Współcześnie stosuje się dwie podstawowe metody wykrywania zakażeń HIV. Rutynowe badanie polega na wykrywaniu przeciwciał anty-HIV w surowicy pacjenta. W przypadku tej metody czułość badania, czyli prawdopodobieństwo otrzymania wyniku dodatniego u osoby chorej, tzn. wykrycia zakażenia, wynosi 100%, ale wynik dodatni otrzymuje się także dla 0,5% zdrowych osób – specyficzność wynosi 99,5%. Dlatego postawienie diagnozy zakażenia HIV wymaga potwierdzenia dodatkowym badaniem za pomocą metody PCR, wykrywającym gen odwrotnej transkryptazy wbudowany w genom gospodarza. Ta metoda jest teoretycznie bezbłędna pod warunkiem utrzymywania wysokich standardów pracy laboratoryjnej. Odpowiednie próby kontrolne służą sprawdzeniu, czy: polimeraza DNA nie utraciła aktywności podczas przechowywania (kontrola pozytywna), wszystkie odczynniki są wolne od wirusowego materiału genetycznego (kontrola negatywna). Dla trzech pacjentów uzyskano dodatni wynik testu na obecność przeciwciał anty-HIV. Z tego powodu lekarz zlecił dodatkowe badanie z wykorzystaniem metody PCR, którego wyniki podsumowano w poniższej tabeli. Próba badawcza kontrolna pozytywna kontrolna negatywna Pacjent 1. – + – Pacjent 2. + + + Pacjent 3. + + – Na podstawie: GenBank sekwencja nr M. Fearon, The Laboratory Diagnosis of HIV Infections, „Can J Dis Med Microbiol” 16, 2005, s. 26–30; Boyle i inni, Rapid Detection of HIV-1 Proviral DNA for Early Infant Diagnosis Using Recombinase Polymerase Amplification, „mBio” 4, 2013, e00135–13; S. Koblavi-Dème i inni, Sensitivity and Specificity of Human Immunodeficiency Virus Rapid Serologic Assays and Testing Algorithms in an Antenatal Clinic in Abidjan, Ivory Coast, „J Clin Microbiol” 39, 2001, s. 1808–1812. (0–2) Zaprojektuj doświadczenie PCR wykrywające DNA HIV wbudowane w genom gospodarza. Dla każdej z prób – badawczej, kontrolnej pozytywnej i kontrolnej negatywnej – wybierz wszystkie właściwe składniki mieszaniny reakcyjnej. Wpisz w tabelę znak „+”, jeśli składnik należy dodać do próby, albo znak „–”, jeśli ten składnik należy pominąć. Próba badawcza kontrolna pozytywna kontrolna negatywna DNA genomowy wyizolowany od pacjenta DNA genomowy wyizolowany z linii komórkowej zakażonej HIV para specyficznych starterów bufor zapewniający optymalne pH i stężenie jonów Mg2+ termostabilna polimeraza DNA mieszanina deoksyrybonukleotydów (0–1) Wybierz spośród A–D i zaznacz prawidłowe sekwencje starterów polF1 i polR1, wykorzystywanych w teście diagnostycznym HIV, przyłączających się do zaznaczonych fragmentów poniższej sekwencji genu odwrotnej transkryptazy wirusa HIV, wbudowanej w genom gospodarza. polF1 5′ CCCTACAATCCCCAAAGTCAAGGAGTAGTAGAA 3′polR1 5′ CTCTGGAAAGGTGAAGGGGCAGTAGTAATACA 3′ polF1 5′ TTCTACTACTCCTTGACTTTGGGGATTGTAGGG 3′polR1 5′ TGTATTACTACTGCCCCTTCACCTTTCCAGAG 3′ polF1 5′ CCCTACAATCCCCAAAGTCAAGGAGTAGTAGAA 3′polR1 5′ TGTATTACTACTGCCCCTTCACCTTTCCAGAG 3′ polF1 5′ TTCTACTACTCCTTGACTTTGGGGATTGTAGGG 3′polR1 5′ CTCTGGAAAGGTGAAGGGGCAGTAGTAATACA 3′ (0–2) Podpunkt anulowany przez CKE Przed zabiegiem chirurgicznym pacjentowi wykonano testy na nosicielstwo wirusa HIV wykrywające przeciwciała anty-HIV. Wynik wyszedł dodatni. Pacjent nie znajduje się w żadnej z grup ryzyka zakażenia HIV. Według oficjalnych danych częstość występowania zakażenia HIV w Polsce wynosi ok. 40 osób na 100 tys. Oblicz prawdopodobieństwo, że pacjent jest zakażony HIV, z uwzględnieniem czułości i specyficzności testu na przeciwciała anty-HIV. Zapisz obliczenia w wyznaczonych miejscach 1.–3. Oczekiwana liczba osób zakażonych HIV, u których wynik testu na przeciwciała anty-HIV będzie dodatni, wśród 100 tys. losowo przebadanych osób: Oczekiwana liczba osób zdrowych (niezakażonych), u których wynik testu na przeciwciała anty-HIV będzie dodatni, wśród 100 tys. losowo przebadanych osób: Prawdopodobieństwo, że pacjent z dodatnim wynikiem testu na przeciwciała anty-HIV jest zakażony HIV: (0–1) Oceń, czy poniższe interpretacje przedstawionych wyników badań trojga pacjentów są prawidłowe. Zaznacz T (tak), jeśli interpretacja jest prawidłowa, albo N (nie) – jeśli jest nieprawidłowa. 1. U pacjenta 1. wynik testu na przeciwciała anty-HIV był fałszywie dodatni, o czym świadczy wykluczenie zakażenia na podstawie wyników PCR. T N 2. Wyniki testu PCR dla pacjenta 2. są niewiarygodne ze względu na dodatni wynik w próbie kontrolnej negatywnej – należy powtórzyć badanie. T N 3. Dodatkowe badanie techniką PCR potwierdziło podejrzenie, że pacjent 3. jest zakażony HIV. T N (0–1) Wyjaśnij, dlaczego testy wykrywające przeciwciała anty-HIV nie nadają się do diagnostyki zakażeń HIV u noworodków i niemowląt urodzonych przez matki zakażone HIV. W odpowiedzi uwzględnij spodziewany wynik testu oraz funkcjonowanie układu odpornościowego matki. (0–1) Oceń, czy poniższe osoby znajdują się w grupie zwiększonego ryzyka zakażenia HIV. Zaznacz T (tak), jeśli się w niej znajdują, albo N (nie) – jeśli w niej się nie znajdują. 1. Osoby przebywające w jednym pomieszczeniu z osobami zakażonymi HIV, np. w pracy lub szkole. T N 2. Osoby narażone na częste ukąszenia komarów i innych owadów odżywiających się krwią. T N 3. Sąsiedzi osób zakażonych HIV, mieszkający w tym samym domu wielorodzinnym. T N
11.Podaj cechy kodu genetycznego. 12.Wyjaśnij, dlaczego mówimy, że kod genetyczny jest bezprzecinkowy. 13.Omów, na czym polega degeneracja kodu genetycznego. 14.Wyjaśnij skąd wiadomo w którym miejscu nici DNA należy rozpocząć, a w którym zakończyć odczytywanie sekwencji kodującej dane białko. Rozszyfrowanie kodu genetycznego i jego roli w syntezie bialekWstępJednym z odkryć, które można nazwać rewolucyjnym i mającym ogromny wpływ na życie ludzi,było rozszyfrowanie sposobu kodowania białek przez kwas deoksyrybonukleinowy, czyli powszechniedzisiaj znane pod tą nazwą DNA. Otworzyło to drzwi dla gwałtownego rozwoju wielu dziedzin nauki:biologii molekularnej, inżynierii genetycznej, medycyny czy nad kodem genetycznym prowadzone były już od XIX wieku, kiedy to Grzegorz Mendelzaprezentował zasadę dziedziczenia na przykładzie roślin groszku. Naukowcy zaczęlizastanawiać się, co właściwie jest nośnikiem informacji przekazywanej z pokolenia na pokolenie i determinu-jącej specyficzne cechy u organizmów crick - podwojna helisaKod genetyczny – reguła, według której informacja genetyczna, zawarta w sekwencji nukleotyd ó w kwasu nukleinowego (DNA lub RNA), w komórkach wszystkich organizmów może ulegać „tłu-maczeniu” na kolejność aminokwas ó w w ich bia łkach w procesie biosyntezy białek (a konkretnietranskrypcji i translacji).Kodon, utworzony przez trzy kolejne zasady azotowe nukleotyd ó w w kwasie nukleinowym ko-duje jeden aminokwas w łańcuchowej strukturze białka. Jednak trzem kodonom (UAA, UAG i UGA) nie odpowiadają żadne aminokwasy. Kodony te, zwane terminacyjnymi albo kodonami nonsensowymi, kodują polecenie przerwania biosyntezy peptydu (białka). Np. w sekwencji za-sad AAAAAAUAA kodon UAA jest kodonem STOP (w mRNA; jego odpowiednikiem w DNA jest “TAA").1. Trójkowy – trzy leżące obok siebie nukleotydy tworzą podstawową jednostkę informacyjną (triplet, inaczej kodon).2. Niezachodzący – kodony nie zachodzą na siebie. Każdy nukleotyd wchodzi w skład tylko jednego kodonu, np. w sekwencji AAGAAA pierwsze trzy zasady (AAG) kodują jeden aminokwas (tu: lizynę) a następny kodon zaczyna się dopiero od 4. zasady, nie wcześniej. Wyjątek od tej zasady może stanowić kod genetyczny niektórych wirusów, gdzie ten sam fragment kodu jest odczytywany dwu- lub trzykrotnie, z przesunięciem w fazie[1].3. Bezprzecinkowy – każdy nukleotyd w obrębie sekwencji kodujących wchodzi w skład jakiegoś kodonu, więc pomiędzy kodonami nie ma zasad bez znaczenia dla Zdegenerowany – różne kodony (różniące się na ogół tylko trzecim nukleotydem) mogą kodować ten sam aminokwas, tzn. prawie wszystkie aminokwasy mogą być zakodowane na kilka sposobów. Przykładowo lizyna kodowana jest zarówno przez kodon AAA, jak i AAG. Dzięki temu część zmian informacji genetycznej w wyniku mutacji nie znajduje swojego odbicia w sekwencji aminokwasów. Wynika to z liczby kodonów oraz aminokwasów i zasady szufladkowej Jednoznaczny (zdeterminowany[1]) – danej trójce nukleotydów w DNA lub RNA odpowiada zawsze tylko jeden Kolinearny (inaczej współliniowy[1]) – kolejność ułożenia aminokwasów w białku jest wiernym odzwierciedleniem ułożenia odpowiednich kodonów na matrycowym RNA (mRNA)[2].7. Uniwersalny – powyższe zasady są przestrzegane dość dokładnie przez układy biosyntezy białek u wszystkich organizmów, jakkolwiek zdarzają się niewielkie odstępstwa od tej prawidłowości wśród wirusów, bakterii, pierwotniak ó w , grzybów i w mitochondriach[3]. Na przykład kodon UAA odczytany przez rybosomy mitochondriów powoduje nie zakończenie syntezy białka (jak to ma miejsce w rybo-somach cytoplazmy podstawowej i siateczki śr ó dplazmatycznej ), ale dobudowanie do niego trypto-fanu; natomiast kodon UGA zamiast przerwania translacji może powodować dołączenie selenocys-teiny (wymagane jest do tego występowanie w mRNA dodatkowego sygnału, tzw. SECIS), a kodon UAG – dobudowanie pirolizyny do tworzącego się łańcucha polipeptydowego (białka).Mówi się również, że kod genetyczny ma charakter pośredni, co oznacza, że matryce DNA nigdynie są bezpośrednio wykorzystywane do „układania” DNAZachodzące w procesie translacji dopasowanie kodonu w mRNA z odpowiadającym mu an-tykodonem w tRNA (cząsteczce dostarczającej aminokwas) nie zawsze musi być idealne. Zgod-nie z zasadą tolerancji (hipotezą tolerancji) zawsze musi być zachowana jedynie zgodność Transkrypcji ulega tylko jedna ni DNA. Pomidzy cytozyn a guanin jest wizanie podwjne. Proces syntezy acucha biakowego nie wymaga nakadu energii. acuch polipeptydowy ronie od koca aminowego w kierunku koca. karboksylowego. f/2 pkt/. Zadanie 7. Schemat przedstawia jeden z etapw procesu translacji. Jednostkami składowymi kwasów nukleinowych są nukleotydy, jednostkami białek są aminokwasy. Istotą kodu genetycznego jest zjawisko wyznaczania przez sekwencję nu-kleotydów kolejno w DNA i RNA, kolejności aminokwasów w białku. Ponieważ jednak po-średnikiem odwzorowującym dokładnie informację przechowywaną w DNA jest mRNA, za-tem sekwencje nukleotydów podawane dalej w tym rozdziale będą zgodne z ich kolejnością w mRNA. Informacja genetyczna zapisana jest w postaci trójek nukleotydów, które stanowią podstawową jednostkę translacji, zwaną kodonem. Z uwagi na to, że cząsteczka DNA jest polimerem złożonym z 4 różnych nukleotydów, liczba możliwych kodonów (tripletów) wy-nosi 43, czyli 64 (tab. Tabela. Kod genetyczny STOP – kodony terminacyjne Skróty dla aminokwasów ala alanina arg arginina asn asparagina asp kw. asparaginowy cys cysteina gln glutamina glu kwas glutaminowy gly glicyna his histydyna ile izoleucyna leu leucyna lys lizyna met metionina phe fenyloalanina pro prolina ser seryna thr treonina try tryptofan tyr tyrozyna val walina Wynika z tego, że większość spośród 20 aminokwasów wchodzących w skład białek kodo-wana jest przez więcej niż jeden triplet. O takim kodzie mówi się, że jest zdegenerowany. Trzy spośród 64 tripletów: UAA, UAG i UGA nie kodują żadnego aminokwasu i sygnali-zują koniec syntezy polipeptydu. Określa się je mianem kodonów terminacyjnych lub kodo-nów stop. Wśród tripletów kodujących należy wyróżnić kodon AUG, zwany inicjacyjnym. Stanowi on początek zapisu informacji dla każdego białka. Właściwe jego rozpoznanie przez aparat translacyjny jest warunkiem prawidłowego odczytania następujących po nim triple-tów. Kodon ten wyznacza bowiem tzw. ramkę odczytu. Przesunięcie ramki o jeden lub dwa nukleotydy prowadzi do zmiany sensu zapisu i do powstania innego niż kodowany peptydu lub do przerwania translacji. translacja W procesie translacji obok mRNA biorą także udział cząsteczki tRNA oraz rybosomy. Tworzenie i wydłużanie (elongacja) łańcucha polipeptydowego odbywa się na rybosomie (rys. Rys. Proces translacji na rybosomie (wg Connora i Fergusona-Smitha, 1998) Rola cząsteczki tRNA polega na dostarczaniu odpowiednich aminokwasów dla two-rzącego się peptydu oraz odczytywaniu kodonów na nici mRNA. Odczytywanie sekwencji nukleotydów na mRNA dokonuje się za pośrednictwem jednej z pętli cząsteczki tRNA (rys. Wśród siedmiu nukleotydów wchodzących w jej skład trzy stanowią tak zwany antykodon, ponieważ sekwencja antykodonu jest komplementarna do trójki nukleotydów w mRNA. Rys. Budowa cząsteczki tRNA Proces syntezy polipeptydu można podzielić na trzy fazy: inicjację, elongację i ter-minację. W fazie inicjacji dochodzi do stopniowego formowania się kompleksu mRNA-ry-bosom-inicjacyjny tRNA. Inicjacyjny tRNA, przenoszący metioninę, jest cząsteczką, której antykodon rozpoznaje na mRNA sekwencję AUG. Nie oznacza to, że wszystkie białka będą się rozpoczynać od tego aminokwasu, bowiem jest on w dalszej obróbce polipeptydu zazwy-czaj usuwany. Wydłużanie łańcucha polipeptydowego następuje w szczególnych miejscach rybosomów. Na rybosomie można wyróżnić tzw. miejsce P (peptydylowe) i miejsce A (ak-ceptorowe) (rys. W miejscu P – tRNA wiąże się z rosnącym polipeptydem. Do miejsca A natomiast dołącza się naładowana odpowiednim aminokwasem cząsteczka tRNA, której antykodon rozpoznaje na mRNA – komplementarną dla siebie trójkę nukleotydów, czyli kodon. Pomię-dzy aminokwasami z miejsca P i z miejsca A tworzy się wiązanie peptydowe, a cząsteczka tRNA po zerwaniu połączeń z peptydem usuwana jest z miejsca P. Cząsteczka tRNA, z przy-łączonym do niego peptydem, przenoszona jest wtedy z miejsca A na miejsce P, a rybosom przesuwa się na nici mRNA o kolejne trzy nukleotydy. Zwolnione w ten sposób miejsce A oczekuje na przyłączenie nowej, „naładowanej” cząsteczki tRNA. Proces elongacji powta-rza się, przez co powstający polipeptyd wydłuża się. Sygnałem kończącym translację jest sekwencja zasad zawierających jeden lub kilka kodonów nonsensownych. Po zakończeniu translacji kompleks mRNA – rybosom rozpada się, a jego elementy są wykorzystywane po-nownie w procesie syntezy białka. Rys. Proces translacji. Etapy elongacji i terminacji Zadanie Wykorzystując podane niżej trójki nukleotydów mRNA, na podstawie tabeli kodu genetycznego, określ, jakie aminokwasy będą włączone w skład polipeptydu podczas translacji: -AUG- -UCU- -CCC- -GGG- -AUU- -UAA- --- --- --- --- ---Zadanie W komórce wystąpił deficyt białka enzymatycznego. Gen zawierający informację ge-netyczną determinującą powstanie tego enzymu ulega ekspresji wskutek zadziałania nań czynnika transkrypcyjnego. Obie nici DNA rozsuwają się w okolicy genu i jedna z nich staje się matrycą dla powstania mRNA, czyli transkryptu. Wypisz sekwencję nukleotydów w mRNA, jeśli fragment DNA miał następujący układ nukleotydów: DNA: T-A-C-C-G-A-G-G-G-T-T-G-G-A-G-G-C-T-A-A-A-C-G-T-A-T-T transkrypt: ---Jaki triplet nukleotydów inicjuje transkrypcję? ---Jaki to aminokwas w późniejszym peptydzie? Czy ten aminokwas jest zawsze składnikiem białka finalnego? Zadanie Wymień 3 główne różnice między DNA i RNA. Zadanie Jakie są 3 typy cząsteczek RNA? Jaka jest ich rola związana z pojęciem przepływu informacji? Zadanie Czy przedstawiony poniżej układ nukleotydów w DNA pozwoli na zainicjowanie i zakończenie transkrypcji całej podanej sekwencji? a) A-A-A-C-G-C-A-C-G-T-A-A-T-T-T-G-T-C-G-G-G-C-C-C-A-T-C- mRNA... b) T-A-C-C-T-A-G-G-C-A-T-G-A-A-T-T-C-G-C-C-G-A-A-A-T-A-G- mRNA... c) T-A-C-T-A-C-A-G-C-A-T-T-T-T-T-G-G-C-C-T-T-A-T-T-G-G-G- mRNA... Zadanie Wypisz triplety nukleotydów komplementarnych do antykodonów tRNA, przenoszą-cych poniżej wymienione aminokwasy: Walina --- --- --- --- Leucyna --- --- --- --- --- --- Stop --- --- --- Tryptofan --- Zadanie Przedstaw ciąg reakcji przedstawiających ekspresję genu struktury w kierunku syntezy białka enzymatycznego, na który składają się procesy transkrypcji i translacji. DNA TTT AAG TTA CAC GCA ATC CCG CCT mRNA AAA --- --- --- --- --- --- ---tRNA UUU --- --- --- --- --- --- ---peptyd Lys --- --- --- --- --- --- ---Zadanie Pewne białko strukturalne ma podany niżej skład aminokwasowy. Ala Fen Wal Tre Cys Gli Pro Ser Ala His Leu Glu a) Czy można odtworzyć na tej podstawie sekwencję nukleotydów w DNA? Co oznacza praktycznie w tym zadaniu pojęcie degeneracja kodu genetycznego? b) Przedstaw możliwie najwięcej różnych wariantów sekwencji nukleotydowych DNA, które mogłyby kodować taki skład aminokwasowy białka. --- --- --- ---Zadanie W fazie S komórki dokonuje się replikacja DNA. Tworzą się widełki replikacyjne (rys. Jaki układ nukleotydów będą miały tworzące się nici komplementarne? Z którego końca nici zaczyna się replikacja? Gdzie są fragmenty Okazaki? łańcuch stary 5’ GCCCATACCGCTTAAATGTCCGTATAAACCCATGGTCGGTGCTCA – 3’ primer widełki replikacyjne primer 3’……… - 5’ łańcuch stary Rys. Schemat do zadaniaZnajdź odpowiedź na Twoje pytanie o b) Wymień trzy cechy kodu genetycznego,które pozwalają prawidłowo odczytać informację genetyczną. mała201 mała201 03.10.2016
Odpowiedzi mieszacie tylko dziewczynie. nie prościej tak:masz 4 podstawowe zasady A T (wymienna na U)CGA zawsze łączy się z TC zawsze łączy się z Gczyli:A-TC-Gmając taką nić:TTACCGACGTACTGTCAC dopisujesz to każdej jednej zasady to, z czym się łączy czyliTTACCGACGTACTGTCAC AATGGCTGCATGACAGTGpozdrawiam blocked odpowiedział(a) o 18:18 Musisz mieć tabelę kodonów, [LINK] lub znać jej całą zawartość inaczej nic nie zdziałasz. Na początek rozdzielasz zapis, co trzy znaki; TTA CCG ACG TAC TGT CAC, i przepisujesz do każdego symbolu nukleotudu DNA, symbol nukleotydu mRNA (wg. zasady komplementarności). Jak już to zrobisz, korzystasz z tabeli kodonów i dopasowujesz daną sekwencję liter do nazwy w tabeli. Uważasz, że znasz lepszą odpowiedź? lub- Тропс трևβиξοц
- Езէноцոжεտ ич
odczytywanie kodu genetycznego zadania
