3. Задачи занятия:

3.1. Изучить потоки вещества, энергии, информации в клетке.

3.2.Знать строение и функции нуклеиновых кислот.

3.3. Изучить понятие «Центральная догма молекулярной биологии».

3.4. Знать генетический код и его свойства.

3.5. Знать строение генов, их классификацию.

3.6. Изучить основные этапы биосинтеза белка в клетке.

3.7. Изучить регуляцию биосинтеза белка у прокариот (строение лактозного оперона кишечной палочки, его работа: репрессия и индукция).

3.8. Научиться решать задачи по молекулярной биологии.

4. Продолжительность занятия 2 часа

5. Контрольные вопросы по теме:

Для успешной работы на практическом занятии необходимо знать теоретический материал:

Тема: Поток информации в клетке. Строение и функции нуклеиновых кислот. Биосинтез белка в клетке и его регуляция.

5.1. В чём различие РНК и ДНК.

5.2. Дайте краткую характеристику ДНК.

5.3. Охарактеризуйте 3 вида РНК.

5.4. Дайте определение генетического кода и перечислите его свойства.

5.5. В чём заключается экзон-интронная структура генов.

5.6. Перечислите стадии синтеза белка в эукариотической клетке.

5.7. Как осуществляется регуляция биосинтеза белка у прокариот ?

6. Задания и методические указания к их выполнению.

На занятии студенту необходимо:

6.1. Выполнить самостоятельную работу:

Работа № 1. Основные этапы биосинтеза белка в клетке.

Изучить схему биосинтеза белка в эукариотической клетке. Обратить внимание на основные этапы биосинтеза белка: транскрипция, этап посттранскрипционных превращений (процессинг, сплайсинг), трансляция, ее стадии: инициация, элонгация, терминация.

В альбом зарисовать схему основных этапов биосинтеза белка.

Работа № 2. Регуляция биосинтеза белка у прокариот.

Изучить схемы:

- строение лактозного оперона,

- репрессия биосинтеза белка,

- индукция биосинтеза белка.

Обратить внимание на механизм репрессии и индукции, на роль промотора, РНК-полимеразы, регуляторных генов и белков.

В альбом зарисовать схемы строения лактозного оперона, репрессии и индукции в биосинтезе белка.

Работа №3. Решить задачи: №№ 1, 3, 6, 7, 8.

Образцы решения задач:

Задача №1. Полипептид состоит из следующих аминокислот: валин – аланин – глицин – лизин – триптофан – валин – серин – глутаминовая кислота. Определите структуру участка ДНК, кодирующего указанный полипептид.

Решение. В условиях задачи последовательность аминокислот в полипетиде дана. По этим сведениям нетрудно установить строение иРНК, которая управляла синтезом данного полипептида. По предлагаемой таблице кода находим структуру триплета валина (ГУУ), затем для аланина (ГЦУ), лизина (ААА), триптофана (УГГ), валина (ГУУ), серина (УЦУ) и глутаминовой кислоиы (ГАА). Подобрав кодирующие триплеты, составляем иРНК для данного полипептида : ГУУГЦУГГУАААГУУУЦУГАА. По цепочке иРНК можно восстановить участок нити ДНК, с которой она снималась. Урацил вставал против аденина ДНК, гуанин – против цитозина и т.д. Следовательно, участок интересующий нас нити ДНК будет иметь следующее строение: ЦААЦГА ЦЦАТТТЦАААГАЦТТ. Но ДНК состоит из двух нитей. Зная строение одной нити, по принципу дополнительности достраиваем вторую. Целиком участок ДНК, кодирующий данный полипетид, будет иметь следующее строение: ЦААЦГАЦЦАТТЦАААГАЦТТ

ГТТГЦТГГТАААГТТТЦТГАА

Задача № 2. Участок молекулы ДНК, кодирующий часть полипептида, имеет следующее строение: АЦЦАТАГТЦЦААГГА. Определите последовательность аминокислот в полипептиде.

Решение. Задача по характеру обратная только что разобранной. Известна одна лишь нить ДНК, с которой снимается иРНК. Строим иРНК по условиям задачи : УГГУАУЦАГГУУЦЦУ. Разбиваем её на триплеты: УГГ, УАУ, ЦАГ, ГУУ, ЦЦУ. По таблице кода последовательно находим для каждого триплета соответствующую аминокислоту и строим участок искомого полипептида : триптофан – тирозин – глутамин – валин – пролин.

Задачи.

1. Какова молекулярная масса гена двух цепей ДНК, если в одной цепи запрограммирован белок с молекулярной массой 1500 ?

Примечание: молекулярная масса одной аминокислоты в среднем – 100, одного нуклеотида – 345.

2. Исследования показали, что 34% общего числа нуклеотидов мРНК приходятся на гуанин, 18% на цитозин. Определите процентный состав азотистых оснований, соответствующих двухцепочечной ДНК.

3. На фрагменте одной цепи ДНК нуклеотиды располагаются в последовательности ТТЦТЦТАЦГТАТ. Нарисуйте схему двухцепочечной молекулы ДНК, объясните, каким свойством ДНК при этом Вы руководствовались ? Какова длина в нм, если каждый нуклеотид занимает 0,34 нм по длине цепи ДНК. Сколько содержится нуклеотидов в этой последовательности ДНК ?

4. Участок полипептида представлен следующими аминокислотами: -сер-вал-глут-мет-тир-ала-вал. Какое количество нуклеотидов входит в состав гена ?

5. Какую длину имеет участок молекулы ДНК, кодирующий участок полипептида, содержащего 20 аминокислот, если расстояние между двумя нуклеотидами равно 0,34 нм ?

6. Рибонуклеаза поджелудочной железы содержит в кодирующем участке ДНК 42 нуклеотида. Укажите количество аминокислот, входящих в этот белок.

7. Молекула инсулина состоит из 51 аминокислотного остатка. Сколько нуклеотидов несёт участок ДНК, кодирующий данный белок ?

8. Последовательность нуклеотидов на мРНК ЦГГГГЦУУЦУАГААЦГАУГАГ. Укажите соответствующий этой последовательности участок гена антисмысловой нити ДНК, а также фрагмент белка, соответствующий данному участку ДНК.

9. Какие изменения произойдут в строении белка, если на участке гена ТААТЦАААГААЦАААА между 10 и 11 нуклеотидами включается цитозин, между 13 и 14 тимин, и в конце добавляется аденин ?

10. Участок гена, кодирующий полипептид, имеет следующий порядок азотистых оснований: ААААЦЦААААТАЦТТГТАЦГА. Во время репликации четвертый слева аденин выпал. Определите структуру полипептидной цепи в норме и после выпадения аденина.

6.2. Ответить на контрольные вопросы.