Вопросы и задачи

1. Спаривание оснований в ДНК. В препаратах ДНК, выделенных из двух неидентифицированных видов бактерий, содержание аденина составляет соответственно 32 и 17% общего содержания оснований. Какие относительные количества аденина, тимина и цитозина вы предполагаете найти в этих двух препаратах ДНК?

Какие вы сделали допущения? Одна из этих бактерий была выделена из горячего источника (64°С). Какая из ДНК принадлежит термофильной бактерии? На чем основывается ваш ответ?

2. Нуклеотидная последовательность комплементарных цепей ДНК. Напишите нуклеотидную последовательность одной цепи двухцепочечной ДНК, другая цепь которой имеет последовательность .

3. ДНК человека. Чему равен вес молекулы двухцепочечной ДНК (в граммах) протяженностью от Земли до Луны ( ~ 384000 км)? Каждая тысяча нуклеотидных пар двойной спирали ДНК весит . В одном километре содержится нм, а размер одной пары оснований составляет 0,34 нм. Для сравнения интересно отметить, что в организме человека содержится ДНК!

4. Какова длина гена рибонуклеазы? Какое минимальное число нуклеотидных пар содержится в гене, кодирующем панкреатическую рибонуклеазу (124 аминокислоты)? Почему число нуклеотидных пар может оказаться гораздо большим, чем в вашем ответе? С чем связана такая неопределенность?

5. Упаковка ДНК в вирусе. Молекулярная масса ДНК бактериофага Т2 равна Головка фага имеет размер 100 нм. Считая, что молекулярная масса одной пары оснований равна 660, определите длину ДНК фага Т2 и сравните ее с размером головки фага. Ваш ответ покажет необходимость очень компактной укладки ДНК в вирусах.

6. Упаковка ДНК в эукариотических клетках. Сравните длину ДНК в одной нуклеосоме с диаметром нуклеосомы, который равен 10-11 нм. Затем сравните длину всей ДНК в клетке человека с диаметром клеточного ядра - около 2 мкм. В какой из структур ДНК уложена более компактно?

7. Палиндром. Насколько вероятно, что палиндром, изображенный на рис. 27-28, самопроизвольно примет показанную на этом рисунке крестообразную структуру в изолированной чистой ДНК. Каким мог бы быть ваш ответ, если бы этот палиндром находился в хромосоме интактной клетки?

8. ДНК фага ДНК бактериофага имеет следующий нуклеотидный состав: А-23%, Т-36%, G-21%, С-20%. Что говорят вам эти цифры о ДНК данного фага?

9. Разделение ДНК в градиенте плотности. Центрифугирование в щелочном сахарозном градиенте позволяет разделять смесь разных ДНК в соответствии с размерами и формой их макромолекул, но при этом происходит денатурация ДНК. С помощью этого метода можно отличать линейную форму ДНК от кольцевой и определять относительные размеры фрагментов ДНК. Репликативная форма II (РФП) ДНК фага фХ174 представляет собой двухцепочечное кольцо с разрывом в одной из цепей.

а) Какого типа и какой длины молекулы должны выявляться при центрифугировании РФП ДНК в щелочном сахарозном градиенте? (В молекуле ДНК фХ174 содержится 5386 пар оснований.)

б) Какого типа и какой длины молекулы будут обнаружены, если РФП ДНК сначала обработать рестриктирующей эндонуклеазой, расщепляющей РФП только в одном сайте?

10. Нуклеотидная последовательность ДНК. Почему при секвенировании ДНК химическим методом молекула ДНК должна быть меченой только по одному концу, а не равномерно?

11. Нуклеотидный состав ДНК фХ174. ДНК бактериофага фХ174 может находиться в двух формах: в одноцепочечной (в вирионе) и в двухцепочечной (в ходе репликации в клетке-хозяине). Как вы думаете, одинаков ли нуклеотидный состав у этих двух форм ДНК? Обоснуйте свой ответ.

12. Размер эукариотических генов. В печени крысы имеется фермент, в полипептидную цепь которого входит 192 аминокислотных остатка. Этот фермент кодируется геном, включающим 1440 пар оснований. Объясните взаимосвязь между числом аминокислотных остатков в ферменте и числом пар оснований в соответствующем ему гене.

13. Видовые различия ДНК. Если пробирки, содержащие препараты ДНК, выделенные из Е. coli и из морского ежа (табл. 27-3), будут случайно перепутаны, то как вы определите, где какой препарат?

14. «Глазки» в частично денатурированной ДНК. Образец двухцепочечной линейной ДНК, тщательно выделенной из одного вида ракообразных, нанесен на сетку при 20°С и проанализирован с помощью электронного микроскопа. Другой образец этой же ДНК предварительно выдержан при 60°С в течение 30 мин, а затем также проанализирован с Помощью электронной микроскопии. Вот как схематически выглядели эти образцы:

Как вы объясните такой результат? Какую полезную информацию можно извлечь из наблюдаемого явления?

15. Гибридизация ДНК. На основании какой информации о структуре гомологичных белков вы можете предположить, что цепи ДНК из разных видов позвоночных будут давать двухцепочечные гибриды?

16. Действие рестриктирующих эндонуклеаз. Замкнутую кольцевую вирусную ДНК обрабатывают рестриктирующей эндонуклеазой. В этой ДНК есть один сайт рестрикции со следующей структурой:

а) Отметьте точкой предполагаемый центр сайта рестрикции.

б) Почему вы решили, что выбранная вами точка представляет собой центр? Каковы его свойства?

в) После расщепления обеих цепей рестриктирующей эндонуклеазой смесь нагревают, чтобы разрушить фермент, а затем медленно охлаждают. Под электронным микроскопом вирусная ДНК выглядит как кольцевая молекула. Как вы это объясните?

г) Если конечный раствор из предыдущего вопроса подщелочить то окажется, что в нем находятся лишь одиночные линейные цепи ДНК. Как вы объясните этот факт?

17. РНК-содержащие вирусы: могут ли гены состоять из РНК? В составе РНК-содержащих вирусов Е. coli ДНК нет, в них присутствует лишь РНК, которая выполняет роль вирусной хромосомы. Это означает, что в таких вирусах гены состоят из РНК, а не из ДНК. Опровергает ли это центральную догму молекулярной генетики? Обоснуйте свой ответ.