Задачи из раздела 3 по теме “Витамины”
(1) Весной у многих людей развивается гиповитаминоз, обусловленный снижением в пище количества витаминов В1, В2, РР. Наиболее характерными признаками этих гиповитаминозов являются сонливость и повышенная утомляемость.
а) Почему дефицит витамина РР может привести к таким состояниям
б) Для объяснения представьте схемы метаболических путей, в которых принимает участие витамин РР
в) Почему дефицит витамина В2 может привести к описанным состояниям
г) Для объяснения представьте схемы метаболических путей, в которых принимает участие витамин В2
д) Почему дефицит витамина В1 может привести к таким состояниям? Представьте схемы метаболических путей, для которых необходим витамин В1
е) Для объяснения представьте схемы метаболических путей, в которых принимает участие витамин В1.
Задачи из раздела 4 по теме “Биосинтез нуклеиновых кислот и белков”
(2) В клетке имеется несколько десятков различных тРНК и несколько десятков тысяч мРНК. Чем объяснить такое различие в количестве разных типов нуклеиновых кислот? Для ответа на этот вопрос:
а) Объясните, как это различие связано с функциями молекул в клетках эукариотов
б) Иллюстрируйте объяснение схемами, отражающими участие этих молекул в реализации генетической информации.
(3) Если повреждения структуры ДНК не репарируются, то они могут быть летальными для клетки. Будут ли приводить к столь же тяжелым последствиям повреждения молекулы РНК? Ответ поясните, сравнив строение и функции этих нуклеиновых кислот у эукариотов.
(4) Под действием ионизирующей радиации в молекуле ДНК оказались отщепленными два азотистых основания из комплементарной пары А-Т. Может ли система, обеспечивающая стабильность генетического материала, устранить это повреждение в половых клетках? При ответе на вопрос:
а) Изобразите схему процесса, участвующего в исправлении повреждений ДНК
б) Укажите, как снижение активности этого процесса может отразиться на функции генома
(5) После облучения ультрафиолетовыми лучами у пациента в ДНК фибробластов кожи обнаружено большое количество димеров тимина. В норме такие изменения ДНК обнаруживаются едко. Чем можно объяснить появление повреждений в ДНК данного пациента? Для ответа на этот вопрос:
а) Укажите, почему этот тип нарушений в молекуле ДНК в норме обнаруживается редко
б) Опишите процесс, обеспечивающий удаление димеров тимина
в) Перечислите повреждения ДНК, которые могут устраняться с помощью этого процесса
(6) В парафолликулярных клетках щитовидной железы в ходе транскрипции гена кальцитонина и последующих ковалентных модификаций образуется мРНК, участвующая в синтезе гормона кальцитонина. В головном мозге из того же первичного транскрипта после посттранскрипционных модификаций формируется мРНК, участвующая в синтезе белка, ответственного за вкусовое восприятие. Каким образом из одного и того же первичного транскрипта возможно образование разных “зрелых” мРНК? Для ответа на этот вопрос:
а) Изобразите схему “созревания” мРНК в ходе ковалентных модификаций
б) Объясните, почему в разных тканях первичный транкрипт может превращаться в мРНК, содержащие информацию о белках, имеющих в полипептидной цепи гомологичные участки, но выполняющих разные функции.
(8) У больного с повышенной концентрацией фенилаланина (Фен) в крови установлена нормальная структура фермента фенилаланингидроксилазы. Дальнейшее обследование позволило выявить мутацию по типу замены нуклеотида в гене фермента дигидробиоптеринредуктазы. Объясните, почему мутация по типу замены нуклеотида в гене этого фермента может стать причиной фенилкетонурии. Для этого:
а) Напишите реакцию метаболизма Фен, которая идет при участии дигидробиоптеринредуктазы
б) Укажите, метаболизм каких аминокислот, помимо Фен, будет нарушен при данной патологии.
(11) В яйцеклетке в смысловой части 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 этот вопрос:
а) Изобразите схему синтеза 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 приведет эта мутация.
(13) Первичная структура мРНК кодирует только одну последовательность аминокислот в белке. Можно ли, исходя из строения белкового гормона глюкагона (29 аминокислот), предсказать нуклеотидную последовательность мРНК, кодирующую этот белок? Для обоснования ответа вспомните свойства генетического кода и, используйте N-концевой участок молекулы гормона H2N-Гис-Сер-Гли-……, объясните способ кодирования белков в молекулах ДК и РНК.
(14) В химиотерапии опухолей широко используется антибиотик дауномицин, который внедряется между основаниями ДНК, и аналог фолиевой кислоты – метотрексат. Активность каких процессов снижается при использовании этих препаратов? При ответе на этот вопрос:
а) Укажите различие в механизме действия этих препаратов на синтез ДНК
б) Напишите схемы реакций, скорость которых снижает метотрексат.
(16) Основные симптомы бактериальных заболеваний вызваны действием токсинов и белков, продуцируемых микроорганизмами. Так, дифтерийный токсин вызывает АДФ-рибозилирование фактора элонгации (EF2) в эукариотических клетках и нарушает синтез белка. На какой стадии роста полипептидной цепи участвует EF2? Для ответа на этот вопрос:
а) Представьте схему событий на рибосоме и отметьте стадию. На которой произойдет остановка белкового синтеза
б) Объясните, какова судьба клеток после воздействия токсина
(17) При введении гормона альдостерона у животных наблюдается задержка Na+ из-за увеличения количества белков-переносчиков этих ионов. Объясните, как действует альдостерон на клетки мишени. Для этого:
а) Назовите матричный процесс, который ускоряется первично при действии гормона
б) Представьте схему процесса, активация которого вызывает увеличение количества белков-переносчиков Na+ в мембранах клеток.
(18) Действие стероидного гормона кортизола на печени приводит к увеличению количества ключевых ферментов, участвующих в синтезе глюкозы. Какой матричный процесс кортизола индуцирует первично? Отвечая на поставленный вопрос:
а) Изобразите схему и напишите суммарное уравнение этого процесса
б) Укажите, каким модификациям подвергается вновь синтезированная нуклеиновая кислота, чтобы служить матрицей для последующего синтеза белков.
(19) Весь набор ферментов, участвующих в синтезе мочевины, присутствует только в клетках печени и его нет в клетках других органов. Как можно объяснить эти различия в белковом составе органов и тканей? При ответе на этот вопрос:
а) Вспомните механизмы, с помощью которых формируются транскрипционно неактивные участки хроматина
б) Объясните, когда в хроматине клеток возникают зоны стойкой репрессии и существует ли различная в них локализации в разных тканях
(20) Фермент глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа представлен в популяции людей множеством вариантов. Два из них различаются по одной аминокислоте: в 1-м варианте – Асп, во 2-ом варианте – Асн. Определите, являются ли описанные варианты фермента примером полиморфных белков. Для решения задачи:
а) Используя таблицу генетического кода, укажите, какие изменения в кодоне гена этого фермента привели к появлению указанных вариантов
б) Объясните, что такое полиморфизм белков и каковы причины его возникновения
(22) Результаты генетического обследования семьи (методом ПЦР), в которой являются носителями гена серповидно-клеточной анемии, представлены на рис.
На основании полученных результатов объясните, кто из детей этой большой семьи здоров, болен, является носителем гена серповидно-клеточной анемии. Укажите, на чем основан принцип метода, каковы необходимые компоненты и условия проведения ПЦР.
(23) В ходе проверки семьи на носительство гена HbS методом ПЦР студент, проведя электрофорез, получил результаты, представленные на рис.
Какие выводы должен сделать студент на основе результатов анализа? В ходе ответа:
а) Объясните, на чем основан метод и чем различаются условия проведения и состав ферментов при синтезе ДНК в ходе ПЦР и в клетках организма
б) Укажите, какие дополнительные области использования этого метода вам известны