ТИПОВЫЕ СИТУАЦИОННЫЕ ЗАДАЧИ ПО МОДУЛЮ «ЦИТОЛОГИЯ С ОСНОВАМИ МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОЛОГИИ»
1. Студент положил препарат покровным стеклом вверх и подобрал освещение. Устанавливая объектив с увеличением 8х на расстоянии 1,5 см от препарата, студент безуспешно пытается найти в поле зрения изображение препарата, поднимая каждый раз тубус вверх, вращая макровинт. В чем заключается его ошибка?
Фокусное расстояние для препарата на малом увеличении 0,5 см. Пользуясь макровинтом, студент должен был плавно опустить тубус так, чтобы нижний край объектива оказался на расстоянии 2-3 мм от препарата, далее смотря в окуляр плавно поднимать тубус с помощью макровинта до момента фокусировки изображения препарата в микроскопе.
2. Изучив мелкий препарат, расположенный покровным стеклом вверх, при малом увеличении, студент сменил объектив 8х на объектив 40х и опустил его почти вплотную к препарату. Затем он начал очень медленно поднимать его, вращая макровинт, но не смог найти изображение препарата. В чем заключается его ошибка?
Студент не отцентрировал препарат (так как диаметр поля зрения уменьшается) и не использовал микровинт для настраивания четкости изображения.
3. Взяв микроскоп и установив объектив 8х, студент направил зеркало на источник света, но не смог получить изображение препарата, так как все поле зрения было затемнено. В чем причина этого дефекта и как его нужно устранить?
1 – для исследования использована плоская сторона зеркала, а комната со слабым освещением, поэтому объект при большом увеличении недостаточно освещен и не виден в поле зрения; 2 – при перемещении револьвера с объективами на большое увеличение отсутствовал щелчок; 3 – препарат изучается покровным стеклом вниз.
4. Студент не до конца зафиксировал объектив в гнезде револьвера. Что он увидит в окуляр?
Если студент не до конца зафиксировал объектив в гнезде револьвера, то он увидит размытую и нечеткую картинку в окуляре. Это происходит из-за того, что объектив не находится в нужном положении и не фокусирует свет на сенсоре, что приводит к нечеткому изображению.
5. Изучив изображение мелкого препарата при малом увеличении, студент не центрировал его и перешел к работе с объективом 40х. К каким последствиям это приведет при попытке изучить препарат?
Если студент не центрировал препарат и перешел к работе с объективом 40х, то это может привести к нескольким последствиям:
1. Изображение будет сильно размытым и нечетким, что затруднит исследование препарата.
2. Студент может повредить объектив, так как он будет слишком близко к препарату.
3. Если препарат не закреплен должным образом, то он может сдвинуться и выйти из поля зрения.
Поэтому очень важно правильно центрировать препарат перед работой с объективом 40х, чтобы избежать негативных последствий.
6. Изучая в микроскоп “Биолам” перемещения инфузории туфельки, студент увидел в поле зрения, что она движется в правый верхний сектор поля зрения. В каком направлении движется инфузория относительно изучающего ее студента?
Инфузория движется в нижний левый сектор поля зрения
7. Эритроциты человека поместили в раствор хлорида натрия. Через несколько минут они сначала увеличились в объеме, а затем лопнули. Каким раствором – гипо-, гипер- или изотоническим – является этот раствор хлорида натрия по отношению к клеткам человека?
Гипотонический (воды много)
8. Эритроциты человека поместили в раствор хлорида натрия. Через несколько минут они уменьшились в объеме и сморщились. Каким раствором – гипо-, гипер- или изотоническим – является этот раствор хлорида натрия по отношению к клеткам человека.
Гипертонический (вода ушла).
9. Эритроциты человека поместили в раствор хлорида натрия. Даже через час они не изменили свою форму и объем. Каким раствором – гипо-, гипер- или изотоническим – является этот раствор хлорида натрия по отношению к клеткам человека?
Изотонический.
10. При приготовлении физиологического раствора лаборант ошибочно использовал хлорид натрия в количестве, втрое меньше требуемого для приготовления нормального физиологического раствора. Что увидит в микроскоп врачлаборант, изучая клетки крови?
Гипотонический раствор = гемолиз клеток.
11. При приготовлении физиологического раствора лаборант ошибочно использовал хлорид натрия в количестве, втрое больше требуемого для приготовления нормального физиологического раствора. Что увидит в микроскоп врач-лаборант, изучая клетки крови?
Гипертонический раствор = клетки скукожатся.
12. Проводя анализ крови, врач-лаборант по ошибке вместо физиологического раствора поместил клетки крови в дистиллированную воду. Что увидит в микроскоп врач-лаборант, изучая клетки крови?
При помещении клеток крови в дистиллированную воду произойдет осмотический шок, так как дистиллированная вода является гипотоническим раствором по отношению к клеткам крови. Это приведет к тому, что вода начнет активно проникать внутрь клеток, что может привести к их разрыву. В микроскоп врач-лаборант увидит, что клетки крови разбухли и потеряли свою форму, а также могут быть видны фрагменты разорванных клеток.
13. Концентрация мочевины в крови человека равна 0,01%. Цитоплазматическая мембрана клеток проницаема для мочевины. Клетки крови поместили в раствор мочевины с концентрацией 0,9%. Что произойдет с клетками крови в этом растворе? Каким раствором – гипо-, гипер- или изотоническим – является этот раствор мочевины по отношению к клеткам человека?
Если концентрация мочевины в крови человека равна 0,01%, то раствор мочевины с концентрацией 0,9% является гипертоническим по отношению к клеткам крови.
При помещении клеток крови в гипертонический раствор мочевины произойдет выход воды из клеток в раствор, так как концентрация мочевины в растворе выше, чем внутри клеток. Это может привести к уменьшению размеров и деформации клеток крови, а в некоторых случаях даже к их гибели.
Таким образом, раствор мочевины с концентрацией 0,9% является гипертоническим по отношению к клеткам человека.
14. Для очищения ран от гноя используют марлевые повязки, смоченные в растворе хлорида натрия. Какой – гипо-, гипер- или изотонический – раствор хлорида натрия используют для этой цели?
Для очищения ран от гноя используют изотонический раствор хлорида натрия. Изотонический раствор имеет такую же концентрацию солей, как и тело человека, поэтому он не вызывает раздражения и не повреждает ткани. Более концентрированный раствор (гипертонический) может вызвать обезвоживание тканей, а менее концентрированный (гипотонический) может привести к отеку.
15. При изучении кариотипа человека используют делящиеся клетки. Для отделения друг от друга хромосом, находящихся на стадии метафазы митоза, делящиеся клетки человека помещают в раствор хлорида натрия. Какой – гипо-, гипер- или изотонический – раствор хлорида натрия используют для этой цели?
Раствор хлорида натрия, используемый для отделения хромосом на стадии метафазы митоза, является гипотоническим. Это связано с тем, что гипотонический раствор содержит меньшее количество растворенных веществ, чем внутриклеточная жидкость клетки, что приводит к вздутию клетки и раздвоению хромосом.
16. При запорах для опорожнения кишечника в качестве слабительного назначают и вводят в прямую кишку 300-1000 мл раствора хлорида натрия. Какой – гипо-, гипер- или изотонический – раствор хлорида натрия используют для этой цели?
Для опорожнения кишечника в качестве слабительного используют изотонический раствор хлорида натрия. Изотонический раствор содержит такое же количество солей, как и тело человека, поэтому он не вызывает дополнительного перетекания воды в кишечник и не нарушает баланс электролитов. Это позволяет достичь желаемого эффекта без негативных последствий для организма.
17. В ряде случаев больному назначают сифонную клизму: многократно сначала заполняют кишечник раствором хлорида натрия, а затем опорожняют его, используя для этого от 3 до 18 литров раствора. Какой – гипо-, гипер- или изотонический – раствор хлорида натрия используют для этой цели?
Для сифонной клизмы обычно используют изотонический раствор хлорида натрия, который имеет концентрацию 0,9%. Это связано с тем, что изотонический раствор имеет такую же концентрацию солей, как и тело человека, что позволяет избежать дисбаланса электролитов в организме.
18. В ряде случаев больному назначают питательную клизму: вводят в прямую кишку раствор питательных веществ, приготовленный на основе раствора хлорида натрия. Какой – гипо-, гипер- или изотонический – раствор хлорида натрия используют для этой цели?
Для питательной клизмы используют изотонический раствор хлорида натрия, который имеет концентрацию 0,9%. Такой раствор является физиологически совместимым с тканями организма и не вызывает их раздражения. Он также помогает поддерживать электролитный баланс в организме.
19. Начальная цепь рибонуклеазы поджелудочной железы состоит из следующих аминокислот - глу-гли-асп... Определите структуру участка ДНК, кодирующего эту часть рибонуклеазы, антикодоны транспортной РНК.
Для определения структуры участка ДНК, кодирующего эту часть рибонуклеазы, необходимо знать последовательность аминокислот в этой части белка. Однако, мы можем использовать таблицу генетического кода для предположительного определения последовательности нуклеотидов в ДНК, кодирующей эту часть белка.
Таблица генетического кода показывает, что кодон GAA кодирует аминокислоту глутаминовую кислоту (Glu), кодон GGA кодирует глицин (Gly), а кодон GAC кодирует аспарагиновую кислоту (Asp). Следовательно, возможная последовательность нуклеотидов в ДНК, кодирующей эту часть рибонуклеазы, может быть GAA-GGA-GAC.
Антикодоны транспортной РНК, связывающейся с мРНК, кодирующей эту часть белка, будут образованы комплементарными нуклеотидами к кодонам мРНК. Таким образом, антикодоны транспортной РНК, связывающейся с мРНК, кодирующей эту часть рибонуклеазы, будут UUC-CCA-GUC.
Однако, следует учитывать, что это предположительная последовательность нуклеотидов в ДНК, и для точного определения структуры участка ДНК, кодирующего эту часть рибонуклеазы, необходимо знать последовательность аминокислот в этой части белка.
20. При синдроме Фанкони (нарушение образования костной ткани) у больного с мочой выделяются аминокислоты, которым соответствуют кодоны в и-РНК: АУА, ГУЦ, АУГ, УЦА, УУГ, УАУ, ГУУ, АУУ. Определите выделение каких аминокислот с мочой характерно для синдрома Фанкони, если у нормального человека в моче содержатся аминокислоты: ала, сер, глу, гли.
Используя принцип комплементарности и таблицу генетического кода получаем:
и -РНК |
АУА |
ГУЦ |
АУГ |
УЦА |
УУГ |
ГУУ |
АУУ |
Аминокислоты цепи белка (больного человека) |
Изе-Вал-Мет-Сер-Лей-Вал-Иле |
||||||
Аминокислоты цепи белка (здорового человека) |
Ала-Сер-Глу-Гли |
||||||
Таким образом, в моче больного человека только одна аминокислота (серин) такая же как, у здорового человека, остальные – новые, а три, характерные для здорового человека, отсутствуют.
21. Исследования показали, что в и-РНК содержится 34% гуанина, 18% урацила, 28% цитозина, 20% аденина. Определите процентный состав азотистых оснований в участке ДНК, являющегося матрицей для данной и-РНК.
По принципу комплементарности определим процентный состав азотистых оснований соответствующей транскрибируемой цепи ДНК. Она содержит 34% цитозина (комплементарен гуанину иРНК), 18% аденина (комплементарен урацилу иРНК), 28% гуанина (комплементарен цитозину иРНК) и 20% тимина (комплементарен аденину иРНК). - На основании состава транскрибируемой цепи определим процентный состав азотистых оснований комплементарной (нетранскрибируемой) цепи ДНК: 34% гуанина, 18% тимина, 28% цитозина и 20% аденина. - Процентное содержание каждого типа азотистых оснований в двуцепочечной ДНК рассчитывается как среднее арифметическое процентного содержания этих оснований в обеих цепях: Ц = Г = (34 % + 28 %) : 2 = 31 % А = Т = (18 % + 20%) : 2 = 19 % Ответ: соответствующий двухцепочечный участок ДНК содержит по 31% цитозина и гуанина, по 19% аденина и тимина.
22. Участок антисмысловой цепи днк, кодирующий часть полипептида, имеет следующее строение: ттцацгцаг. Определите последовательность аминокислот в полипептиде.
для определения последовательности аминокислот в полипептиде, закодированном участком ДНК, необходимо провести транскрипцию ДНК в РНК, а затем трансляцию РНК в полипептид.
Для данного участка ДНК, последовательность РНК будет следующей: ААГУГЦГУЦ.
С помощью генетического кода можно определить, какие аминокислоты будут закодированы этой последовательностью РНК.
Аминокислотная последовательность, закодированная данной последовательностью РНК, будет следующей: Лизин-Цистеин-Валин.
Таким образом, последовательность аминокислот в полипептиде, закодированном данным участком ДНК, будет Лизин-Цистеин-Валин.
23. Участок смысловой цепи ДНК, кодирующий полипептид имеет в норме следующий порядок нуклеотидов: АААААЦЦАТ. Во время репликации 1-й нуклеотид выпал из цепи, а после 3 вставлен Г. Определите структуру полипептидной цепи, кодируемой данным участком ДНК, в норме и после выпадения и вставки нуклеотидов.
В норме участок смысловой цепи ДНК, кодирующий полипептид, имеет следующую последовательность нуклеотидов: АААААЦЦАТ.
После выпадения первого нуклеотида и вставки Г на третьем месте, последовательность нуклеотидов становится такой: ААГААЦЦАТ.
Следовательно, структура полипептидной цепи, кодируемой данным участком ДНК, в норме будет выглядеть как: АААААЦЦАТ, а после выпадения и вставки нуклеотидов - как: ААГААЦЦАТ.
24. У человека больного цистинурией с мочой выделяются аминокислоты, которым соответствуют кодоны и-РНК: ЦУУ, ГУУ, ЦУГ, ГУГ, УЦГ, ГУЦ, АУА. У здорового человека в моче обнаруживается аланин, серин, глутаминовая кислота, глицин. Выделение каких аминокислот характерно для больных цистинурией?
В условии задачи даны кодоны всех аминокислот, выделяющихся с мочой у больного цистинурией. По ним по таблице генетического кода определяются аминокислоты, находящиеся в моче у больного человека: пролин, глицин, лейцин, валин, серин, изолейцин. У здорового человека (по условию задачи) в моче обнаруживаются: аланин, серин, глутаминовая кислота, глицин. Исключаем их из списка аминокислот в моче больного. Остаются те аминокислоты, выделение которых характерно для цистинурии: пролин, лейцин, валин, изолейцин.
25. Какую длину имеет участок днк, кодирующий синтез инсулина, который содержит 51 аминокислоту в двух цепях, если один нуклеотид занимает 3,4 а цепи днк?
Решение Ген –участок ДНК, несущий информацию об инсулине. Одну аминокислоту кодируют три нуклеотида (триплет) ДНК. Определяем количество нуклеотидов ДНК, кодирующих инсулин: 51*3=153 (нуклеотида). Рассчитываем длину этого гена: 0,34* 153 =52,02 (нм). Ответ: длина гена равна 52,02 нм.
26. Начальный участок цепи в инсулина представлен следующими аминокислотами: фен-вал-асп- Определите количественное соотношение г ц а т в цепи днк, кодирующей этот участок белка.
Для определения количественного соотношения нуклеотидов в цепи ДНК, кодирующей данный участок белка, нам нужно знать последовательность аминокислот в этой цепи и использовать генетический код для перевода последовательности аминокислот в последовательность нуклеотидов.
Для данного участка белка, последовательность аминокислот будет: Phe-Val-Asp (фенилаланин-валин-аспартат). С помощью генетического кода мы можем перевести эту последовательность аминокислот в последовательность нуклеотидов.
Например, кодон для фенилаланина - UUU или UUC, кодон для валина - GUU, GUC, GUA или GUG, а кодон для аспартата - GAU или GAC.
Таким образом, возможная последовательность нуклеотидов в цепи ДНК, кодирующей данный участок белка, может быть:
UUU-GUU-GAU или UUC-GUU-GAC для фенилаланина-валина-аспартата.
Количественное соотношение Г Ц А Т + + в этой последовательности будет зависеть от того, какие нуклеотиды будут использованы в каждом из кодонов. Например, если все кодоны будут содержать только гуанин и цитозин, то соотношение Г Ц А Т + + будет 0:3:0:0. Однако, вероятность того, что все кодоны будут содержать только гуанин и цитозин, крайне мала.
27. Содержание нуклеотидов в цепи и-РНК следующее: аденилового - 26%, гуанилового - 33%, цитидилового - 19%, уридилового - 22%. Определите процентный состав нуклеотидов участка молекулы ДНК (гена), являющегося матрицей для этой и-РНК.
Для определения процентного состава нуклеотидов участка молекулы ДНК, являющегося матрицей для данной и-РНК, необходимо учитывать правило комплементарности нуклеотидов в ДНК и РНК. Таким образом, для каждого нуклеотида в и-РНК, мы можем определить его комплементарный нуклеотид в ДНК.
Для аденина (A) в и-РНК, комплементарный нуклеотид в ДНК будет тимин (T). Таким образом, процентное содержание тимина в участке молекулы ДНК, являющегося матрицей для данной и-РНК, будет равно 26%.
Для гуанина (G) в и-РНК, комплементарный нуклеотид в ДНК будет цитозин (C). Таким образом, процентное содержание цитозина в участке молекулы ДНК, являющегося матрицей для данной и-РНК, будет равно 33%.
Для цитозина (C) в и-РНК, комплементарный нуклеотид в ДНК будет гуанин (G). Таким образом, процентное содержание гуанина в участке молекулы ДНК, являющегося матрицей для данной и-РНК, будет равно 19%.
Для урацила (U) в и-РНК, комплементарный нуклеотид в ДНК будет аденин (A). Таким образом, процентное содержание аденина в участке молекулы ДНК, являющегося матрицей для данной и-РНК, будет равно 22%.
Таким образом, процентный состав нуклеотидов участка молекулы ДНК, являющегося матрицей для данной и-РНК, будет следующим: T - 26%, C - 33%, G - 19%, A - 22%.
28. Какую длину имеет участок молекулы ДНК, кодирующий миоглобин современных животных, если миоглобин (белок мышц) содержит одну цепь со 155 аминокислотами? Расстояние между двумя соседними нуклеотидами 3,4 А.
1. Каждой аминокислоте соответствует участок цепи ДНК из 3 рядом стоящих нуклеотидов. У нас есть цепь состоящая из 155 аминокислот. То есть 155*3 = 465 нуклеотидов в цепи. 2. Расстояние между нуклеотидами 3,4 нм. Всего нуклеотидов 465. То есть длина цепи = 465*3,4 = 1581 нм.
29. Молекулярная масса белка Х=50000. Определите длину соответствующего гена (ДНК), если молекулярная масса одной аминокислоты равна в среднем 100, а также расстояние между двумя нуклеотидами равно 3,4 А .
1). Белок X состоит из 50000 : 100 = 500 аминокислот. 2). Одна из цепей гена, несущая программу белка X, должна состоять из 500 х 3 = 1500 нуклеотидов. 3). Длина этой цепи ДНК равна 1500x0,34 = 510 (нм), такова же длина гена (двухцепочного участка ДНК). Ответ: Длина фрагмента равна 510 нм.
30. Дан участок антисмысловой цепи ДНК: .. ЦЦТ ТГТ ЦАГ .. а) какова первичная структура полипептида, синтезируемого по генетической информации в другой цепи; б) как изменится структура полипептида, если в одной цепи ДНК выпадет седьмой нуклеотид; в) к каким биологическим последствиям это может привести в организме; г) будет ли передано такое изменение ДНК потомству?
а) Для определения первичной структуры полипептида, синтезируемого по генетической информации в другой цепи, необходимо провести транскрипцию ДНК в РНК, а затем трансляцию РНК в полипептид.
Транскрипция приведет к образованию РНК-цепи, которая будет иметь следующую последовательность нуклеотидов: .. ЦЦУ АГУ ЦАГ .. (У - урацил, заменяющий тимин в РНК).
Затем, происходит трансляция РНК в полипептид, где каждый триплет нуклеотидов (кодон) кодирует определенную аминокислоту. В данном случае, первый кодон ЦЦУ кодирует пролин (Про), второй кодон АГУ кодирует серин (Сер), а третий кодон ЦАГ кодирует глутамин (Глн). Таким образом, первичная структура полипептида будет Про-Сер-Глн.
б) Если в одной цепи ДНК выпадет седьмой нуклеотид, то произойдет сдвиг рамки считывания, что приведет к изменению последовательности кодонов и, следовательно, изменению первичной структуры полипептида.
в) Изменение структуры полипептида может привести к изменению функции белка, который он кодирует. Это может привести к нарушению нормального функционирования клетки и организма в целом.
г) Если изменение ДНК произошло в клетке, которая даст потомство, то это изменение будет передано наследникам. Однако, если изменение произошло в соматической клетке, то оно не будет передано потомству.
СИТУАЦИОННЫЕ ЗАДАЧИ ПРАКТИЧЕСКАЯ №6 (1 сем.) «Сцепленное наследование. Генетика пола. Сцепленное с полом наследование»
СИТУАЦИОННЫЕ ЗАДАЧИ ПРАКТИЧЕСКАЯ №7 (1 сем.) «ИЗМЕНЧИВОСТЬ И ЕЕ ФОРМЫ»
СИТУАЦИОННЫЕ ЗАДАЧИ ПРАКТИЧЕСКАЯ №8 (1 сем.) «МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕНЕТИКИ ЧЕЛОВЕКА: ГЕНЕАЛОГИЧЕСКИЙ, БЛИЗНЕЦОВЫЙ»
СИТУАЦИОННЫЕ ЗАДАЧИ ПРАКТИЧЕСКАЯ №9 (1 сем.) «МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕНЕТИКИ ЧЕЛОВЕКА: ПОПУЛЯЦИОННО-СТАТИСТИЧЕСКИЙ, БИОХИМИЧЕСКИЙ»
Решите ситуационные задачи (после практической №10 «Цитогенетический метод исследования генетики человека»)
1.У мужчины с синдромом Кляйнфельтера вместо двух половых хромосом - три (кариотип 47 ХХУ). Объясните, как могла образоваться зигота с таким необычным набором хромосом? Какие исследования необходимо провести для подтверждения диагноза у этого мужчины?
Зигота с таким необычным набором хромосом могла образоваться в результате ошибки мейоза, когда хромосомы не разделились правильно. В результате этой ошибки, одна из гамет получила дополнительную половую хромосому Х, что привело к образованию зиготы с кариотипом 47 ХХУ.
Для подтверждения диагноза у этого мужчины необходимо провести цитогенетические исследования, такие как кариотипирование, которое позволяет определить количество и структуру хромосом в клетках. Также может быть проведено исследование на уровне ДНК, такое как флуоресцентная гибридизация in situ (FISH), которое позволяет определить наличие конкретных генетических аномалий.