EExpert · deel E6 · Life sciences en bio-engineering
Oplossingen · hoofdstuk 29DNA, genen en eiwitten
Van gerichte DNA-keten naar eiwitfunctie en een toetsbare raskeuze
Uitgewerkte oplossingen bij de 12 opdrachten van het werkboek. Voor de leerkracht, en voor wie zichzelf wil verbeteren nadat hij het eerst zelf probeerde.
Een koudetolerant ras wordt beoordeeld op meetbare schade, herstel en opbrengst onder dezelfde omstandigheden.
Voor de leerkrachtDeze pagina bevat de antwoorden. Druk het werkboek af zonder deze pagina.
Oefenen
Oefenen
één stap, direct toepassen
29.1
Antiparallel noteren
Oefenen6Begrijpen25 min
5′-AACGTTAG-3′ is één DNA-streng.
a
Schrijf de gepaarde streng eronder en daarna haar 5′→3′-notatie.
Onder: 3′-TTGCAATC-5′. Omkeren naar 5′→3′ geeft 5′-CTAACGTT-3′. Alleen complementeren zonder richtingomkering levert niet de gevraagde standaardnotatie.
29.2
RNA en polypeptide
Oefenen6Rekenen25 min
Matrijs 3′-TAC AAA CCG ATT-5′, standaardcode, start bij eerste AUG.
a
Maak RNA en vertaal; tel codons en aminozuren.
RNA 5′-AUG UUU GGC UAA-3′. Met–Phe–Gly, dan stop. Vier codons, drie aminozuren; UAA telt niet als residu.
29.3
Replicatierichting
Oefenen6Tekenen25 min
Een replicatievork beweegt naar rechts.
a
Teken beide matrijsrichtingen en nieuwe leidende/achterblijvende strengen met 5′/3′.
Bovenmatrijs van links 3′ naar rechts 5′: leidende synthese rechtswaarts van 5′ naar 3′. Ondermatrijs van links 5′ naar rechts 3′: nieuwe fragmenten linkswaarts, ieder van 5′ rechts naar 3′ links. Beide synthetiseren 5′→3′; primerverwerking en ligase verbinden fragmenten.
29.4
Een variant classificeren
Oefenen6Begrijpen25 min
RNAcodon GAA wordt GAG, GUA of UAA.
a
Geef voor elk aminozuur-/stopgevolg en één grens aan deze classificatie.
GAA en GAG geven Glu: synoniem. GUA geeft Val: missense. UAA geeft stop: nonsense als deze voortijdig is. Het etiket voorspelt niet zelfstandig activiteit, stabiliteit, splicing of plantprestatie.
Toepassen
Toepassen
meerdere stappen, in een context
29.5
Semiconservatieve fracties
Toepassen7Rekenen25 min
Zwaar DNA groeit zes complete generaties met lichte nieuwe nucleotiden.
a
Bereken hybride/licht en vergelijk met conservatief kopiëren.
Semiconservatief: 2^(1−6)=1/32=3,125% hybride, 96,875% licht, geen zwaar duplex. Conservatief zou het oude zware duplex behouden naast nieuwe lichte duplexen, dus een zware band en geen hybride band in het ideale model. Bandlocatie en fractie zijn beide relevant.
29.6
Splicing en lengte
Toepassen7Rekenen25 min
Primair RNA: 80 nt UTR, 180 nt exoncode, 150 nt intron, 240 nt exoncode inclusief stop, 70 nt UTR.
a
Tel primaire/rijpe lengte en aminozuren; noem de aannames.
Primair 80+180+150+240+70=720 nt. Rijp na intronverwijdering 570 nt. Code 420 nt=140 codons inclusief één stop: 139 aminozuren. Dit veronderstelt correcte exonverbinding, één gekozen raam, geen extra code-introns en telt toegevoegde poly(A) niet mee.
29.7
Voorraad is geen snelheid
Toepassen7Rekenen25 min
m'=s−0,4m, p'=3m−0,1p; s=2 eenheden/h.
a
Bereken stationaire voorraden en beide halfwaardetijden; wat gebeurt na s=0?
m*=2/0,4=5, p*=3·5/0,1=150. m-halfwaardetijd ln2/0,4=1,733 h; p-afbraakhalfwaardetijd ln2/0,1=6,931 h. Na bronuitschakeling daalt m, maar blijft p nog door m geproduceerd: p volgt niet meteen een vrij verval zolang m aanwezig is.
29.8
Foutkans en verwachting
Toepassen7Rekenen25 min
Lesmodel p=2·10⁻⁷ per nucleotide, N=2·10⁶ onafhankelijke nieuwe nucleotiden.
a
Bereken verwacht aantal fouten en P(minstens één); verklaar het verschil.
Verwachting Np=0,4 fouten. P(minstens één)=1−(1−p)^N≈1−e^−0,4=0,32968=32,968%. Een verwachting kleiner dan één betekent niet dat elke molecule nul fouten heeft. Onafhankelijkheid/uniformiteit zijn lesmodelaannames.
Uitdagen
Uitdagen
transfer, open problemen, leerlijnen combineren
29.9
Alle substituties controleren
Uitdagen9Programmeren65 min
Gebruik sequenties.py voor het minigen en zijn 45 coderende substituties.
a
Reproduceer telling, voeg een assert op de som toe en onderzoek waarom startverlies anders moet worden behandeld.
Er zijn 15 posities met telkens drie andere basen: 45. Controleer sum(telling.values())==45. De code classificeert gewijzigde AUG als een aminozuurverandering omdat het raam en startpunt verstrekt zijn; in een echte initiatievraag kan startverlies of gebruik van een ander startpunt spelen. Voeg daarom een apart startcodon/contextcriterium toe en rapporteer beide definities. Deze telling is geen geschatte natuurlijke schadekans.
Zo wordt dit beoordeeld
mechanisme
DNA/richting, expressie, structuur en omgeving zijn apart onderbouwd.
controle
Code, aannames en onafhankelijke controle worden beschreven.
conclusie
Een modeluitkomst wordt niet als bewijs voor een koudetolerant ras voorgesteld.
29.10
Experiment en expressiemodel
Uitdagen9Analyseren70 min
De modelprikkel eindigt na 10 h, maar eiwit piekt later.
a
Verklaar met de tekenvoorwaarden; controleer dt en ontwerp een meetreeks die mRNA en eiwit onderscheidt.
Bij t=10 h is de bron alweer laag, maar m is nog hoog. p stijgt zolang kt·m>kp·p; de p-piek ligt waar beide gelijk worden. Vergelijk dezelfde kwartierpunten bij dt=0,01/0,005 h en eventueel exacte constante-bronoplossingen. Meet vóór, dicht rond 2/10 h en tijdens naloop beide voorraden met onafhankelijke replicaten en passende normalisatie. Een vertraagde eiwitpiek op zichzelf bewijst geen CBF-mechanisme.
Zo wordt dit beoordeeld
mechanisme
DNA/richting, expressie, structuur en omgeving zijn apart onderbouwd.
controle
Code, aannames en onafhankelijke controle worden beschreven.
conclusie
Een modeluitkomst wordt niet als bewijs voor een koudetolerant ras voorgesteld.
29.11
Ras en acclimatie scheiden
Uitdagen9Habitat90 min
Twee slarassen lijken na kou te verschillen; één was vooraf een week koel gehouden.
a
Ontwerp een ras×acclimatie-proef met opbrengst en herstel, inclusief beslisregel.
Gebruik vier groepen: elk ras met/zonder dezelfde acclimatie, willekeurige posities, meerdere onafhankelijke planten en gelijke licht-/voedingscondities. Log werkelijke blad-/luchttemperatuur. Leg vooraf uitkomstmomenten, schade, herstel en eetbare massa vast, plus een praktisch opbrengstcriterium voor de energiebalans. Houd een beschermde referentie. De proef kan ras/acclimatie en hun interactie onderscheiden; zij bewijst zonder moleculaire meting geen specifieke genoorzaak.
Zo wordt dit beoordeeld
mechanisme
DNA/richting, expressie, structuur en omgeving zijn apart onderbouwd.
controle
Code, aannames en onafhankelijke controle worden beschreven.
conclusie
Een modeluitkomst wordt niet als bewijs voor een koudetolerant ras voorgesteld.
29.12
Van letter naar functie
Uitdagen9Onderzoeken60 min
Een missensevariant ligt bij een vermeende actieve plek; een synonieme variant toont minder eiwit.
a
Formuleer twee mechanistische hypotheses en onafhankelijke testen die ze kunnen weerleggen.
Missense: mogelijk andere katalyse/stabiliteit; vergelijk activiteit bij gelijke hoeveelheid en gecontroleerde temperatuur/substraat. Synoniem: mogelijk RNA/splicing/stabiliteit of translatieverschil; meet transcriptvorm/hoeveelheid en eiwitproductie/afbraak. Gebruik geschikte referenties en scheid hoeveelheid van activiteit per eiwit. Voeg hele-plantprestatie toe voor toepassing. Locatie en etiket zijn hypotheses, geen functiebewijs.
Zo wordt dit beoordeeld
mechanisme
DNA/richting, expressie, structuur en omgeving zijn apart onderbouwd.
controle
Code, aannames en onafhankelijke controle worden beschreven.
conclusie
Een modeluitkomst wordt niet als bewijs voor een koudetolerant ras voorgesteld.
