмов клеточной дифференциации является стойкая репрессия определенных участков генома посредством суперспирализации ДНК и ее плотной упаковки гистонами.
в)
Матрица
– ДНК.
Субстраты-дезоксинуклеотидтрифосфаты (dNTP).
Ферменты и белки – на рисунке.
г) Образование прочных связей между ДНК и гистонами приведет к снижению скорости репликации.
3)В яйцеклетке в смысловой зоне гена, кодирующего строение фермента диоксигеназы гомогентизиновой кислоты, произошла замена 7-го нуклеотида с образованием терминирующего кодона. Какие изменения в структуре фермента произойдут в ходе трансляции мутантного белка? Для ответа на вопрос:
а) Изобразите схему процесса синтеза этого белка на рибосоме и покажите, какой продукт будет образовываться в ходе трансляции мутантной мРНК.
б) Вспомните, в каком процессе участвует диоксигеназа гомогентизиновой кислоты, и к каким фенотипическим проявлениям приведёт эта мутация.
3)а)
б) Диоксигеназа гомогентизиновой кислоты участвует в процессе окисления гомогентизиновой кислоты, промежуточного метаболита катаболизма (тирозина). В результате увеличивается концентрация гомогентизиновой кислоты и ее выведение с мочой. В присутствии кислорода гомогентизиновая кислота превращается в алкаптон – соединение черного цвета. Поэтому моча окрашивается на воздухе в черный цвет. Алкаптон накапливается и в тканях, суставах. При значительных отложениях нарушается подвижность в суставах.
4)Установлено, что в клетках E.Coli, растущих на среде, содержащей глюкозу, имеется 3-5 копий молекул ферментов и белков, участвующих в утилизации лактозы. Как изменится количество этих белков при переносе клеток на среду, содержащую лактозу в качестве единственного источника углерода? Для ответа на вопрос:
а) Назовите способ регуляции количества этих белков в клетках E.Coli.
б) Изобразите схему, отражающую влияние лактозы на скорость их синтеза
в) Предположите, как изменится этого процесса при добавлении тетрациклина в среду культивирования клеток.
4) а) Это оперон, работающий по принципу индукции.
б)
В данном случае индуктором является лактоза.
Далее – по схеме.
в) Тетрациклин связывается с 30S субъединицей рибосомы и блокирует присоединение аминоацил-тРНК в А-центр рибосомы, тем самым, нарушая элонгацию полипептидной цепи. Элонгация – этап трансляции. Таким образом, тетрациклин не повлияет на транскрипцию, но количество фермента, расщепляющего лактозу, уменьшится, потому что будет ингибирована трансляция.