Контроль знаний по теме «Строение молекулы ДНК»: тест с ответами и объяснениями

Двойная спираль легко запоминается как картинка, но в задачах важнее понимать химическую логику: что образует остов, почему основания спариваются строго определённо, как связаны комплементарность и антипараллельность. Разминка ниже намеренно не показывает ответы — сначала зафиксируйте собственное решение, а затем переходите к основному тесту.

Содержание статьи7 разделов

Мини-разминка: верно или неверно?

  1. Обе цепи ДНК направлены 5′→3′ в одну сторону.
  2. Гуанин образует комплементарную пару с цитозином.
  3. Сахарофосфатный остов удерживается водородными связями.
  4. Последовательность оснований несёт генетическую информацию.

Ответы специально не раскрыты: соответствующие идеи проверяются в основном тесте.

От строения нуклеотида к анализу последовательностей

1. Из каких трёх компонентов состоит один нуклеотид ДНК?

2. Какое азотистое основание характерно для ДНК, но не используется вместо него в обычной РНК?

3. Какие связи соединяют соседние нуклеотиды вдоль одной цепи ДНК?

4. Что означает антипараллельность двух цепей ДНК?

5. Сколько водородных связей обычно образует пара аденин—тимин в ДНК?

6. Какая пара оснований в ДНК соединена тремя водородными связями?

7. Почему в нормальной двойной спирали ДНК пурин обычно спаривается с пиримидином?

8. В двухцепочечной молекуле ДНК аденин составляет 30% всех оснований. Какова доля тимина?

9. Если в двухцепочечной ДНК A = 30%, то какова доля цитозина?

10. Дана цепь ДНК 5′-ATGCC-3′. Какая цепь ей комплементарна, если записывать напротив в антипараллельном направлении?

11. Если ту же комплементарную цепь к 5′-ATGCC-3′ записать тоже слева направо 5′→3′, что получится?

12. Что находится снаружи двойной спирали ДНК?

13. Какое утверждение о водородных связях в ДНК наиболее точное?

14. При мягкой денатурации ДНК две цепи разошлись, но сахарофосфатный остов не разрушен. Какие взаимодействия были прежде всего нарушены?

15. Почему участок ДНК с большим содержанием G и C обычно труднее разделить на цепи при прочих равных?

16. Какую роль играют большая и малая бороздки двойной спирали?

17. Где в молекуле ДНК непосредственно закодирована наследственная информация?

18. Точечная замена одного основания обязательно разрушает двойную спираль целиком?

19. Почему молекула ДНК в водной среде имеет выраженный отрицательный заряд?

20. В образце двухцепочечной ДНК оказалось 500 пуриновых оснований. Сколько пиримидиновых оснований ожидается в этом же образце?

21. Как лучше всего описать связь строения ДНК с её функцией?

Что повторить по ошибкам

1–6

Состав нуклеотида, основания, типы связей, число водородных связей.

7–13

Антипараллельность, комплементарность, правила Чаргаффа, ориентация цепей.

14–21

Устойчивость спирали, бороздки, заряд ДНК и связь структуры с функцией.

Открытые мини-задания

  1. Объясните, почему запись комплементарной цепи требует учитывать не только пары A—T и G—C, но и направление 5′/3′. Критерий: назвать антипараллельность.
  2. Сравните роль водородных и фосфодиэфирных связей. Критерий: различить межцепочечную стабилизацию и непрерывность остова.
  3. Почему последовательность оснований подходит для хранения информации лучше, чем число фосфатных групп? Критерий: указать вариативность порядка оснований.
Ключ и объяснения
  1. B — Из дезоксирибозы, фосфатной группы и азотистого основания. Нуклеотид ДНК включает пентозу дезоксирибозу, остаток фосфорной кислоты и одно из четырёх оснований. Аминокислоты являются мономерами белков, а не ДНК.
  2. D — Тимин. В ДНК среди пиримидинов присутствуют тимин и цитозин, тогда как в РНК вместо тимина обычно используется урацил. Рибоза и фосфат вообще не являются азотистыми основаниями.
  3. A — Фосфодиэфирные ковалентные связи. Сахарофосфатный остов одной цепи удерживается прочными ковалентными фосфодиэфирными связями. Водородные связи действуют в основном между основаниями двух противоположных цепей.
  4. C — Одна цепь ориентирована 5′→3′, а другая 3′→5′. У каждой цепи есть химически различимые 5′- и 3′-концы. В двойной спирали направления цепей противоположны, что важно для репликации и считывания информации.
  5. B — Две. Аденин комплементарен тимину и образует с ним две водородные связи. Пара гуанин—цитозин образует три, поэтому эти пары различаются по устойчивости.
  6. A — Гуанин—цитозин. Гуанин и цитозин комплементарны и обычно связаны тремя водородными связями. Аденин с тимином образует две.
  7. D — Так сохраняется примерно постоянная ширина двойной спирали. Пурины крупнее пиримидинов. Пара «пурин + пиримидин» обеспечивает геометрию, совместимую с почти постоянным диаметром двойной спирали.
  8. C — 30%. В обычной двухцепочечной ДНК аденин комплементарен тимину, поэтому их количества равны. Следовательно, при 30% аденина тимина также 30%.
  9. A — 20%. После учёта A = T = 30% на G + C остаётся 40%. Поскольку G = C, каждый из этих типов оснований составляет по 20%.
  10. D — 3′-TACGG-5′. По правилу комплементарности A↔T и G↔C. Поскольку цепи антипараллельны, напротив 5′-ATGCC-3′ располагается 3′-TACGG-5′.
  11. B — 5′-GGCAT-3′. Сначала строят антипараллельную комплементарную последовательность 3′-TACGG-5′, затем разворачивают запись: 5′-GGCAT-3′. Это проверяет не только комплементарность, но и ориентацию цепей.
  12. C — Сахарофосфатный остов. Повторяющиеся звенья дезоксирибозы и фосфата формируют наружный остов. Азотистые основания обращены внутрь и образуют комплементарные пары.
  13. D — Они стабилизируют пары оснований между двумя цепями, но не формируют ковалентный остов цепи. Водородные связи между комплементарными основаниями помогают удерживать две цепи вместе. Непрерывность каждой отдельной цепи обеспечивается ковалентными фосфодиэфирными связями.
  14. A — Водородные связи между основаниями. Разделение цепей возможно при ослаблении нековалентных взаимодействий, прежде всего водородных связей и стэкинга оснований, без разрыва основного ковалентного остова. Поэтому цепи могут снова спариваться при подходящих условиях.
  15. C — В парах G—C по три водородные связи, и такие участки обычно устойчивее. Пары G—C имеют три водородные связи против двух в парах A—T; кроме того, вклад в устойчивость вносит укладка оснований. Поэтому GC-богатые участки обычно имеют более высокую температуру плавления.
  16. B — Создают участки, доступные для распознавания ДНК-связывающими белками. Геометрия двойной спирали формирует большую и малую бороздки. Белки могут узнавать химические особенности пар оснований через эти области, не разрывая полностью двойную спираль.
  17. D — В последовательности азотистых оснований. Основания A, T, G и C образуют последовательность, которая может нести информацию о генах и регуляторных участках. Сахарофосфатный остов в основном выполняет структурную роль.
  18. A — Нет, она изменяет локальную последовательность и может иметь разные последствия. Одна замена меняет конкретную позицию последовательности, но не обязана разрушать всю структуру молекулы. Биологический эффект зависит от места мутации и того, как она влияет на функцию участка.
  19. C — Из-за фосфатных групп сахарофосфатного остова. Фосфатные группы при физиологических условиях несут отрицательный заряд. Это влияет на взаимодействие ДНК с белками и на её поведение в электрическом поле.
  20. B — Около 500. Каждая комплементарная пара включает один пурин и один пиримидин. Поэтому в обычной двухцепочечной ДНК суммарное число пуринов равно суммарному числу пиримидинов.
  21. D — Комплементарность позволяет точно копировать последовательность, а порядок оснований хранит информацию. Последовательность оснований задаёт информационное содержание, а комплементарное спаривание даёт механизм для точного копирования и восстановления информации. Структура двойной спирали поэтому напрямую связана с наследованием.
Поделиться

Сохраните материал или отправьте тому, кому он пригодится.

Telegram WhatsApp VK OK

Поставить оценку

Была ли статья полезной и понятной?

Пока нет оценок — будьте первым