Определить последовательность аминокислот участка молекулы белка

Предлагаем вашему вниманию статью на тему: "Определить последовательность аминокислот участка молекулы белка" от профессиональных спортсменов, их тренеров и врачей. Статья будет полезна как новичкам, так и опытным спортсменам. Все вопросы можно задать в комментариях или на странице контактов.

Определить последовательность аминокислот участка молекулы белка 141

Рис. 4.1. Схема строения ДНК и транскрипции и-РНК.

Следующий этап расшифровки кода происходит в рибосомах, где осуществяется синтез полипептидной цепи белков по матрице и-РНК. Этот процесс называется

трансляцией. В этом процессе участвуют транспортные РНК (т-РНК), функция которых состоит в том, чтобы доставить аминокислоты к рибосомам и найти им свое место в полипептидной цепи, предусмотренное кодом.[1]

Генетический код в настоящее время расшифрован для всех 20 аминокислот и составлен по и-РНК в виде таблицы 4.1.

Генетический код триплетен, т.е. каждую аминокислоту кодируют три рядом стоящие нуклеотида (кодон). Триплеты УАА, УАГ и УГА являются стоп-кодонами.

Генетический код вырожден, т.е. каждая аминокислота шифруется более чем одним кодоном.

В данной части пособия рассматриваются задачи на выяснение состава нуклеиновых кислот, на знание принципа комплементарности при репликации ДНК и транскрипции и-РНК, на расшифровку структуры белка по известным данным о строении ДНК и обратный анализ с помощью таблицы кодирования аминокислот (табл. 4.1.). При решении задач по молекулярной генетике необходимо помнить, что в таблице 4.1. приведены кодоны для и-РНК.

Таблица 4.1. Соответствие кодонов и-РНК аминокислотам

Основания кодонов

перв

втор

третье

ое

ое

У

Ц

А

Г

У

Фен

Фен

Лей

Лей

У

Ц

Сер

Сер

Сер

Сер

А

Тир

Тир

Г

Цис

Цис

Три

У

Лей

Лей

Лей

Лей

Ц

Ц

Про

Про

Про

Про

А

Гис

Гис

Глн

Глн

Г

Арг

Арг

Арг

Арг

У

Иле

Иле

Иле

Мет

А

Ц

Тре

Тре

Тре

Тре

А

Асн

Асн

Лиз

Лиз

Г

Сер

Сер

Арг

Арг

Г

У

Вал

Вал

Вал

Вал

Ц

Ала

Ала

Ала

Ала

А

Асп

Асп

Глу

Глу

Г

Гли

Гли

Гли

Гли

Примечание: Сокращенные названия аминокислот даны в соответствии с международной терминологией.

Обозначения аминокислот: Ала — аланин, Арг — аргинин, Асп — аспарагиновая кислота, Асн — аспарагин, Вал — валин, Гис — гистидин, Гли — глицин, Глн — глутамин, Глу — глутаминовая кислота, Иле — изолейцин, Лей — лейцин, Лиз — лизин, Мет — метионин, Про — пролин, Сер — серин, Тир — тирозин. Тре — треонин, Три — триптофан, Фен — фенилаланин, Цис -цистеин.

ЗА Д А Ч И

1.1.Репликация ДНК.

4.1.Участок одной из цепей ДНК имеет следующую

последовательность нуклеотидов: ГААГЦАТАЦ… Определите последовательность нуклеотидов во второй цепи.

Решение. Согласно принципу комплементарности (А–Т, Г–Ц) последовательность нуклеотидов во второй цепи ДНК будет следующей:

первая цепочка ДНК – Г А А Г Ц А Т А Ц, вторая цепочка ДНК – Ц Т Т Ц Г Т А Т Г.

4.2.Фрагмент одной цепи ДНК имеет следующий состав:

–А–А–А–Т–Т–Ц–Ц–Г–Г–Г– . Достройте вторую цепь.

4.3. Одна из цепочек молекулы ДНК имеет такую последовательность нуклеотидов: ТЦГАТТТАЦГ…

Какую последовательность нуклеотидов имеет вторая цепочка той же молекулы?

4.4.Укажите порядок нуклеотидов в цепочке ДНК, образующейся путем самокопирования цепочки: ААТЦГЦТГАТ…

4.5.Напишите последовательность нуклеотидов ДНК, дополнительно к следующей: ТАГГЦТААТАГЦ.

4.6.Участок цепи молекулы ДНК имеет такую последовательность нуклеотидов: АТЦАТАГЦЦГ. Какое строение будет иметь двухцепочечный участок молекулы ДНК?

4.2.Транскрипция.

4.7.Укажите последовательность нуклеотидов участка молекулы и-РНК, которая образовалась на участке гена с последовательностью нуклеотидов: ЦТГГЦТТАГЦЦГ…

Решение. Образование информационной РНК идет по тому же механизму, что и самокопирование ДНК: к цитозину присоединяется гуанин, к гуанину – цитозин, к тимину – аденин, однако к аденину ДНК присоединяется не тимин, а урацил РНК. Таким образом, для решения задачи достаточно произвести замену нуклеотидов по схеме:

Ц Г, Г Ц, А У, Т А.

В результате получим:

цепочка ДНК – Ц Т Г Г Ц Т Т А Г Ц Ц Г, молекула и-РНК – Г А Ц Ц Г А А У Ц Г Г Ц.

4.8.Одна из цепей ДНК с последовательностью нуклеотидов АТТГЦТЦАА используется в качестве матрицы для синтеза и-РНК. Какую последовательность нуклеотидов будет иметь и-РНК?

4.9.Выпишите последовательность оснований в и-РНК, образованной на цепи ДНК с такой последовательностью: ТТЦГАГТАЦЦАТ.

4.10.Определите последовательность нуклеотидов участка молекулы и-РНК, которая образовалась на участке гена с последовательностью нуклеотидов: ЦАЦГАТЦЦТТЦТ.

4.11.Фрагмент одной из цепей ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов АААГАТЦАЦТАТТЦТГТТАЦТА. Напишите строение молекулы и-РНК, образующейся в процессе транскрипции на этом участке молекулы ДНК.

4.12.Образовавшийся участок молекулы и-РНК имеет следующий состав кодонов: ГЦГ-АЦА-УУУ-УЦГ-ЦГУ-АГУ-АГА-АУУ. Определите, какие коды ДНК будут кодировать эту и-РНК и в какой последовательности они будут располагаться.

1.3.Биосинтез белков.

4.13.Фрагмент молекулы ДНК, кодирующий часть полипептида, имеет следующее строение: АТАГТЦЦААГГА.

Определите последовательность аминокислот в полипептиде. Решение. Известна одна цепь ДНК, с которой снимается и-РНК.

Строим и-РНК по условию задачи: УАУЦАГГУУЦЦУ. Разбиваем ее на триплеты: УАУ, ЦАГ, ГУУ, ЦЦУ. По таблице генетического кода (см. табл. 4.1.) последовательно находим для каждого триплета соответствующую аминокислоту и строим участок искомого полипептида:

–тирозин – глутамин – валин – пролин –. Итак:

цепочка ДНК – АТА ГТЦ ЦАА ГГА; триплеты и-РНК – УАУ — ЦАГ — ГУУ — ЦЦУ;

полипептид – Тир — Глн — Вал — Про.

4.14. Часть молекулы белка имеет такую последовательность аминокислот: – аланин – тирозин – лейцин – аспарагин –. Какие т-РНК (с какими антикодонами) участвуют в синтезе этого белка?

Решение. По таблице генетического кода находим кодоны и-РНК: ГЦУ, УАУ, ЦУУ и ААУ. Антикодоны т-РНК будут комплементарны кодонам и-РНК: ЦГА, АУА, ГАА и УУА. Таким образом:[2]

кодоны и-РНК – ГЦУ, УАУ, ЦУУ, ААУ, антикодоны т-РНК – ЦГА, АУА, ГАА, УУА.

4.15. Как изменится структура белка, если из участка гена АЦАТТТАААГТЦ удалить второй и 10-й слева нуклеотиды?

Решение. Первоначально строим и-РНК УГУАААУУУЦАГ, а затем, разбив ее на триплеты, строим участок искомого белка в норме: цистеин – лизин – фенилаланин – глутамин. По условию задачи из цепи ДНК удаляется второй и десятый (слева) нуклеотиды. Остается ААТТТАААТЦ. По полученному участку строим цепь и-РНК УУАААУУУАГ, вновь разбив ее на триплеты, находим строение участка белка после произошедших изменений в ДНК: лейцин – аспарагин – лейцин.

До замены: ДНК

– АЦА ТТТ

ААА ГТЦ;

и-РНК – УГУ — ААА — УУУ — ЦАГ;

белок

– Цис — Лиз

— Фен — Глн.

После замены: ДНК – АА Т ТТА ААТ Ц; и-РНК – УУА — ААУ — УУА — Г;

белок – Лей — Асн — Лей.

Сравнивая строение участка белка до и после изменений в ДНК, видим, что произошла замена всех аминокислот, а длина цепи сократилась на одну аминокислоту.

4.16.Полипептид состоит из следующих аминокислот: лизин – валин

–серин – глутаминовая кислота.

Определите структуру участка ДНК, кодирующего указанный полипептид.

Решение. Дана последовательность аминокислот в полипептиде. По этим сведениям нетрудно установить строение и-РНК, которая управляла синтезом данного полипептида. По таблице генетического кода находим структуру триплета для лизина (ААА), валина (ГУУ), серина (УЦУ) и глутаминовой кислоты (ГАА). Подобрав кодирующие триплеты, составляем и-РНК для данного полипептида: ААА ГУУ УЦУ ГАА. По цепочке и-РНК можно восстановить участок цепи ДНК, с которой она снималась. Урацил вставал против аденина ДНК, гуанин – против

цитозина и т.д. Следовательно, участок интересующей нас цепи ДНК будет иметь следующее строение:

ТТТЦАААГАЦТТ

Но ДНК состоит из двух цепочек. Зная строение одной цепи, по принципу комплементарности достраиваем вторую. Целиком участок двухцепочечной ДНК, кодирующий данный полипептид, будет иметь следующее строение:

Т Т Т Ц А А А Г А Ц Т Т

АА А Г Т Т Т Ц Т Г А А.

4.17.Определите аминокислотный состав полипептида, который кодируется и-РНК следующего состава: ЦЦУ – ЦЦЦ – ЦЦА – ЦЦГ.

4.18.Участок молекулы и-РНК имеет следующее строение:

АГУАГАУУЦУУУ

В каком порядке расположатся аминокислоты в соответствующем участке белка, синтезируемого на этой РНК как на матрице?

4.19.Участок гена, кодирующего белок, состоит из последовательно расположенных нуклеотидов: ААЦГАЦТАТЦАЦТАТАЦЦААЦГАА. Определите состав и последовательность аминокислот в полипептидной цепи, закодированной в этом участке гена.

4.20.Участок гена, кодирующего одну из полипептидных цепей гемоглобина состоит из кодов следующего состава: АЦЦАТТГАЦЦАТГАА. Определите состав и последовательность аминокислот в полипептидной цепи.

4.21.В систему для искусственного синтеза белка ввели т-РНК, имеющие антикодоны: ЦГА, УУА, АЦА, ЦЦА. Определите, какие аминокислоты смогут участвовать в биосинтезе белка.

4.22.Фрагмент молекулы адренокортикотропного гормона человека, вырабатываемого передней долей гипофиза, имеет структуру: – серин – тирозин – серин – метионин –. Определите перечень антикодонов в т-РНК, участвующих в биосинтезе фрагмента АКТГ.

4.23.Часть молекулы белка имеет такую последовательность аминокислот: – лизин – треонин – глицин – валин – аргинин –. Какие т- РНК (с какими антикодонами) участвуют в синтезе этого белка?

4.24.Участок гена имеет следующее строение: ЦГЦТЦААААТЦГ…

Укажите строение соответствующего участка того белка, информация о котором содержится в данном гене. Как отразится на строении белка удаление из гена первого нуклеотида?

4.25. Определите порядок следования друг за другом аминокислот в участке молекулы белка, если известно, что он кодируется такой последовательностью нуклеотидов ДНК: ТГЦГТТТАТГЦГ…

Как изменится ответ, если химическим путем из молекулы ДНК будет удален шестой нуклеотид?

4.26.Назовите последовательные мономеры участка молекулы белка, который синтезируется на основе информации, «записанной» в молекуле ДНК таким порядком нуклеотидов: ЦЦЦАААААГАТА…[3]

Как отразится на строении белка удаление из молекулы ДНК второго нуклеотида?

4.27.Какая последовательность аминокислот кодируется такой последовательностью нуклеотидов ДНК: АГТГТГААЦЦАГ… и какой станет последовательность аминокислот, если между третьим и четвертым нуклеотидами вставить тимин?

4.28.С какой последовательности аминокислот начинается белок, если он закодирован такой последовательностью нуклеотидов:

ЦЦЦАТГГЦЦГГТ…

А каким станет начало цепочки аминокислот синтезируемого белка, если под влиянием облучения четвертый нуклеотид окажется выбитым из молекулы ДНК?

4.29.Участок цепи белка вируса табачной мозаики состоит из следующих аминокислот: – серин – глицин – серин – изолейцин – треонин[4]

–пролин – серин –. В результате воздействия на и-РНК азотистой кислотой цитозин РНК превращается в гуанин. Определите изменения в строении белка вируса после воздействия на и-РНК азотистой кислотой.

4.30.Какими последовательностями нуклеотидов информационной

РНК кодируется следующая последовательность аминокислот белка:

–треонин – триптофан – тирозин – валин –.

4.31.Используя таблицу генетического кода (см. табл. 4.1.), напишите участок ДНК, в котором закодирована информация о следующей последовательности аминокислот в белке: – аргинин – триптофан – тирозин – гистидин – фенилаланин –.

4.32.Начало цепи одного гистона имеет следующую аминокислотную последовательность: аланин – аргинин – треонин – лизин –. Какова возможная структура начальных фрагментов и-РНК и двухцепочной ДНК?

4.33.Первые 10 аминокислот в цепи В инсулина: фенилаланин – валин – аспарагиновая кислота – глутамин – гистидин – лейцин – цистеин

–глицин – серин – гистидин –.

Определите структуру участка ДНК, кодирующего эту часть цепи инсулина.

4.34. Начальный участок цепи А инсулина представлен следующими пятью аминокислотами: глицин – изолейцин – валин – глутамин –

глутамин –. Определите структуру участка ДНК, кодирующего эту часть цепи инсулина.

4.35. Какой последовательностью нуклеотидов ДНК кодируется участок белка, если он имеет следующее строение: – аргинин – пролин – лейцин – валин – аргинин –?

5. ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИНЖЕНЕРИЯ

Генетическая инженерия – это конструирование искусственным путем функционально активных генетических структур и наследственно измененных организмов.

Для того чтобы искусственным путем наделить какой-либо организм новыми наследственными свойствами, нужно ввести в него новый ген или несколько генов от другого организма. Причем нужно, чтобы эти гены в чужом организме начали «работать» – производить белки.

Осуществляется эта процедура с помощью двух операций «разрезания» и «сшивания». Роль портняжных инструментов играют

ферменты рестриктазы и лигазы.

Рестриктазы (своеобразные молекулярные ножницы), действуя на двухцепочечную ДНК, «узнают» в ней определенную последовательность нуклеотидов. Причем, каждая рестриктаза узнает только свою последовательность ДНК, прикрепляется к ней и разрезает ее в месте прикрепления. Рестриктазам безразлично, чью ДНК разрезать – человека или растения, бактерии или вируса, лишь бы в ней были распознаваемые участки. Это значит, что две совершенно несхожих между собой последовательности ДНК (допустим из клеток слона и лягушки) при обработке одной и той же рестриктазой легко можно сшить (слепить) друг с другом. Обычно рестриктазы распознают в молекулах ДНК очень

Читайте так же:  Креатин в крови повышена причины

EcoR I

а) 5`

Г – А – А – Т – Т – Ц

3`

3`

Ц – Т – Т – А – А – Г

5`

б) 5`

Г

А – А – Т – Т – Ц

3`

Ц – Т – Т – А – А

Г

3`

5`

Рис.5.1. а) схема действия фермента рестриктазы EcoR I на двухцепочечную молекулу ДНК, с указанием участка распознавания и места разреза; б) фрагменты ДНК с липкими концами после разрезания ферментом EcoR I.

короткие, но строго специфичные для каждого фермента участки длиной в 4 – 6 пар нуклеотидов и разрезают обе цепи ДНК посередине этих участков или с некоторым смещением. В первом случае образуются обрывки с ровными (тупыми) концами, а во втором – стороны разрезаемых цепочек ДНК заходят одна за другую. Такие одноцепочечные концы называются «липкими», поскольку они могут как бы слипаться между собой в силу комплементарности.

Ярким примером рестриктазы второго типа является EcoRI, которая узнает фрагмент ДНК из шести нуклеотидов ГААТТЦ, и режет эту последовательность ДНК асимметрично, «ступенькой» между нуклеотидами Г и А (рис. 5.1.). В результате место разреза в одной цепи смещено по отношению к другой на 4 пары оснований. При таком разрезе образуется два выступающих конца. Эти концы притягиваются друг к другу, желая восстановить свои старые связи и скрепиться, как им и положено, водородными мостиками.

Если с той же EcoR1 получить фрагменты ДНК из различных организмов, то все они будут иметь одинаковые, подходящие друг к другу «липкие концы». Скрепить выступающие липкие концы двух молекул ДНК помогает другой фермент — ДНК-лигаза. Он лигирует, то есть «сшивает» между собой сахарофосфатные остовы двух фрагментов с образованием полной структуры двойной спирали ДНК. Внешне она ничем не отличается от обычной ДНК. Сейчас в арсенале генных инженеров имеется более 500 различных рестриктаз, способных разрезать ДНК примерно в 120 различных местах. Несколько рестриктаз и участки ДНК которые они могут разрезать представлены в таблице 5.1.

Таблица 5.1. Некоторые рестриктазы и расщепляемые ими последовательности.

Рестриктазы

Участки распознавания и

места разреза ДНК

Bam I

5`-Г-Г-А-Т-Ц-Ц-3`

3`-Ц-Ц-Т-А-Г-Г-5`

EcoR I

5`-Г-А-А-Т-Т-Ц-3`

3`-Ц-Т-Т-А-А-Г-5`

Hind III

5`-А-А-Г-Ц-Т-Т-3`

3`-Т-Т-Ц-Г-А-А-5`

Hae III

5`-Г-Г-Ц-Ц-3`

3`-Ц-Ц-Г-Г-5`

Hpa II

5`-Ц-Ц-Г-Г-3`

3`-Г-Г-Ц-Ц-5`

Sma I

5`-Ц-Ц-Ц -Г-Г-Г-3`

3`-Г-Г-Г- Ц-Ц-Ц-5`

С помощью этих и некоторых других ферментов многие исследователи начали конструировать и конструируют в настоящее время разнообразные по своим составным частям гибридные

(рекомбинантные) ДНК.

Но как полученным гибридным генам попасть в клетку и начать там работать?

Для доставки чужеродных генов в различные организмы ученые стали применять специальные устройства, так называемые вектора. Вектор – это молекула ДНК, способная самостоятельно реплицироваться в клетках различных организмов и обеспечивать размножение и работу встроенного в нее искусственно какого-либо гена. В английской литературе вектор часто обозначается словом vehicle – повозка.

Идеальными векторными молекулами, созданными самой природой, оказались плазмиды, представляющие собой небольшие кольцевые молекулы ДНК, самостоятельно живущие в цитоплазме бактерий. Плазмиды способны к автономной репликации, обладают генами устойчивости к различным антибиотикам, что позволяет легко обнаружить их присутствие в клетках, плазмиды могут внедряться в хромосому клетки хозяина, а также имеют участки ДНК для действия ряда рестриктаз. Это означает, что каждая такая рестриктаза может разрезать кольцо плазмидной ДНК и переводить ее в линейное состояние. После чего линейную плазмиду можно легко соединить с фрагментом ДНК другого вида с подходящими липкими концами.

Первым успешным вектором-повозкой, который начали использовать в генной инженерии стала кольцевая плазмида pSC101. Она несет только один участок расщепления (сайт рестрикции)

рестриктазой EcoR1 и превращается под действием этого фермента из кольцевой в линейную молекулу, концы, которой могут «слипаться» между собой или с любыми фрагментами другой ДНК, полученными под действием той же рестриктазы. Кроме того она несет ген устойчивости к антибиотику тетрациклину, а значит легко обнаруживается в бактериях если их растить на среде с этим антибиотиком. Все эти свойства pSC101 и были использованы для создания и клонирования первых гибридных (рекомбинантных) ДНК, которые были бы функционально активными, то есть могли бы стабильно существовать в клетке и наделять (трансформировать) ее новыми признаками. Этапы введения фрагмента

Определить последовательность аминокислот участка молекулы белка 129

чужеродной ДНК в плазмидный вектор pSC101 с помощью рестриктазы EcoR1 схематически показаны на рис. 5.2.

EcoRI ДНК

а)

EcoRI EcoRI

pSC101

Фрагмент ДНК

Т ТАА

АТТА А А

Т

Т

Рис. 5.2. Введение фрагмента рекомбинантной молекулы ДНК в плазмидный вектор pSC101 с помощью рестриктазы EcoRI, образующей «липкие» концы: а)— разрезание молекул ДНК рестриктазой и образование фрагментов с «липкими» концами; б) — гибридизация и сшивание ферментом лигазой фрагментов ДНК.

По мере развития методов генной инженерии совершенствовались и плазмидные вектора. Широкое распространение получала плазмида pBR322. У нее больше участков, разрезаемых различными рестриктазами, следовательно, с ней можно «сшивать» самые разные фрагменты ДНК. Более того, у pBR322 не один, а два маркера для селекции на бактериальных средах: помимо тетрациклина эта плазмида кодирует еще устойчивость к ампициллину (рис. 5.3.). Если один из этих генов (например, ген устойчивости к тетрациклину) разрезать определенной рестриктазой, то при встраивании в это место фрагмента чужеродной ДНК целостность гена нарушается и определяемый им признак исчезает. Это позволяет легко отбирать гибридные плазмиды, специальным образом введенные в бактериальные клетки кишечной

Определить последовательность аминокислот участка молекулы белка 141

Рис. 4.1. Схема строения ДНК и транскрипции и-РНК.

Следующий этап расшифровки кода происходит в рибосомах, где осуществяется синтез полипептидной цепи белков по матрице и-РНК. Этот процесс называется

трансляцией. В этом процессе участвуют транспортные РНК (т-РНК), функция которых состоит в том, чтобы доставить аминокислоты к рибосомам и найти им свое место в полипептидной цепи, предусмотренное кодом.[1]

Генетический код в настоящее время расшифрован для всех 20 аминокислот и составлен по и-РНК в виде таблицы 4.1.

Генетический код триплетен, т.е. каждую аминокислоту кодируют три рядом стоящие нуклеотида (кодон). Триплеты УАА, УАГ и УГА являются стоп-кодонами.

Генетический код вырожден, т.е. каждая аминокислота шифруется более чем одним кодоном.

В данной части пособия рассматриваются задачи на выяснение состава нуклеиновых кислот, на знание принципа комплементарности при репликации ДНК и транскрипции и-РНК, на расшифровку структуры белка по известным данным о строении ДНК и обратный анализ с помощью таблицы кодирования аминокислот (табл. 4.1.). При решении задач по молекулярной генетике необходимо помнить, что в таблице 4.1. приведены кодоны для и-РНК.

Таблица 4.1. Соответствие кодонов и-РНК аминокислотам

Основания кодонов

перв

втор

третье

ое

ое

У

Ц

А

Г

У

Фен

Фен

Лей

Лей

У

Ц

Сер

Сер

Сер

Сер

А

Тир

Тир

Г

Цис

Цис

Три

У

Лей

Лей

Лей

Лей

Ц

Ц

Про

Про

Про

Про

А

Гис

Гис

Глн

Глн

Г

Арг

Арг

Арг

Арг

У

Иле

Иле

Иле

Мет

А

Ц

Тре

Тре

Тре

Тре

А

Асн

Асн

Лиз

Лиз

Г

Сер

Сер

Арг

Арг

Г

У

Вал

Вал

Вал

Вал

Ц

Ала

Ала

Ала

Ала

А

Асп

Асп

Глу

Глу

Г

Гли

Гли

Гли

Гли

Примечание: Сокращенные названия аминокислот даны в соответствии с международной терминологией.

Обозначения аминокислот: Ала — аланин, Арг — аргинин, Асп — аспарагиновая кислота, Асн — аспарагин, Вал — валин, Гис — гистидин, Гли — глицин, Глн — глутамин, Глу — глутаминовая кислота, Иле — изолейцин, Лей — лейцин, Лиз — лизин, Мет — метионин, Про — пролин, Сер — серин, Тир — тирозин. Тре — треонин, Три — триптофан, Фен — фенилаланин, Цис -цистеин.

ЗА Д А Ч И

1.1.Репликация ДНК.

4.1.Участок одной из цепей ДНК имеет следующую

последовательность нуклеотидов: ГААГЦАТАЦ… Определите последовательность нуклеотидов во второй цепи.

Решение. Согласно принципу комплементарности (А–Т, Г–Ц) последовательность нуклеотидов во второй цепи ДНК будет следующей:

первая цепочка ДНК – Г А А Г Ц А Т А Ц, вторая цепочка ДНК – Ц Т Т Ц Г Т А Т Г.

4.2.Фрагмент одной цепи ДНК имеет следующий состав:

–А–А–А–Т–Т–Ц–Ц–Г–Г–Г– . Достройте вторую цепь.

4.3. Одна из цепочек молекулы ДНК имеет такую последовательность нуклеотидов: ТЦГАТТТАЦГ…

Какую последовательность нуклеотидов имеет вторая цепочка той же молекулы?

4.4.Укажите порядок нуклеотидов в цепочке ДНК, образующейся путем самокопирования цепочки: ААТЦГЦТГАТ…

4.5.Напишите последовательность нуклеотидов ДНК, дополнительно к следующей: ТАГГЦТААТАГЦ.

4.6.Участок цепи молекулы ДНК имеет такую последовательность нуклеотидов: АТЦАТАГЦЦГ. Какое строение будет иметь двухцепочечный участок молекулы ДНК?

4.2.Транскрипция.

4.7.Укажите последовательность нуклеотидов участка молекулы и-РНК, которая образовалась на участке гена с последовательностью нуклеотидов: ЦТГГЦТТАГЦЦГ…

Решение. Образование информационной РНК идет по тому же механизму, что и самокопирование ДНК: к цитозину присоединяется гуанин, к гуанину – цитозин, к тимину – аденин, однако к аденину ДНК присоединяется не тимин, а урацил РНК. Таким образом, для решения задачи достаточно произвести замену нуклеотидов по схеме:

Ц Г, Г Ц, А У, Т А.

В результате получим:

цепочка ДНК – Ц Т Г Г Ц Т Т А Г Ц Ц Г, молекула и-РНК – Г А Ц Ц Г А А У Ц Г Г Ц.

4.8.Одна из цепей ДНК с последовательностью нуклеотидов АТТГЦТЦАА используется в качестве матрицы для синтеза и-РНК. Какую последовательность нуклеотидов будет иметь и-РНК?

4.9.Выпишите последовательность оснований в и-РНК, образованной на цепи ДНК с такой последовательностью: ТТЦГАГТАЦЦАТ.

4.10.Определите последовательность нуклеотидов участка молекулы и-РНК, которая образовалась на участке гена с последовательностью нуклеотидов: ЦАЦГАТЦЦТТЦТ.

4.11.Фрагмент одной из цепей ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов АААГАТЦАЦТАТТЦТГТТАЦТА. Напишите строение молекулы и-РНК, образующейся в процессе транскрипции на этом участке молекулы ДНК.

4.12.Образовавшийся участок молекулы и-РНК имеет следующий состав кодонов: ГЦГ-АЦА-УУУ-УЦГ-ЦГУ-АГУ-АГА-АУУ. Определите, какие коды ДНК будут кодировать эту и-РНК и в какой последовательности они будут располагаться.

1.3.Биосинтез белков.

4.13.Фрагмент молекулы ДНК, кодирующий часть полипептида, имеет следующее строение: АТАГТЦЦААГГА.

Определите последовательность аминокислот в полипептиде. Решение. Известна одна цепь ДНК, с которой снимается и-РНК.

Строим и-РНК по условию задачи: УАУЦАГГУУЦЦУ. Разбиваем ее на триплеты: УАУ, ЦАГ, ГУУ, ЦЦУ. По таблице генетического кода (см. табл. 4.1.) последовательно находим для каждого триплета соответствующую аминокислоту и строим участок искомого полипептида:

–тирозин – глутамин – валин – пролин –. Итак:

цепочка ДНК – АТА ГТЦ ЦАА ГГА; триплеты и-РНК – УАУ — ЦАГ — ГУУ — ЦЦУ;

полипептид – Тир — Глн — Вал — Про.

4.14. Часть молекулы белка имеет такую последовательность аминокислот: – аланин – тирозин – лейцин – аспарагин –. Какие т-РНК (с какими антикодонами) участвуют в синтезе этого белка?

Решение. По таблице генетического кода находим кодоны и-РНК: ГЦУ, УАУ, ЦУУ и ААУ. Антикодоны т-РНК будут комплементарны кодонам и-РНК: ЦГА, АУА, ГАА и УУА. Таким образом:[2]

кодоны и-РНК – ГЦУ, УАУ, ЦУУ, ААУ, антикодоны т-РНК – ЦГА, АУА, ГАА, УУА.

4.15. Как изменится структура белка, если из участка гена АЦАТТТАААГТЦ удалить второй и 10-й слева нуклеотиды?

Решение. Первоначально строим и-РНК УГУАААУУУЦАГ, а затем, разбив ее на триплеты, строим участок искомого белка в норме: цистеин – лизин – фенилаланин – глутамин. По условию задачи из цепи ДНК удаляется второй и десятый (слева) нуклеотиды. Остается ААТТТАААТЦ. По полученному участку строим цепь и-РНК УУАААУУУАГ, вновь разбив ее на триплеты, находим строение участка белка после произошедших изменений в ДНК: лейцин – аспарагин – лейцин.

До замены: ДНК

– АЦА ТТТ

ААА ГТЦ;

и-РНК – УГУ — ААА — УУУ — ЦАГ;

белок

– Цис — Лиз

— Фен — Глн.

После замены: ДНК – АА Т ТТА ААТ Ц; и-РНК – УУА — ААУ — УУА — Г;

Читайте так же:  Витамин в12 инструкция по применению

белок – Лей — Асн — Лей.

Сравнивая строение участка белка до и после изменений в ДНК, видим, что произошла замена всех аминокислот, а длина цепи сократилась на одну аминокислоту.

4.16.Полипептид состоит из следующих аминокислот: лизин – валин

–серин – глутаминовая кислота.

Определите структуру участка ДНК, кодирующего указанный полипептид.

Решение. Дана последовательность аминокислот в полипептиде. По этим сведениям нетрудно установить строение и-РНК, которая управляла синтезом данного полипептида. По таблице генетического кода находим структуру триплета для лизина (ААА), валина (ГУУ), серина (УЦУ) и глутаминовой кислоты (ГАА). Подобрав кодирующие триплеты, составляем и-РНК для данного полипептида: ААА ГУУ УЦУ ГАА. По цепочке и-РНК можно восстановить участок цепи ДНК, с которой она снималась. Урацил вставал против аденина ДНК, гуанин – против

цитозина и т.д. Следовательно, участок интересующей нас цепи ДНК будет иметь следующее строение:

ТТТЦАААГАЦТТ

Но ДНК состоит из двух цепочек. Зная строение одной цепи, по принципу комплементарности достраиваем вторую. Целиком участок двухцепочечной ДНК, кодирующий данный полипептид, будет иметь следующее строение:

Т Т Т Ц А А А Г А Ц Т Т

АА А Г Т Т Т Ц Т Г А А.

4.17.Определите аминокислотный состав полипептида, который кодируется и-РНК следующего состава: ЦЦУ – ЦЦЦ – ЦЦА – ЦЦГ.

4.18.Участок молекулы и-РНК имеет следующее строение:

АГУАГАУУЦУУУ

В каком порядке расположатся аминокислоты в соответствующем участке белка, синтезируемого на этой РНК как на матрице?

4.19.Участок гена, кодирующего белок, состоит из последовательно расположенных нуклеотидов: ААЦГАЦТАТЦАЦТАТАЦЦААЦГАА. Определите состав и последовательность аминокислот в полипептидной цепи, закодированной в этом участке гена.

4.20.Участок гена, кодирующего одну из полипептидных цепей гемоглобина состоит из кодов следующего состава: АЦЦАТТГАЦЦАТГАА. Определите состав и последовательность аминокислот в полипептидной цепи.

4.21.В систему для искусственного синтеза белка ввели т-РНК, имеющие антикодоны: ЦГА, УУА, АЦА, ЦЦА. Определите, какие аминокислоты смогут участвовать в биосинтезе белка.

4.22.Фрагмент молекулы адренокортикотропного гормона человека, вырабатываемого передней долей гипофиза, имеет структуру: – серин – тирозин – серин – метионин –. Определите перечень антикодонов в т-РНК, участвующих в биосинтезе фрагмента АКТГ.

4.23.Часть молекулы белка имеет такую последовательность аминокислот: – лизин – треонин – глицин – валин – аргинин –. Какие т- РНК (с какими антикодонами) участвуют в синтезе этого белка?

4.24.Участок гена имеет следующее строение: ЦГЦТЦААААТЦГ…

Укажите строение соответствующего участка того белка, информация о котором содержится в данном гене. Как отразится на строении белка удаление из гена первого нуклеотида?

4.25. Определите порядок следования друг за другом аминокислот в участке молекулы белка, если известно, что он кодируется такой последовательностью нуклеотидов ДНК: ТГЦГТТТАТГЦГ…

Как изменится ответ, если химическим путем из молекулы ДНК будет удален шестой нуклеотид?

4.26.Назовите последовательные мономеры участка молекулы белка, который синтезируется на основе информации, «записанной» в молекуле ДНК таким порядком нуклеотидов: ЦЦЦАААААГАТА…[3]

Как отразится на строении белка удаление из молекулы ДНК второго нуклеотида?

4.27.Какая последовательность аминокислот кодируется такой последовательностью нуклеотидов ДНК: АГТГТГААЦЦАГ… и какой станет последовательность аминокислот, если между третьим и четвертым нуклеотидами вставить тимин?

4.28.С какой последовательности аминокислот начинается белок, если он закодирован такой последовательностью нуклеотидов:

ЦЦЦАТГГЦЦГГТ…

А каким станет начало цепочки аминокислот синтезируемого белка, если под влиянием облучения четвертый нуклеотид окажется выбитым из молекулы ДНК?

4.29.Участок цепи белка вируса табачной мозаики состоит из следующих аминокислот: – серин – глицин – серин – изолейцин – треонин[4]

–пролин – серин –. В результате воздействия на и-РНК азотистой кислотой цитозин РНК превращается в гуанин. Определите изменения в строении белка вируса после воздействия на и-РНК азотистой кислотой.

4.30.Какими последовательностями нуклеотидов информационной

РНК кодируется следующая последовательность аминокислот белка:

–треонин – триптофан – тирозин – валин –.

4.31.Используя таблицу генетического кода (см. табл. 4.1.), напишите участок ДНК, в котором закодирована информация о следующей последовательности аминокислот в белке: – аргинин – триптофан – тирозин – гистидин – фенилаланин –.

4.32.Начало цепи одного гистона имеет следующую аминокислотную последовательность: аланин – аргинин – треонин – лизин –. Какова возможная структура начальных фрагментов и-РНК и двухцепочной ДНК?

4.33.Первые 10 аминокислот в цепи В инсулина: фенилаланин – валин – аспарагиновая кислота – глутамин – гистидин – лейцин – цистеин

–глицин – серин – гистидин –.

Определите структуру участка ДНК, кодирующего эту часть цепи инсулина.

4.34. Начальный участок цепи А инсулина представлен следующими пятью аминокислотами: глицин – изолейцин – валин – глутамин –

глутамин –. Определите структуру участка ДНК, кодирующего эту часть цепи инсулина.

4.35. Какой последовательностью нуклеотидов ДНК кодируется участок белка, если он имеет следующее строение: – аргинин – пролин – лейцин – валин – аргинин –?

5. ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИНЖЕНЕРИЯ

Генетическая инженерия – это конструирование искусственным путем функционально активных генетических структур и наследственно измененных организмов.

Для того чтобы искусственным путем наделить какой-либо организм новыми наследственными свойствами, нужно ввести в него новый ген или несколько генов от другого организма. Причем нужно, чтобы эти гены в чужом организме начали «работать» – производить белки.

Осуществляется эта процедура с помощью двух операций «разрезания» и «сшивания». Роль портняжных инструментов играют

ферменты рестриктазы и лигазы.

Рестриктазы (своеобразные молекулярные ножницы), действуя на двухцепочечную ДНК, «узнают» в ней определенную последовательность нуклеотидов. Причем, каждая рестриктаза узнает только свою последовательность ДНК, прикрепляется к ней и разрезает ее в месте прикрепления. Рестриктазам безразлично, чью ДНК разрезать – человека или растения, бактерии или вируса, лишь бы в ней были распознаваемые участки. Это значит, что две совершенно несхожих между собой последовательности ДНК (допустим из клеток слона и лягушки) при обработке одной и той же рестриктазой легко можно сшить (слепить) друг с другом. Обычно рестриктазы распознают в молекулах ДНК очень

EcoR I

а) 5`

Г – А – А – Т – Т – Ц

3`

3`

Ц – Т – Т – А – А – Г

5`

б) 5`

Г

А – А – Т – Т – Ц

3`

Ц – Т – Т – А – А

Г

Видео (кликните для воспроизведения).

3`

5`

Рис.5.1. а) схема действия фермента рестриктазы EcoR I на двухцепочечную молекулу ДНК, с указанием участка распознавания и места разреза; б) фрагменты ДНК с липкими концами после разрезания ферментом EcoR I.

короткие, но строго специфичные для каждого фермента участки длиной в 4 – 6 пар нуклеотидов и разрезают обе цепи ДНК посередине этих участков или с некоторым смещением. В первом случае образуются обрывки с ровными (тупыми) концами, а во втором – стороны разрезаемых цепочек ДНК заходят одна за другую. Такие одноцепочечные концы называются «липкими», поскольку они могут как бы слипаться между собой в силу комплементарности.

Ярким примером рестриктазы второго типа является EcoRI, которая узнает фрагмент ДНК из шести нуклеотидов ГААТТЦ, и режет эту последовательность ДНК асимметрично, «ступенькой» между нуклеотидами Г и А (рис. 5.1.). В результате место разреза в одной цепи смещено по отношению к другой на 4 пары оснований. При таком разрезе образуется два выступающих конца. Эти концы притягиваются друг к другу, желая восстановить свои старые связи и скрепиться, как им и положено, водородными мостиками.

Если с той же EcoR1 получить фрагменты ДНК из различных организмов, то все они будут иметь одинаковые, подходящие друг к другу «липкие концы». Скрепить выступающие липкие концы двух молекул ДНК помогает другой фермент — ДНК-лигаза. Он лигирует, то есть «сшивает» между собой сахарофосфатные остовы двух фрагментов с образованием полной структуры двойной спирали ДНК. Внешне она ничем не отличается от обычной ДНК. Сейчас в арсенале генных инженеров имеется более 500 различных рестриктаз, способных разрезать ДНК примерно в 120 различных местах. Несколько рестриктаз и участки ДНК которые они могут разрезать представлены в таблице 5.1.

Таблица 5.1. Некоторые рестриктазы и расщепляемые ими последовательности.

Рестриктазы

Участки распознавания и

места разреза ДНК

Bam I

5`-Г-Г-А-Т-Ц-Ц-3`

3`-Ц-Ц-Т-А-Г-Г-5`

EcoR I

5`-Г-А-А-Т-Т-Ц-3`

3`-Ц-Т-Т-А-А-Г-5`

Hind III

5`-А-А-Г-Ц-Т-Т-3`

3`-Т-Т-Ц-Г-А-А-5`

Hae III

5`-Г-Г-Ц-Ц-3`

3`-Ц-Ц-Г-Г-5`

Hpa II

5`-Ц-Ц-Г-Г-3`

3`-Г-Г-Ц-Ц-5`

Sma I

5`-Ц-Ц-Ц -Г-Г-Г-3`

3`-Г-Г-Г- Ц-Ц-Ц-5`

С помощью этих и некоторых других ферментов многие исследователи начали конструировать и конструируют в настоящее время разнообразные по своим составным частям гибридные

(рекомбинантные) ДНК.

Но как полученным гибридным генам попасть в клетку и начать там работать?

Для доставки чужеродных генов в различные организмы ученые стали применять специальные устройства, так называемые вектора. Вектор – это молекула ДНК, способная самостоятельно реплицироваться в клетках различных организмов и обеспечивать размножение и работу встроенного в нее искусственно какого-либо гена. В английской литературе вектор часто обозначается словом vehicle – повозка.

Идеальными векторными молекулами, созданными самой природой, оказались плазмиды, представляющие собой небольшие кольцевые молекулы ДНК, самостоятельно живущие в цитоплазме бактерий. Плазмиды способны к автономной репликации, обладают генами устойчивости к различным антибиотикам, что позволяет легко обнаружить их присутствие в клетках, плазмиды могут внедряться в хромосому клетки хозяина, а также имеют участки ДНК для действия ряда рестриктаз. Это означает, что каждая такая рестриктаза может разрезать кольцо плазмидной ДНК и переводить ее в линейное состояние. После чего линейную плазмиду можно легко соединить с фрагментом ДНК другого вида с подходящими липкими концами.

Первым успешным вектором-повозкой, который начали использовать в генной инженерии стала кольцевая плазмида pSC101. Она несет только один участок расщепления (сайт рестрикции)

рестриктазой EcoR1 и превращается под действием этого фермента из кольцевой в линейную молекулу, концы, которой могут «слипаться» между собой или с любыми фрагментами другой ДНК, полученными под действием той же рестриктазы. Кроме того она несет ген устойчивости к антибиотику тетрациклину, а значит легко обнаруживается в бактериях если их растить на среде с этим антибиотиком. Все эти свойства pSC101 и были использованы для создания и клонирования первых гибридных (рекомбинантных) ДНК, которые были бы функционально активными, то есть могли бы стабильно существовать в клетке и наделять (трансформировать) ее новыми признаками. Этапы введения фрагмента

Определить последовательность аминокислот участка молекулы белка 129

чужеродной ДНК в плазмидный вектор pSC101 с помощью рестриктазы EcoR1 схематически показаны на рис. 5.2.

EcoRI ДНК

а)

EcoRI EcoRI

pSC101

Фрагмент ДНК

Т ТАА

АТТА А А

Т

Т

Рис. 5.2. Введение фрагмента рекомбинантной молекулы ДНК в плазмидный вектор pSC101 с помощью рестриктазы EcoRI, образующей «липкие» концы: а)— разрезание молекул ДНК рестриктазой и образование фрагментов с «липкими» концами; б) — гибридизация и сшивание ферментом лигазой фрагментов ДНК.

По мере развития методов генной инженерии совершенствовались и плазмидные вектора. Широкое распространение получала плазмида pBR322. У нее больше участков, разрезаемых различными рестриктазами, следовательно, с ней можно «сшивать» самые разные фрагменты ДНК. Более того, у pBR322 не один, а два маркера для селекции на бактериальных средах: помимо тетрациклина эта плазмида кодирует еще устойчивость к ампициллину (рис. 5.3.). Если один из этих генов (например, ген устойчивости к тетрациклину) разрезать определенной рестриктазой, то при встраивании в это место фрагмента чужеродной ДНК целостность гена нарушается и определяемый им признак исчезает. Это позволяет легко отбирать гибридные плазмиды, специальным образом введенные в бактериальные клетки кишечной

Задача на тему биосинтез белка 1. 

 Ан­ти­ко­до­ны тРНК по­сту­па­ют к ри­бо­со­мам в сле­ду­ю­щей по­сле­до­ва­тель­но­сти нук­лео­ти­дов УЦГ, ЦГА, ААУ, ЦЦЦ. Опре­де­ли­те по­сле­до­ва­тель­ность нук­лео­ти­дов на иРНК, по­сле­до­ва­тель­ность нук­лео­ти­дов на ДНК, ко­ди­ру­ю­щих опре­де­лен­ный белок и по­сле­до­ва­тель­ность ами­но­кис­лот во фраг­мен­те мо­ле­ку­лы син­те­зи­ру­е­мо­го белка, ис­поль­зуя таб­ли­цу ге­не­ти­че­ско­го кода:

По­яс­не­ние.

1) По прин­ци­пу ком­пле­мен­тар­но­сти по­сле­до­ва­тель­ность нук­лео­ти­дов на и-РНК: иРНК АГЦ-ГЦУ-УУА-ГГГ;

2) тогда по прин­ци­пу ком­пле­мен­тар­но­сти на ос­но­ве иРНК на­хо­дим ДНК: ТЦГ-ЦГА-ААТ-ЦЦЦ,

3) С по­мо­щью таб­ли­цы ге­не­ти­че­ско­го кода на ос­но­ве иРНК опре­де­ля­ем по­сле­до­ва­тель­ность ами­но­кис­лот: СЕР-АЛА-ЛЕЙ-ГЛИ.

3

2.

 По­сле­до­ва­тель­ность ами­но­кис­лот во фраг­мен­те мо­ле­ку­лы белка сле­ду­ю­щая: ФЕН-ГЛУ-МЕТ. Опре­де­ли­те, поль­зу­ясь таб­ли­цей ге­не­ти­че­ско­го кода, воз­мож­ные три­пле­ты ДНК, ко­то­рые ко­ди­ру­ют этот фраг­мент белка.

По­яс­не­ние.

1) Ами­но­кис­ло­та ФЕН ко­ди­ру­ет­ся сле­ду­ю­щи­ми три­пле­та­ми иРНК: УУУ или УУЦ, сле­до­ва­тель­но, на ДНК ее ко­ди­ру­ют три­пле­ты ААА или ААГ.

2) Ами­но­кис­ло­та ГЛУ ко­ди­ру­ет­ся сле­ду­ю­щи­ми три­пле­та­ми иРНК: ГАА или­ГАГ. Сле­до­ва­тель­но, на ДНК ее ко­ди­ру­ют три­пле­ты ЦТТ или ЦТЦ.

3) Ами­но­кис­ло­та МЕТ ко­ди­ру­ет­ся три­пле­том иРНК АУГ. Сле­до­ва­тель­но, на ДНК ее ко­ди­ру­ет три­плет ТАЦ.

3
Читайте так же:  Аргинин для чего нужен в спорте

3. 

Из­вест­но, что все виды РНК син­те­зи­ру­ют­ся на ДНК-мат­ри­це. Фраг­мент мо­ле­ку­лы ДНК, на ко­то­ром син­те­зи­ру­ет­ся уча­сток тРНК, имеет сле­ду­ю­щую по­сле­до­ва­тель­ность нук­лео­ти­дов ТТГ-ГАА-ААА-ЦГГ-АЦТ. Уста­но­ви­те нук­лео­тид­ную по­сле­до­ва­тель­ность участ­ка тРНК ко­то­рый син­те­зи­ру­ет­ся на дан­ном фраг­мен­те. Какой кодон иРНК будет со­от­вет­ство­вать цен­траль­но­му ан­ти­ко­до­ну этой тРНК? Какая ами­но­кис­ло­та будет транс­пор­ти­ро­вать­ся этой тРНК? Ответ по­яс­ни­те. Для ре­ше­ния за­да­ния ис­поль­зуй­те таб­ли­цу ге­не­ти­че­ско­го кода.

По­яс­не­ние.

1) Нук­лео­тид­ная по­сле­до­ва­тель­ность участ­ка тРНК ААЦ-ЦУУ-УУУ-ГЦЦ-УГА;

2) нук­лео­тид­ная по­сле­до­ва­тель­ность ан­ти­ко­до­на тРНК — УУУ;

3) нук­лео­тид­ная по­сле­до­ва­тель­ность ко­до­на иРНК — ААА;

4) транс­пор­ти­ру­е­мая ами­но­кис­ло­та — лизин.

При­ме­ча­ние.

В дан­ном типе за­да­ний клю­че­вы­ми сло­ва­ми яв­ля­ют­ся: «все виды РНК син­те­зи­ру­ют­ся на ДНК-мат­ри­це».

Т.е. нам не­об­хо­ди­мо найти имен­но тРНК — мо­ле­ку­лы, со­сто­я­щие из 70—90 нук­лео­ти­дов, ко­то­рые свер­ну­ты опре­де­лен­ным об­ра­зом и на­по­ми­на­ют по форме кле­вер­ный лист и пе­ре­но­сят ами­но­кис­ло­ты в био­син­те­зе белка. Син­те­зи­ру­ют­ся они на ДНК в опре­де­лен­ных участ­ках, ко­то­рые видны под мик­ро­ско­пом в виде яд­ры­шек.

По­это­му, сна­ча­ла на ДНК по прин­ци­пу ком­пле­мен­тар­но­сти опре­де­ля­ем уча­сток тРНК (так же как мы это де­ла­ли при опре­де­ле­нии иРНК).

Затем на­хо­дим тот три­плет, ко­то­рый яв­ля­ет­ся цен­траль­ным, имен­но его по прин­ци­пу ком­пле­мен­тар­но­сти пе­ре­во­дим в иРНК и толь­ко те­перь по таб­ли­це ге­не­ти­че­ско­го кода на­хо­дим ами­но­кис­ло­ту.

3

4.

 В про­цес­се транс­ля­ции участ­во­ва­ло 30 мо­ле­кул т-РНК. Опре­де­ли­те число ами­но­кис­лот, вхо­дя­щих в со­став син­те­зи­ру­е­мо­го белка, а также число три­пле­тов и нук­лео­ти­дов в гене, ко­то­рый ко­ди­ру­ет этот белок.

По­яс­не­ние.

1) Одна т-РНК транс­пор­ти­ру­ет одну ами­но­кис­ло­ту. Так как в син­те­зе белка участ­во­ва­ло 30 т-РНК, белок со­сто­ит из 30 ами­но­кис­лот.

2) Одну ами­но­кис­ло­ту ко­ди­ру­ет три­плет нук­лео­ти­дов, зна­чит, 30 ами­но­кис­лот ко­ди­ру­ет 30 три­пле­тов.

3) Три­плет со­сто­ит из 3 нук­лео­ти­дов, зна­чит ко­ли­че­ство нук­лео­ти­дов в гене, ко­ди­ру­ю­щем белок из 30 ами­но­кис­лот, равно 30х3=90.

3

5. 

 Опре­де­ли­те по­сле­до­ва­тель­ность нук­лео­ти­дов на и-РНК, ан­ти­ко­до­ны т-РНК и ами­но­кис­лот­ную по­сле­до­ва­тель­ность со­от­вет­ству­ю­ще­го фраг­мен­та мо­ле­ку­лы белка (ис­поль­зуя таб­ли­цу ге­не­ти­че­ско­го кода), если фраг­мент цепи ДНК имеет сле­ду­ю­щую по­сле­до­ва­тель­ность нук­лео­ти­дов: ГТ­ГЦЦГТ­ЦАААА.

По­яс­не­ние.

По прин­ци­пу ком­пле­мен­тар­но­сти опре­де­ля­ем по­сле­до­ва­тель­ность иРНК (с ДНК) и тРНК (с иРНК)

1) По­сле­до­ва­тель­ность на и-РНК: ЦАЦГ­Г­ЦА­ГУ­У­УУ;

2) ан­ти­ко­до­ны на т-РНК: ГУГ,ЦЦГ,УЦА,ААА;

3) ами­но­кис­лот­ная по­сле­до­ва­тель­ность: Гис-гли-сер-фен.

3

6. 

 Одна из цепей ДНК имеет по­сле­до­ва­тель­ность нук­лео­ти­дов: ЦАТ-ГГЦ-ТГТ–ТЦЦ–ГТЦ… Объ­яс­ни­те, как из­ме­нит­ся струк­ту­ра мо­ле­ку­лы белка, если про­изой­дет удво­е­ние чет­вер­то­го три­пле­та нук­лео­ти­дов в цепи ДНК?

По­яс­не­ние.

1) Про­изо­шла ду­пли­ка­ция. Новая цепь ДНК будет: ЦАТ — ГГЦ — ТГТ – ТЦЦ — ТЦЦ – ГТЦ.

2) Струк­ту­ра и-РНК будет: ГУА – ЦЦГ – АЦА – АГГ – АГГ – ЦАГ.

3) Про­изой­дет удли­не­ние мо­ле­ку­лы белка на одну ами­но­кис­ло­ту. Мо­ле­ку­ла белка будет со­сто­ять из ами­но­кис­лот: вал – про – тре – арг – арг – глн.
3

7.

 В био­син­те­зе по­ли­пеп­ти­да участ­ву­ют мо­ле­ку­лы т-РНК с ан­ти­ко­до­на­ми УГА, АУГ, АГУ, ГГЦ, ААУ. Опре­де­ли­те нук­лео­тид­ную по­сле­до­ва­тель­ность участ­ка каж­дой цепи мо­ле­ку­лы ДНК, ко­то­рый несет ин­фор­ма­цию о син­те­зи­ру­е­мом по­ли­пеп­ти­де, и число нук­лео­ти­дов, со­дер­жа­щих аде­нин (А), гу­а­нин (Г), тимин (Т), ци­то­зин (Ц) в двух­це­по­чеч­ной мо­ле­ку­ле ДНК. Ответ по­яс­ни­те.

По­яс­не­ние.

1) и-РНК: АЦУ – УАЦ – УЦА – ЦЦГ – УУА (по прин­ци­пу ком­пле­мен­тар­но­сти).

2) ДНК: 1-ая цепь: ТГА – АТГ – АГТ – ГГЦ – ААТ

2-ая цепь: АЦТ – ТАЦ –ТЦА –ЦЦГ — ТТА

3) ко­ли­че­ство нук­лео­ти­дов: А — 9 (30%), Т — 9 (30%),

так как А=Т; Г — 6 (20%), Ц — 6 (20%), так как Г=Ц.

3

8. 

 В био­син­те­зе белка участ­во­ва­ли т-РНК с ан­ти­ко­до­на­ми: УУА, ГГЦ, ЦГЦ, АУУ, ЦГУ. Опре­де­ли­те нук­лео­тид­ную по­сле­до­ва­тель­ность участ­ка каж­дой цепи мо­ле­ку­лы ДНК, ко­то­рый несет ин­фор­ма­цию о син­те­зи­ру­е­мом по­ли­пеп­ти­де, и число нук­лео­ти­дов, со­дер­жа­щих аде­нин, гу­а­нин, тимин, ци­то­зин в двух­це­по­чеч­ной мо­ле­ку­ле ДНК.

По­яс­не­ние.

1) Ан­ти­ко­до­ны т-РНК ком­пле­мен­тар­ны ко­до­нам и-РНК, а по­сле­до­ва­тель­ность нук­лео­ти­дов и-РНК ком­пле­мен­тар­на одной из цепей ДНК.

2) т-РНК: УУА, ГГЦ, ЦГЦ, АУУ, ЦГУ

и-РНК: ААУ-ЦЦГ-ГЦГ-УАА-ГЦА
1 цепь ДНК: ТТА-ГГЦ-ЦГЦ-АТТ-ЦГТ
2 цепь ДНК: ААТ-ЦЦГ-ГЦГ-ТАА-ГЦА.

3) В мо­ле­ку­ле ДНК А=Т=7, число Г=Ц=8.

3

9. 

В про­бир­ку по­ме­сти­ли ри­бо­со­мы из раз­ных кле­ток, весь набор ами­но­кис­лот и оди­на­ко­вые мо­ле­ку­лы и-РНК и т-РНК, со­зда­ли все усло­вия для син­те­за белка. По­че­му в про­бир­ке будет син­те­зи­ро­вать­ся один вид белка на раз­ных ри­бо­со­мах?

По­яс­не­ние.

1) Пер­вич­ная струк­ту­ра белка опре­де­ля­ет­ся по­сле­до­ва­тель­но­стью ами­но­кис­лот, за­шиф­ро­ван­ных на участ­ке мо­ле­ку­лы ДНК. ДНК яв­ля­ет­ся мат­ри­цей для мо­ле­ку­лы и-РНК.

2) Мат­ри­цей для син­те­за белка яв­ля­ет­ся мо­ле­ку­ла и-РНК, а они в про­бир­ке оди­на­ко­вые.

3) К месту син­те­за белка т-РНК транс­пор­ти­ру­ют ами­но­кис­ло­ты в со­от­вет­ствии с ко­до­на­ми и-РНК.

3

10.

 Опре­де­ли­те:по­сле­до­ва­тель­ность нук­лео­ти­дов на и-РНК, ан­ти­ко­до­ны со­от­вет­ству­ю­щих т-РНК и ами­но­кис­лот­ную по­сле­до­ва­тель­ность со­от­вет­ству­ю­ще­го фраг­мен­та мо­ле­ку­лы белка (ис­поль­зуя таб­ли­цу ге­не­ти­че­ско­го кода),если фраг­мент цепи ДНК имеет сле­ду­ю­щую по­сле­до­ва­тель­ность нук­лео­ти­дов: ГТГ­ТАТГ­ГА­АГТ.

По­яс­не­ние.

1) ЦАЦ-АУА-ЦЦУ-УЦА — и-РНК.

2) ГУГ; УАУ; ГГА; АГУ — ан­ти­ко­до­ны т-РНК.

3) Ами­но­кис­ло­ты: Гис-иле-про-сер

3

11. 

 Фраг­мент цепи ДНК имеет сле­ду­ю­щую по­сле­до­ва­тель­ность нук­лео­ти­дов: ТАЦЦЦТ­ЦАЦТТГ. Опре­де­ли­те по­сле­до­ва­тель­ность нук­лео­ти­дов на иРНК, ан­ти­ко­до­ны со­от­вет­ству­ю­щих тРНК и ами­но­кис­лот­ную по­сле­до­ва­тель­ность со­от­вет­ству­ю­ще­го фраг­мен­та мо­ле­ку­лы белка, ис­поль­зуя таб­ли­цу ге­не­ти­че­ско­го кода.

По­яс­не­ние.

ДНК ТАЦ ЦЦТ ЦАЦ ТТГ

1) иРНК АУГ ГГА ГУГ ААЦ.

2) Ан­ти­ко­до­ны тРНК УАЦ ЦЦУ ЦАЦ УУГ.

3) По­сле­до­ва­тель­ность ами­но­кис­лот: мет-гли-вал-асн.

3

12.

 Фраг­мент цепи ДНК имеет сле­ду­ю­щую по­сле­до­ва­тель­ность нук­лео­ти­дов: ТТА­ЦАГГ­ТТ­ТАТ. Опре­де­ли­те по­сле­до­ва­тель­ность нук­лео­ти­дов на иРНК, ан­ти­ко­до­ны со­от­вет­ству­ю­щих тРНК и ами­но­кис­лот­ную по­сле­до­ва­тель­ность со­от­вет­ству­ю­ще­го фраг­мен­та мо­ле­ку­лы белка, ис­поль­зуя таб­ли­цу ге­не­ти­че­ско­го кода.

По­яс­не­ние.

1) ДНК ТТА-ЦАГ-ГТТ-ТАТиРНК ААУ-ГУЦ-ЦАА-АУА.

2) Ан­ти­ко­до­ны тРНК УУА, ЦАГ, ГУУ, УАУ.

3) По­сле­до­ва­тель­ность ами­но­кис­лот: асн-вал-глн-иле.

3

13.

 Белок со­сто­ит из 100 ами­но­кис­лот. Уста­но­ви­те, во сколь­ко раз мо­ле­ку­ляр­ная масса участ­ка гена, ко­ди­ру­ю­ще­го дан­ный белок, пре­вы­ша­ет мо­ле­ку­ляр­ную массу белка, если сред­няя мо­ле­ку­ляр­ная масса ами­но­кис­ло­ты – 110, а нук­лео­ти­да — 300. Ответ по­яс­ни­те.

По­яс­не­ние.

Эле­мен­ты от­ве­та:1) ге­не­ти­че­ский код три­пле­тен, сле­до­ва­тель­но, белок, со­сто­я­щий из 100 ами­но­кис­лот, ко­ди­ру­ют 300 нук­лео­ти­дов;
2) мо­ле­ку­ляр­ная масса белка 100 х 110 = 11000; мо­ле­ку­ляр­ная масса гена 300 х 300 = 90000;
3) уча­сток ДНК тя­же­лее, чем ко­ди­ру­е­мый им белок, в 8 раз (90 000/11 000).

14..

 В про­цес­се транс­ля­ции участ­во­ва­ло 30 мо­ле­кул тРНК. Опре­де­ли­те число ами­но­кис­лот, вхо­дя­щих в со­став син­те­зи­ру­е­мо­го белка, а также число три­пле­тов и нук­лео­ти­дов в гене, ко­то­рый ко­ди­ру­ет этот белок.

По­яс­не­ние. 1) одна тРНК транс­пор­ти­ру­ет одну ами­но­кис­ло­ту, сле­до­ва­тель­но, 30 тРНК со­от­вет­ству­ют 30 ами­но­кис­ло­там, и белок со­сто­ит из 30 ами­но­кис­лот;

2) одну ами­но­кис­ло­ту ко­ди­ру­ет три­плет нук­лео­ти­дов, зна­чит, 30 ами­но­кис­лот, ко­ди­ру­ют 30 три­пле­тов;

3) ко­ли­че­ство нук­лео­ти­дов в гене, ко­ди­ру­ю­щем белок из 30 ами­но­кис­лот, 30 · 3 = 90.

15. 

ом син­те­зи­ру­ет­ся уча­сток цен­траль­ной петли тРНК, имеет сле­ду­ю­щую по­сле­до­ва­тель­ность нук­лео­ти­дов АТА­ГЦТ­ГА­АЦГ­ГАЦТ. Уста­но­ви­те нук­лео­тид­ную по­сле­до­ва­тель­ность участ­ка тРНК, ко­то­рый син­те­зи­ру­ет­ся на дан­ном фраг­мен­те, и ами­но­кис­ло­ту, ко­то­рую будет пе­ре­но­сить эта тРНК в про­цес­се био­син­те­за белка, если тре­тий три­плет со­от­вет­ству­ет ан­ти­ко­до­ну тРНК. Ответ по­яс­ни­те. Для ре­ше­ния за­да­чи ис­поль­зуй­те таб­ли­цу ге­не­ти­че­ско­го кода.  

      Пра­ви­ла поль­зо­ва­ния таб­ли­цей

Пер­вый нук­лео­тид в три­пле­те бе­рет­ся из ле­во­го вер­ти­каль­но­го ряда, вто­рой – из верх­не­го го­ри­зон­таль­но­го ряда и тре­тий – из пра­во­го вер­ти­каль­но­го. Там, где пе­ре­се­кут­ся линии, иду­щие от всех трёх нук­лео­ти­дов, и на­хо­дит­ся ис­ко­мая ами­но­кис­ло­та

УФенФен
Лей
Лей
СерСер
Сер
Сер
ТирТир

ЦисЦис

Три
У

Ц

А

Г

ЦЛейЛей
Лей
Лей
ПроПро
Про
Про
ГисГис
Глн
Глн
АргАрг
Арг
Арг
У

Ц

А

Г

АИлеИле
Иле
Мет
ТреТре
Тре
Тре
АснАсн
Лиз
Лиз
СерСер
Арг
Арг
У

Ц

А

Г

ГВалВал
ВАл
Вал
АлаАла
Ала
Ала
АспАсп
Глу
Глу
ГлнГлн
Глн
Глн
У

Ц

А

Г

По­яс­не­ние. 1) нук­лео­тид­ная по­сле­до­ва­тель­ность участ­ка тРНК УА­УЦ­ГА­ЦУ­У­ГЦ­ЦУ­ГА;

2) нук­лео­тид­ная по­сле­до­ва­тель­ность ан­ти­ко­до­на ЦУУ (тре­тий три­плет) со­от­вет­ству­ет ко­до­ну на иРНК ГАА;

3) по таб­ли­це ге­не­ти­че­ско­го кода этому ко­до­ну со­от­вет­ству­ет ами­но­кис­ло­та ГЛУ, ко­то­рую будет пе­ре­но­сить дан­ная тРНК.

16. 

Уча­сток мо­ле­ку­лы ДНК имеет сле­ду­ю­щий со­став: -Г-А-Т-Г-А-А-Т-А-Г-Т-Г-Ц-Т-Т-Ц. Пе­ре­чис­ли­те не менее 3 по­след­ствий, к ко­то­рым может при­ве­сти слу­чай­ная за­ме­на седь­мо­го нук­лео­ти­да ти­ми­на на ци­то­зин (Ц).  

      Пра­ви­ла поль­зо­ва­ния таб­ли­цей

Пер­вый нук­лео­тид в три­пле­те бе­рет­ся из ле­во­го вер­ти­каль­но­го ряда, вто­рой – из верх­не­го го­ри­зон­таль­но­го ряда и тре­тий – из пра­во­го вер­ти­каль­но­го. Там, где пе­ре­се­кут­ся линии, иду­щие от всех трёх нук­лео­ти­дов, и на­хо­дит­ся ис­ко­мая ами­но­кис­ло­та

УФенФен
Лей
Лей
СерСер
Сер
Сер
ТирТир

ЦисЦис

Три
У

Ц

А

Г

ЦЛейЛей
Лей
Лей
ПроПро
Про
Про
ГисГис
Глн
Глн
АргАрг
Арг
Арг
У

Ц

А

Г

АИлеИле
Иле
Мет
ТреТре
Тре
Тре
АснАсн
Лиз
Лиз
СерСер
Арг
Арг
У

Ц

А

Г

ГВалВал
ВАл
Вал
АлаАла
Ала
Ала
АспАсп
Глу
Глу
ГлнГлн
Глн
Глн
У

Ц

А

Г

По­яс­не­ние. 1) про­изой­дет ген­ная му­та­ция — из­ме­нит­ся кодон тре­тьей ами­но­кис­ло­ты;

2) в белке может про­изой­ти за­ме­на одной ами­но­кис­ло­ты на дру­гую, в ре­зуль­та­те из­ме­нит­ся пер­вич­ная струк­ту­ра белка;

3) могут из­ме­нить­ся все осталь­ные струк­ту­ры белка, что по­вле­чет за собой по­яв­ле­ние у ор­га­низ­ма но­во­го при­зна­ка.

17. 

 Фраг­мент цепи ДНК имеет по­сле­до­ва­тель­ность нук­лео­ти­дов ГТГ­ТАТГ­ГА­АГТ. Опре­де­ли­те по­сле­до­ва­тель­ность нук­лео­ти­дов на иРНК, ан­ти­ко­до­ны со­от­вет­ству­ю­щих тРНК и по­сле­до­ва­тель­ность ами­но­кис­лот во фраг­мен­те мо­ле­ку­лы белка, ис­поль­зуя таб­ли­цу ге­не­ти­че­ско­го кода.  

      Пра­ви­ла поль­зо­ва­ния таб­ли­цей

Пер­вый нук­лео­тид в три­пле­те бе­рет­ся из ле­во­го вер­ти­каль­но­го ряда, вто­рой – из верх­не­го го­ри­зон­таль­но­го ряда и тре­тий – из пра­во­го вер­ти­каль­но­го. Там, где пе­ре­се­кут­ся линии, иду­щие от всех трёх нук­лео­ти­дов, и на­хо­дит­ся ис­ко­мая ами­но­кис­ло­та

УФенФен
Лей
Лей
СерСер
Сер
Сер
ТирТир

ЦисЦис

Три
У

Ц

А

Г

ЦЛейЛей
Лей
Лей
ПроПро
Про
Про
ГисГис
Глн
Глн
АргАрг
Арг
Арг

У

Ц

А

Г

АИлеИле
Иле
Мет
ТреТре
Тре
Тре
АснАсн
Лиз
Лиз
СерСер
Арг
Арг
У

Ц

А

Г

ГВалВал
ВАл
Вал
АлаАла
Ала
Ала
АспАсп
Глу
Глу
ГлнГлн
Глн
Глн
У

Ц

А

Г

По­яс­не­ние. 1) по­сле­до­ва­тель­ность нук­лео­ти­дов на иРНК: ЦА­ЦА­У­АЦ­ЦУ­У­ЦА;

2) ан­ти­ко­до­ны мо­ле­кул тРНК: ГУГ, УАУ, ГГА, АГУ;

3) по­сле­до­ва­тель­ность ами­но­кис­лот в мо­ле­ку­ле белка: гис-иле-про-сер.

18.

Фраг­мент ри­бо­сом­но­го гена имеет по­сле­до­ва­тель­ность АТТ­ГЦЦ­ГАТ­ТАЦ­ЦАА­АГ­ТАЦ­ЦА­АТ. Ка­ко­ва будет по­сле­до­ва­тель­ность РНК, ко­ди­ру­е­мая этим участ­ком? К ка­ко­му клас­су РНК она будет от­но­сить­ся? Ка­ко­ва будет её функ­ция?

По­яс­не­ние. 1. По­сле­до­ва­тель­ность РНК — УА­АЦГ­Г­ЦУА­А­УГ­ГУ­У­У­ЦА­УГ­ГУ­УА.

2. В ри­бо­со­ме на­хо­дит­ся рРНК, об­ра­зу­ю­ща­я­ся в про­цес­се тран­скрип­ции с дан­но­го участ­ка ДНК.

3. Она участ­ву­ет в син­те­зе белка, свя­зы­ва­ет иРНК с ри­бо­со­мой.

19. 

 Фраг­мент ри­бо­сом­но­го гена имеет по­сле­до­ва­тель­ность ЦЦЦ­ТАТГ­ТАТ­ТАЦГ­ГА­А­ГАГ­Г­ЦАТТ. Ка­ко­ва будет по­сле­до­ва­тель­ность РНК, ко­ди­ру­е­мая этим участ­ком? К ка­ко­му клас­су РНК она будет от­но­сить­ся? Ка­ко­ва будет её функ­ция?

По­яс­не­ние. 1. По­сле­до­ва­тель­ность РНК — ГГ­ГАУ­А­ЦА­УА­А­У­ГЦ­ЦУ­У­ЦУЦЦ­ГУАА.

2. В ри­бо­со­ме на­хо­дит­ся рРНК, об­ра­зу­ю­ща­я­ся в про­цес­се тран­скрип­ции с дан­но­го участ­ка ДНК.

3. Она участ­ву­ет в син­те­зе белка, свя­зы­ва­ет иРНК с ри­бо­со­мой.

20. 

 Уча­сток мо­ле­ку­лы ДНК имеет сле­ду­ю­щий со­став: Г-А-Т-Г-А-А-Т-А-Г-Т-Г-Ц-Т-Т-Ц. Пе­ре­чис­ли­те не менее 3-х по­след­ствий, к ко­то­рым может при­ве­сти слу­чай­ная за­ме­на седь­мо­го нук­лео­ти­да ти­ми­на на ци­то­зин (Ц).

По­яс­не­ние. 1) про­изой­дет ген­ная му­та­ция — из­ме­нит­ся кодон тре­тьей ами­но­кис­ло­ты;

2) в белке может про­изой­ти за­ме­на одной ами­но­кис­ло­ты на дру­гую, в ре­зуль­та­те из­ме­нит­ся пер­вич­ная струк­ту­ра белка;

3) могут из­ме­нить­ся все осталь­ные струк­ту­ры белка, что по­вле­чет за собой по­яв­ле­ние у ор­га­низ­ма но­во­го при­зна­ка.

———

Дуб­ли­ру­ет за­да­ние 11378.

21. 

 Даны ан­ти­ко­до­ны т-РНК. Ис­поль­зуя таб­ли­цу ге­не­ти­че­ско­го кода, опре­де­ли­те по­сле­до­ва­тель­ность ами­но­кис­лот во фраг­мен­те мо­ле­ку­лы белка, ко­до­ны и-РНК и три­пле­ты во фраг­мен­те гена, ко­ди­ру­ю­ще­го этот белок. Ан­ти­ко­до­ны т-РНК:

ГАА, ГЦА, ААА, АЦЦ.

Ге­не­ти­че­ский код (иРНК)

Пра­ви­ла поль­зо­ва­ния таб­ли­цей Пер­вый нук­лео­тид в три­пле­те берётся из ле­во­го вер­ти­каль­но­го ряда, вто­рой — из верх­не­го го­ри­зон­таль­но­го ряда и тре­тий — из пра­во­го вер­ти­каль­но­го. Там, где пе­ре­се­кут­ся линии, иду­щие от всех трёх нук­лео­ти­дов, и на­хо­дит­ся ис­ко­мая ами­но­кис­ло­та.

По­яс­не­ние. 1) Ко­до­ны и-РНК: ЦУУ-ЦГУ-УУУ-УГГ (опре­де­ля­ем по прин­ци­пу ком­пле­мен­тар­но­сти).

2) Ами­но­кис­ло­ты: лей-арг-фен-три (опре­де­ля­ем с по­мо­щью таб­ли­цы ге­не­ти­че­ско­го кода).

3) Фраг­мент гена: ГАА-ГЦА-ААА-АЦЦ (опре­де­ля­ем по прин­ци­пу ком­пле­мен­тар­но­сти на ос­но­ве иРНК).

22. 

 Из­вест­но, что все виды РНК син­те­зи­ру­ют­ся на ДНК-мат­ри­це. Фраг­мент цепи ДНК, на ко­то­рой син­те­зи­ру­ет­ся уча­сток цен­траль­ной петли тРНК, имеет сле­ду­ю­щую по­сле­до­ва­тель­ность нук­лео­ти­дов: ТЦЦ­Г­ЦА­ТАЦ­ГА­ТАГГ. Уста­но­ви­те нук­лео­тид­ную по­сле­до­ва­тель­ность участ­ка тРНК, ко­то­рый син­те­зи­ру­ет­ся на дан­ном фраг­мен­те, и ами­но­кис­ло­ту, ко­то­рую будет пе­ре­но­сить эта тРНК в про­цес­се био­син­те­за белка, если тре­тий три­плет яв­ля­ет­ся ан­ти­ко­до­ном тРНК. Ответ по­яс­ни­те. Для ре­ше­ния за­да­ния ис­поль­зуй­те таб­ли­цу ге­не­ти­че­ско­го кода.

Читайте так же:  Нарушение последовательности аминокислот в молекуле белка

Ге­не­ти­че­ский код (иРНК)
Пра­ви­ла поль­зо­ва­ния таб­ли­цей

Пер­вый нук­лео­тид в три­пле­те берётся из ле­во­го вер­ти­каль­но­го ряда, вто­рой — из верх­не­го го­ри­зон­таль­но­го ряда и тре­тий — из пра­во­го вер­ти­каль­но­го. Там, где пе­ре­се­кут­ся линии, иду­щие от всех трёх нук­лео­ти­дов, и на­хо­дит­ся ис­ко­мая ами­но­кис­ло­та.

По­яс­не­ние. 1) Син­те­зи­ру­е­мая тРНК — АГ­ГЦ­ГУ­А­У­Г­ЦУ­А­УЦЦ (по прин­ци­пу ком­пле­мен­тар­но­сти на ос­но­ве ука­зан­ной цепи ДНК)

2) Так как ан­ти­ко­дон тРНК — тре­тий три­плет — АУГ по усло­вию, то кодон на иРНК — УАЦ

3) Поль­зу­ясь таб­ли­цей ге­не­ти­че­ско­го кода опре­де­ля­ем, что кодон на иРНК — УАЦ — ко­ди­ру­ет ами­но­кис­ло­ту ТИР

23. 

 И-РНК со­сто­ит из 156 нук­лео­ти­дов. Опре­де­ли­те число ами­но­кис­лот, вхо­дя­щих в ко­ди­ру­е­мый ею белок, число мо­ле­кул т-РНК, участ­ву­ю­щих в про­цес­се био­син­те­за этого белка, и ко­ли­че­ство три­пле­тов в гене, ко­ди­ру­ю­щем пер­вич­ную струк­ту­ру белка. Объ­яс­ни­те по­лу­чен­ные ре­зуль­та­ты.

По­яс­не­ние. 1. Белок со­дер­жит 52 ами­но­кис­ло­ты, т.к. одну ами­но­кис­ло­ту ко­ди­ру­ет один три­плет (156:3).

2. Т-РНК транс­пор­ти­ру­ет к месту син­те­за белка одну ами­но­кис­ло­ту, сле­до­ва­тель­но, всего в син­те­зе участ­ву­ют 52 т-РНК.

3. В гене пер­вич­ную струк­ту­ру белка ко­ди­ру­ют 52 три­пле­та, так как каж­дая ами­но­кис­ло­та ко­ди­ру­ет­ся одним три­пле­том

24. 

 В ре­зуль­та­те му­та­ции во фраг­мен­те мо­ле­ку­лы белка ами­но­кис­ло­та трео­нин (тре) за­ме­ни­лась на глу­та­мин (глн). Опре­де­ли­те ами­но­кис­лот­ный со­став фраг­мен­та мо­ле­ку­лы нор­маль­но­го и му­ти­ро­ван­но­го белка и фраг­мент му­ти­ро­ван­ной иРНК, если в норме иРНК имеет по­сле­до­ва­тель­ность: ГУ­ЦА­ЦА­ГЦ­ГАУ­ЦА­АУ. Ответ по­яс­ни­те. Для ре­ше­ния за­да­ния ис­поль­зуй­те таб­ли­цу ге­не­ти­че­ско­го кода.

Пра­ви­ла поль­зо­ва­ния таб­ли­цей

Пер­вый нук­лео­тид в три­пле­те берётся из ле­во­го вер­ти­каль­но­го ряда, вто­рой — из верх­не­го го­ри­зон­таль­но­го ряда и тре­тий — из пра­во­го вер­ти­каль­но­го. Там, где пе­ре­се­кут­ся линии, иду­щие от всех трёх нук­лео­ти­дов, и на­хо­дит­ся ис­ко­мая ами­но­кис­ло­та.

По­яс­не­ние. 1) иРНК ГУЦ−АЦА-ГЦГ- АУЦ- ААУ

нор­маль­ный белок вал тре ала иле асн

Опре­де­ля­ем по­сле­до­ва­тель­ность ами­но­кис­лот с по­мо­щью таб­ли­цы ге­не­ти­че­ско­го кода.

2) После му­та­ции фраг­мент мо­ле­ку­лы белка будет иметь со­став вал-глн-ала-иле-асн.

3) Глу­та­мин ко­ди­ру­ет­ся двумя ко­до­на­ми ЦАА и ЦАГ,

сле­до­ва­тель­но, му­ти­ро­ван­ная иРНК будет ГУЦ−ЦАА−ГЦГ−АУЦ−ААУ или ГУЦ−ЦАГ−ГЦГ−АУЦ−ААУ.

До­пол­не­ние.

Ско­рее всего про­изо­шла му­та­ция — по­во­рот нук­лео­ти­дов на 180°, т.е. А по­ме­ня­лись с Ц — три­плет АЦА пре­вра­тил­ся в ЦАА и тогда

му­ти­ро­ван­ная иРНК будет ГУЦ−

ЦАА −ГЦГ−АУЦ−АА

25.

 Из­вест­но, что все виды РНК син­те­зи­ру­ют­ся на ДНК-мат­ри­це. Фраг­мент цепи ДНК, на ко­то­рой син­те­зи­ру­ет­ся уча­сток цен­траль­ной петли тРНК, имеет сле­ду­ю­щую по­сле­до­ва­тель­ность нук­лео­ти­дов: АЦГГ­ТА­АТТ­ГЦ­ТАТЦ. Уста­но­ви­те нук­лео­тид­ную по­сле­до­ва­тель­ность участ­ка тРНК, ко­то­рый син­те­зи­ру­ет­ся на дан­ном фраг­мен­те, и ами­но­кис­ло­ту, ко­то­рую будет пе­ре­но­сить эта тРНК в про­цес­се био­син­те­за белка, если тре­тий три­плет со­от­вет­ству­ет ан­ти­ко­до­ну тРНК. Ответ по­яс­ни­те. Для ре­ше­ния за­да­ния ис­поль­зуй­те таб­ли­цу ге­не­ти­че­ско­го кода.

Пра­ви­ла поль­зо­ва­ния таб­ли­цей

Пер­вый нук­лео­тид в три­пле­те берётся из ле­во­го вер­ти­каль­но­го ряда, вто­рой — из верх­не­го го­ри­зон­таль­но­го ряда и тре­тий — из пра­во­го вер­ти­каль­но­го. Там, где пе­ре­се­кут­ся линии, иду­щие от всех трёх нук­лео­ти­дов, и на­хо­дит­ся ис­ко­мая ами­но­кис­ло­та.

По­яс­не­ние. 1) Син­те­зи­ру­е­мая тРНК — УГЦ-ЦАУ-УАА-ЦГА-УАГ (по прин­ци­пу ком­пле­мен­тар­но­сти на ос­но­ве ука­зан­ной цепи ДНК)

2) Так как ан­ти­ко­дон тРНК — тре­тий три­плет — УАА по усло­вию, то кодон на иРНК по прин­ци­пу ком­пле­мен­тар­но­сти — АУУ

3) Поль­зу­ясь таб­ли­цей ге­не­ти­че­ско­го кода опре­де­ля­ем, что кодон на иРНК — АУУ — ко­ди­ру­ет ами­но­кис­ло­ту иле

26. 

 В ре­зуль­та­те му­та­ции во фраг­мен­те мо­ле­ку­лы белка ами­но­кис­ло­та фе­нил­ала­нин (фен) за­ме­ни­лась на лизин (лиз). Опре­де­ли­те ами­но­кис­лот­ный со­став фраг­мен­та мо­ле­ку­лы нор­маль­но­го и му­ти­ро­ван­но­го белка и фраг­мент му­ти­ро­ван­ной иРНК, если в норме иРНК имеет по­сле­до­ва­тель­ность: ЦУЦ­Г­ЦА­АЦ­ГУ­У­ЦА­АУ. Ответ по­яс­ни­те. Для ре­ше­ния за­да­ния ис­поль­зуй­те таб­ли­цу ге­не­ти­че­ско­го кода.

Пра­ви­ла поль­зо­ва­ния таб­ли­цей

Пер­вый нук­лео­тид в три­пле­те берётся из ле­во­го вер­ти­каль­но­го ряда, вто­рой — из верх­не­го го­ри­зон­таль­но­го ряда и тре­тий — из пра­во­го вер­ти­каль­но­го. Там, где пе­ре­се­кут­ся линии, иду­щие от всех трёх нук­лео­ти­дов, и на­хо­дит­ся ис­ко­мая ами­но­кис­ло­та.

По­яс­не­ние. 1) иРНК ЦУЦ-ГЦА-АЦГ-УУЦ-ААУ

нор­маль­ный белок лей- ала- тре -фен -асн

Опре­де­ля­ем по­сле­до­ва­тель­ность ами­но­кис­лот с по­мо­щью таб­ли­цы ге­не­ти­че­ско­го кода.

2) После му­та­ции фраг­мент мо­ле­ку­лы белка будет иметь со­став лей- ала- тре -лиз -асн

3) Лизин ко­ди­ру­ет­ся двумя ко­до­на­ми ААА и ААГ,

сле­до­ва­тель­но, му­ти­ро­ван­ная иРНК будет ЦУЦ-ГЦА-АЦГ-ААА-ААУ или ЦУЦ-ГЦА-АЦГ-ААГ-ААУ

До­пол­не­ние.

Ско­рее всего про­изо­шла му­та­ция — при ко­то­рой три­плет ААГ (ком­пле­мен­тар­ный УУЦ на ДНК) — не пе­ре­вел­ся по прин­ци­пу ком­пле­мен­тар­но­сти, а «пе­ре­пи­сал­ся как есть»

му­ти­ро­ван­ная иРНК будет ЦУЦ-ГЦА-АЦГ-

ААГ -ААУ

27. 

 В био­син­те­зе по­ли­пеп­ти­да участ­ву­ют мо­ле­ку­лы тРНК с ан­ти­ко­до­на­ми УАЦ, УУУ, ГЦЦ, ЦАА в дан­ной по­сле­до­ва­тель­но­сти. Опре­де­ли­те со­от­вет­ству­ю­щую по­сле­до­ва­тель­ность нук­лео­ти­дов на иРНК, ДНК и по­сле­до­ва­тель­ность ами­но­кис­лот во фраг­мен­те мо­ле­ку­лы белка, ис­поль­зуя таб­ли­цу ге­не­ти­че­ско­го кода.

Пра­ви­ла поль­зо­ва­ния таб­ли­цей

Пер­вый нук­лео­тид в три­пле­те берётся из ле­во­го вер­ти­каль­но­го ряда, вто­рой — из верх­не­го го­ри­зон­таль­но­го ряда и тре­тий — из пра­во­го вер­ти­каль­но­го. Там, где пе­ре­се­кут­ся линии, иду­щие от всех трёх нук­лео­ти­дов, и на­хо­дит­ся ис­ко­мая ами­но­кис­ло­та.

По­яс­не­ние. 1) Ко­до­ны и-РНК: АУГ-ААА-ЦГГ-ГУУ (опре­де­ля­ем по прин­ци­пу ком­пле­мен­тар­но­сти).

2) Ами­но­кис­ло­ты: мет-лиз-арг-вал (опре­де­ля­ем с по­мо­щью таб­ли­цы ге­не­ти­че­ско­го кода).

3) Фраг­мент гена: ТАЦ-ТТТ-ГЦЦ-ЦАА (опре­де­ля­ем по прин­ци­пу ком­пле­мен­тар­но­сти на ос­но­ве иРНК).

28. 

 В био­син­те­зе фраг­мен­та мо­ле­ку­лы белка участ­во­ва­ли по­сле­до­ва­тель­но мо­ле­ку­лы тРНК с ан­ти­ко­до­на­ми АЦЦ, ГУЦ, УГА, ЦЦА, ААА. Опре­де­ли­те ами­но­кис­лот­ную по­сле­до­ва­тель­ность син­те­зи­ру­е­мо­го фраг­мен­та мо­ле­ку­лы белка и нук­лео­тид­ную по­сле­до­ва­тель­ность участ­ка двух­це­по­чеч­ной мо­ле­ку­лы ДНК, в ко­то­рой за­ко­ди­ро­ва­на ин­фор­ма­ция о пер­вич­ной струк­ту­ре фраг­мен­та белка. Объ­яс­ни­те по­сле­до­ва­тель­ность Ваших дей­ствий. Для ре­ше­ния за­да­чи ис­поль­зуй­те таб­ли­цу ге­не­ти­че­ско­го кода.

Пра­ви­ла поль­зо­ва­ния таб­ли­цей

Пер­вый нук­лео­тид в три­пле­те берётся из ле­во­го вер­ти­каль­но­го ряда, вто­рой — из верх­не­го го­ри­зон­таль­но­го ряда и тре­тий — из пра­во­го вер­ти­каль­но­го. Там, где пе­ре­се­кут­ся линии, иду­щие от всех трёх нук­лео­ти­дов, и на­хо­дит­ся ис­ко­мая ами­но­кис­ло­та.

По­яс­не­ние. 1) Ко­до­ны и-РНК: УГГ-ЦАГ-АЦУ-ГГУ-УУУ (опре­де­ля­ем по прин­ци­пу ком­пле­мен­тар­но­сти).

Ами­но­кис­ло­ты: три -глн — тре-гли -фен (опре­де­ля­ем с по­мо­щью таб­ли­цы ге­не­ти­че­ско­го кода).

3) Фраг­мент дву­це­по­чеч­ной ДНК. Первую цепь опре­де­ля­ем по прин­ци­пу ком­пле­мен­тар­но­сти на ос­но­ве иРНК, вто­рую це­поч­ку по прин­ци­пу ком­пле­мен­тар­но­сти на ос­но­ве пер­вой ДНК.

I ДНК: АЦЦ-ГТЦ-ТГА-ЦЦА-ААА

II ДНК: ТГГ -ЦАГ-АЦТ-ГГТ-ТТТ

29. 

 В био­син­те­зе фраг­мен­та мо­ле­ку­лы белка участ­во­ва­ли по­сле­до­ва­тель­но мо­ле­ку­лы тРНК с ан­ти­ко­до­на­ми ААГ, ААУ, ГГА, УАА, ЦАА. Опре­де­ли­те ами­но­кис­лот­ную по­сле­до­ва­тель­ность син­те­зи­ру­е­мо­го фраг­мен­та мо­ле­ку­лы белка и нук­лео­тид­ную по­сле­до­ва­тель­ность участ­ка двух­це­по­чеч­ной мо­ле­ку­лы ДНК, в ко­то­рой за­ко­ди­ро­ва­на ин­фор­ма­ция о пер­вич­ной струк­ту­ре фраг­мен­та белка. Объ­яс­ни­те по­сле­до­ва­тель­ность ваших дей­ствий. Для ре­ше­ния за­да­чи ис­поль­зуй­те таб­ли­цу ге­не­ти­че­ско­го кода.

Пра­ви­ла поль­зо­ва­ния таб­ли­цей

Пер­вый нук­лео­тид в три­пле­те берётся из ле­во­го вер­ти­каль­но­го ряда, вто­рой — из верх­не­го го­ри­зон­таль­но­го ряда и тре­тий — из пра­во­го вер­ти­каль­но­го. Там, где пе­ре­се­кут­ся линии, иду­щие от всех трёх нук­лео­ти­дов, и на­хо­дит­ся ис­ко­мая ами­но­кис­ло­та.

По­яс­не­ние. 1) Ко­до­ны и-РНК: УУЦ-УУА-ЦЦУ-АУУ-ГУУ (опре­де­ля­ем по прин­ци­пу ком­пле­мен­тар­но­сти).

2) Ами­но­кис­ло­ты: фен — лей-про- иле- вал (опре­де­ля­ем с по­мо­щью таб­ли­цы ге­не­ти­че­ско­го кода).

3) Фраг­мент дву­це­по­чеч­ной ДНК. Первую цепь опре­де­ля­ем по прин­ци­пу ком­пле­мен­тар­но­сти на ос­но­ве иРНК, вто­рую це­поч­ку по прин­ци­пу ком­пле­мен­тар­но­сти на ос­но­ве пер­вой ДНК.

I ДНК: ААГ-ААТ-ГГА-ТАА-ЦАА

II ДНК: ТТЦ-ТТА-ЦЦТ-АТТ-ГТТ

30

 В био­син­те­зе фраг­мен­та мо­ле­ку­лы белка участ­во­ва­ли по­сле­до­ва­тель­но мо­ле­ку­лы тРНК с ан­ти­ко­до­на­ми АГЦ, АЦЦ, ГУА, ЦУА, ЦГА. Опре­де­ли­те ами­но­кис­лот­ную по­сле­до­ва­тель­ность син­те­зи­ру­е­мо­го фраг­мен­та мо­ле­ку­лы белка и нук­лео­тид­ную по­сле­до­ва­тель­ность участ­ка двух­це­по­чеч­ной мо­ле­ку­лы ДНК, в ко­то­рой за­ко­ди­ро­ва­на ин­фор­ма­ция о пер­вич­ной струк­ту­ре фраг­мен­та белка. Объ­яс­ни­те по­сле­до­ва­тель­ность ваших дей­ствий. Для ре­ше­ния за­да­чи ис­поль­зуй­те таб­ли­цу ге­не­ти­че­ско­го кода.

Пра­ви­ла поль­зо­ва­ния таб­ли­цей

Пер­вый нук­лео­тид в три­пле­те берётся из ле­во­го вер­ти­каль­но­го ряда, вто­рой — из верх­не­го го­ри­зон­таль­но­го ряда и тре­тий — из пра­во­го вер­ти­каль­но­го. Там, где пе­ре­се­кут­ся линии, иду­щие от всех трёх нук­лео­ти­дов, и на­хо­дит­ся ис­ко­мая ами­но­кис­ло­та.

По­яс­не­ние. 1) Так как тРНК по прин­ци­пу ком­пле­мен­тар­но­сти при­со­еди­ня­ют­ся к иРНК, то на ос­но­ве тРНК опре­де­ля­ем по­сле­до­ва­тель­ность иРНК, затем по таб­ли­це ге­не­ти­че­ско­го кода опре­де­ля­ем по­сле­до­ва­тель­ность ами­но­кис­лот в белке.

Ко­до­ны и-РНК: УЦГ-УГГ-ЦАУ-ГАУ-ГЦУ (опре­де­ля­ем по прин­ци­пу ком­пле­мен­тар­но­сти).

2) Ами­но­кис­ло­ты: сер-три-гис-асп-ала (опре­де­ля­ем с по­мо­щью таб­ли­цы ге­не­ти­че­ско­го кода).

3) Фраг­мент дву­це­по­чеч­ной ДНК. Первую цепь опре­де­ля­ем по прин­ци­пу ком­пле­мен­тар­но­сти на ос­но­ве иРНК, вто­рую це­поч­ку по прин­ци­пу ком­пле­мен­тар­но­сти на ос­но­ве пер­вой ДНК.

I ДНК: АГЦ-АЦЦ-ГТА-ЦТА-ЦГА

II ДНК: ТЦГ-ТГГ-ЦАТ-ГАТ-ГЦТ

31.

 Дан фраг­мент двух­це­по­чеч­ной мо­ле­ку­лы ДНК. Вос­поль­зо­вав­шись таб­ли­цей ге­не­ти­че­ско­го кода, опре­де­ли­те, какие фраг­мен­ты бел­ко­вых мо­ле­кул могут ко­ди­ро­вать­ся ко­ди­ру­е­мой этим участ­ком ДНК. Ука­жи­те не менее трёх эта­пов дан­но­го про­цес­са. Ответ до­ка­жи­те.

ДНК

ААА – ТТТ – ГГГ – ЦЦЦ

ТТТ – ААА – ЦЦЦ – ГГГ

Пра­ви­ла поль­зо­ва­ния таб­ли­цей

Пер­вый нук­лео­тид в три­пле­те берётся из ле­во­го вер­ти­каль­но­го ряда, вто¬рой — из верх­не­го го­ри­зон­таль­но­го ряда и тре­тий — из пра­во­го вер­ти­каль­но­го. Там, где пе­ре­се­кут­ся линии, иду­щие от всех трёх нук­лео­ти­дов, и на­хо­дит­ся ис­ко­мая ами­но­кис­ло­та.

По­яс­не­ние. 1) Если и-РНК син­те­зи­ру­ет­ся на верх­ней цепи ДНК, то её фраг­мент будет УУ­УАА­АЦЦЦГГГ.

2) Фраг­мент белка: фен–лиз–про–гли.

3) Если белок ко­ди­ру­ет­ся ниж­ней цепью, то иРНК — АА­А­У­У­УГГ­ГЦЦЦ.

4) Фраг­мент белка: лиз–фен–гли−про.

При­ме­ча­ние от со­ста­ви­те­лей сайта.

Счи­та­ем ответ не впол­не кор­рект­ным, так как не пред­ла­га­ет­ся ответ на во­прос «Ука­жи­те не менее трёх эта­пов дан­но­го про­цес­са.»

По­след­ним пунк­том не­об­хо­ди­мо до­ба­вить.

Био­син­тез белка со­сто­ит из эта­пов: 1. Тран­скрип­ция (пе­ре­пи­сы­ва­ние ин­фор­ма­ции с ДНК на иРНК). 2. Про­цес­синг (толь­ко у эу­ка­ри­от) – со­зре­ва­ние иРНК: уда­ле­ние из нее участ­ков, не ко­ди­ру­ю­щих белок. 3. Экс­порт иРНК из ядра в ци­то­плаз­му (толь­ко у эу­ка­ри­от). 4. Со­еди­не­ние иРНК с ри­бо­со­мой, тРНК с ами­но­кис­ло­та­ми. 5. Транс­ля­ция (син­тез белка). Внут­ри ри­бо­со­мы к ко­до­нам иРНК по прин­ци­пу ком­пле­мен­тар­но­сти при­со­еди­ня­ют­ся ан­ти­ко­до­ны тРНК. Ри­бо­со­ма со­еди­ня­ет между собой ами­но­кис­ло­ты, при­не­сен­ные тРНК, по­лу­ча­ет­ся белок.

32. 

 Из­вест­но, что все виды РНК син­те­зи­ру­ют­ся на ДНК-мат­ри­це. Фраг­мент цепи ДНК, на ко­то­рой син­те­зи­ру­ет­ся уча­сток цен­траль­ной петли тРНК, имеет сле­ду­ю­щую по­сле­до­ва­тель­ность нук­лео­ти­дов: ТГЦЦ­ЦАТТЦГ­Т­ТАЦГ. Уста­но­ви­те нук­лео­тид­ную по­сле­до­ва­тель­ность участ­ка тРНК, ко­то­рый син­те­зи­ру­ет­ся на дан­ном фраг­мен­те, и ами­но­кис­ло­ту, ко­то­рую будет пе­ре­но­сить эта тРНК в про­цес­се био­син­те­за белка, если тре­тий три­плет со­от­вет­ству­ет ан­ти­ко­до­ну тРНК. Ответ по­яс­ни­те. Для ре­ше­ния за­да­ния ис­поль­зуй­те таб­ли­цу ге­не­ти­че­ско­го кода.

Ге­не­ти­че­ский код (иРНК)

Пер­воеос­но­ва­ниеВто­рое ос­но­ва­ниеТре­тьеос­но­ва­ние
УЦАГ
УФен
Фен
Лей
Лей
Сер
Сер
Сер
Сер
Тир
Тир

Цис
Цис

Три

У
Ц
А
Г
ЦЛей
Лей
Лей
Лей
Про
Про
Про
Про
Гис
Гис
Глн
Глн
Арг
Арг
Арг
Арг
У
Ц
А
Г
АИле
Иле
Иле
Мет
Тре
Тре
Тре
Тре
Асн
Асн
Лиз
Лиз
Сер
Сер
Арг
Арг
У
Ц
А
Г
ГВал
Вал
Вал
Вал
Ала
Ала
Ала
Ала
Асп
Асп
Глу
Глу
Гли
Гли
Гли
Гли
У
Ц
А
Г

Пра­ви­ла поль­зо­ва­ния таб­ли­цей

Пер­вый нук­лео­тид в три­пле­те берётся из ле­во­го вер­ти­каль­но­го ряда; вто­рой — из верх­не­го го­ри­зон­таль­но­го ряда; тре­тий — из пра­во­го вер­ти­каль­но­го. Там, где пе­ре­се­кут­ся линии, иду­щие от всех трёх нук­лео­ти­дов, и на­хо­дит­ся ис­ко­мая ами­но­кис­ло­та.

По­яс­не­ние. 1) Син­те­зи­ру­е­мая тРНК – АЦГГ­ГУА­А­Г­ЦА­А­У­ГЦ (по прин­ци­пу ком­пле­мен­тар­но­сти на ос­но­ве ука­зан-ной цепи ДНК)

2) Так как ан­ти­ко­дон тРНК — тре­тий три­плет — ААГ по усло­вию, то кодон на иРНК — УУЦ

3) Поль­зу­ясь таб­ли­цей ге­не­ти­че­ско­го кода опре­де­ля­ем, что кодон на иРНК — УУЦ — ко­ди­ру­ет ами­но­кис­ло­ту ФЕН

33.

 Объ­яс­ни­те, в чём сход­ство и в чём раз­ли­чия био­ло­ги­че­ско­го окис­ле­ния ор­га­ни­че­ских ве­ществ в клет­ке и про­цес­са их го­ре­ния в не­жи­вой при­ро­де.

По­яс­не­ние. Сход­ство:

1) про­ис­хо­дит окис­ле­ние ор­га­ни­че­ских ве­ществ до ко­неч­ных про­дук­тов уг­ле­кис­ло­го газа и воды; Раз­ли­чие:

2) био­ло­ги­че­ское окис­ле­ние про­ис­хо­дит мед­лен­но, по­сле­до­ва­тель­но в про­цес­се не­сколь­ких ре­ак­ций, а го­ре­ние – быст­рый про­цесс в виде одной ре­ак­ции;

3) при го­ре­нии вся энер­гия вы­де­ля­ет­ся в виде тепла, а при био­ло­ги­че­ском окис­ле­нии часть энер­гии ак­ку­му­ли­ру­ет­ся в мо­ле­ку­лах АТФ в виде энер­гии хи­ми­че­ских свя­зей.

При­ме­ча­ние. Как ва­ри­ант от­ве­та.

Сход­ство:

1) Про­цес­сы био­ло­ги­че­ско­го окис­ле­ния (кле­точ­но­го ды­ха­ния) по ко­неч­но­му ре­зуль­та­ту схожи с про­цес­са­ми го­ре­ния. По­лу­ча­ет­ся уг­ле­кис­лый газ и вода.

2) Про­ис­хо­дит при уча­стии кис­ло­ро­да – окис­ле­ние ор­га­ни­че­ских ве­ществ.

Читайте так же:  Для чего нужен глютамин в бодибилдинге

Раз­ли­чие:

3) Но эти про­цес­сы су­ще­ствен­но раз­ли­ча­ют­ся по сбе­ре­га­е­мой энер­гии.

При го­ре­нии вся энер­гия пе­ре­хо­дит в све­то­вую и теп­ло­вую, ни­че­го при этом не за­па­са­ет­ся. При кле­точ­ном ды­ха­нии за­па­са­ет­ся энер­гия в мо­ле­ку­лах АТФ, ко­то­рая впо­след­ствии рас­хо­ду­ет­ся во всех про­цес­сах жиз­не­де­я­тель­но­сти: син­те­зе ор­га­ни­че­ских ве­ществ, росте, раз­ви­тие, дви­же­ние и др.

34.

 Фраг­мент цепи иРНК имеет по­сле­до­ва­тель­ность нук­лео­ти­дов: ЦГА­ГУ­А­У­Г­ЦУГГ. Опре­де­ли­те по­сле­до­ва­тель­ность нук­лео­ти­дов на одной цепи мо­ле­ку­лы ДНК, ан­ти­ко­до­ны тРНК и по­сле­до­ва­тель­ность ами­но­кис­лот, ко­то­рая со­от­вет­ству­ет дан­но­му фраг­мен­ту гена, ис­поль­зуя таб­ли­цу ге­не­ти­че­ско­го кода.

Ге­не­ти­че­ский код (иРНК)

УЦАГ
У

Фен

Фен

Лей

Лей

Сер

Сер

Сер

Сер

Тир

Тир

Цис

Цис

Три

У

Ц

А

Г

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

Лей

Про

Про

Про

Про

Гис

Гис

Глн

Глн

Арг

Арг

Арг

Арг

У

Ц

Ц

А

Г

Г

Вал

Вал

Вал

Вал

Ала

Ала

Ала

Ала

Асп

Асп

Глу

Глу

Гли

Гли

Гли

Гли

У

Ц

А

Г

Пра­ви­ла поль­зо­ва­ния таб­ли­цей

Пер­вый нук­лео­тид в три­пле­те берётся из ле­во­го вер­ти­каль­но­го ряда; вто­рой — из верх­не­го го­ри­зон­таль­но­го ряда; тре­тий — из пра­во­го вер­ти­каль­но­го. Там, где пе­ре­се­кут­ся линии, иду­щие от всех трёх нук­лео­ти­дов, и на­хо­дит­ся ис­ко­мая ами­но­кис­ло­та.

По­яс­не­ние. Эле­мен­ты от­ве­та:

1) по­сле­до­ва­тель­ность на ДНК: ГЦТ­ЦА­ТАЦ­ГАЦЦ;

2) ан­ти­ко­до­ны мо­ле­кул тРНК: ГЦУ, ЦАУ, АЦГ, АЦЦ;

3) по­сле­до­ва­тель­ность ами­но­кис­лот: арг-вал-цис-три.



1. Какие процессы относятся к реакциям матричного синтеза?

Процессы транскрипции и трансляции.

2. Что такое транскрипция? Как протекает этот процесс?

Переписывание наследственной информации с ДНК на иРНК называется транскрипцией. На определенном участке молекулы ДНК происходит разъединение комплементарных цепей. Вдоль одной из цепей (ее называют транскрибируемой цепью) начинает движение фермент РНК- полимераза. РНК-полимераза синтезирует из нуклеотидов молекулу иРНК, при этом транскрибируемая цепь ДНК используется в качестве матрицы. Полученная иРНК комплементарна участку транскрибируемой цепи ДНК, значит, порядок нуклеотидов в иРНК строго определен порядком нуклеотидов в ДНК. Таким образом, в результате транскрипции генетическая информация переписывается с ДНК на иРНК. Транскрипция может происходить одновременно на нескольких генах одной хромосомы и на генах, расположенных в разных хромосомах.

3. Какой процесс называется трансляцией? Охарактеризуйте основные этапы трансляции.

Процесс синтеза белка из аминокислот, происходящий на рибосомах, называется трансляцией. В ходе трансляции осуществляется перевод последовательности нуклеотидов молекулы иРНК в последовательность аминокислот молекулы белка. Информационная РНК связывается с малой субъединицей рибосомы, после этого присоединяется большая субъединица. Синтез белка начинается со стартового кодона АУГ. Так как этот триплет кодирует аминокислоту метионин, то все белки (за исключением особых случаев) будут начинаться с остатка метионина. Начиная со стартового кодона, молекула иРНК последовательно, триплет за триплетом, продвигается через рибосому, что сопровождается ростом полипептидной цепочки. Соединение аминокислот в нужную последовательность (в соответствии с кодонами иРНК) осуществляется на рибосомах при участии транспортных РНК. Процесс трансляции продолжается до тех пор, пока в рибосому не попадет один из трех стоп-кодонов: УАА, УАГ или УГА, после чего синтез белка прекращается и рибосома распадается на две субъединицы.

4. Почему при трансляции в состав белка включаются не любые аминокислоты в случайном порядке, а только те, которые закодированы триплетами иРНК, причем в строгом соответствии с последовательностью этих триплетов? Как вы думаете, сколько видов тРНК участвует в синтезе белков в клетке?

Порядок аминокислот в белке закодирован в участке ДНК. А так как иРНК комплементарно цепи ДНК с которой она построена, то и порядок аминокислот определённый. Вся генетическая информация, которая содержится в ДНК, в результате процессов транскрипции и трансляции реализуется в клетке в виде молекул белков.

5. Реакции матричного синтеза следует относить к процессам ассимиляции или диссимиляции? Почему?

Реакции матричного синтеза следует относить к процессам ассимиляции, т. к. в ходе происходит образование сложных органических веществ (белков) в клетке.

6. Участок транскрибируемой цепи ДНК имеет следующий порядок нуклеотидов: ТАЦТГГАЦАТАТТАЦААГАЦТ. Установите последовательность аминокислотных остатков пептида, закодированного этим участком.

ДНК транскрибируемая: ТАЦ ТГГ АЦА ТАТ ТАЦ ААГ АЦТ

иРНК: АУГ АЦЦ УГУ АУА АУГ УУЦ УГА

бнолк: Мет-Тре-Цис-Мле-Мет-Фен-Стоп-кодон

7. Исследования показали, что в молекуле иРНК 34 % от общего числа азотистых оснований приходится на гуанин, 18 % — на урацил, 28 % — на цитозин и 20 % — на аденин. Определите процентный состав азотистых оснований двуцепочечного участка ДНК, одна из цепей которого служила матрицей для синтеза данной иРНК.

По принципу комплементарности (У=А, Ц=Г, Г=Ц, А=Т) находим соотношение нуклеотидов в цепях ДНК:

1 –я цепочка ДНК: А – 18%, Г – 28%, Т – 20%, Ц – 34%.

2-я цепочка ДНК: Т – 18%, Ц – 28%, А – 20%, Г – 34%.

В двухцепочной молекуле ДНК процентное соотношение нуклеотидов следующее:

А = (18% + 20%) / 2 = 19% , количество А=Т=19%

Г = (28% + 34%) / 2 = 31% , количество Г=Ц=31%

8. В эритроцитах млекопитающих синтез гемоглобина может происходить еще в течение нескольких дней после утраты этими клетками ядер. Как вы можете это объяснить?

Эритроциты млекопитающих не содержат ядра.

Биосинтез белка.

Пластический обмен (ассимиляция или анаболизм) – совокупность реакций биологического синтеза. Название этого вида обмена отражает его сущность: из веществ, поступающих в клетку из вне, образуются вещества, подобные веществам клетки.

Рассмотрим одну из важнейших форм пластического обмена – биосинтез белков. Биосинтез белков осуществляется во всех клетках про -и эукариот. Информация о первичной структуре (порядке аминокислот) белковой молекулы закодирована последовательностью нуклеотидов в соответствующем участке молекулы ДНК — гене.

Ген— это участок молекулы ДНК, определяющий порядок аминокислот в молекуле белка. Следовательно, от порядка нуклеотидов в гене зависит порядок аминокислот в полипептиде, т.е. его первичная структура, от которой в свою очередь зависят все другие структуры, свойства и функции белковой молекулы.

Система записи генетической информации в ДНК (и — РНК) в виде определенной последовательности нуклеотидов называется генетическим кодом. Т.е. единица генетического кода (кодон) — это триплет нуклеотидов в ДНК или РНК, кодирующий одну аминокислоту.

Всего генетический код включает 64 кодона, из них 61 кодирующий и 3 некодирующих (кодоны-терминаторы, свидетельствующие об окончании процесса трансляции).

Кодоны-терминаторы в и — РНК: УАА, УАГ, УГА, в ДНК: АТТ, АТЦ, АЦТ.

Начало процесса трансляции определяет кодон-инициатор (АУГ, в ДНК — ТАЦ), кодирующий аминокислоту метионин. Этот кодон первым входит в рибосому. Впоследствии метионин, если он не предусмотрен в качестве первой аминокислоты данного белка, отщепляется.

Генетический код обладает характерными свойствами.

1.      Универсальность — код одинаков для всех организмов. Один и тот же триплет (кодон) в любом организме кодирует одну и ту же аминокислоту.

2.      Специфичность — каждый кодон шифрует только одну аминокислоту.

3.      Вырожденность — большинство аминокислот могут кодироваться несколькими кодонами. Исключение составляют 2 аминокислоты — метионин и триптофан, имеющие лишь по одному варианту кодона.

4.      Между генами имеются «знаки препинания» — три специальных триплета (УАА, УАГ, УГА), каждый из которых обозначает прекращение синтеза полипептидной цепи.

5.      Внутри гена «знаков препинания» нет.

Для того, чтобы синтезировался белок, информация о последовательности нуклеотидов в его первичной структуре должна быть доставлена к рибосомам. Этот процесс включает два этапа – транскрипцию и трансляцию.

Транскрипция (переписывание) информации происходит путем синтеза на одной из цепей молекулы ДНК одноцепочной молекулы РНК, последовательность нуклеотидов которой точно соответствует последовательности нуклеотидов матрицы – полинуклеотидной цепи ДНК.

Она (и — РНК) является посредником, передающим информацию от ДНК к месту сборки молекул белка в рибосоме. Синтез и — РНК (транскрипция) происходит следующим образом. Фермент (РНК — полимераза) расщепляет двойную цепочку ДНК, и на одной из ее цепей (кодирующей) по принципу комплементарности выстраиваются нуклеотиды РНК. Синтезированная таким образом (матричный синтез) молекула и — РНК выходит в цитоплазму, и на один ее конец нанизываются малые субъединицы рибосом.

Второй этап в биосинтезе белка — трансляция — это перевод последовательности нуклеотидов в молекуле и — РНК в последовательность аминокислот в полипептиде. У прокариот, не имеющих оформленного ядра, рибосомы могут связываться с вновь синтезированной молекулой и — РНК сразу же после ее отделения от ДНК или даже до полного завершения ее синтеза. У эукариот и — РНК сначала должна быть доставлена через ядерную оболочку в цитоплазму. Перенос осуществляется специальными белками, которые образуют комплекс с молекулой и — РНК. Кроме функций переноса эти белки защищают и — РНК от повреждающего действия цитоплазматических ферментов.

В цитоплазме на один из концов и — РНК (а именно на тот, с которого начинается синтез молекулы в ядре) вступает рибосома и начинается синтез полипептида. По мере продвижения по молекуле РНК рибосома транслирует триплет за триплетом, последовательно присоединяя аминокислоты к растущему концу полипептидной цепи. Точное соответствие аминокислоты коду триплета и — РНК обеспечивается т — РНК.

Транспортные РНК (т — РНК) «приносят» аминокислоты в большую субъединицу рибосомы. Молекула т — РНК имеет сложную конфигурацию. На некоторых участках ее между комплементарными нуклеотидами образуются водородные связи, и молекула по форме напоминает лист клевера. На ее верхушке расположен триплет свободных нуклеотидов (антикодон), который соответствует определенной аминокислоте, а основание служит местом прикрепления этой аминокислоты (рис. 1).

Определить последовательность аминокислот участка молекулы белка 92

Рис. 1. Схема строения транспортной РНК: 1 — водородные связи; 2 — антикодон; 3 —место прикрепления аминокислоты.

Каждая т — РНК может переносить только свою аминокислоту. Т-РНК активируется специальными ферментами, присоединяет свою аминокислоту и транспортирует ее в рибосому. Внутри рибосомы в каждый данный момент находится всего два кодона и-РНК. Если антикодон т-РНК является комплементарным кодону и-РНК, то происходит временное присоединение т-РНК с аминокислотой к и-РНК. Ко второму кодону присоединяется вторая т-РНК, несущая свою аминокислоту. Аминокислоты располагаются рядом в большой субъединице рибосомы, и с помощью ферментов между ними устанавливается пептидная связь. Одновременно разрушается связь между первой аминокислотой и ее т-РНК, и т-РНК уходит из рибосомы за следующей аминокислотой. Рибосома перемещается на один триплет, и процесс повторяется. Так постепенно наращивается молекула полипептида, в которой аминокислоты располагаются в строгом соответствии с порядком кодирующих их триплетов (матричный синтез) (рис. 2).

Определить последовательность аминокислот участка молекулы белка 165

Рис. 2. Схема бисинтеза белка: 1 — и-РНК; 2 — субъединицы рибосомы; 3 — т-РНК с аминокислотами; 4 — т-РНК без аминокислот; 5 — полипептид; 6 — кодон и-РНК; 7- антикодон т-РНК.

Одна рибосома способна синтезировать полную полипептидную цепь. Однако, нередко по одной молекуле и-РНК движется несколько рибосом. Такие комплексы называются полирибосомами. После завершения синтеза полипептидная цепочка отделяется от матрицы – молекулы и-РНК, сворачивается в спираль и приобретает свойственную ей (вторичную, третичную или четвертичную) структуру. Рибосомы работают очень эффективно: в течение 1с бактериальная рибосома образует полипептидную цепь из 20 аминокислот.

Источник: Н. С. Курбатова, Е. А. Козлова «Конспект лекций по общей биологии»

Р.Г. Заяц «Биология для абитуриентов. Вопросы, ответы, тесты, задачи»

Видео (кликните для воспроизведения).

Источники:

  1. Заболевания органов пищеварения у детей. — М.: Российская Академия Медицинских Наук. Северо-Западное отделение, 1999. — 290 c.
  2. Боровская, Э. Здоровое питание школьника / Э. Боровская. — Москва: Машиностроение, 2010. — 320 c.
  3. Погадаев, Г. И. Народные игры на уроках физической культуры и во внеурочное время. 1-11 классы / Г.И. Погадаев. — М.: Дрофа, 2017. — 144 c.
  4. Королев, А. А. Гигиена питания / А.А. Королев. — М.: Академия, 2008. — 528 c.
Определить последовательность аминокислот участка молекулы белка
Оценка 5 проголосовавших: 1

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here