Соответствие кодонов мРНК аминокислотам | В т о р о е а з о т и с т о е о с н о в а н и е
| | |
| У
| Ц
| А
| Г
| | | | П
е
р
в
о
е
о
с
н
о
в
а
н
и
е
| У
| фен
фен
лей
лей
| сер
сер
сер
сер
| тир
тир
non
non
| цис
цис
non
три
| У
Ц
А
Г
| Т
р
е
т
ь
е
о
с
н
о
в
а
н
и
е
| | Ц
| лей
лей
лей
лей
| про
про
про
про
| гис
гис
глн
глн
| арг
арг
арг
арг
| У
Ц
А
Г
| | А
| иле
иле
иле
мет
| тре
тре
тре
тре
| асн
асн
лиз
лиз
| сер
сер
арг
арг
| У
Ц
А
Г
| | Г
| вал
вал
вал
вал
| ала
ала
ала
ала
| асп
асп
глу
глу
| гли
гли
гли
гли
| У
Ц
А
Г
| Задача 1.Принцип комплементарности. Одна из цепей молекулы ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: …АЦГЦАТТАЦГТТААГГТАЦАА… Какую последовательность имеет другая цепочка той же молекулы?
Эталон решения: построение второй цепочки ДНК происходит по принципу комплементарности: аденин-тимин, гуанин-цитозин.
ДНК: АЦГЦАТТАЦГТТААГГТАЦАА
ТГЦ ГТААТГЦААТТЦЦАТ ГТТ
Задача 2.С какой последовательности аминокислот начинается белок, если он закодирован такой последовательностью нуклеотидов ДНК: …АЦГЦЦЦАТГГЦЦГГТ.... Каким станет начало молекулы синтезируемого белка, если под влиянием облучения седьмой нуклеотид удален из молекулы ДНК?
Эталон решения.Вначале по принципу комплементарности определяем строение участка молекулы мРНК, образующейся на данном отрезке молекулы ДНК.
ДНК: АЦГЦЦЦАТГГЦЦГГТ
мРНК: УГЦГГГУАЦЦГГЦЦА
Затем по таблице генетического код для каждого триплета нуклеотидов мРНК определяем соответствующую ему аминокислоту: .
ДНК: АЦГ-ЦЦЦ-АТГ-ГЦЦ-ГГТ
мРНК: УГЦ-ГГГ-УАЦ-ЦГГ-ЦЦА
Белок: цис - гли - тир - арг - про
Дополнительный вопрос представляет собой, в сущности, самостоятельную задачу, основанную на свойстве непрерывности генетического кода (отсутствии запятых). Необходимо удалить из данной последовательности указанный нуклеотид и заново декодировать получившуюся таким образом новую последовательность нуклеотидов.
Задача 3.Большая из двух цепей белка инсулина начинается со следующих аминокислот: фенилаланин - валин - аспарагин - глутаминовая кислота - цистеин - лейцин. Напишите последовательность нуклеотидов в начале участка молекулы ДНК, хранящего информацию об этом белке.
Эталон решения.Чтобы закодировать тройками нуклеотидов последовательность аминокислот белка, обращаемся к таблице генетического кода. Для каждой аминокислоты находим ее кодовое «обозначение» в виде соответствующей тройки нуклеотидов в молекуле мРНК и выписываем его. Располагая эти тройки друг за другом в таком же порядке, в каком идут аминокислоты, получаем последовательность нуклеотидов искомого участка молекулы и-РНК. Поскольку в генетическом коде имеются кодоны-синонимы, для каждой аминокислоты найдется не одна, а несколько кодирующих ее нуклеотидных троек. Выбор между ними делается по желанию решающего задачу (но, конечно, каждый раз берется только одна из троек; однако, когда такая же аминокислота встретится в том же белке еще раз, можно с равным правом брать для кодирования ее как ту же, так и любую другую из троек-синонимов). Таким образом, данная задача допускает огромное множество отличающихся друг от друга правильных решений. Вот одно из них:
Белок: фен- вал - асн- глу - цис- лей
мРНК: УУЦ-ГУЦ-ААЦ-ГАГ-УГУ-ЦУЦ
Установив последовательность нуклеотидов в молекуле мРНК, легко находим (по принципу комплементарности) строение участка молекулы ДНК:
Белок: фен- вал - асн- глу - цис- лей
мРНК: УУЦ-ГУЦ-ААЦ-ГАГ-УГУ-ЦУЦ
ДНК: ААГ- ЦАГ-ТТГ-ЦТЦ-АЦА-ГАГ
1.2. Задачи для самостоятельного решения
Задача 2.1. Укажите порядок нуклеотидов молекулы ДНК, образующейся путем самокопирования:
ДНК: АТЦЦГЦАТЦААТТГГЦА
Задача 2.2.Репликация ДНК. Участок ДНК имеет следующий состав нуклеотидов: …АГТАЦГГЦАТГЦАТТАЦАТГЦЦГТАЦГТААТ... Напишите нуклеотидный состав дочерних ДНК, образовавшихся в результате репликации исходного фрагмента молекулы. Укажите, какая из полинуклеотидных цепей является старой, какая - новой.
Задача 2.3. Принцип кодирования аминокислот в ДНК.
Гормон роста человека (соматотропин) - белок, состоящий из 191 аминокислоты. Сколько кодирующих нуклеотидов и кодонов входит в состав гена соматотропина?
Возбудитель СПИДа - ретровирус, его наследственный материал – РНК - содержит 9192 нуклеотида. Сколько кодонов РНК у вируса СПИДа?
Задача 2.4.Одна из цепей фрагмента ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ..ТАЦЦГАТАЦТЦГАТТТАЦ... Напишите последовательность нуклеотидов мРНК, закодированной в данном фрагменте ДНК. Как называется синтез мРНК на матрице ДНК.
Задача 2.5.Кодирующая зона участка мРНК имеет следующую последовательность нуклеотидов ..УЦААГГЦУААГЦУУУГЦЦ... Напишите первичную структуру полипептида, закодированную в данном фрагменте мРНК. Как называется синтез первичной структуры полипептида на матрице мРНК?
Задача 2.6. Участок молекулы ДНК, кодирующий часть полипептида, имеет следующее строение: …ЦЦАТАГТЦЦААГГАГ… Определите последовательность аминокислот в полипептиде.
Задача 2.7.В первом экзоне гена b-глобиновой цепи гемоглобина А человека начальные нуклеотиды кодирующей ДНК расположены в следующей последовательности: ...ЦАЦГТАААТТГАГГАЦТЦЦТЦТТТ... Как изменится аминокислотный состав b-полипептидной цепи в гене этого белка, если произойдет одна из следующих мутаций: 1. В третьем кодоне второе основание будет заменено на Т? 2. В четвертом кодоне третье основание будет заменено на Г? 3. В пятом кодоне первое основание выпадет?
Задача 2.8.Первые 9 аминокислот в b-цепи инсулина имеют следующую последовательность: фенилаланин – валин – аспарагиновая кислота – глутамин – гистидин – лейцин – цистеин – глицин – серин. Смоделируйте один из вариантов структуры участка ДНК, кодирующего эту часть цепи инсулина.
Задача 2.9.Исследования показали, что 34% общего числа нуклеотидов данной и-РНК приходится на гуанин, 18% - на урацил, 28% - на цитозин и 20% - на аденин. Определите процентный состав азотистых оснований двухцепочной ДНК, копией которой является указанная мРНК.
Задача 2.10.Одна из цепей рибонуклеазы поджелудочной железы состоит из следующих 14 аминокислот: глутамин - глицин - аспарагиновая кислота – пролин - тирозин- валин – пролин – валин - гистидин - фенилаланин - аспаргин - аланин - серин - валин. Определите структуру участка ДНК, кодирующего эту часть молекул рибонуклеазы.
Задача 2.11. В клетках предсердий (кардиомиоцитах) сердца человека вырабатывается гормон АНФ (атриальный натрий уретический фактор). Функция гормона – усиление выведения с мочой воды и солей натрия. По химической природе АНФ – пептид. На этапе трансляции синтезируется неактивный пептид (из 151 аминокислоты), из которого затем «вырезается» ферментами активный пептид из 28 аминокислот с одним дисульфидным мостиком, образованным цистеинами, стоящими на 7-ом и 23-ем местах в активной молекуле АНФ.
Сколько кодирующих кодонов входит в состав гена АНФ? Сколько кодирующих кодонов достаточно, чтобы зашифровать в ДНК активный белок АНФ? Напишите нуклеотидный состав кодонов ДНК и мРНК, которые кодируют аминокислоты в 7-ой и 23-ей позициях активного АНФ. Напишите нуклеотидный состав антикодона цистеиновой тРНК.
Задача 2.12. Нормальный гемоглобин взрослого человека (НвА) – белок тетрамер, состоящий из двух a- и двух b-полипептидных цепей (a2b2). В норме начальный фрагмент b-цепи имеет следующую последовательность аминокислотных остатков: …валин- гистидин – лейцин – треонин – пролин – глутамин – глутамин – лизин …
Благодаря повторным мутациям генов a- и b-цепей возникли множественные молекулярные формы гемоглобинов, многие из которых проявляются в фенотипе в виде определенных заболеваний. Наиболее распространены в человеческих популяциях такие варианты гемоглобинов, которые возникли в результате одиночных замен какой-либо аминокислоты. Например, если в b-глобиновой цепи в 6-ом положении произойдет замена глутаминовой аминокислоты на валин, то будет синтезироваться гемоглобин S (HbS - a2b2 6глу®вал). Если глутаминовая кислота заменится на лизин, то будет синтезироваться гемоглобин С (HbС - a2b2 6глу®лиз).
Напишите последовательность нуклеотидов первого экзона гена b-глобиновой цепи, в котором зашифрован данный участок b-цепи гемоглобина человека в норме и при перечисленных вариантах замены глутаминовой кислоты на валин или лизин.
Задача 2.13. Какие виды гемоглобина будут синтезироваться в эритроцитах, если в b-глобиновой цепи в кодирующем триплете произойдет мутация ЦТЦ®ЦАЦ?
Задача 2.14. У человека, больного цистинурией, с мочой выделяются аминокислоты, которым соответствуют следующие триплеты мРНК: УЦУ, УГУ, ГЦУ, ГГУ, ЦАА, АГА, ААА. У здорового человека в моче обнаруживается аланин, серин, глутаминовая кислота и глицин. Выделение каких аминокислот с мочой характерно для больных цистинурией? Напишите триплеты мРНК, соответствующие аминокислотам, имеющимся в моче здорового человека.
ГЛАВА 2
|