266

У чебная литература

для студентов медицинских вузов

___________________________________________________________

В.П.Иванов, М.И.Чурносов

Сборник задач и тестовых заданий

ПО БИОЛОГИИ

Рекомендовано Учебно-методическим объединением

по медицинскому и фармацевтическому образованию

вузов России в качестве учебного пособия

для студентов медицинских вузов

Белгород 2005

УДК 575(092):615.47/043

С 23

Авторы:

В.П.Иванов, доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой медицинской биологии, генетики и экологии Курского государственного медицинского университета

М.И.Чурносов, доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой медико-биологических дисциплин Белгородского государственного университета

Рецензенты:

В.И.Голубцов, доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой биологии с курсом медицинской генетики Кубанской государственной медицинской академии

А.Н.Пашков, доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой биологии с экологией Воронежской государственной медицинской академии им. Н.Н.Бурденко

Сборник задач и тестовых заданий по биологии / В.П.Иванов, М.И.Чурносов // Белгород, БелГУ, 2005. – 261с. (Учеб. лит. для студ. мед. вузов)

ISBN

Учебное пособие включает 190 задач по основным разделам генетики, 500 тестовых заданий по всем разделам биологии с экологией. Пособие составлено в соответствии с учебной программой и предназначено для студентов, изучающих биологию в медицинских вузах.

ISBN В.П.Иванов, М.И.Чурносов, 2005

Белгородский государственный

университет, 2005

I. Молекулярная генетика.

Знание этапов реализации наследственной информации и механизмов, обеспечивающих их, позволяет осуществлять расшифровку аминокислотной последовательности молекул белков по известному нуклеотидному составу ДНК и проводить обратный анализ, связанный с определением структуры нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) на основе знания последовательности аминокислот в полипептиде. Решение задач, относящихся к разделу ''Молекулярная генетика'', осуществляется с помощью таблицы кодирования аминокислот.

Таблица генетического кода

Аминокислота	Кодоны и-РНК
Аланин	ГЦУ, ГЦЦ, ГЦА, ГЦГ.
Аргинин	ЦГУ, ЦГЦ, ЦГА, ЦГГ, АГА, АГГ.
Аспарагин	ААУ, ААЦ.
Аспарагиновая кислота	ГАУ, ГАЦ.
Валин	ГУУ, ГУЦ, ГУА, ГУГ.
Гистидин	ЦАУ, ЦАЦ.
Глицин	ГГУ, ГГЦ, ГГА, ГГГ.
Глутамин	ЦАА, ЦАГ.
Глутаминовая кислота	ГАА, ГАГ.
Изолейцин	АУУ, АУЦ, АУА.
Лейцин	ЦУУ, ЦУЦ, ЦУА, ЦУГ, УУА, УУГ.
Лизин	ААА, ААГ.
Метионин	АУГ.
Пролин	ЦЦУ, ЦЦЦ, ЦЦА, ЦЦГ.
Серин	УЦУ, УЦЦ, УЦА, УЦГ, АГУ, АГЦ
Тирозин	УАУ, УАЦ
Треонин	АЦУ, АЦЦ, АЦА, АЦГ.
Триптофан	УГГ.
Фе Нилаланин	УУУ, УУЦ.
Цистеин	УГУ, УГЦ.

Примечание: УАА, УАГ, УГА – нонсенс-кодоны.

Если смысловая цепь ДНК, кодирующая какой-то полипептид, начинается: аденин – аденин – тимин – гуанин – цитозин – аденин (ААТГЦА), то синтезируемый с неё в результате транскрипции фрагмент молекулы и-РНК будет состоять из следующих нуклеотидов: урацил – урацил – аденин – цитозин – гуанин – урацил (УУАЦГУ). Условно ''разбиваем'' нуклеотидную последовательность и-РНК на триплеты (кодоны и-РНК) и сопоставляем их с кодонами и-РНК из таблицы генетического кода. Первому триплету т-РНК (УУА) в таблице соответствует аминокислота лейцин, а второму триплету (ЦГУ) – аргинин. Следовательно, полипептид будет начинаться с аминокислот лейцин – аргинин.

Задачи по молекулярной генетике могут быть трех основных типов: 1) определение аминокислотной последовательности молекулы белка по структуре молекулы ДНК; 2) определение структуры ДНК по строению молекулы белка; 3) определение характера изменений последовательности аминокислот в полипептиде при изменении нуклеотидного состава ДНК.

В качестве примера решим несколько задач.

Задача 1. Участок молекулы ДНК, кодирующий часть полипептида, имеет следующее строение: АЦЦААТГАЦЦАТГАА. Определите последовательность аминокислот в полипептиде.

По условию задачи нам известна нуклеотидная последовательность в смысловой цепи ДНК. При транскрипции в соответствии с принципом комплиментарности на ней синтезируются молекула и-РНК. Строим и-РНК согласно условию задачи: УГГУУАЦУГГУАЦУУ. Разбиваем её на триплеты: УГГ, УУА, ЦУГ, ГУА, ЦУУ. По таблице генетического кода последовательно находим для каждого триплета соответствующую аминокислоту и строим участок искомого полипептида: триптофан - лейцин – лейцин – валин - лейцин.

Задача 2. Полипептид состоит из следующих расположенных друг за другом аминокислот: валин – аланин – глицин – лизин – триптофан – валин – серин – глутамин. Определите структуру участка ДНК, кодирующую вышеуказанный полипептид.

Эта задача по характеру обратна только что разобранной. По таблице генетического кода находим структуру триплета для валина (ГУУ), затем для аланина (ГЦУ), глицина (ГГУ), лизина (ААА), триптофана (УГГ), валина (ГУЦ), серина (УЦЦ) и глутамина (ЦАА). В кодовой таблице для большинства аминокислот указано несколько триплетов. Например, для серина указано 6 триплетов: УЦУ, УЦЦ, УЦА, УЦГ, АГУ, АГЦ. Выбор триплета – право решающего задачу. Во всех случаях решение будет верно. Подобрав кодирующие триплеты, составляем и-РНК для данного полипептида: ГУУГЦУГГУАААУГГГУЦУЦЦЦАА. В соответствии с принципом комплементарности составляем смысловую цепь ДНК с которой синтезировалась эта и-РНК: ЦААЦГАЦЦАТТТАЦЦЦАГАГГГТТ. Но так как ДНК состоит из двух комплементарных нитей, то осуществляем достраивание второй нити (антисмысловая цепь ДНК). В целом участок ДНК, кодирующий данный полипептид, будет иметь следующее строение:

Ц А АЦ ГАЦ ЦАТ Т Т АЦ ЦЦА ГА ГГ Г ТТ

Г Т Т ГЦТ Г Г ТАА А Т Г Г ГТ ЦТ ЦЦ ЦАА

Задача 3. Как изменится структура белка если из кодирующего его участка ДНК– ГАТААТТАТАААГАЦ – удалить шестой и тринадцатый (слева) нуклеотиды?

Первоначально определяем структуру белка, кодируемого неизменным участком ДНК. Для этого строим и-РНК: ЦУАУУААУАУУУЦУГ, а затем разбив её на триплеты, устанавливаем последовательность аминокислот в белке: лейцин – лейцин – изолейцин – фенилаланин - лейцин. По условию задачи из нити ДНК удаляем шестой и тринадцатый (слева) нуклеотиды. Остается: ГАТААТАТААААЦ. По полученному участку ДНК строим и- РНК: ЦУАУУАУАУУУУГ, и, вновь разбив её на триплеты, определяем строение участка полипептида после произошедших изменений в ДНК: лейцин – лейцин – тирозин – фенилаланин. Сравнивая строение фрагмента белка до и после изменений в ДНК, видим, что произошла замена третьей аминокислоты, а длина полипептидной цепи сократилась на одну аминокислоту.