Сколько аминокислот закодировано в днк

Предлагаем вашему вниманию статью на тему: "Сколько аминокислот закодировано в днк" 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.

ЗАДАЧИ

Задача 1.

В одной из цепей фрагмента ДНК нуклеотиды расположены в следующей последовательности:

5’…CCCGCCACCTGCGGA…3’.

Напишите последовательность нуклеотидов в комплементарной цепи ДНК. Укажите направление синтеза новой цепи.

Задача 2.

Участок ДНК имеет следующий состав нуклеотидов:

3’…AGTACGGCATGTAGC…5’

| | | | | | | | | | | | | | |

5’…TCATGCCGTACATCG…3’

Напишите нуклеотидный состав дочерних ДНК, отметьте старую и новую полинуклеотидные цепи, их 5′- и 3′-концы. Какие химические группы стоят на 5′- и 3′-концах ДНК?

Задача 3.

Одна из цепей фрагмента ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов:

3’…AGTACCGATACTCGA…5’

Напишите цепь иРНК, матрицей для которой служит данный фрагмент ДНК. Как называется синтез иРНК на матрице ДНК?

Задача 4.

Кодирующая зона участка иРНК имеет следующую последовательность нуклеотидов:

5’…UCAAGGCUAAGCUUU…3’

Напишите первичную структуру полипептида, закодированного в данном фрагменте иРНК. Как называется синтез первичной структуры полипептида на матрице иРНК?

Задача 5.

Гемоглобин взрослого человека – HbA – белок-тетрамер (состоит из двух α- и двух β-полипептидных цепей). В α-цепи 141 аминокислотный остаток, в β-цепи – 146. Сколько пар нуклеотидов входит в состав кодирующей зоны α- и β-цепей гемоглобина А?

Задача 6.

Первичная структура белков эукариот начинается с метионина, который впоследствии, как правило, отщепляется. Как называется кодон, стоящий в начале 1-го экзона структурного гена и кодирующего метионин? Напишите нуклеотидный состав кодонов ДНК и иРНК, кодирующих метионин.

Задача 7.

Кодирующий участок ДНК состоит из следующих нуклеотидов:

…TACCGACAAGAAACA…

Напишите состав кодонов иРНК, транскрибируемой с этой цепи. Определите состав соответствующих антикодонов тРНК, участвующих в трансляции. Напишите, какие аминокислоты переносят соответствующие тРНК.

Задача 8.

Напишите последовательность нуклеотидов участка ДНК, кодирующего следующую аминокислотную последовательность:

Лей-мет-три-фен-вал

Задача 9.

Участок молекулы ДНК состоит из следующих нуклеотидов:

…AGCAAAGGCATATTT…

Напишите последовательность нуклеотидов иРНК, переписанной с данной ДНК.

Задача 10.

Составьте схему репликации молекулы ДНК, имеющей следующий нуклеотидный состав:

…GATCTAAGCTACGAT…

…CTAGATTCGATGCTA…

Задача 11.

Кодирующий участок гена имеет следующий нуклеотидный состав:

…AACGTATACATAGTCTCCCGTTGC…

Сколько аминокислот закодировано в данном участке? При облучении лучами Рентгена выпал 7-й нуклеотид. Как изменится последовательность аминокислот в молекуле белка?

Задача 12.

В гене нуклеотиды располагаются в следующей последовательности:

…AAAGAACAC…

Как изменится последовательность аминокислот в полипептидной цепи, синтез которой контролируется данным геном, если в первом кодоне третий нуклеотид заменить на G, во втором кодоне третий нуклеотид заменить на Т, а в третьем кодоне третий нуклеотид заменить на Т?

Задача 13.

Дан участок полипептида, состоящий из следующих аминокислот:

Мет-вал-цис-лей-асп

Напишите нуклеотидный состав антикодонов тРНК, доставляющих эти аминокислоты к рибосоме.

Задача 14.

Участок молекулы иРНК имеет следующую нуклеотидную последовательность:

…CCAAGAUUUGUUAGUGAG…

Напишите антикодоны тРНК, комплементарные данной цепи. Какие аминокислоты транспортируют тРНК, имеющие соответствующие антикодоны?

Задача 15.

Участок одной из цепей ДНК имеет следующий состав нуклеотидов:

…ACGTAGCGTAACTGA…

Напишите последовательность нуклеотидов комплементарной цепи ДНК.

Задача 16.

Один из фрагментов ДНК имеет следующий состав нуклеотидов:

…ACGTGCGAA…

…TGCACGCTT…

Напишите дочерние ДНК, образовавшиеся в процессе репликации данного фрагмента ДНК.

Задача 17.

Одна из цепей ДНК имеет следующий состав нуклеотидов:

…TAGCGTAACTTTAAA…

Напишите нуклеотидный состав молекулы иРНК, синтезированной с данного участка ДНК.

Задача 18.

Дан участок полипептида, состоящий из 5 аминокислот:

Мет-асп-вал-лей-цис

Закодируйте этот участок в кодонах ДНК. Сколько нуклеотидов в кодирующем участке ДНК?

Задача 19.

Нуклеотиды в одном из генов располагаются в следующей последовательности:

…AAAGAACAC…

Как изменится последовательность аминокислот в полипептидной цепочке, кодируемой данным участком гена, если во всех кодонах заменить первые нуклеотиды: в первом кодоне А на G, во втором – G на А, в третьем – С на Т?

Задача 20.

В молекуле ДНК одной из водорослей содержание тимина составляет 20% от общего числа азотистых оснований. Сколько (в %) в этой молекуле ДНК содержится аденина, цитозина и гуанина? Напишите полные названия нуклеотидов ДНК и РНК, содержащие одинаковые азотистые основания – аденин и цитозин. Где в пространственной структуре ДНК располагаются азотистые основания?

Задача 21.

Участок одной из цепей ДНК имеет следующий состав нуклеотидов:

…ACCGTAGCGTAACCG…

Напишите последовательность нуклеотидов в комплементарной цепи данного фрагмента ДНК. Укажите количество водородных связей между комплементарными парами азотистых оснований. Сколько в данном фрагменте ДНК пуриновых и пиримидиновых оснований?

Задача 22.

Фрагмент ДНК состоит из 60 пар нуклеотидов. Сколько полных витков спирали в этом фрагменте ДНК? Какова длина (в нм) этого фрагмента ДНК? Какие функции выполняет ДНК?

Задача 23.

Ген эукариот, кодирующий белок М, состоит из трех экзонов (по 120 пар нуклеотидов) и двух интронов (по 600 пар нуклеотидов). Сколько всего нуклеотидов содержится в незрелой про- иРНК и в зрелой иРНК? Объясните.

Задача 24.

Белок А состоит из 141 аминокислоты. Сколько пар кодирующих нуклеотидов содержится в гене, в котором закодирована первичная структура данного белка? Сколько кодонов кодирует данный белок?

Задача 25.

Фрагмент белка инсулина содержит следующие аминокислоты:

…фен-вал-асп-глу-гис-…

Напишите последовательность нуклеотидов иРНК и кодирующей зоны гена, контролирующего синтез данного фрагмента белка.

Задача 26.

В гене α-глобиновой цепи гемоглобина человека содержится около 16000 пар нуклеотидов. Сколько полных оборотов спирали в этом гене? Чему равна длина (в нм) гена α-глобиновой цепи гемоглобина? Что называют геном? В чем заключается основное отличие структуры гена про- и эукариот?

Задача 27.

В одном из участков ДНК имеется 37 нуклеотидов, содержащих аденин, и 13 нуклеотидов, содержащих гуанин. Сколько в этом участке ДНК нуклеотидов, содержащих цитозин, и сколько нуклеотидов, содержащих тимин? Напишите полные названия нуклеотидов ДНК, в состав которых входит аденин, гуанин, тимин, цитозин.

Задача 28.

Белок ЕSМ состоит из 300 аминокислот. Ген этого белка состоит из двух интронов (по 10 тысяч пар нуклеотидов в каждом) и трех экзонов (в каждом одинаковое количество пар нуклеотидов). Сколько пар нуклеотидов во всех экзонах и в одном экзоне? Сколько пар нуклеотидов во всех интронах? Сколько всего пар нуклеотидов в гене данного белка? Сколько кодонов во всех экзонах гена, кодирующего этот белок?

Задача 29.

Одна из цепей фрагмента ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов:

…CACGTAAATTGAGGCTTCCTCATTACT…

Сколько кодонов в данной цепи ДНК? Какие аминокислоты кодируют 1-й, 5-й и 6-й кодоны? Напишите нуклеотиды антикодонов тРНК, транспортирующих эти аминокислоты. Напишите полинуклеотидную цепь иРНК, комплементарную данной ДНК. Напишите кодоны-синонимы иРНК, кодирующие валин и пролин.

Задача 30.

Одноцепочечная ДНК одного из вирусов имеет молекулярную массу 9600000 дальтон. Сколько белков закодировано в ДНК этого вируса, если типичный белок его состоит в среднем из 400 мономеров, а средняя молекулярная масса одного нуклеотида ДНК – более 500 дальтон?

Задача 31.

Дан фрагмент ДНК:

5’…CCACGATGA…3’ направление движения геликазы

3’…GGTGCTACT…5’

Нарисуйте схему репликации данного фрагмента ДНК.

Обозначьте на дочерних ДНК 5′- и 3′-концы, старые и новые полинуклеотидные цепи, укажите направление их синтеза. Какая из них синтезируется непрерывно, какая – прерывисто (фрагментами)? Обозначьте количество водородных связей между комплементарными основаниями в дочерних ДНК?

Читайте так же:  Бца и креатин вместе принимать

Задача 32.

Длина хромосомной ДНК E.coli – 1100-1400 мкм, состоит из 3х106 п.н. Скорость ее репликации – 105 п.н./мин. Сколько времени длится репликация всей кольцевой молекулы ДНК E.coli?

Задача 33.

Геном человека (46 хромосом) содержит 6х109 п.н. Средняя хромосома, состоящая их одной молекулы ДНК, содержит около 150 млн. п.н. Сколько времени потребовалось бы для репликации такой молекулы за счет только одной репликационной вилки, движущейся со скоростью 50 нукл./сек.?

Чем можно объяснить более медленную скорость репликации у эукариот, по сравнению с прокариотами? Сколько времени длится репликация всего генома в клетках млекопитающих (см. приложение)?

Задача 34.

В норме начальный фрагмент β-цепи гемоглобина взрослого человека имеет следующую последовательность аминокислотных остатков:

…вал-гис-лей-тре-про-глу…

Благодаря повторным мутациям гена β-цепей возникли множественные молекулярные формы гемоглобинов, некоторые из них проявляются в фенотипе в виде анемии. Например, если в β-глобиновой цепи в 6-м положении произойдет замена Глу на Вал, то будет синтезироваться гемоглобин S (фенотип – тяжелая анемия). Если Глу заменится на Лиз, то будет синтезироваться гемоглобин С (фенотип – слабовыраженная анемия).

Напишите последовательность кодирующих кодонов фрагмента гена β-глобина, в котором зашифрован данный участок β-цепи гемоглобина человека в норме и при заменах Глу на Вал и Лиз.

Задача 35.

У больных одной из форм β-талассумии (основной симптом – анемия) в гене β-глобиновой цепи гемоглобина человека в 41-м триплете обнаружена микроделеция цитозина:

…AGG TTC TTT GAG TGG TTT…

40 41 42 43 44 45

Напишите последовательность нуклеотидов иРНК и аминокислот в β-глобине в норме и при сдвиге рамки считывания в результате выпадения цитозина в триплете 41.

Задача 36.

Дан фрагмент кодирующей зоны гена инсулина человека:

3’…CCATAACCACTT…5’ ← цепь А

5’…GGTATTGGTGAA…3’ ← цепь Б

Предположим, в Б-цепи находится промотор. На каком конце (5′- или 3′-) Б-цепи должен находиться промотор? Какая из цепей ДНК является матрицей для иРНК? Напишите нуклеотидный состав иРНК, образовавшейся в результате транскрипции с данного фрагмента ДНК. Обозначьте на иРНК 5′- и 3′-концы. Укажите направление синтеза иРНК и направление транскрипции на матрице ДНК.

Задача 37.

На фрагменте одной нити ДНК нуклеотиды расположены в последовательности:

…AAGTCTACGTAT…

Определите процентное содержание всех нуклеотидов в этом гене и его длину.

Задача 38.

В молекуле ДНК на долю цитидиловых нуклеотидов приходится 18%. Определите процентное содержание других нуклеотидов в этой ДНК.

Задача 39.

В молекуле ДНК обнаружено 880 гуаниловых нуклеотидов, которые составляют 22% от общего числа нуклеотидов в этой ДНК.

Определите: а) сколько других нуклеотидов в этой ДНК? б) какова длина этого фрагмента?

Задача 40.

Дана молекула ДНК с относительной молекулярной массой 69000, из них 8625 приходится на долю адениловых нуклеотидов. Найдите количество всех нуклеотидов в этой ДНК. Определите длину этого фрагмента.

Задача 41.

Вирусом табачной мозаики (РНК-овый вирус) синтезируется участок белка с аминокислотной последовательностью:

…ала–тре–сер–глу–мет…

Под действием азотистой кислоты (мутагенный фактор) цитозин в результате дезаминирования превращается в урацил. Какое строение будет иметь участок белка вируса табачной мозаики, если все цитидиловые нуклеотиды подвергнутся указанному химическому превращению?

Задача 42.

Какие нуклеотиды и в каком соотношении необходимо использовать для синтеза иРНК с помощью микрококковой РНК-полимеразы, чтобы транслируемый с нее полипептид включал аминокислоты Гис и Лиз в соотношении 1:1 и не содержал аминокислоту Цис?

Задача 43.

Составьте таблицу по представленному образцу (табл.), заполните ее и укажите правильно 5′ и 3′-концы для молекулы ДНК, иРНК и тРНК.

Строение участка ДНК и соответствующие ему иРНК, тРНК и белок

C

Двухнитчатая

ДНК

Т

G

А

U

иРНК

G

C

А

Антикодон тРНК

Триптофан

Аминокислота, включающаяся в белок

Задача 44.

Одноцепочечный олигонуклеотид состава …TTACGGTTC… был использован в качестве затравки в ДНК-полимеразной реакции. Определите отношение А/Т, G/C, (А+Т)/(G+C) во вновь синтезированном полинуклеотидном фрагменте после однократной репликации.

Задача 45.

Укажите, какие основные соединения получатся при воздействии трипсина на пептид сер-тир-глу-фен-арг-три-гли-лиз-вал. Напишите нуклеотидную последовательность двуцепочечной молекулы ДНК, кодирующей данный пептид? Каково процентное содержание каждого из 4х видов нуклеотидов?

Задача 46.

Укажите, какие основные соединения получатся при воздействии химотрипсина на пептид асп-тре-гис-три-фен-ала-мет-гли-арг. Напишите нуклеотидную последовательность двуцепочечной молекулы ДНК, кодирующей данный пептид? Каково процентное содержание каждого из 4х видов нуклеотидов?

Задача 47.

Рассмотрите и рассчитайте количественные характеристики синтеза белка. В ретикулоцитах (предшественник эритроцитов), синтезирующих главным образом гемоглобин, — 105 рибосом. За минуту образуется 40 000 субъединиц гемоглобина. За какое время на рибосоме образуется одна субъединица гемоглобина? За какое время пептидная цепь гемоглобина удлиняется на одну аминокислоту? Учитывать, что ретикулоциты не содержат ядер и, следовательно, новые РНК (и новые рибосомы) в них не образуются. Сколько пептидных цепей гемоглобина должно в таком случае синтезироваться на одной рибосоме ретикулоцита?

При решении следует исходить из содержания гемоглобина в эритроците. Данные для его вычисления: в 100 мл крови — 5х1011 эритроцитов и 15 г гемоглобина; 1 моль гемоглобина имеет массу 75 000 г и содержит 6х1023 молекул.

Задача 48.

В молекуле ДНК содержится 320 тысяч содержащих аденин нуклеотидов и 245 тысяч нуклеотидов, содержащих гуанин. Сколько нуклеотидов каждого из четырех видов потребуется для редупликации ДНК? Вычислить ФС (фактор специфичности).

Задача 49.

В молекуле ДНК обнаружено 480 тысяч содержащих гуанин нуклеотидов, которые составляют 33% от общего количества нуклеотидов этой ДНК. Сколько содержится по отдельности нуклеотидов других видов в этой ДНК?

Задача 50.

В иРНК содержание аденина, цитозина, гуанина и урацила составляет 22, 27, 23 и 28% соответственно. Рассчитайте нуклеотидный состав участка двуцепочечной ДНК, на котором был осуществлен синтез данной иРНК.

Вопросы для самоконтроля:

  1. Перечислите основные пуриновые и пиримидиновые азотистые основания в ДНК и РНК. Какая пентоза входит в состав ДНК и РНК?

  2. Как называются необычные редкие азотистые основания, входящие в состав нуклеиновых кислот? Приведите примеры. В какой нуклеиновой кислоте их много?

  3. Сколько в генетическом коде всего кодонов, сколько из них кодируют аминокислоты?

  4. Назовите и охарактеризуйте свойства генетического кода.

  5. Какова структурная организация гена эукариот?

  6. Что такое «структурный ген»?

  7. В каких хромосомах человека локализованы гены рРНК?

  8. В чем биологический смысл повторности генов гистонов, рибосомальных белков, тРНК, рРНК?

  9. Как изменится функция гена, неработающего в данный период онтогенеза, если перед ним встроится мигрирующий генетический элемент с промотором? К каким последствиям это может привести?

  10. Перечислите основные активаторы генов. Какие из этапов экспрессии генов относятся к реакциям матричного синтеза? Какие из этапов отсуствуют у большинства прокариот?

  11. Назовите уровни организации двухцепочечной молекулы ДНК. За счет каких связей формируются первичный и вторичный уровни организации ДНК? К какому концу (5′- или 3′-) нуклеотида присоединяется новый нуклеотид? В каком направлении растет полинуклеотидная цепь?

  12. Чему равен диаметр и шаг (полный виток) двойной спирали? Сколько нуклеотидов в одном витке спирали ДНК? Сколько полных витков в гене муковисцидоза, состоящего из 250 тыс. пар нуклеотидов (п.н.)? Чему равна длина (в нм) этого участка ДНК?

  13. Как называются новые полинуклеотидные цепи, синтезирующиеся прерывисто и непрерывно? Какой фермент «сшивает» фрагменты Оказаки?

  14. Назовите ферменты и белки, обеспечивающие репликацию ДНК, охарактеризуйте функции каждого из них.

  15. Как называется синтез ДНК на матрице иРНК?

  16. Какие свойства ДНК обеспечивают стабильность и лабильность генов?

  17. Благодаря какому свойству генетического кода одна аминокислота может быть закодирована несколькими кодонами? Какое это имеет значение?

  18. Назовите этапы экспрессии генов.

  19. Как называется синтез про- иРНК и иРНК, где он происходит в клетках? Какой фермент обеспечивает синтез про- иРНК?

  20. Как называется цепь ДНК, которая служит матрицей для синтеза иРНК? В каком направлении растет цепь иРНК? Нуклеотиды какой зоны гена транскрибируются первыми?
  21. Назовите ферменты и белки, участвующие в транскрипции, охарактеризуйте их функции.

  22. Что называют прямой транскрипцией? Где в эукариотической клетке происходит транскрипция? Какие функциональные зоны гена эукариот транскрибируются, какие – не транскрибируются?

  23. В чем биологический смысл встречной транскрипции? Для каких генов характерна встречная транскрипция?

  24. Что такое амплификация генов?

  25. Каким концом присоединяется иРНК к рибосоме?

  26. Какие два функциональных участка имеются в большой субъединице рибосомы? В каком функциональном участке рибосомы происходит элонгация?
  27. Сколько тРНК в клетке? Какие кодоны иРНК не имеют тРНК? Какой этап экспрессии генов отсутствует при синтезе тРНК?

  28. Почему репликацию относят к реакциям матричного синтеза? Какие еще реакции относят к реакциям матричного синтеза? В чем их преимущество?

  29. Какие химические группы образуют остов спирали ДНК? Где они располагаются в пространственной структуре ДНК?

  30. Как называется синтез полипептида на матрице иРНК? Где он происходит?

  31. Что тяжелее белок или его ген? Поясните.

Читайте так же:  Лучший протеин для набора мышечной

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица 1. Генетический код

Первое

основание

Второе основание

Третье

основание

У (А)

Ц (Г)

А (Т)

Г (Ц)

У (А)

Фен

Фен

Лей

Лей

Сер

Сер

Сер

Сер

Видео (кликните для воспроизведения).

Тир

Тир

Цис

Цис

Три

У (А) Ц (Г) А (Т) Г (Ц)

Ц (Г)

Лей

Лей

Лей

Лей

Про

Про

Про

Про

Гис

Гис

Глн

Глн

Арг

Арг

Арг

Арг

У (А) Ц (Г) А (Т) Г (Ц)

А (Т)

Иле

Иле

Иле

Мет

Тре

Тре

Тре

Тре

Асн

Асн

Лиз

Лиз

Сер

Сер

Арг

Арг

У (А) Ц (Г) А (Т) Г (Ц)

Г (Ц)

Вал

Вал

Вал

Вал

Ала

Ала

Ала

Ала

Асп

Асп

Глу

Глу

Гли

Гли

Гли

Гли

У (А) Ц (Г) А (Т) Г (Ц)

Таблица 2. Двадцать аминокислот, входящих в состав белков

Сокращ. назв.

Аминокислота

Сокращ. назв.

Аминокислота

Ала

Арг

Асн

Асп

Вал

Гис

Гли

Глн

Глу

Иле

Аланин

Аргинин

Аспарагин

Аспарагиновая к.

Валин

Гистидин

Глицин

Глутамин

Глутаминовая к.

Изолейцин

Лей

Лиз

Мет

Про

Сер

Тир

Тре

Три

Фен

Цис

Лейцин

Лизин

Метионин

Пролин

Серин

Тирозин

Треонин

Триптофан

Фенилаланин

Цистеин

Таблица 3. Репликация у про- и эукариот.

Показатели

Прокариоты

Эукариоты

Количество точек начала репликации

одна

много

Количество репликационных вилок

две

много

Скорость синтеза ДНК

~ 1000 нукл./сек.

~ 100 нукл./сек.

Время полной репликации

~ 40 мин.

В клетках млекопитающих ~ 8 часов

Количество нуклеотидов во фрагментах Оказаки

1000-2000

100-200

Итог репликации

Из одной материнской ДНК → две копии дочерних ДНК

Способ синтеза ДНК

Полуконсервативный

Гипермаркет знаний>>Естествознание>>Естествознание 11 класс>> Принцип кодирования аминокислотных последовательностей

                                         5.5.3. Принцип кодирования аминокислотных последовательностей

Для  развития  организма  и  стабильности  его  клеток  в  первую  очередь необходим  непрерывный  синтез  белков,  то  есть  определенной  последовательности  аминокислот.  Какой  способ  нашла  природа  для  кодирования,  то есть для информационно  значимой  записи порядка следования аминокислот в  белках?  Путем  тонких  биохимических  экспериментов  на  молекулярном уровне за последние есятилетия удалось выяснить, что последовательность синтеза белков зафиксирована в цепях ДНК (в

некоторых  случаях  и  РНК)  в  виде  кодонов. Кодоном  является  тройка  последовательно расположенных азотистых оснований.

Каждый  отдельный  белок  кодируется своим  геном —  вполне  определенной  последовательностью кодонов. Сколько аминокислот в данном белке — столько и кодонов. Между собой  гены  разделены  интронами —  участками цепи  ДНК,  в  которой  нуклеотиды  располагаются на первый взгляд беспорядочно, так, что кодонов не выделяется.

Сколько аминокислот закодировано в днк 16

По современным представлениям интроны выполняют  служебную  роль меток  и  участвуют  в  процессах «выбора»  тех  конкретных участков-генов, которые должны в тот или иной момент транскрибироваться. Дело  в  том, что, хотя почти  все клетки организма  содержат  в  своих хромосомах одну и ту же генетическую информацию, в разных клетках синтезируется только ограниченный, определенный специализацией клетки, набор белков.  

Как ни  удивительно, но  к подобному же принципу  расположения информационных  файлов  или  музыкальных  программ  пришли  в  технологии компакт-дисков. Выбором определенной команды на управление Вы можете активировать (считывать,  прослушивать)  интересующий  Вас  в  данный  момент фрагмент записи.

Таким  образом,  генетическая  информация,  содержащаяся  в  ДНК  и РНК, заключена в последовательности расположения нуклеотидов в этих молекулах. Каким же образом ДНК кодирует (шифрует) первичную структуру белков? Суть кода заключается в том, что последовательность расположения нуклеотидов  в  ДНК  определяет  последовательность  расположения  аминокислот в белках. Этот код называется генетическим, его расшифровка — одно из величайших достижений современного естествознания .  

В  состав ДНК  входят  по 4  нуклеотида. Если  в  алфавите жизни  всего  4 буквы, то как из них строятся слова? Этот вопрос одним из первых поставил  Г.А.  Гамов. Двухбуквенный  код  позволил  бы  зашифровать  всего  лишь  16 аминокислот, так как из 4-х нуклеотидов можно составить только 16 различных  комбинаций,  в  каждую  из  которых  входит  по 2  нуклеотида.  Этого мало  для 20  аминокислот, используемых  в природе  для  синтеза  белков. Гамов  сделал  предположение,  что  в  каждом  слове  должно  быть  три  буквы. С помощью триплетного кода можно создать из 4-х нуклеотидов 64 различные комбинации: 4 в степени 3 равно 64. Это уже заметно больше числа аминокислот.

 
Как быть? Считать, что слова не обязательно состоят из трех букв? Или среди 64  слов  есть  синонимы?  Гамов  остановился  на  второй  возможности: некоторые  слова (кодоны)  могут  обозначать  одну  и  ту  же  аминокислоту. Экспериментальные исследования подтвердили  гипотезу Гамова — почти каждая  аминокислота шифруется  более  чем  одним  кодоном. Например,  аргинин, серин и лейцин могут кодироваться шестью вариантами кодонов. Тем не менее,  генетический  код  однозначен.  Каждый  триплет —  кодон —  шифрует только  одну  из  аминокислот.  В  генетическом  коде  существуют  три  специальные триплета УГА, УАГ и УАА, каждый из которых обозначает прекращение синтеза цепи белка. Внутри гена не должно быть знаков препинания. Это очень важно. Например, мы можем легко прочитать и понять фразу, составленную триплетами обычных букв алфавита: «жил был кот тих был сер мил мне тот кот». Если убрать фиксированное начало, одну букву (или один нуклеотид в гене), то новые тройки букв (мы должны читать по тройным сочетаниям —  кодонам)  станут  такими:  «илб ылк  отт  ихо ылс  ерм  илм  нет отк». У всех здоровых людей в гене, несущем информацию об одной из цепей гемоглобина, триплет ГАА или ГАГ, стоящий на шестом месте, кодирует глутаминовую кислоту. Если второй нуклеотид в этих триплетах будет заменен на У, то в этом случае вместо глутаминовой кислоты будет встраиваться валин. Последствия будут тяжелыми — все эритроциты у такого человека будут иметь «испорченный» гемоглобин, что вызовет болезнь — серповидноклеточную анемию.

Одна их форм шизофрении — кататония — связана с заменой всего одной аминокислоты на другую в белке WKL1. Его код содержится в одном из генов  хромосомы 22  человека. Единственная «опечатка»  в  генетическом  коде приводит к развитию тяжелого психического заболевания.  

Концепции современного естествознания. Стародубцев В.А., 2-е изд., доп. — Томск.: Том. политех. ун-т, 2002. — 184 с.

Содержание урока  конспект урока  опорный каркас    презентация урока  акселеративные методы   интерактивные технологии   Практика  задачи и упражнения   самопроверка  практикумы, тренинги, кейсы, квесты  домашние задания  дискуссионные вопросы  риторические вопросы от учеников  Иллюстрации  аудио-, видеоклипы и мультимедиа   фотографии, картинки   графики, таблицы, схемы  юмор, анекдоты, приколы, комиксы  притчи, поговорки, кроссворды, цитаты  Дополнения  рефераты  статьи   фишки для любознательных   шпаргалки   учебники основные и дополнительные  словарь терминов                            прочие   Совершенствование учебников и уроков  исправление ошибок в учебнике  обновление фрагмента в учебнике   элементы новаторства на уроке   замена устаревших знаний новыми   Только для учителей  идеальные уроки   календарный план на год    методические рекомендации    программы  обсуждения   Интегрированные уроки  

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь — Образовательный форум.

Читайте так же:  Какой изотоник взять для тренажерного зала?

Авторські права | Privacy Policy |FAQ | Партнери | Контакти | Кейс-уроки

©  Автор системы образования 7W и Гипермаркета Знаний — Владимир Спиваковский

При использовании материалов ресурса
ссылка на edufuture.biz обязательна (для интернет ресурсов — гиперссылка).
edufuture.biz 2008-2019© Все права защищены.
Сайт edufuture.biz является порталом, в котором не предусмотрены темы политики, наркомании, алкоголизма, курения и других «взрослых» тем.

Разработка —

Гипермаркет знаний 2008-2019

Ждем Ваши замечания и предложения на email:
По вопросам рекламы и спонсорства пишите на email:

Сайт предоставляет справочную информацию. Адекватная диагностика и лечение болезни возможны под наблюдением добросовестного врача. У любых препаратов есть противопоказания. Необходима консультация специалиста, а также подробное изучение инструкции!

Все мы знаем, что облик человека, некоторые привычки и, даже, заболевания передаются по наследству. Вся эта информация о живом существе закодирована в генах. Так как же эти пресловутые гены выглядят, как они функционируют и где находятся?

Итак, носителем всех генов любого человека или животного является ДНК. Данное соединение было открыто в 1869 году Иоганном Фридрихом Мишером.Химически ДНК – это дезоксирибонуклеиновая кислота. Что же это означает? Каким образом эта кислота несет в себе генетический код всего живого на нашей планете?

Начнем с того, что рассмотрим, где располагается ДНК. В клетке человека имеется множество органоидов, которые выполняют различные функции. ДНК располагается в ядре. Ядро – это маленькая органелла, которая окружена специальной мембраной, и в которой хранится весь генетический материал – ДНК.

Каково строение молекулы ДНК?

Прежде всего, рассмотрим, что представляет собой ДНК. ДНК – это очень длинная молекула, состоящая из структурных элементов – нуклеотидов. Имеется 4 вида нуклеотидов – это аденин (А), тимин (Т), гуанин (Г) и цитозин (Ц). Цепочка нуклеотидов схематически выглядит следующим образом: ГГААТЦТААГ.… Вот такая последовательность нуклеотидов и есть цепочка ДНК.

Впервые структура ДНК была расшифрована в 1953 году Джеймсом Уотсоном и Френсисом Криком.

В одной молекуле ДНК имеется две цепочки нуклеотидов, которые спирально закручены вокруг друг друга. Как же эти нуклеотидные цепочки держатся рядом и закручиваются в спираль? Данный феномен обусловлен свойством комплементарности. Комплементарность означает, что друг напротив друга в двух цепочках могут находиться только определенные нуклеотиды (комплементарные). Так, напротив аденина всегда стоит тимин, а напротив гуанина всегда только цитозин. Таким образом, гуанин комплементарен с цитозином, а аденин – с тимином.Такие пары нуклеотидов, стоящие напротив друг друга в разных цепочках также называются комплементарными.

Схематически можно изобразить следующим образом:

Г — ЦТ — АТ — АЦ — Г Эти комплементарные пары А — Т и Г — Ц образуют химическую связь между нуклеотидами пары, причем связьмежду Г и Ц более прочная чем между А и Т. Связь образуется строго между комплементарными основаниями, то есть образование связи между не комплементарными Г и А – невозможно.

«Упаковка» ДНК, как цепочка ДНК становится хромосомой?

Почему же эти нуклеотидные цепочки ДНК еще и закручиваются вокруг друг друга? Зачем это нужно? Дело в том, что количество нуклеотидов огромно и нужно очень много места, чтобы разместить такие длинные цепочки. По этой причине происходит спиральное закручивание двух нитей ДНК вокруг друга. Данное явление носит название спирализации. В результате спирализации цепочки ДНК укорачиваются в 5-6 раз.

Некоторые молекулы ДНК активно используются организмом, а другие используются редко. Такие редко используемые молекулы ДНК помимо спирализации подвергается еще более компактной «упаковке». Такая компактная упаковка называется суперспирализацией и укорачивает нить ДНК в 25-30 раз!

Как происходит упаковка спиралей ДНК? Для суперспирализации используются гистоновые белки, которые имеют вид и структуру стержня или катушки для ниток. На эти «катушки» — гистоновые белки наматываются спирализованные нити ДНК. Таким образом, длинная нить становится очень компактно упакованной и занимает очень мало места.

При необходимости использовать ту или иную молекулу ДНК происходит процесс «раскручивания», то есть нить ДНК «сматывается» с «катушки» — гистонового белка (если была на нее накручена) и раскручивается из спирали в две параллельные цепи. А когда молекула ДНК находится в таком раскрученном состоянии, то с нее можно считать необходимую генетическую информацию. Причем считывание генетической информации происходит только с раскрученных нитей ДНК!

Читайте так же:  Сколько пить воды при приеме креатина

Совокупность суперспирализованных хромосом называется гетерохроматин, а хромосом, доступных для считывания информации – эухроматин.

Что такое гены, какова их связь с ДНК? Теперь давайте рассмотрим, что же такое гены. Известно, что есть гены, определяющие группу крови, цвет глаз, волос, кожи и множество других свойств нашего организма. Ген – это строго определенный участок ДНК, состоящий из определенного количества нуклеотидов, расположенных в строго определенной комбинации. Расположение в строго определенном участке ДНК означает, что конкретному гену отведено его место, и поменять это место невозможно. Уместно провести такое сравнение: человек живет на определенной улице, в определенном доме и квартире, и самовольно человек не может переселиться в другой дом, квартиру или на другую улицу. Определенное количество нуклеотидов в гене означает, что каждый ген имеет конкретное число нуклеотидов и их не может стать больше или меньше. Например, ген, кодирующий выработку инсулина, состоит из 60 пар нуклеотидов; ген, кодирующий выработку гормона окситоцина – из 370 пар нуклеотидов.

Строгая последовательность нуклеотидов является уникальной для каждого гена и строго определенной. Например, последовательность ААТТААТА – это фрагмент гена, кодирующего выработку инсулина. Для того чтобы получить инсулин, используется именно такая последовательность, для получения, например, адреналина, используется другая комбинация нуклеотидов. Важно понимать, что только определенная комбинация нуклеотидов кодирует определенный «продукт» (адреналин, инсулин и т.д.). Такая вот уникальная комбинация определенного числа нуклеотидов, стоящая на «своем месте» — это и есть ген.

         Помимо генов в цепи ДНК расположены, так называемые «некодирующие последовательности». Такие некодирующие последовательности нуклеотидов регулируют работу генов, помогают спирализации хромосом, отмечают точку начала и конца гена. Однако, на сегодняшний день, роль большинства некодирующих последовательностей остается невыясненной.

Что такое хромосома? Половые хромосомы Совокупность генов индивидуума называется геномом. Естественно, весь геном невозможно уложить в одну ДНК. Геном разбит на 46 пар молекул ДНК. Одна пара молекул ДНК называется хромосома. Так вот именно этих хромосом у человека имеется 46 штук. Каждая хромосома несет строго определенный набор генов, например, в 18 хромосоме заложены гены, кодирующие цвет глаз и т.д.Хромосомы различаются друг от друга по длине и форме. Самые распространенные формы в виде Х или Y, но имеются также и другие. У человека имеются по две хромосомы одинаковой формы, которые называются парными (парами). В связи с такими различиями все парные хромосомы пронумерованы – их имеется 23 пары. Это означает, что имеется пара хромосом №1, пара №2, №3 и т.д. Каждый ген ответственный за определенный признак находится в одной и той же хромосоме. В современных руководствах для специалистов может указываться локализация гена, например, следующим образом: 22 хромосома, длинное плечо. В чем заключаются различия хромосом? Сколько аминокислот закодировано в днк 23

Как же еще различаются между собой хромосомы? Что означает термин длинное плечо? Возьмем хромосомы формы Х. Пересечение нитей ДНК может происходить строго посередине (Х), а может происходить и не центрально. Когда такое пересечение нитей ДНК происходит не центрально, то относительно точки перекреста одни концы длиннее, другие, соответственно, короче. Такие длинные концы принято называть длинным плечом хромосомы, а короткие – соответственно – коротким плечом. У хромосом формы Y большую часть занимают длинные плечи, а короткие совсем небольшие (на схематичном изображении они даже не указываются).

Размер хромосом колеблется: самыми крупными являются хромосомы пар №1 и №3, самыми маленькими хромосомы пар № 17, №19.

 Помимо форм и размеров хромосомы различаются по выполняемым функциям. Из 23 пар, 22 пары являются соматическими и 1 пара – половые. Что это значит? Соматические хромосомы определяют все внешние признаки индивидуума, особенности его поведенческих реакций, наследственный психотип, то есть все черты и особенности каждого конкретного человека. А  пара половых хромосом определяет пол человека: мужчина или женщина. Существует две разновидности половых хромосом человека – это Х (икс) и У (игрек). Если они сочетаются как ХХ (икс — икс) – это женщина, а если ХУ (икс — игрек) – перед нами мужчина.

Наследственные болезни и повреждения хромосом Однако случаются «поломки» генома, тогда у людей выявляются генетические заболевания. Например, когда в 21 паре хромосом вместо двух присутствует три хромосомы, человек рождается с синдромом Дауна.

 Существует множество более мелких «поломок» генетического материала, которые не ведут к возникновению болезни, а наоборот, придают хорошие свойства. Все «поломки» генетического материала называются мутациями. Мутации, ведущие к болезням или ухудшению свойств организма, считают отрицательными, а мутации, ведущие к образованию новых полезных свойств, считают положительными.

Однако, применительно к большинству болезней, которыми сегодня страдают люди, передается по наследству не заболевание, а лишь предрасположенность. Например, у отца ребенка сахар усваивается медленно. Это не означает, что ребенок родится с сахарным диабетом, но у ребенка будет иметься предрасположенность. Это означает, если ребенок будет злоупотреблять сладостями и мучными изделиями, то у него разовьется сахарный диабет.

На сегодняшний день развивается так называемая предикативная медицина. В рамках данной медицинской практики у человека выявляются предрасположенности (на основе выявления соответствующих генов), а затем ему даются рекомендации — какой диеты придерживаться, как правильно чередовать режим труда и отдыха, чтобы не заболеть.

Как прочитать информацию, закодированную в ДНК? А как же можно прочитать информацию, содержащуюся в ДНК? Как использует ее собственный организм? Сама ДНК представляет собой некую матрицу, но не простую, а закодированную. Чтобы прочесть информацию с матрицы ДНК, она сначала переносится на специальный переносчик – РНК. РНК – это химически рибонуклеиновая кислота. Отличается от ДНК тем, что может проходить через мембрану ядра в клетку, а ДНК лишена такой способности (она может находиться только в ядре). Закодированная информация же используется в самой клетке. Итак, РНК – это переносчик кодированной информации из ядра в клетку. Как происходит синтез РНК, как при помощи РНК синтезируется белок? Нити ДНК, с которых нужно «считать» информацию, раскручиваются, к ним подходит специальный фермент – «строитель» и синтезирует параллельно нити ДНК комплементарную цепочку РНК. Молекула РНК также состоит из 4 видов нуклеотидов – аденина (А), урацила (У), гуанина (Г) и цитозина (Ц). При этом комплементарными являются следующие пары: аденин – урацил, гуанин – цитозин. Как видно, в отличие от ДНК, в РНК используется урацил вместо тимина. То есть фермент-«строитель» работает следующим образом: если в нити ДНК он видит А, то к нити РНК присоединяет У, если Г – то присоединяет Ц и т.д. Таким образом, с каждого активного гена при транскрипции формируется шаблон – копия РНК, способная проходить через мембрану ядра.
Как происходит синтез белка закодированного определенным геном?

Читайте так же:  Гены в днк и аминокислоты

Покинув ядро, РНК попадает в цитоплазму. Уже в цитоплазме РНК может быть, как матрица встроена в специальные ферментные системы (рибосомы), которые могут синтезировать, руководствуясь информацией РНК соответствующую последовательность аминокислот белка. Как известно, молекула белка состоит из аминокислот. Как же рибосоме удается узнать, какую именно аминокислоту надо присоединить к растущей белковой цепи? Делается это на основе триплетного кода. Триплетный код означает, что последовательность в три нуклеотида цепочки РНК (

триплет,

например, ГГУ) кодируют одну аминокислоту (в данном случае глицин). Каждую аминокислоту кодирует определенный триплет. И так, рибосома «прочитывает» триплет, определяет какую аминокислоту надо присоединить следующей по мере считывания информации в РНК. Когда цепочка аминокислот сформирована, она принимает определенную пространственную форму и становится белком, способным осуществлять возложенные на него ферментные, строительные, гормональные и другие функции.

Белок для любого живого организма является продуктом гена. Именно белками определяются все разнообразные свойства, качества и внешние проявления генов.

Автор: Наседкина А.К.

Наследственная информация – это информация о строении белка (информация о том,

какие аминокислоты в каком порядке соединять при синтезе первичной структуры белка).

Информация о строении белков закодирована в ДНК, которая у эукариот входит в состав хромосом и находится в ядре. Участок ДНК (хромосомы), в котором закодирована информация об одном белке, называется ген.

Транскрипция – это переписывание информации с ДНК на иРНК (информационную РНК). иРНК переносит информацию из ядра в цитоплазму, к месту синтеза белка (к рибосоме).

Трансляция – это процесс биосинтеза белка на рибосоме.

Реакции транскрипции, трансляции, а так же репликации (удвоения ДНК) являются реакциями матричного синтеза. ДНК служит матрицей для синтеза иРНК, иРНК служит матрицей для синтеза белка.

Генетический код – это способ, с помощью которого информация о строении белка записана в ДНК.

Свойства генетического кода:

1) Триплетность Одна аминокислота кодируется тремя нуклеотидами. В ДНК они называются триплет, в иРНК – кодон, в тРНК – антикодон. Всего существует 64 триплета, 61 из них кодирует аминокислоты, а 3 являются стоп-сигналами – показывают рибосоме место, в котором надо прекратить синтез белка.

2) Вырожденность (избыточность) Кодонов, кодирующих аминокислоты, существует 61, а аминокислот только 20, поэтому большинство аминокислот кодируются несколькими кодонами. Например, аминокислота аланин кодируется четырьмя кодонами – ГЦУ, ГЦЦ, ГЦА, ГЦГ. Исключение – метионин, он  кодируется одним кодоном АУГ – у эукариот это старт-кодон при трансляции.

3) Однозначность Каждый кодон кодирует только одну аминокислоту. Например, кодон ГЦУ кодирует только одну аминокислоту – аланин.

4) Непрерывность Между отдельными триплетами нет никаких разделителей («знаков препинания»). Из-за этого при выпадении или вставке одного нуклеотида происходит «сдвиг рамки считывания»: начиная с места мутации считывание триплетного кода нарушается, синтезируется совершенно другой белок.

5) Универсальность Генетический код одинаков для всех живых организмов на Земле.

Задачи на количество нуклеотидов/аминокислот

1 аминокислота – 3 нуклеотида

10 аминокислот – 30 нуклеотидов

44 аминокислоты – 132 нуклеотида и т.д.

1. Участок одной из двух цепей молекулы ДНК содержит 300 нуклеотидов с аденином (А), 100 нуклеотидов с тимином (Т), 150 нуклеотидов с гуанином (Г) и 200 нуклеотидов с цитозином (Ц). Какое количество нуклеотидов с А, Т, Г и Ц содержится в двуцепочечной молекуле ДНК? Сколько аминокислот должен содержать белок, кодируемый этим участком молекулы ДНК? Ответ поясните.

 Ответ

Если в одной цепи ДНК 300 А, 100 Т, 150 Г и 200 Ц, то в комплементарной ей цепи, соответственно, 300 Т, 100 А, 150 Ц и 200 Г. Следовательно, в двуцепочечной ДНК 400 А, 400 Т, 350 Г и 350 Ц.

Если в одной цепи ДНК 300 + 100 +150 + 200 = 750 нуклеотидов, значит там 750 / 3 = 250 триплетов. Следовательно, этот участок ДНК кодирует 250 аминокислот.

2. В одной молекуле ДНК нуклеодиды с тимином (Т) составляют 24% от общего числа нуклеотидов. Определите количество (в %) нуклеотидов с гуанином (Г), аденином (А), цитозином (Ц) в молекуле ДНК и объясните полученные результаты.

Ответ

Если 24% Т, значит, по принципу комплементарности 24% А. В сумме на А и Т приходится 48%, следовательно, на Г и Ц в сумме приходится 100%-48%=52%. Количество Г равно количеству Ц, 52% / 2 = 26%.

3. 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.

Ответ

Если было 30 тРНК (каждая несла по одной аминокислоте) значит, белок содержит 30 аминокислот. Каждая аминокислота кодируется одним триплетом, следовательно, в гене 30 триплетов. Каждый триплет состоит из 3 нуклеотидов, следовательно, в гене 30х3=90 нуклеотидов.

4. 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.

Ответ

Молекулярная масса белка из 100 аминокислот 100 х 110 = 11 000. Сто аминокислот кодируется трехстами нуклеотидами, молекулярная масса гена 300 х 300 = 90 000. Следовательно, молекулярная масса гена больше в 90/11= 8,18 раз.

5. Участок молекулы ДНК содержит 50 нуклеотидов с гуанином (Г). Определите, сколько нуклеотидов с цитозином (Ц) содержится на этом участке, а также их число в каждой из дочерних молекул ДНК, образующихся в процессе репликации. Поясните каждый полученный результат.

Ответ

Напротив гуанина в двойной цепи ДНК стоит цитозин, следовательно, в исходной молекуле 50 нуклеотидов с цитозином. В результате репликации получаются молекулы ДНК, полностью идентичные материнской, следовательно, в каждой из них тоже будет по 50 молекул цитозина и 50 молекул гуанина.

Задачи на АТГЦ ДНК иРНК тРНК

   А        У        А

   Т        А        У

   Г        Ц        Г

   Ц        Г        Ц

Видео (кликните для воспроизведения).

Сколько аминокислот закодировано в днк 44

Источники:

  1. Шестаков М. П., Шестаков И. Г. Гандбол. Тактическая подготовка; СпортАкадемПресс — Москва, 2015. — 132 c.
Сколько аминокислот закодировано в днк
Оценка 5 проголосовавших: 1

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here