1 курс / Биология / Практические / 4 / Практика 4

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №4

Тема: Строение эукариотического и прокариотического гена. Биосинтез белка.

Цель занятия: изучить основные принципы передачи наследственной информации у эукариотических и прокариотических организмов.

Материально-техническое обеспечение: учебная литература,

ситуационные задачи, тестовые задания.

Вопросы для самоподготовки

1.Синтез РНК на ДНКматрице. Общие принципы транскрипции.

2.Теории мозаичного строения генов эукариот.

3.Организация и функции промоторов.

4.Ферменты транскрипции.

5.Интроны и экзоны. Основные характеристики интронов.

6.Процессинг рнк эукариот и прокариот. Альтернативный сплайсинг

7.Обратная транскрипция, ее медицинское и хозяйственное значение

8.Трансляция у прокариот и уэкариот

9.Строение и функции рибосом у про- и эукариот.

Генетическая (биологическая) информация записана по длине молекул ДНК в виде последовательности нуклеотидов, тогда как способность передавать эту информацию от клетки к клетке, а также использовать для обеспечения клеточной жизнедеятельности определяется надмолекулярной организацией ДНК в виде двойной спирали, в которой осуществлен принцип комплементарности. Осуществление этого принципа, делает возможным матричный синтез, составляет молекулярно-биологический базис обеих главных функций ДНК:

1.Использование информации в целях организации клеточных функций (через механизмы транскрипции и трансляции);

2.Передача информации в ряду клеточных поколений (через механизмы репликации ДНК и митоза).

На макромолекулярном уровне в связи с первой функцией речь идет об образовании молекул информационных (матричных) РНК и рибосомном цикле биосинтеза белка, со второй - копирование и распределение между дочерними клетками биспиралей ДНК [В.Н. Ярыгин./биология. Т.1. М. 2015].

1

Альтернативный сплайсинг — процесс, позволяющий одному гену производить несколько мРНК и соответственно белков.

Большинство генов в эукариотических геномах содержат экзоны и интроны. После транскрипции в процессе сплайсинга интроны удаляются из пре-мРНК. А вот экзон может включаться (или нет) в состав конечного транскрипта. Таким образом, с помощью альтернативного сплайсинга можно получить множество транскриптов, а следовательно и белков.

Объединение различных сайтов сплайсинга позволяет индивидуальным генам экспрессировать множество мРНК, которые кодируют белки, порой, с антагонистическими функциями. Экзон одного варианта сплайсинга может оказаться интроном в альтернативном пути. Разные варианты сплайсинга могут приводить к образованию разных изоформ одного и того же белка. Например, ген тропонина состоит из 18 экзонов и кодирует многочисленные изоформы этого мышечного белка. Разные изоформы тропонина образуются в разных тканях и на определенных стадиях их развития.

Предположено, что у эукариот альтернативный сплайсинг может быть важным эволюционным достижением: повысилась эффективность хранения информации [http://www.bioscience-explained.org/ENvol4_1/pdf/spliceeng.pdf]

Недавно было показано, что у примерно 95% мультиэкзонных генов человека наблюдается альтернативный сплайсинг.

Задание 1. Строение эукариотического гена

Изучите рис. 1, зарисуйте схему строения эукариотического гена.

2

Задание 3. Заполните таблицу «Организация генома прокариот»

Таблица 2

Организация генома прокариот

оперон

Интрон-экзонная

организация

М РНК

Временная организация

транскрипции и трансляции

Задание 4. Сплайсинг иРНК

Изучите рис.2. Используйте изображенную на нем схему альтернативного сплайсинга в качестве образца для выполнения задания 5.

Рис.2. Альтернативный сплайсинг первичного транскрипта

4

Задание 5. Составьите не менее 4 вариантов альтернативного сплайсинга первичного транскрипта, изображенного на рис.3.

Задание 6. Транскрипция Изучите рис.4., зарисуйте схему строения рибосомы

Рис.4. Строение рибосомы

5

Задание 7. Заполните таблицу «Строение и функции рибосомы».

Таблица 3

Строение и функции рибосомы

Список литературы для подготовки к занятию:

1.Биология. Т. 1: учебник в 2-х т.: для студентов вузов/ В.Н. Ярыгин, В.В. Глинкина, И.Н. Волков [и др.]; под ред. В.Н. Ярыгина. – М.: ГЭОТАР-Медиа,

2011. - 725 с.

2.Биология. Т. 2: учебник в 2-х т.: для студентов вузов/ В.Н. Ярыгин, В.В. Глинкина, И.Н. Волков [и др.]; под ред. В.Н. Ярыгина. – М.: ГЭОТАР-Медиа,

2011. - 553 с.

6

3.Биология. Том 1: учебник в 2-х томах: для студентов вузов/ под ред. В.Н. Ярыгина. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2015. - 725 с.

4.Биология. Том 2: учебник в 2-х томах: для студентов вузов/ под ред. В.Н. Ярыгина. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2015. - 553 с.

5.Пехов А.П. Биология. Медицинская биология, генетика и паpазитология. учебник для медицинских вузов: учебник/ А.П. Пехов. - М.: ГЭОТАР-Медиа,

2011. - 656 c.

6.Гигани О.Б. Биология: руководство к лабораторным занятиям [Электронный ресурс] : учебное пособие / под ред. Гигани О.Б. - М. : ГЭОТАР-Медиа, 2012.

- 272 с.

7.Маркина В.В. Биология : рук. к практ. занятиям [Электронный ресурс] / Маркина В.В., Оборотистов Ю.Д., Лисатова Н.Г. и др. / под ред. В.В.

Маркиной - М. : ГЭОТАР-Медиа, 2010. - 448 с.

8.Чебышев Н.В. Биология: учеб. пособие для студентов медицинских вузов и постдипломного образования врачей [рек. УМО] / Н.В. Чебышев, Г.Г. Гринева. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. – 416 с.

7