Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Государственное образовательн...
68 downloads
340 Views
445KB Size
Report
This content was uploaded by our users and we assume good faith they have the permission to share this book. If you own the copyright to this book and it is wrongfully on our website, we offer a simple DMCA procedure to remove your content from our site. Start by pressing the button below!
Report copyright / DMCA form
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ для проведения практических занятий по курсу «Генетика с основами селекции» по теме: «Молекулярная генетика. Структура и функция гена» для студентов дневного и очно-заочного отделений биолого-почвенного факультета
Ростов-на-Дону 2006
Методические указания разработаны доктором биологических наук, профессором кафедры генетики Т.П. Шкурат, доцентом кафедры генетики Н.И. Беличенко, старшим преподавателем кафедры генетики Н.Г. Палеевым, магистром кафедры генетики Н.П. Зайченко.
Ответственный редактор
д.б.н. Е.П. Гуськов
Компьютерный набор и верстка
Н.П. Зайченко
Печатается в соответствии с решением кафедры генетики биологопочвенного факультета РГУ, протокол № 9 от 25.04.06.
2
Структура и функция гена № 1. Покажите, как отразится на последующей трансляции добавление цитидилового нуклеотида к началу данной кодирующей последовательности: 5′-АСА
CGA
САА
GAU
AAC
UGG
ССА
Thr
Arg
His
Asp
Asn
Trp
Pro
Используйте таблицу генетического кода (см. Приложение). № 2. Покажите, как отразится на последующей трансляции добавление аденилового нуклеотида к началу данной кодирующей последовательности: 5′-AUG
GUG
CAG
ACU
GAG
GAC
САС
Met
Val
Gln
Thr
Lys
Asn
His
Используйте таблицу генетического кода (см. Приложение). № 3. Три независимо полученных гистидинзависимых мутанта были обозначены как hisA, hisC и hisD, Клеточные суспензии мутантов были высеяны штрихами на чашку с агаризованной глюкозо-солевой (минимальной) средой с добавлением
ограниченного
количества
гистидина,
достаточного
для
обеспечения слабого роста клеток his-мутантов. Штрихи расположены на среде в виде треугольника таким
hisD
образом, чтобы они не соприкасались друг с другом (рис. 1). На hisA
hisC
Рис. 1 к задаче № 3
обоих концах штриха his A и на одном конце штриха hisC, обращенном к hisD, отмечен обильный рост (зачернен). Объясните
природу
обильного
роста
клеток.
Зачем
необходимо добавлять ограниченное количество гистидина в среду? В каком порядке в пути биосинтеза гистидина расположены энзиматические этапы, блокированные мутациями hisA, hisC и hisD? № 4. Три независимо полученных триптофанзависимых мутанта были обозначены как trpA, trpC и trpE. Клеточные суспензии мутантов были высеяны 3
штрихами на чашку с агариэованной глюкозо-солевой (минимальной) средой с добавлением
ограниченного
количества
триптофана,
достаточного
для
обеспечения слабого роста клеток trp-мутантов. Штрихи расположены на среде в виде треугольника таким
trpE
образом, чтобы они не соприкасались друг с другом (рис. 2). На trpC
trpA
Рис. 2 к задаче № 4
обоих концах штриха trpE и на одном конце штриха trpC, обращенном к trpA, отмечен обильный рост (зачернен). Объясните
природу
обильного
роста
клеток.
Зачем
необходимо добавлять ограниченное количество триптофана в среду? В каком порядке в пути биосинтеза триптофана расположены энзиматические этапы, блокированные мутациями trpA, trpC, trpE. № 5. Четыре независимо полученных аргининзависимых мутанта были обозначены как argE, argG, argH и argI. Клеточные суспензии мутантов были высеяны штрихами на чашку с агаризованной глюкозо-солевой (минимальной) средой с добавлением ограниченного количества аргинина, достаточного для обеспечения слабого роста клеток arg-мутантов. argH argI
argE
argG
argH argE
Штрихи расположены на среде в виде четырехугольника таким o6pазом, чтобы они не
argG
argI
Рис. 3 к задаче № 5
соприкасались друг с другом (рис.3). На некоторых концах штрихов отмечен обильный рост (зачернен).
Объясните природу обильного роста клеток. Зачем необходимо добавлять ограниченное количество аргинина в среду? В каком порядке в пути биосинтеза аргинина расположены энзиматические этапы, блокированные мутациями argE, argG, argH и argI? № 6. На рис.4 представлена карта семи делеций, использованных С. Бензером для картирования района rII генома бактериофага Т4. Делеции изображены горизонтальными линиями. 4
1 2 3 4 5 6 7 A1 A2
A3 A4 A5
A6
ген В
Карта района rII Рис. 4 к задаче № 6
Семь точковых мутантов а, b, с, d, e, f, g скрестили попарно с каждым делеционным мутантом. Результаты скрещивания представлены в таблице: Точковый мутант Делеция
a
b
c
d
e
f
g
1. (r 1272)
−
−
−
−
−
−
−
2. (r 1241)
−
−
−
−
+
−
−
3. (r J3)
−
−
+
−
+
−
−
4. (r PT1)
+
−
+
−
+
−
−
5. (r PB242)
+
−
+
−
+
−
+
6. (r A105)
+
−
+
−
+
+
+
7. (r 638)
+
−
+
+
+
+
+
Появление в результате скрещиваний рекомбинантов дикого типа обозначено знаком «+», их отсутствие — знаком «−». Определите порядок расположения точковых мутаций на карте района rII.
5
№ 7. На рис. 5 представлена карта семи делеций, использованных С. Бензером для картирования района rII генома бактериофага Т4. Делеции изображены горизонтальными линиями. 1 2 3 4 5 6 7 A1
A2
A3
A4
A5
A6
ген В
Карта района rII Рис. 5к задаче № 7
Семь точковых мутантов а, b, с, d, e, f, g скрестили попарно с каждым делеционным мутантом. Результаты скрещивания представлены в таблице: Точковый мутант Делеция
a
b
c
d
e
f
g
1. (r 1272)
−
−
−
−
−
−
−
2. (r 1241)
+
−
−
−
−
−
−
3. (r J3)
+
−
+
−
−
−
−
4. (r PT1)
+
+
+
−
−
−
−
5. (r PB242)
+
+
+
−
+
−
−
6. (r A105)
+
+
+
−
+
−
+
7. (r 638)
+
+
+
+
+
−
+
Появление в результате скрешиваний рекомбинантов дикого типа обозначено знаком «+», их отсутствие — знаком «−». Определите порядок расположения мутаций на карте района rII. 6
№ 8. Делеция r1589 — одна из 47 «малых» делеций, использованных С. Бензером
для
картирования
района
rII
хромосомы
бактериофага
Т4,
захватывает участок в сегменте А5 гена rIIA. Карта этого участка и прилегающих к нему соседних участков имеет следующий вид:
AP34
1023
NT92
E18
r795
r33
r21
A4
A5a
A5b
A5c1
A5c2
A5d
A6
мутанта
r1589
Результаты
скрещивания
делеционного
с точковыми
мутантами представлены в таблице: Точковый мутант r1589
АР34
1023
NT92
Е18
r795
rЗЗ
r21
+
+
+
−
−
−
+
Возникновение рекомбинантов дикого типа в результате скрещиваний обозначено знаком «+», их отсутствие — знаком «−». Локализуйте делецию на генетической карте сегмента А5 района rII. № 9. Шесть гаплоидных штаммов дрожжей, ауксотрофных по лизину, изучены в тесте на комплементарность с гаплоидными тестерными штаммами противоположного типа спаривания, ауксотрофными по разным генам биосинтеза лизина (LYS2, LYS4, LYS5, LYS7). Результаты теста приведены в таблице: Исследуемые мутанты 1
2
3
4
5
6
+
+
+
−
+
−
lys4
−
+
+
+
+
+
lys5
+
+
−
+
+
+
lys7
+
+
+
+
−
+
Тестеры lys2
«+»— рост диплоидного гибрида на минимальной среде без лизина, «−» — отсутствие роста. Установите принадлежность мутаций к определенным LYS- генам. 7
№ 10. В таблице представлены результаты теста на комплементарность для семи рецессивных точковых мутаций: a1
a2
–
– –
a3
a4
a5
a6
a7
+
a1
+
+
–
a2
–
–
+
a3
–
+ –
–
a4
+
a5
–
a6 –
a7
«+» — комплементация мутаций, «−» — отсутствие комплементации. Пустая клетка — данную комбинацию мутаций не тестировали. По результатам теста распределите мутации по генам и определите количество генов. № 11. В таблице представлены результаты теста на комплементарность для семи рецессивных точковых мутаций: a1
a2
–
a3
a4
+ –
a5
a6
a7
–
a1
–
a2
–
– –
+
+
a3 –
–
a4 a5
–
a6 –
a7
«+» — комплементация мутаций, «−» — отсутствие комплементации. Пустая клетка — данную комбинацию мутаций не тестировали. 8
По результатам теста распределите мутации по генам и определите количество генов. № 12. В таблице представлены результаты теста на комплементарность для семи рецессивных точковых мутаций: a1
a2
– –
a3
a4
a5
+
+
+
+
–
–
a6
a7 a1 +
+ –
a3 –
–
a2
+
a4 –
a5
–
a6
–
a7
«+» — комплементация мутаций, «−» — отсутствие комплементации. Пустая клетка — данную комбинацию мутаций не тестировали. По результатам теста распределите мутации по генам и определите количество генов. № 13. В таблице представлены результаты теста на комплементарность для семи рецессивных точковых мутаций, относящихся к трем разным генам. a1
a2
–
+ –
a3
a4
a5
–
+
a6
a7 a1
+ –
a2 +
+
–
a3 –
– –
9
a4 +
a5
+
a6
–
a7
«+» — комплементация мутаиий, «−» — отсутствие комплементации. Пустая клетка — данную комбинацию мутаций не тестировали. Распределите мутации по трем генам. №
14.
Проанализируйте
результаты
теста
на
комплементацию
12
рецессивных точковых мутаций у многоклеточного эукариотического объекта: 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Мутанты
–
+
+
+
–
+
+
+
+
+
+
+
1
–
+
+
+
–
+
–
+
–
+
+
2
–
–
+
+
+
+
+
+
+
+
3
–
+
+
+
+
+
+
+
+
4
–
+
+
+
+
+
+
+
5
–
+
–
+
–
+
+
6
–
+
+
+
–
–
7
–
+
–
+
+
8
–
+
+
+
9
–
+
+
10
–
–
11
–
12
«+» — дикий фенотип компаундов, «−» — мутантный фенотип компаундов.Определите число генов и распределите по ним мутации. Почему скрещивания 1х2 и 1х5 дают разные результаты? № 15. Объясните результаты анализа рецессивных мутаций а1, а2 и а3 в функциональном тесте на аллелизм. a1
a2
a1
a2
P
a1
a3
a1
a3
P
a1
a2
a3
a2
a3
P
a1
a2
F a2 Фенотип: нормальный
a3
a3
мутантный
10
мутантный
№ 16. Получены различные мутанты Escherichia coli, нуждающиеся в аспарагиновой кислоте, треонине и метионине. Характеристики мутантов приведены в таблице: Нуждается в метаболите аспарагиМутант
новая к-та
гомосерин
гомосеринфосфат −
Накапливает
трео-
гомо-
метио-
нин
цистеин
нин
−
−
−
−
+
+
гомосерин гомоцистеин
aspA
+
−
rnetA
−
−
metH
−
−
−
−
−
+
thrC
−
−
−
+
−
−
thrB
−
−
+
+
−
−
thrA
−
+
+
+
−
−
метаболит
фумаровая к-та
гомосеринфосфат гомосерин аспарагиновая к-та
Знак «+» означает рост на минимальной среде с добавлением соответствующего метаболита, «−» — отсутствие роста. Определите последовательность этапов биосинтеза соответствующих аминокислот и расположите гены в порядке контролируемых ими этапов. № 17*. У Bacillus subtilis получены ауксотрофные мутанты, дефектные по различным
этапам
биосинтеза
триптофана.
Характеристики
мутантов
приведены в таблице: Мутант trpA
антрани-ловая к-та −
trрС
Рост на минимальной среде с добавлением метаболита КФАДРФ индол
триптофан
−
−
+
−
−
+
+
trpD
−
+
+
+
trрЕ
+
+
+
+
11
Накапливает метаболит индол-3-глицерофосфат КФАДРФ антраниловая к-та хоризмовая к-та
Знак «+» означает рост клеток на соответствующей среде, «−» — отсутствие роста. Определите последовательность стадий биосинтеза триптофана и расположите гены в порядке контролируемых ими этапов. № 17*. Независимо выделено пять мутантов Е. соli, нуждающихся для роста в веществе F. Ранее установлено, что несколько веществ от А до F являются промежуточными
метаболитами
процесса
биосинтеза
F,
но
их
последовательность в пути биосинтеза неизвестна. Каждое вещество было тестировано на способность поддерживать рост каждого из пяти мутантов. Результаты приведены в таблице. Знак «+» означает рост, знак «−» — отсутствие роста. Тестируемое вещество
Мутант
А
В
С
D
Е
F
1
−
−
−
−
−
+
2
+
+
+
+
−
+
3
−
+
−
+
−
+
4
−
−
−
+
−
+
5
−
+
+
+
−
+
а) Какой порядок веществ от А до F в пути биосинтеза? б) Какой этап пути блокирован у каждого мутанта? № 18. Как будут синтезироваться продукты генов lacZ и lacY у следующих стабильных меродиплоидов (гетерогенот) Е. соli, образованных с помощью полового фактора F′: 1.
I − O + Z +Y + I − O C Z +Y −
I + O C Z −Y + 4. + + + − I O Z Y
2.
I + O + Z −Y + I − O + Z +Y −
I − O + Z +Y − 5. + + − + I O Z Y 12
3.
I − O C Z +Y + I −O + Z −Y −
I − O C Z +Y − 6. − + − + I O Z Y
№ 19. Как будут синтезироваться продукты генов lacZ и lac Y у следующих стабильных меродиплоидов (гетерогенот) Е. coli, образованных с помощью полового фактора F′: 1.
I S O + Z +Y − I − O C Z −Y +
2.
I S O + Z +Y − I + O + Z −Y +
3.
I S O + Z +Y + I − O + Z +Y +
IS — мутация гена I, приводящая к неспособности белка-репрессора взаимодействовать с индукторами lac-оперона.
13
Молекулярная генетика № 20. Рассчитайте среднее расстояние между сайтами рестриктаз EcoRI (5'GAATTC) и МboI (5'-GATC) в геномной ДНК. № 21. Рассчитайте среднее расстояние между сайтами рестриктазы HphI (5'GGTGA) в геномной ДНК. EcoRI
SalI
EcoRI SalI
№ 22. Рассчитайте среднее расстояние между Старт 8500 5500 4500 4000 3500 3000 2500 1500
сайтами
рестриктазы
HaeII
(5'-PuGCGCPy)
в
геномной ДНК. Рu и Ру - любой пуриновый или пиримидиновый нуклеотид, соответственно. № 23. Рассчитайте среднее расстояние между сайтами рестриктазы HinfI (5'-GANTC) в геномной ДНК. N - любой нуклеотид.
1000
№ 24. Линейный фрагмент ДНК обработали
Рис. 1 к задаче № 24
рестриктазой EcoRI, рестриктазой SilI и их смесью. BseSI
Продукты реакций разделили в агарозном геле и
BseSI BspHI BspHI
окрасили Старт
1000
1550 1250
бромистым
этидием.
Результаты
электрофореза представлены на рис.1. Цифры справа указывают приблизительные размеры фрагментов в п. н. Постройте рестрикционную карту фрагмента.
950 850 450 400 200
Рис. 2 к задаче № 25
№ 25. Плазмиду pUC19 обработали рестриктазами BseSI, BspHI
и их смесью. Продукты реакций
150
разделили в агарозном геле и окрасили бромистым
100
этидием. Результаты электрофореза представлены на рис.2. Цифры справа указывают приблизительные
размеры фрагментов в п. н. Постройте рестрикционную карту плазмиды. 14
EcoRV Ndel
№ 26. Линейный фрагмент ДНК обработали
EcoRV Ndel Старт
рестриктазой EcoRV, рестриктазой NdelI и их смесью. Продукты реакций разделили в агарозном геле и окрасили
2000 1800 1400 1200 900 800
бромистым
этидием.
электрофореза представлены на рис.3. Цифры справа указывают приблизительные размеры фрагментов в п. н. Постройте рестрикционную карту фрагмента.
600
№ 27. Плазмидную ДНК
400
обработали рестриктазами
300
Рис. 3 к задаче № 26
Результаты
BclI
Hin1I
BclI Hin1I Старт
BclI, Hin1I и их смесью. Продукты
реакций
2200 1900 1800 1600 1400
разделили в агарозном геле и окрасили бромистым этидием. Результаты электрофореза представлены на рис.4. Цифры справа указывают приблизительные размеры
фрагментов
в
п.
и.
900 800 700 600
Постройте
рестрикционную карту плазмиды.
400
HincII
Ndel
№
HincII Ndel Старт
28.
300
Линейный
фрагмент
ДНК
Рис. 4 к задаче № 27
обработали рестриктазой HincII, рестриктазой NdelI и их смесью. 11000 9500 9000 7000 6500 5000
Продукты реакций разделили в агарозном геле и окрасили
бромистым
этидием.
Результаты
электрофореза представлены на рис.5. Цифры справа
указывают
приблизительные
размеры
4000
фрагментов в п. н. Постройте рестрикционную
2500
карту фрагмента.
1500
Рис. 5 к задаче № 28
15
№ 29*. Линейный фрагмент ДНК обработали
EcoRI
EcoRI BamHI BamHI
рестриктазой EcoRl, рестриктазой ВатHI и их
Старт
смесью. Продукты реакций разделили в агарозном геле и окрасили бромистым этидием. Результаты электрофореза представлены на рис.6. Цифры
950 850
справа указывают приблизительные размеры
650 550
фрагментов в п. н. Постройте рестрикционную
400 350
карту фрагмента. №
30.
Вирионную
ДНК
200
бактериофага λ обработали рестриктазой PvuI,
150
рестриктазой
NcoI,
а
(линейную)
также
смесью
обеих
Рис. 6 к задаче № 29
рестриктаз. Продукты реакций разделили в агарозном геле и окрасили бромистым этидием. Результаты электрофореза представлены на рис.7. Цифры PvuI
NcoI
справа указывают приблизительные размеры
PvuI NcoI Старт
фрагментов в п. н. Определите координаты сайтов PvuI и NcoI в ДНК фага λ .
19300 16400 14400 12700
11900
9500
8500 7900 7400 4800 4200
4000
2400 1800
Рис. 7 к задаче № 30
№31.
Плазмидную
ДНК
обработали
рестриктазами EcoRV, HindIII и их смесью. Продукты реакций разделили в агарозном геле и окрасили бромистым этидием. Результаты электрофореза представлены на рис.8. Цифры справа указывают приблизительные размеры фрагментов в п. н. Постройте рестрикционную карту плазмиды.
№ 32. Линейный фрагмент ДHК обработали рестриктазой MluI, рестриктазой NdeI и их смесью. Продукты реакций разделили в агарозном геле и окрасили 16
EcoRV EcoRV HindIII HindIII
MluI
NdeI
MluI NdeI
KpnI
BspTI KpnI
Старт
Старт
Старт
1800 1700 1600 1500 1400 1300
1250 1200 1050 1000
1000 950 800
1000
800 750 700 600
600 550
800 700
500 450 400 300
Рис. 8 к задаче № 31
BspTI
450 400
600 50
250
400
200
Рис. 9 к задаче № 32
Рис. 10 к задаче № 33
бромистым этидием. Результаты электрофореза представлены на рис.9. Цифры справа указывают приблизительные размеры фрагментов в п. н. Постройте рестрикционную карту фрагмента. №
33.
Линейный
фрагмент
ДНК
обработали
рестриктазой
BspTI,
рестриктазой KpnI и их смесью. Продукты реакций разделили в агарозном геле и окрасили бромистым этидием. Результаты электрофореза представлены на рис.10. Цифры справа указывают приблизительные размеры фрагментов в п. н. а) Постройте рестрикционную карту фрагмента. б) Как выглядел бы гель, если бы этот же фрагмент был кольцевым? Изобразите картину электрофореза. № 34. Плазмиду pGEM-T обработали рестриктазами BanI, EarI и их смесью. Продукты реакций разделили в агарозном геле и окрасил бромистым этидием. Результаты электрофореза представлены на рис.11. Цифры справа указывают приблизительные размеры фрагментов в и.н. Постройте рестрикционную карту плазмиды.
17
BanI
BanI EarI
EarI
BceAI
EarI
RsaI
BceAI EarI
EarI RsaI
BceAI RsaI
Старт
Старт
1800
1800 1600 1500
1300 1100
1200 1050 900
70
60
950 850
650 550
двойные полосы
650 600 450 400
450 400 350 300 250
200 150
150
550
Рис. 11 к задаче № 34
100
Рис. 12 к задаче № 35
№ 35. Плазмиду pBluescript KS(+) обработали рестриктазами BceAI, EarI, RsaI и их попарными смесями. Продукты реакций разделили в агарозном геле и окрасили
бромистым
Результаты
этидием. Исходная плазмида
электрофореза
представлены
на
рис.12.
Цифры
DraI
HpaI
Плазмида со вставкой
DraI HpaI
DraI
HpaI
указывают приблизительные размеры фрагментов
в
рестрикционную
п.
н.
Постройте
карту
плазмиды.
DraI HpaI Старт
1850 1200
Изобразите картину электрофореза при
1150
обработке вышеуказанной плазмиды
1350 1250 1100 1000 900 750 700
смесью всех трех рестриктаз.
600 500
встроили
400 350
линейный фрагмент ДНК. Исходную
250
№
36.
В
плазмиду
плазмиду и плазмиду со вставкой
Рис. 13 к задаче № 36
18
обработали HpaI
и
рестриктазами
их
смесью.
DraI,
Плазмида со вставкой
Исходная плазмида
Продукты
BgtlII
VspI
BgtlII VspI
BgtlII
VspI
BgtlII VspI
реакций разделили в агарозном геле
и
окрасили
этидием.
бромистым
Электрофореграмма
представлена на рис.13. Цифры указывают размеры
приблизительные фрагментов
в
п.н.
Постройте рестрикционную карту исходной плазмиды и плазмиды со
Старт 1750 2100 1800
1650
1500 1300
1600
1750
1700
1050 1000 800 700
1150 1100 1000 700 600 500
450
450
300
300
вставкой. 200
Рис. 14 к задаче № 37
№ 37. В плазмиду встроили
линейный фрагмент ДНК. Исходную плазмиду и плазмиду со вставкой обработали рестриктазами BgtlII, VspI и их смесью. Продукты реакций разделили PstI
XhoI
в
агарозном PstI XhoI
геле
и
окрасили
бромистым
этидием.
Электрофореграмма представлена на рис.14. M
Цифры указывают приблизительные размеры Старт 10000 8000 6000 5000 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000
фрагментов в п. н. Постройте рестрикционные карты исходной плазмиды и плазмиды со вставкой. № 38. На практике размер фрагмента определяют,
сравнивая
расстояние,
пройденное фрагментом от старта в агарозном геле, с подвижностями набора фрагментов
500
Рис. 15 к задаче № 38
известной длины (такой набор называют набором
маркеров
19
молекулярной
массы).
Линейный фрагмент ДНК обработали рестриктазой PstI, рестриктазой XhoI и их смесью (рис.15). Продукты реакций разделили в агарозном геле и окрасили бромистым этидием. На последнюю дорожку (М) нанесли набор маркеров молекулярных масс. Цифры справа указывают размеры маркеров в п. н. а) Постройте график зависимости пробега фрагмента от его размера. б) С помощью полученного графика определите размеры фрагментов ДНК, получившихся при обработке исходного фрагмента рестриктазами. в) Постройте рестрикционную карту исходного фрагмента. № 39. В плазмиду pUC4K (рис.16А) по сайту SeaI встроили фрагмент ДНК (рис.16Б), несущий ген lacI E. coli. Получили плазмиды, отличающиеся друг от друга ориентацией фрагмента в плазмиде (клон 1 и клон 2). Эти плазмиды и
Клон 2
Клон 1
В
pUC4K
исходную плазмиду pUC4K обработали рестриктазой BciVl, продукты реакции
M Старт 10000 8000 6000 5000 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000
Б ScaI (1)
500
BclVI (892)
Рис. 16 к задаче № 39
ScaI (1156)
Iacl (202-1061) Встраиваемый фрагмент (1260 п. н.)
20
разделили в агарозном геле и окрасили бромистым этидием (рис.16В). На последнюю дорожку геля (М) нанесли набор маркеров молекулярных масс. Цифры справа указывают размеры маркеров в п. н. Нарисуйте схемы плазмид с разными ориентациями встроенного фрагмента, соответствующие дорожкам 2 и 3 (клон 1 и клон 2). № 40. В плазмиду pUC4K (рис.17 А) по сайту SmaI встроили фрагмент ДНК, несущий ген araB Salmonella typhimuriutm (рис. 17Б). Получили две плазмиды, отличающиеся друг от друга ориентацией фрагмента в плазмиде. Эти плазмиды, исходную плазмиду pUC4K и две другие произвольно выбранные плазмиды обработали рестриктазой SalI, продукты реакции разделили в агарозном геле и окрасили бромистым этидием. Результаты электрофореза представлены на рис.17 В. Цифры справа указывают размеры фрагментов в п. н. Найдите дорожки, на которых находятся фрагменты исходной плазмиды pUC4K и плазмид со вставками гена araB в одной и другой ориентации.
В
1
2
3
4
5 Старт
2660 2110 1730 1360 1250 1980
Б SmaI (1)
SalI (540)
Рис. 17 к задаче № 40 SmaI (1836)
araB (120-1829) Встраиваемый фрагмент (1840 п. н.)
21
№ 41. Представлены электрофореграммы исследования полиморфизма экзона 9 гена VDR-3 (ядерный рецептор витамина D) рестриктазой TaqI в контрольной выборке (дорожки 1-21) и у больных остеопорозом (22-42). Цифрами справа обозначены длины фрагментов ДНК в п. н. Составьте возможные варианты рестрикционной карты аллелей T (с одним сайтом рестрикции) и t (с двумя сайтами рестрикции), если исходная длина амплифицированного фрагмента экзона 9 составляет 745 п. н., и в нем есть два сайта для рестриктазы TaqI, один из которых полиморфный, а другой - нет. Определите частоту аллелей T и t в контрольной выборке и у больных. Предложите гипотезу о причинах различий частот. 1 2
14 10 11 3 4 5 17 18 19 20 12 13 6 7 8 9 15 16 21 ――― ―――― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ―――― ― ― ― ― ――――――――― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ―――― ― ― ― ―
22 23 24 ― ― ― ― ― ― ― ―
500 295 245 205
28 25 26 27 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 500 ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― 295 245 ― ― ― ― 205 ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ―
№ 42. В популяциях лося на Дальнем Востоке среди обычных вариантов митохондриальной ДНК выявлены варианты с делецией 75 п. н. в области гипервариабельного сегмента I (ГВСI) D-петли. Определите частоту делении в выборке из 18 дальневосточных (дорожки 1-18) и 18 североамериканских лосей (дорожки 19-36) на основе представленных электрофореграмм продуктов ПЦРамплификации
их
ГВСI
митохондриальной
D-петли. Цифрами
справа
обозначены длины полученных фрагментов ДНК в п. н. Предложите объяснения причин возникновения наблюдаемых особенностей распространения гаплотипа митохондриальной ДНК с делецией 75 п. н. у лосей в Азии и Америке. 22
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 15 16 17 18 12 13 14 ――――――――― ― ― ― ― ― ―
525
―
475
―
―
19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36
― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ―
475
№ 43. В Y-хромосоме человека на участке, гомологичном Х-хромосоме, имеется вставка мобильного элемента AluYa протяженностью 329 п. н. Определите процент мужчин в изученной группе жертв теракта (дорожки 1-9) на основе представленной электрофореграммы продуктов ПЦР-амплификации участка генома, затронутого этой инсерцией. Цифрами справа обозначены длины фрагментов ДНК в п. н. 1
2
3
4
5
6
7
8
X
9
Y
X
Y
528 AluYa
199
X-Y гомологичный участок
№ 44. В Х-хромосоме человека на участке, гомологичном Y-хромосоме, имеется вставка мобильного элемента AluXa протяженностью 322 п. н. Определите, какие дорожки на представленной электрофореграмме продуктов ПЦР-амплификации
участка
генома,
затронутого
этой
инсерцией,
соответствуют образцам ДНК женщин, погибших из-за теракта. Цифрами справа обозначены длины фрагментов ДНК в п. н. 23
X
Y
X
Y AluXa
X-Y гомологичный участок 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 878 556
№ 45. В гене фенилаланингидроксилазы обнаружен однонуклеотидный полиморфизм, затрагивающий сайт рестрикции MspI. При отсутствии сайта MspI в результате ПЦР-амплификации и последующей обработки ПЦРпродукта
рестриктазой
MspI
выявлен
фрагмент
размером
425
п.
н.
(соответствующий аллелю А), в случае присутствия MspI -сайта выявляются два фрагмента 300 п. н. и 125 п. н. (аллель а). Известно, что в популяциях человека из Европы выявлены частоты аллелей А (40 %) и а (60 %), а в популяциях из Азии - А (90 %) и а (10 %). В смешанных популяциях частоты аллелей
промежуточные.
Результаты
анализа
18
образцов
человека,
полученные при ПЦР-амплификации фрагмента гена с последующей их рестрикцией MspI, представлены на электрофореграмме. Определите частоты генотипов и аллелей А и а, а также наиболее вероятную принадлежность изученной выборки к одной из перечисленных групп популяций. Цифрами справа обозначены длины фрагментов ДНК в п. н. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 ―― ――― ―― ― ― ― ― ― ― ―
18 425
――
―――
―
―
― ―
―
300
――
―――
―
―
― ―
―
125
24
№ 46. В кодирующей части гена CRR5 рецептора хемокинов встречается делеция 32 п. н, (CRR5del32). Известно, что рецептор хемокинов CRR5 используется
также
вирусом
иммунодефицита
человека
ВИЧ-1
для
проникновения в клетки человека. Данная делеция приводит к дефекту рецептора, препятствует его взаимодействию с вирусом и тем самым определяет устойчивость к инфекции ВИЧ-1 у гомозигот по присутствию делеции
(CRR5del32/CRR5del32).
На
электрофореграмме
представлены
результаты ПЦР-амплификации участка гена CRR5, затронутого этой делецией, у группы с высоким риском заражения ВИЧ-1. Определите дорожки, на которых представлены образцы людей, устойчивых к инфекции. Цифрами справа обозначены длины фрагментов ДНК в п. и. 1
2
3
4
6
5
7
8
9
10 400 368
№ 47. В кодирующей части гена CRR5 рецептора хемокинов описаны две мутации, приводящие к дефекту рецептора CRR5: далеция 32 п. н. (CRR5del32) и замена одного нуклеотида в положении 303 (CRR5m303), которая приводит к возникновению стоп-кодона и нарушению синтеза белка. Гомозиготы CRR5del32/CRR5del32 и CRR5m303/CRR5m303, а также гетерозиготы по обеим мутациям в трансположении устойчивы к ВИЧ-1 инфекции, так как вирус не Номер образца Длины фрагменто в ПЦРПДРФ
1
2
620
3
4
5
620 588
588
588
6
7
8
620
620
620
10
11
419
419
588 419
387 201
9
201
419 387
387
201
201
25
201
387
387
201
201
201
может использовать дефектный рецептор CRR5 для проникновения в клетку. В таблице показаны результаты идентификации рассматриваемых мутаций после ПЦР-амплификации с последующим рестрикционным анализом продуктов рестриктазой HincII (в случае мутации CRR5m303 сайт HincII исчезает) в группе риска по заражению ВИЧ-1. Праймеры фланкируют фрагмент гена CRR5, в котором возникают обе мутации. Размер ПЦР-продукта составляет 620 п. н., а с делецией — 588 п. н. Установите генотипы изученных людей и определите, кто из них может быть устойчив к ВИЧ-1 инфекции. № 48. В выборке из 33 человек выявлены генотипы с полиморфизмом длин минисателлитного повтора в интроне 7 гена фактора 7 свертываемости крови (мономер 37 п. н.), которые показаны в таблице. Аллели Н8, Н7, Н6 и Н5 имеют по 8, 7,6 и 5 повторов, соответственно. Длина аллеля H7 составляет 526 п. н. Номер образца
1
2
3 563
Длины фрагментов
526
526
ПЦР
489
489
526
(П.Н.) Номер образца
12
Длины фрагментов
13
14
563
563
526
ПЦР
526
образца Длины фрагментов ПЦР (п.н.)
5
6
563
563
526
23
24
526 489
18
19
20
16
17
563
563
526
526
452
452
26
27
28
563
563
526
489
11 563 526
21
22
563
563
526
526
489 452
526
29
526
489 452
10 563
526
15
526
9
526
452
563
8
526
489
25
7
526
452
489
(п.н.) Номер
4
452
452
26
30
31
526
526
489
489
32
33
563
563 526
452
Известно, что носители генотипа Н7/Н7 имеют меньший риск летального инфаркта миокарда, а с носители генотипа H5/H8 - более высокий риск. Определите частоты аллелей с соответствующим количеством повторов в изученной популяции и определите процент генотипов Н7/Н7 и Н5/Н8. Сделайте описательный прогноз о подверженности данной популяции инфаркту миокарда с летальным исходом на основе распределения генотипов изученного локуса. № 49*. Представлена электрофореграмма, полученная при окрашивании серебром 4%-го денатурирующего полиакриламидного геля, на который нанесены пробы с продуктами ПЦР-амплификации трех тетрануклеотидных микросателлитных локусов (CSF1PO, TPOX
И
THO1), применяемых для
идентификации личности, в образцах ДНК матери (М), ребенка (Р) и трех предполагаемых отцов (01,02 и 03). L - маркер, который состоит из амплифицированных фрагментов изучаемого локуса с различным количеством повторов, цифрами справа обозначено количество повторов. Определите генотипы и установите, какой из предполагаемых отцов может быть исключен на основании этого анализа. L
M P L O1
O2
CSF1PO
O3 L 15
7 TPOX
13
6 THO1
11
5
27
№ 50. Представлена электрофореграмма, полученная при окрашивании серебром 4%-го денатурирующего полиакриламидного геля, на который нанесены пробы с продуктами ПЦР-амплификации трех тетрануклеотидных микросателлитных локусов (D16S539, D7S820
И
D13S317), применяемых для
идентификации личности, в образцах ДНК матери (М), двух ее детей (Р1 и Р2) и двух предполагаемых отцов (О1 и О2). L - маркер, который состоит из амплифицированных фрагментов изучаемого локуса с различным количеством повторов, цифрами справа обозначено количество повторов. Установите, какой из предполагаемых отцов не является таковым, и определите генотипы у всех изученных лиц. L M P1 L
P2 O1 O2 L 15
D16S359
8 5 14
D7S820 6
D13S317
15
7
№ 51. Представлена электрофореграмма, полученная при окрашивании серебром 4%-го денатурирующего полиакриламидного геля, на который нанесены пробы с продуктами ПЦР-амплификации трех тетрануклеотидных микросателлитных локусов (D16S539, D7S820 и D13S317), применяемых для идентификации личности, в образцах ДНК отца (О), матери (М), троих их детей (PI, P2 и РЗ). L - маркер, который состоит из амплифицированных фрагментов изучаемого лоцуса с различным количеством повторов, цифрами справа обозначено количество повторов. Определите генотипы всех обследованных лиц. Установите, кто из детей не может быть ребенком этого отца. 28
L M P1 L
P2 P3 O
L 15
D16S359
8 5 14
D7S820 6
D13S317
15
7
№ 52. Представлена электрофореграмма, полученная при окрашивании серебром 4%-го денатурирующего полиакриламидного геля, на который нанесены пробы с продуктами ПЦР-амплификации трех тетрануклеотидных микросателлитных локусов (CSF1PO, ТРОХ и ТНО1), применяемых для идентификации личности, в образцах ДНК отца (О), матери (М), троих их детей (PI, P2 и РЗ). L - маркер, который состоит из амплифицированных фрагментов изучаемого локуса с различным количеством повторов, цифрами справа обозначено количество повторов. Определите генотипы и установите, кто из детей не может быть ребенком этих родителей. L M P1 L P2 P3 O L CSF1PO
15
7
TPOX
13
6
THO1
11
5
29
№ 53. В таблице представлены результаты индивидуального анализа 11 микросателлитных локусов Y-хромосомы у 24 мужчин из одной деревни с одной фамилией. Цифры указывают количество микросателлитных повторов в конкретном локусе. Кто из изученных мужчин может быть близкими родственниками на основе представленных данных? Локус
Номер образца 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
DYS391
11
11
11
11
11
11
10
10
11
12
11
10
DYS389I
14
11
14
14
14
14
14
14
14
14
14
10
DYS439
13
13
13
13
13
13
14
13
13
14
13
14
DYS389II
25
25
25
25
25
25
26
25
25
26
25
32
DY393
14
14
14
14
14
14
14
14
14
13
14
14
DYS390
21
21
21
21
21
21
21
21
21
22
21
21
DYS385
23
24
23
23
23
23
23
23
23
24
23
24
DYS438
12
12
12
12
12
12
12
12
12
11
12
12
DYS437
14
14
14
14
14
14
14
14
14
15
14
14
DYS19
12
12
12
12
12
12
12
12
12
11
12
12
DYS392
15
15
15
15
15
15
15
16
15
16
15
15
Локус
Номер образца 13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
DYS391
11
11
11
11
11
11
9
11
11
11
11
10
DYS389I
14
14
14
14
14
14
14
14
14
14
14
10
DYS439
13
13
13
13
13
13
14
13
13
13
13
14
DYS389II
25
25
25
25
25
25
26
25
25
25
25
32
DY393
14
14
14
14
14
14
14
14
14
14
14
14
DYS390
21
21
21
21
21
21
21
21
21
21
21
21
DYS385
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
24
DYS438
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
DYS437
14
14
14
14
14
14
14
14
14
14
14
14
DYS 19
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
DYS392
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
30
Примечание к задачам № 49-53: Близкие родственники должны иметь одинаковый
набор
аллелей
изученных
микросателлитных
локусов
Y-
хромосомы. № 54. Проведен анализ девяти микросателлитных локусов Y-хромосомы в группе из 16 мужчин. В таблице цифрами представлено количество повторов в каждом локусе. Известно, что в выборке были изучены дед, отец и сын. Определите, какие номера могут соответствовать им. Номер
Локус
образца DYS 390
DYS
DYS
DYS
DYS
3891
389II
385а
385b
DYS 391
DYS 392
DYS 393
DYS 394
1
24
10
17
11
13
11
11
13
17
2
25
10
16
15
15
11
12
14
16
3
25
10
17
11
15
11
11
13
16
4
26
11
18
14
14
10
11
13
15
5
24
10
19
14
15
11
11
14
17
6
22
9
16
15
18
11
10
14
15
7
25
10
17
11
15
11
11
13
16
8
25
10
18
14
14
11
11
13
17
9
25
10
17
11
14
10
11
13
15
10
22
9
16
15
18
12
10
14
15
11
22
9
16
15
19
11
10
14
15
12
24
10
18
14
15
11
11
14
17
13
24
10
19
14
16
11
11
14
17
14
26
11
18
14
14
10
11
14
15
15
26
11
18
14
14
10
11
13
16
16
25
10
17
11
15
11
11
13
16
31
№ 55. Результаты анализа девяти микросателлитных локусов Y-хромосомы в шести образцах ДНК солдат, погибших в локальном военном конфликте (№ 16) представлены в таблице. Такой же анализ проведен у шести мужчин из семей солдат, пропавших без вести в том же конфликте (№ 7-12). Цифры соответствуют количеству повторов в каждом локусе. Определите, какие из образцов могут соответствовать близким родственникам. Номер образца
Локус DYS
DYS
DYS
DYS
DYS
DYS
DYS
DYS
DYS
390
3891
389II
385а
385b
391
392
393
394
1
23
10
16
13
13
9
11
12
14
2
23
10
16
13
16
9
11
13
14
3
24
9
18
14
15
11
11
13
16
4
24
10
17
16
16
10
11
13
13
5
25
10
16
11
14
10
11
13
17
6
24
9
18
14
15
11
11
13
16
7
25
10
16
11
14
10
11
13
17
8
24
10
18
15
15
11
11
13
16
9
23
10
16
13
16
9
11
13
14
10
25
10
16
14
14
10
11
13
17
11
23
10
16
13
16
10
12
12
14
12
24
10
17
16
16
10
11
13
13
№ 56. У 25 мужчин из одной деревни получены данные по анализу девяти микросателлитных локусов Y-хромосомы, представленные в таблице. Цифры соответствуют количеству повторов в каждом локусе. Определите вероятные группы близких родственников по мужской линии.
32
Номер образца
Локус DYS
DYS
DYS
DVS
DYS
390
3891
38911
385а
385b
1
23
10
16
13
13
9
11
12
14
2
23
10
16
13
13
9
11
12
14
3
24
9
18
14
15
11
11
13
16
4
24
10
17
16
16
10
11
13
13
5
23
10
16
13
13
9
11
12
14
6
24
9
18
14
15
11
11
13
16
7
25
10
17
11
15
11
11
13
16
8
25
10
17
11
15
11
11
13
16
9
25
10
17
11
15
11
11
13
16
10
24
10
17
16
16
10
11
13
13
11
23
10
19
14
15
10
11
13
16
12
25
10
17
11
15
11
11
13
16
13
25
10
16
12
15
11
11
13
17
14
23
10
17
14
16
9
13
12
15
15
24
10
17
14
11
10
13
13
13
16
24
10
17
16
16
10
11
13
13
17
23
11
17
13
17
10
13
13
13
18
24
9
18
14
15
11
11
13
16
19
25
10
17
И
15
11
11
13
16
20
24
9
18
14
15
11
11
13
16
21
23
9
16
12
18
10
11
12
15
22
23
9
16
12
18
10
11
12
15
23
25
10
16
12
15
11
11
13
17
24
25
10
16
12
15
11
11
13
17
25
24
9
18
14
15
11
11
13
16
DYS 391 DYS 392 DYS 393 DYS 394
№ 57. У 25 человек из одной деревни определены нуклеотидные последовательности гипервариабельного сегмента I (ГВСI) митохондриальной D-петли. В таблице представлены номера нуклеотидов ГВСI D-петли, которые
33
были полиморфными. Неполиморфные нуклеотиды не указаны. В выборке изучены мать, ее три дочери и два сына. Определите образцы, которые могут соответствовать этим людям.
Номер образца 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
69 93 126 129 144 145 162 163 167 172 183 186 189 270 278 292 294 289 304 356
Номер нуклеотида в ГВСI
С Т T G Т G А А С T А С Т С С С С Т T Т T C А С С C G С C А C C С С T C G C C C G C T Т T C C С G Т C С G С T C A C T C А C T C T
G C
T
A G
С
C C
G
С
34
C
№ 57. Основываясь на результатах ДНК диагностики 16 генетических локусов, представленных ниже установите вероятность отцовства.
Локус
Ребенок
Отец
AMEL CSF1PO D2S1338 D5S818 D7S820 D8S1179 D13S317 D16S539 D18S51 D19S433 D21S11 FGA TH91 TPOX vWA
X, Y 11,12 20,25 15 11,12 13,14 11 12 15 12,16 29,30 20,25 7, 9.3 8 15,18
X,Y 10,13 17,23 15,18 11,13 13 8 12 15 13, 14 30, 30.2 18,20 6,9 8 16,18
35
Индекс родства 0,000 0,000 1,972 0,637 1,538 0,000 3,308 7,348 0,000 0,992 1,799 0.000 1.876 1,112
