Структура и функция гена(готово).
advertisement
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 argH Штрихи расположены на среде в виде четырехугольника таким o6pазом, чтобы они не argE argG argE 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 ген В A6 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 ген В A6 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 хромосомы бактериофага rII 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 Результаты скрещивания делеционного мутанта r1589 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 a6 a7 – + – a5 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 но F, 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 Мута нт А В С Е D 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 № 25. Плазмиду pUC19 обработали рестриктазами BseSI, BspHI 200 150 100 Рис. 2 к задаче № 25 и их смесью. Продукты реакций разделили в агарозном геле и окрасили бромистым 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 BclI, Hin1I и их смесью. Рис. 3 к задаче № 26 Результаты Продукты BclI Hin1I BclI Hin1I Старт реакций 2200 разделили в агарозном геле и окрасили бромистым 1900 1800 1600 1400 этидием. Результаты электрофореза представлены на рис.4. Цифры справа указывают приблизительные размеры фрагментов в п. и. Постройте 900 800 700 600 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. Продукты реакций разделили в агарозном геле и 11000 9500 9000 7000 6500 5000 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. № Вирионную 30. (линейную) ДНК 200 бактериофага обработали рестриктазой PvuI, рестриктазой NcoI, а также смесью обеих 150 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 . 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 800 750 700 600 550 800 700 600 500 450 400 450 400 600 50 0 400 300 Рис. 8 к задаче № 31 BspTI Рис. 9 к задаче № 32 250 200 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 BceAI RsaI EarI RsaI Старт Старт 1800 1800 1600 1500 1300 1100 1200 1050 900 70 60 950 850 650 550 двойные полосы 650 600 450 400 350 300 250 550 450 400 200 150 0 150 0 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. представлены на рис.12. Цифры Плазмида со вставкой Исходная плазмида электрофореза DraI HpaI DraI HpaI DraI HpaI указывают приблизительные размеры фрагментов в п. рестрикционную Изобразите при н. Постройте карту плазмиды. картину обработке DraI HpaI Старт 1850 1200 электрофореза 1150 вышеуказанной 1350 1250 1100 1000 900 750 700 плазмиды 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 0 обработали рестриктазами DraI, Плазмида со вставкой Исходная плазмида HpaI и их смесью. 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 1750 2100 1800 1650 1500 1300 1600 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. 0 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 разделили окрасили в агарозном бромистым геле и этидием (рис.16В). На последнюю дорожку Б ScaI (1) геля (М) нанесли набор маркеров 500 BclVI Рис. 16 к задаче №(892) 39 Iacl (202-1061) Встраиваемый фрагмент (1260 п. н.) 20 ScaI (1156) 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 12 13 14 15 16 17 18 ――――――――― ― ― ― ― ― ― 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 На (CRR5del32/CRR5del32). 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 1 2 620 3 4 620 588 588 588 6 7 8 620 620 620 387 201 9 10 11 419 419 588 419 в ПЦРПДРФ 5 201 419 387 387 201 201 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 Длины 489 526 526 образца 12 Длины 13 14 563 563 фрагментов 526 ПЦР 526 образца Длины фрагментов ПЦР (п.н.) 6 563 563 526 23 7 8 9 10 563 526 526 526 526 18 19 20 452 452 15 16 17 563 563 526 526 489 489 (п.н.) Номер 5 11 563 526 489 (П.Н.) Номер 4 563 фрагментов 526 ПЦР 3 24 25 452 452 26 27 28 563 563 563 526 489 526 489 22 563 563 526 526 489 452 526 29 526 489 452 526 21 452 452 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 CSF1PO P3 O L 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 С G C C С G 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
