2. 1. 5. Nukleotidok – feladatok és számolások

Feladatok

1. Feladat: Számolási feladat

Egy 200 bázispárt tartalmazó DNS-szakaszról megállapították, hogy az egyik szálában 30 db adenin és 40 db timin, másik szálában pedig 40 db citozin van. Határozza meg a DNS-szakazban az egyes bázisok %-os arányát!

FORRÁS: Kropog-Mándics-Molnár-Sz. Heszlényi: Biológia feladatgyűjtemény, 70. o.

2. Feladat: A pontmutáció és következményei egy baktériumsejtben

Az alábbi DNS-szakasz egy peptid összetételét kódolja

	1.	2.	3.	4.	5.	6.	7.	8.	9.	10.	11.	12.	13.	14.	15.	16.	17.	18.	19.	20.	21.
Néma szál	A	T	G	C	T	C	A	T	T	A	A	A	C	A	A	A	T	G	G	C	T
Értelmes szál

A megadott bázissorrend ismeretében határozza meg a kiegészítő szál bázissorrendjét!
a megadott bázissorrendű DNS-szakasz az át nem íródó, ún. Néma szál. A kódszótár segítségével állapítsa meg a képződő peptid(ek) elsődleges szerkezetét! Válaszában a kapcsolódó egységek nevének rövidítését adja meg!
Az 1. kérdésben szereplő DNS-szakasz megkettőződése során egy sejtben pontmutáció történt. A megadott bázissorrendű szál 4. helyére timin tartalmazó nukleotid épült be, és megváltozott a kiegészítő szál szerkezete is. Milyen változást okoz ez a mutáció a kódolt peptid összetételében?
Az 1. kérdésben szereplő DNS-szakasz megkettőződése során egy másik sejtben is pontmutáció történt. A megadott bázissorrendű szál 6. helyére hasonló méretű, de eltérő bázist tartalmazó nukleotidegység épült be, és megváltozott a kiegészítő szál szerekzete is. Milyen változást okoz ez a mutáció …
- a) A DNS-szakasz bázissorrendjében?
- b) A kódolt peptid összetételében?
Az 1. kérdésben szereplő DNS-szakasz megkettőződése során egy újabb sejtben is történt pontmutáció. A megadott bázissorrendű szál 13. helyére hasonló méretű, de eltérő bázist tartalmazó nukleotidegység épült be, és megváltozott a kiegészítő szál szerkezete is. Milyen változást okoz ez a mutáció a kódolt peptid összetételében? Ávlaszában a kapcsolódó egységek nevének rövidítését adja meg! Megoldását röviden indokolja!
Az 1. kérdésben szereplő DNS-szakasz megkettőződése során egy másik, újabb sejtben a 4. bázis után beékelődött egy adenint tartalmazó nukleotid, ésé megváltozott a kiegészítő szál szerkezete is. Milyen változást okoz ez a mutáció a kódolt peptid összetételében? Adja meg a kapcsolódó egységek nevének rövidítését, és válaszát röviden indokolja is!

FORRÁS: Kropog-Mándics-Molnár-Sz. Heszlényi: Biológia feladatgyűjtemény, 72-73. o.

3. Feladat: Szövegelemzés (Egyszerű választás)

„A DNS átöröklésben játszott szerepét egy másik kísérlettel az ötvenes évek elején újra bizonyították. Baktréiumpusztító vírusok fertőző hatásmechanizmusát vizsgálták. A kólibaktérium úgynevezett T fágját választották, amely úgy fertőz, hogy a baktérium falához tapad, egy része behatol a baktérium sejtjébe, egy része azonban – a fág külső burka – kívül marad. Rövid időn belül a baktérium elpusztul, mert belsejébben 50-100 fertőzőképes új fág alakul ki.

A kísérlet során a baktériumok egyik csoportját radioaktív foszfort, a másik csoportját pedig radioaktív ként tartalmazó táptalajon tenyésztették. Ezután fertőzték meg a baktériumok két, elkülönített csoportját a fágokkal. A fágok felhasználták a baktérium anyagait, így az egyik csoportban radioaktív foszforral, a másik csoportban pedig radioaktív kénnel jelölt fágok jöttek látre. Mivel a fehérjékben – egyes foszfoproteidektől eltekintve, amelyet a fágok nem tartalmaznak – nincs foszfor, a nukleinsavakban pedig nincs kén, radioaktív foszforral csak a DNS (a kóli-T-fág csak DNS nukleinsavat tartalmaz), a radioaktív kénnel pedig csak a fehérje jelölődött meg. Az így jelölt fágokkal megfertőzték a baktériumtenyészetet, majd a fágokat leválasztották a baktérium felszínéről és méretkülönbségük alapján szétválasztották őket. Az elkülönített baktériumokat megvizsgálva azt tapasztalták, hogy csak foszforizotópot tartalmaztak, kénizotópot nem. A fehérjeburok tehát kívül maradt, csak a DNS jutott a baktérium belsejébe, és ez elegendő információt szolgáltatott a fágok megsokszorozódásához. Amelyek természetesen fehérjeburokkal is rendelkeztek. A szétesett baktériumokból kiaszabadult fágok csak jelölt foszforatomokat tartalmaztak, fehérjeburkukban jelölt kén nem volt.”

Milyen kémiai elemeket tartalmazott egészen biztosan a fág külső burka?
- a) Kén, oxigén, hidrogén, nitrogén
- b) Oxigén, kén, foszfor, szén, nitrogén
- c) Hidrogén, oxigén, nitrogén
- d) Hidrogén, nitrogén, oxigén, kén, szén
- e) Hidrogén, oxigén, nitrogén, foszfor, szén, kén
Milyen kémiai elemeket tartalmazott egészen biztosan a baktériumsejtbe került fágrészlet?
- a) Kén, oxigén, hidrogén, nitrogén
- b) Oxigén, foszfor, szén, nitrogén, hidrogén
- c) Hidrogén, oxigén, nitrogén
- d) Hidrogén, nitrogén, oxigén, kén, szén
- e) Hidrogén, oxigén, nitrogén, foszfor, szén, kén
Milyen vegyületek a cikkben szereplő foszfoproteidek?
- a) Foszfatidok
- b) Foszfatid-fehérje molekulakomplexek
- c) Foszforsavak fehérjesók
- d) Foszfortartalmú fehérjék
- e) Nukleoproteidek
Melyik vegyület foszfoproteid az alábbiak közül?
- a) Kazein
- b) Albumin
- c) Fibrinogén
- d) Gamma-globulin
- e) A-antigénfehérje
Miért nem lehet a fágokat és a baktériumokat a méretkülönbségük alapján elválasztani egymástól?
- a) Mert a fágok mikrométeres, a baktériumsejtek nanométeres nagyságrendűek
- b) Mert a fágok mikrométeres, a baktériumsejtek milliméteres nagyságrendűek
- c) Mert a baktériumsejtek mikrométeres, a fágok nanométeres nagyságrendűek
- d) Mert a baktériumsejtek millimikronos, a fágok mikrométeres nagyságrendűek
- e) Mert a baktériumsejtek angström, a fágok nanométeres nagyságrendűek
Milyen preparatív eljárással lehet a baktériumokat és a vírusokat eltérő méretük miatt elválasztani egymástól?
- a) Desztillálással
- b) Kromatográfiával
- c) Ultracentrifugálással
- d) Baktériumszűrő használatával
- e) Kikristályosítással
Melyik vegyületbe épült be az izotóp foszfor a kísérlet során?
- a) Ribóz
- b) Adenin
- c) Guanin
- d) Ortofoszforsav
- e) Hisztonok
Melyik vegyületben épült be az izotóp kén a kísérlet során?
- a) Alanin
- b) Glicin
- c) Fenil-alanin
- d) Cisztein
- e) Lizin
Hol ál az emberi szervezetben a kólibaktérium?
- a) A gyomorban
- b) A vastagbélben
- c) A szájüregben
- d) A petevezetőben
- e) Az epehólyagban
Milyen populációs kapcsolatnak tekinthető a kólibaktériumok és az ember kapcsolata?
- a) Kommenzalizmus
- b) Szimbiózis
- c) Parazitizmus
- d) Antibiózis
- e) Ragadozás

FORRÁS: Szerényi Gábor: Biológia érettségi, gyakorló feladatsorok, 45-47.o.

4. Feladat: A DNS és a fehérjék bioszintézisének összehasonlítása (Négyféle asszociáció)

A) a DNS bioszintézisére jellemző
B) a fehérjék biosizntézisére jellemző
C) mindkettőre jellemző
D) egyikre sem jellemző

Enzim szükséges hozzá
Felépítéséhez glükózmolekulára van szükség
Az új makromolekula egyik lánca egyben mintául is szolgál
A végtermék minden esetben tartalmaz ként
Riboszómák szükségesek hozzá
Dezoxiribonukleinsav szabja meg a menetét
Végeredménye egy makromolekula
A felépítő egységeinek kapcsolódási sorrendjét egy gén határozza meg
Csak a sejt osztódási fázisában mehet végbe
Végeredménye minden esetben egy spirál alakú molekula

FORRÁS: Szerényi Gábor: Biológia érettségi, gyakorló feladatsorok, 231-232.o.

5-11. Feladat: Feladatok emelt szintű érettségi feladatsorokból

Nukleotidok – feladatok Herunterladen

12. Feladat: Nukleotidszármazékok (Esszéfeladat)

Az ábrán egy nuklotidszármazék képletét láthatja

Milyen feladatot lát el ez az anyag az anyagcsere-folyamaotkban?
Milyen funkciót végeznek az alábbi nukleotidszármazékok: NAD+, NADP+, ATP?

FORRÁS: Sebőkné Orosz Katalin: Biológia érettségi, esszé típusú feladatok, 37-38.o.

13. Feladat: Griffith és Avery kísérlete (Esszéfeladat

Frederick Griffith 1928-ban, Oswald Avery és munkatársai 1944-ban kísérleti úton igazolták, hogy nem fehérje, hanem a DNS az örökítőanyag.
Griffith egy tüdőgyulladást okozó törzs két típusát használta. A durva törzs (R-Variáns) nem, a sima törzs (S-Variáns) befecskendezése az egerekbe tüdőgyulladást, majd pusztulást eredméynezett

Griffith kísérletei

Befecskendezett anyag	Élő S-variáns	Élő R-variáns	Hővel jelölt S-variáns	Hővel jelölt S-variáns és élő R-variáns
Hatása egérben	Elpusztul	Nem pusztul el	Nem pusztul el	Az állatok egy része elpusztul

Avery kísérletei

Befecskendezett anyag	Élő R-variáns és szénhidrátbontó enzimmel kezelt S-variáns-kivonat	Élő R-variáns és fehérjebontó enzimmel kezelt S-variáns-kivonat	Élő R-variáns is RNS-bontó enzimmel kezelt S-variáns-kivonat	Elő R-variáns és DNS-bontó enzimmel kezelt S-variáns-kivonat
Hatása egérben	Elpusztul	Elpusztul	Elpusztul	Nem pusztul el

Értelmezze a két kísérletsorozatot!
Mit ismert fel Griffith a kísérletei során!
Mutassa be az eukarióta DNS szerkezeti szintjeit!

FORRÁS: Sebőkné Orosz Katalin: Biológia érettségi, esszé típusú feladatok, 38-40.o.

14. Feladat: Herhey és Chase kísérlete (Esszéfeladat)

1952-ben Alfred Hershey és Matha Chase E.col T2 fágjait 32P és 35S izotópot tartalmazó táptalajon nevelt baktériumokkal szaporították. Azt vizsgálták, hogy melyik izotóp mutatható ki a baktériumból fertőzést követően

Mit nevezünk fágnak? Mekkorák és milyen alakúak?
Miért ezeket az izotópokat használták a kísérlethez?
Hogyan zajlik le egy fágfertőzés?
Milyen eredménnyel zárult a kísérlet?
Miért nem lenne alkalmas növényi vírus a kísérlethez?
Mit jelent a retrovírus kifejezés?
Hogyan zajlik köztük a genetikai információátadás?

FORRÁS: Sebőkné Orosz Katalin: Biológia érettségi, esszé típusú feladatok, 40-41.o.

Megoldások

1. Feladat

A DNS két polinukleotid-láncának bázisösszetételére igazak az alábbi összefüggések:
Az adenin mennyisége megegyezik a timinével, a guanin mennyisége a citozinéval
Ennek megfelelően a kérdéses DNS-szakaszban 32,5% citozin, 32,5% guanin, 17,5% adenin és 17,5% timin található

2. Feladat

T A C G A G T A A T T T G T T T A C C G A
Met (lánckezdő) – Leu – Ile – Lys – Gln – Met – Ala
A 2. aminosav leucinról fenilalaninra cserélődött (Leu -> Phe)
A) a 6. helyre timint tartalmazó nukleotidegység épült be, így 4. bázispár heléyn CG -> TA csere történt. B) a peptidben a 2. aminosav nem változott, mert a megváltozott bázishármas is leucint (Leu) kódol
A pontmutáció következtében az érintet bázishármas a fehérjeszintézis végét jelenti (STOP), két peptid keletkezik: Met(lánckezdő) – Leu – Ile- Lys és Met (lánckezdő)- Ala
Met (lánckezdő) – His – His, a következő bázishármas stopjel (UAA), ami után nincs beépülés, mert nem lánckezdő jel (AUG) következik

3. Feladat

D, B, D, A, C, D, D, D, B, B

4. Feladat

C, D, A, D, B, C, C, B, D, A

5-11. Feladat

Nukleotidok – megoldások Herunterladen

12. Feladat

Az ábra egy koenzimet, a koenzim-A molekulát ábrázolja
A vitemin jellegű csoportja a B-vitaminok családjához tartozik (pantoténsav)
A molekula reakcióképes része az SH-csoport
A KoA a biológiai oxidáció során keletkező acetilcsoportot köti meg és szállítja a mitokondrium mátrixába
Oxálecetsavnak adja le az ideszállított acetilcsoporotkat, de serepe van a citromsavciklusban a kiindulási anyag regenerálásában is (szukcinil-KoA), szerepe van a zsírsavak szintézisében (mitokondrium mátrixából acetilcsoport szállítása a sejtplazmába) és lebontásában is (a sejtplazmából szállítják az acetilcsoportot a mitokondrium mátrixába)
A NADP+ a felépítő, a NAD+ a lebontó folyamatok hidrogénszállító koenzime
Két hidrogén eredetű elektron és egy proton megkötésére képes mindkettő, a második proton az elektrokémaii egynsúlym iatt vándorol a redukált koenzimekkel együtt
A NADPH + H+ a felépítő folyamatok redukciós folyamataihoz biztosítja a H+ szükségletet, a lebontó oxidációs folyamatokban felszabaduló hidrogének NADH + H+ formájában szállítódnak el
A NADH+ H+ a légzési lánchoz szállítja a hidrogéneket és elektron és proton formájában adja át őket a rendszernek
Egy NADH + H+ anyagleadása 3 ATP szintézisét teszi lehetővé a terminális oxidációban
Az ATP olyan nukleotidszármazék, amelyben a ribózvázhoz három foszfát-csoport makroerg kötéssel kapcsolódik
Az energiatermelő folyamatok a foszfátcsoportok kondenzációjának, az enerigaigényes folyamatok azok hidrolízisének kedveznek.
Az ATP ADP-re bomlásakor 30kJ/mól, az ATP AMP-re bomlásakor 36kJ/mól energia szabadul fel, mely fedezi az energiaigényes folyamatok energiaszükségletét

13. Feladat

A tokképző S-variáns baktériumot az ellenálló tok miatt a szervezet nem képes elpusztítani
A durva felszínű R-variáns nem képez tokot, őt a fertőzött szervezet elpusztítja, ezért nem alakul ki betegség, illetve nem következik be az egér pusztulása
A hőkezelés azonban az S-variánsokat is elpusztítja, ezért nem okkoz betegséget a kísérleti állatban
Griffith 4. kísérlete azt igazolta, hogy az ártalmatlan R-variáns halált okozó S_variánssá alakult, ez az elpusztult állatok véréből kimutatható volt
Griffith a baktériumtranszformációt ismerte fel, vagyis azt, hogy valamilyen információátadó faktor az előlt bektériumból átkerült az élő baktériumba, új tulajdonságot adva ezzel neki
Ma már tudjuk, hogy a baktériumok DNS-darabokat (plazmidokat) képesek egymás között cserélni, de az információátadó faktor DNS voltát csak Avery kísérletei igazolták
Avery azt akarta eldönteni, hogy séznhidrát, fehérje vagy valamelyik nukleinsav felelős-e a baktréiumtulajdonság átadásáért, ezért kezelte az S-variánsokat eltérő hidrolitikus enzimekkel
Mivel csak a DNS-bontó enzimkezelés után befecskendezett anyag nem okozott halált az egereknél, ez igazolta, hogy DNS felel a tulajdonság átadásáért
A DNS dezoxiribózból, A,G,T,C bázisból és foszfátcsoportból felépülő nukleotidok léncolata
A DNS-nukleotidok 3. és 5. szénatomja kapcsolódik össze a foszfátcsoportokon keresztül észterkötéssel, kialakítva a polinukleotid elsődleges szerkezetét, a bázissorrendet
Az eukarióta DNS két polinukleotid láncból épül fel úgy, hogy a két lánc egymással antiparalel (a két szál ellentétes lefutású) és komplementes (vagyis pirimidin bázissal szemben olyan purinvázas bázis áll a másik láncon, amelyik ugyanannyi H-híd kötés kialakítására képes), így adeninnel szemben csak timin, guaninnal szemben csak citozin állhat
A két lánc hossztengelye kerül feltekeredik, és másodlagos szerkezetként egy jobbmenetes kettős hélixet alakít ki, melyet a bázisok közti H-hidak stabilizálnak
A kettős hélix hiszton és nem hiszton típusú fehérjével egy szuperspiralizált harmadlagos szerkezetet, ún. Szolenoid struktúrát vesz fel
Ebben lazább, aktív euktromatin és jobban spiralizálódott, adott időpillanatban inaktív heterokromatin szakaszok váltakoznak
A DNS negyedleges kromoszómaszerkezetét csak sejtosztódás ideje alatt veszi fel a szolenoid struktúra további tömörödésével

14. Feladat

A fágok prokariótákat fertőző vírusok, a baktériumokat fertőző fágok a bakteriofágok
A vírusok nanométeres nagyságrendűek, méretük az örökítőanyag nagyságától függ
A bakteriofágok összetett alakú vírusok: feji részük köbös (sokszögletű), farki részük helikális
A kénizotóp csak a vírus fehérjealkotóiba épülhet be, míg a foszforizotóp csak a nukleinsav alkotója lehet
Hershey és Chase éppen erről a két makromolakuláról akarta eldönteni, hogy melyik közülük az örökítőanyag
A vírus térszerkezet-egyezése alapján megtapad a gazdasejten, majd feloldja annak burkát, és nukleinsavát bejuttatja a gazdasejtbe, miközben fehérjeburka kívül marad
A DNS beépül a gazda-DNS megfelelő szakaszába, és a sejt azonnal vagy késleltetve másolni kezdi
A vírus-DNS-t mintáinak használva a sejt elkészíti a vírusfehérjéket, majd a fehérjék beburkolják a vírus-DNS-t
Az így kialakult vírusok kirajzása a sejtből a gazdaszervezet pusztulását eredményezi
Hershey és Chase a fertőzés után eltávolították a baktériumok felszínén megtapadt fágokat, majd centrifugálás után vizsgálták az izotópok megoszlását a leülepített baktériumokban, illetve a felülúszókban
Az 35S segítségével jelölt fehérjék mindig a felülúszókban maradtak, ezzel szemben a 32 P mindig a baktériumokban volt kimutatható
A jelölt DNS megjelent a kiszabaduló fágokban, vagyis az örökítőanyag a DNS
A növényi vírusok teljes egészében bejutnak a gazdasejtbe, ezért nem tudták volna velük igazolni a DNS örökítőanyag voltát
A retrovírusok örökítőanyaga nem DNS, hanem RNS, ezért fordított transzkripciót végeznek, RNS-mintáról először DNS-másolat készül
Míg a vírus-RNS nem, az így elkészült vírus-DNS képes a gazdasejt genomjába beépülni és így a vírusmásolást elindítani
A retrovírusok felismerésével megdőlt a genetikai információáramlás centrális dogmája, miszerint mindig DNS-mintáról készül RNS-másolat.