ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 14
Нуклеиновые кислоты
1. Запишите формулы нуклеотидов ГТФ, УДФ, дАМФ, дТДФ, дЦТФ.
a) в составе нуклеотидов обведите карандашом пуриновые азотистые основания;
b) подчеркните нуклеотиды, содержащие рибозу, одной чертой, а нуклеотиды, содержащие дезоксирибозу – двумя чертами.
2. Напишите формулу тринуклеотида А-Ц-Г.
a) укажите фосфодиэфирные связи;
b) отметьте 5’- и 3’-концы.
3. Дан фрагмент одной из цепей ДНК:
Г-Ц-Т-А-А-Т-Ц-Г-Ц-Т-А-Г.
a) запишите нуклеотидную последовательность второй цепи;
b) укажите 5’- и 3’-концы в цепях ДНК.
4. Фрагмент иРНК имеет следующую нуклеотидную последовательность:
5’А-Ц-У-А-Ц-Ц-А-Ц-А-А-Ц-Г-У-Г-А3’.
а) определите, сколько аминокислот закодировано в данном фрагменте;
b) пользуясь таблицей генетического кода, определите закодированную аминокислотную последовательность;
c) по фрагменту иРНК установите первичную структуру обеих цепей ДНК, отметьте транскрибируемую цепь, укажите 5’- и 3’-концы в цепях ДНК.
5. Пептид имеет следующую структуру:
фен-ала-арг-гли-тре-сер.
a) может ли несколько иРНК, отличающихся друг от друга первичной структурой, кодировать данный пептид или нет?
b) запишите две различные последовательности иРНК, кодирующие данный пептид, укажите 5’- и 3’-концы в иРНК.
ПРАКТИЧЕСКАЯ работа № 15
Выделение нуклеопротеинов из дрожжей
Реактивы: дрожжи пекарские, прессованные; 1 %-й раствор гидроксида натрия; ацетат натрия; речной песок, тщательно промытый и прокаленный.
Оборудование: ступка с пестиком; воронка для фильтрования, химические стаканы; стеклянная палочка.
Ход работы
1. К 6 гпекарских дрожжей добавьте 2 см3 воды, немного песка и полученную смесь разотрите в ступке с 1 %-м раствором гидроксида натрия. Раствор щелочи добавляйте небольшими порциями (по 2 – 3 см3), всего расходуйте около 25 см3. Массу дрожжей растирайте около 15 – 20 мин до получения гомогенной массы.
2. Содержимое ступки профильтруйте через складчатый фильтр и перелейте в стакан.
3. Затем в стакан добавьте5 гацетата натрия и, перемешивая стеклянной палочкой, растворите его.
4. По стенке стакана осторожно наслоите 25 мл этанола. Медленно круговыми движениями перемешайте жидкости. Образуются крупные хлопья нуклеопротеинов, которые постепенно осаждаются на дно стакана.
5. Отделите осадок нуклеопротеинов фильтрацией на бумажном фильтре или декантацией. Полученные нуклеопротеины сохраните для следующего опыта.
Оформление результатов
Опишите ход выполнения работы.
ПРАКТИЧЕСКАЯ работа 16
Гидролиз нуклеопротеинов
При выполнении данной работы следует соблюдать особую осторожность. Эта работа может быть проведена только в хорошо оборудованной лаборатории под непосредственным руководством учителя!
Гидролиз нуклеопротеинов протекает в кислой среде по нижеприведенной схеме.
Реактивы: осадок нуклеопротеинов, полученный в предыдущей работе; 5 %-й раствор серной кислоты; концентрированная серная кислота; 10 %-й раствор гидроксида натрия; 20 – 25 %-й раствор аммиака; 1 %-й раствор сульфата меди; 1 %-й спиртовой раствор тимола; 1 %-й раствор нитрата серебра; молибденовый реактив (3,75 г молибдата аммония растворяют в 50 см3 воды и добавляют 50 см3 32 %-го раствора азотной кислоты (плотностью 1,200 г/см3). Полное растворение молибдата аммония происходит при добавлении кислоты).
Оборудование: круглодонная колба с обратным холодильником; электрическая плитка; воронка для фильтрования; индикаторная бумага; бумажный фильтр.
Ход работы
Задание 1. Гидролиз нуклеопротеинов.
1) Осадок нуклеопротеинов, полученный в предыдущей работе, растворите в 25 см3 5 %-го раствора серной кислоты и перенесите в круглодонную колбу.
2) Колбу закройте пробкой с обратным холодильником. Реакционную смесь нагрейте на электрической плитке до кипения и кипятите в течение 1,5 ч.
3) Смесь охладите и профильтруйте через бумажный фильтр. С фильтратом проделайте реакции нижеследующих заданий.
Задание 2. Открытие полипептидов.
К 2 см3 фильтрата прилейте 2 см3 10 %-го раствора щелочи и 2 капли раствора сульфата меди. Образуется характерное для полипептидов окрашивание.
Задание 3. Открытие пуриновых оснований.
1. К 5 каплям 1 %-го раствора нитрата серебра приливайте концентрированный раствор аммиака до растворения образовавшегося вначале осадка.
2. В другую пробирку влейте 2 см3 фильтрата (задание 1) и приливайте к нему концентрированный раствор аммиака до щелочной по индикаторной бумаге реакции.
3. Во вторую пробирку влейте содержимое первой пробирки. Через несколько минут выпадают хлопья солей пуриновых оснований.
Задание 4. Открытие пентоз.
К 1 см3 фильтрата добавьте 2-3 капли 1 %-ого раствора тимола и по стенке пробирки ОСТОРОЖНО наслоите 1 см3 концентрированной серной кислоты. Жидкость окрашивается в красный цвет.
Задание 5. Открытие фосфорной кислоты.
1. К 1 см3 фильтрата прилейте равный объем молибденового реактива.
2. Содержимое пробирки нагрейте до кипения и кипятите в течение 2 – 3 минут. Появляется желтое окрашивание, обусловленное образованием комплексной соли. При стоянии выпадает желтый осадок.
Оформление результатов:
Опишите ход выполнения работы.
Упражнения и задачи
1. Нуклеотидный анализ двухцепочечной ДНК показал, что содержание аденина в ее составе равно 23 % от общего числа азотистых оснований. Какая доля (%) приходится на гуанин?
2. ДНК бактериофага М13 имеет следующий нуклеотидный состав: А – 23 %, Т – 36 %, Г – 21 %, Ц – 20 %. Об одноцепочечной или двухцепочечной ДНК идет речь? Ответ поясните.
3. ДНК бактериофага fХ174 может находиться в одноцепочечной (в составе вириона) и двухцепочечной (в ходе репликации) формах. Одинаков ли нуклеотидный состав у этих форм? Ответ поясните.
4. Рассчитайте массу молекулы двухцепочечной ДНК протяженностью от Минска до Гродно (275 км), если одна нуклеотидная пара имеет массу 10-21 г, а размер одной пары оснований составляет 0,34 нм. Ответ: 8 · 10-7 г.
5. Исследователями установлена первичная структура фрагмента РНК
5’АУГАУЦАГЦУ3’.
По этим данным восстановите первичную структуру соответствующего участка ДНК.
6. Анализ первичной структуры показал, что нетранскрибируемая цепь ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов
5’ГЦТЦЦТГАТТГГТЦAГТЦ 3’.
Восстановите комплементарную цепь ДНК и определите последовательность нуклеотидов РНК, транскрибируемой с этой цепи.
7. В составе цепи ДНК содержание А составляет 23 %, Г – 27 %, Ц – 29 %, Т – 21 %. Данная цепь реплицируется с помощью ДНК-полимеразы с образованием комплементарной цепи, которая используется РНК-полимеразой в качестве матрицы для синтеза иРНК. Определите нуклеотидный состав образовавшейся иРНК.
8. Цепь ДНК имеет следующую нуклеотидную последовательность:
5’ТГЦЦТЦГАЦAГТТ ТЦ ГГТ3’.
а) напишите нуклеотидную последовательность ДНК, синтезируемую ДНК-полимеразой на указанной матрице;
b) напишите нуклеотидную последовательность РНК, транскрибируемой РНК-полимеразой при использовании в качестве матрицы новосинтезированной цепи ДНК.
9. Исследователями была определена структура фрагмента иРНК:
5’ ЦAГУцгцУЦЦУГАУУГГУ 3’.
Предскажите аминокислотную последовательность пептида, закодированного в данном фрагменте, считая, что считывание начинается с первого триплета.
10. В результате гидролиза одноцепочечной ДНК, состоящей из 27 нуклеотидов, получен набор следующих фрагментов: 5’ЦAЦТГЦТТ3’, 5’ГАТЦГТц3’, 5’ТГАЦЦЦ3’, 5’ТТТГГТ3’, 5’ЦAЦТ3’, 5’ГЦТТГАТЦ3’, 5’ГТЦТГАЦ3’, 5’ЦЦТТТГГТ3’.
а) определите первичную структуру цепи ДНК;
b) достройте вторую цепь ДНК;
c) укажите3’и 5’-концы цепей ДНК.
11. Какое минимальное число нуклеотидов в составе гена необходимо для кодирования полипептидной цепи, состоящей из 124 аминокислот? Может ли ген иметь большие размеры? Ответ поясните.
12. Транскрибируемая цепь двухцепочечной ДНК имеет следующую нуклеотидную последовательность:
5’ААЦАЦЦГАЦТТЦГЦГЦЦГТГЦ3’
a) определите последовательность фрагмента иРНК, транскрибируемого с этой цепи;
b) напишите аминокислотную последовательность пептида, закодированного во фрагменте иРНК.
13. Анализ первичной структуры гена показал, что в нем произошла точечная мутация (произошла замена одного нуклеотида на другой). В то же время было установлено, что первичная структура белка, образовавшегося в результате экспрессии мутантного гена, осталась прежней. В чем причина? Не ошиблись ли экспериментаторы?
14. В первом эксперименте ученые в начале гена встроили дополнительно один нуклеотид. Во втором эксперименте они в тот же самый участок гена ввели последовательность, состоящую из трех нуклеотидов. Как повлияют вставки на аминокислотную последовательность белка? Как будут отличаться аминокислотные последовательности мутантных белков от исходного?