Решение задач на расшифровку генетического кода

 

Как установить последовательность нуклеотидов в гене


Задача № 1.
Одна из цепочек ДНК имеет последовательность нуклеотид: АГТ АЦЦ ГАТ АЦТ ЦГА ТТТ АЦГ. Какую последовательность нуклеотидов имеет вторая цепочка ДНК той же молекулы. 
Решение: 
Комплементарность нуклеотидов: А = Т; Г = Ц. Согласно этого принципа в цепи нуклеотидов молекулы ДНК напротив аденина всегда стоит тимин, а напротив гуанина - цитозин. Тогда вторая цепочка ДНК будет выглядеть следующим образом:

ТЦА ТГГ ЦТА ТГА ГЦТ ААА ТГЦ.
 


Установление последовательности аминокислот, зная последовательность нуклеотидов в гене

Задача № 2. 
Последовательность нуклеотидов в начале гена, хранящего информацию о белке инсулине, начинается так: ААА ЦАЦ ЦТГ ЦТТ ГТА ГАЦ. Напишите последовательности аминокислот, которой начинается цепь инсулина.
Решение: 
Задание выполняется с помощью таблицы генетического кода, в которой нуклеотиды в иРНК (в скобках – в исходной ДНК) соответствуют аминокислотным остаткам.
Первый триплет ДНК:  ААА, смотрим в таблице первое основание (А), это первый горизонтатьный столбец. Далее ищем второе основание (А). на пересечении этих двух столбцов видим прямоугольник в котором расположены четыре аминокислоты, для того что бы выбрать нужную нам, необходимо в крайнем правом столбце выбрать третье основание (А), это первая строчка -аминовислота "Фен" (фенилаланин).
Второй триплет ДНК:  ЦАЦ, смотрим в таблице первое основание (Ц), это первый горизонтатьный столбец. Далее ищем второе основание (А). на пересечении этих двух столбцов видим прямоугольник в котором расположены четыре аминокислоты, для того что бы выбрать нужную нам, необходимо в крайнем правом столбце выбрать третье основание (Ц), это первая строчка - аминовислота "Вал" (валанин).
Точно таким же образом определим аминокислоты, которые кодируются триплетами: ЦТГ ЦТТ ГТА ГАЦ, получим: "Асп" (аспарагиновая кислота) - "Глу" (глутаминовая кислота) - "Гис" (гистидиин) - "Лей" (лейцин).
Последовательность аминокислот, которой начинается цепь инсулина, будет  иметь вид: 

Фен-Вал-Асп-Глу-Гис-Лей
или
фенилаланин-валанин-аспарагиновая кислота-глутаминовая кислота-гистидиин-лейцин
 



Как определить последовательность нуклеотидов в участке ДНК, зная аминокислотный набор белка


Задача № 3. 
Большая из двух цепей белка инсулина имеет (так называемая цепь В) начинается со следующих аминокислот: фенилаланин-валин-аспарагин-глутаминовая кислота-гистидин-лейцин. Напишите последовательность нуклеотидов в начале участка молекулы ДНК, хранящего информацию об этом белке.
Решение:
Так ка одну аминокислоту могут кодировать несколько триплетов, точную структуру и-РНК и участка ДНК определить невозможно, структура может варьировать. Используя принцип комплементарности и таблицу генетического кода получаем один из вариантов:

Цепь белка: Фен-Вал-Асн-Глу-Гис-Лей;

и-РНК: УУУ ГУУ ААУ ГАА ЦАЦ УУА;

ДНК:
1-я цепь - ААА ЦАА ТТА ЦТТ ГТГ ААТ
2-я цепь - ТТТ ГТТ ААТ ГАА ЦАЦ ТТА
 



Задача 4.
Начальный участок цепи А инсулина представлен следующими пятью аминокислотами:
глицин-изолейцин-валин-глутамин-глутамин. Определите участок ДНК, кодирующий эту часть инсулина.
Решение:
Участок ДНК кодирующий часть цепи А инсулина представленный аминокислотами: глицин-изолейцин-валин-глутамин-глутамин будет имеет вид:

ЦЦА ТАА ЦАА ЦТТ ЦТТ - 1-й вариант;

ЦЦГ ТАГ ЦАГ ЦТЦ ЦТЦ - 2-й вариант;

ЦЦТ ТАТ ЦАТ ЦТЦ ЦТЦ - 3-й вариант;

ЦЦЦ ТАТ ЦАЦ ЦТЦ ЦТЦ - 4-й вариант.

Представлены четыре возможных варианта участка цепи ДНК, кодирующих пептид: глицин-изолейцин-валин-глутамин-глутамин. Кодоны, соответствующие одной аминокислоте, могут различаться по третьей позиции, чаще всего две первые позиции у таких кодонов совпадают, а различается только последняя. Одну аминокислоту могут кодировать один или несколько кодонов. Например, аминокислоту триптофан кодирует только один кодон АЦЦ, глицин - четыре кодона: ЦЦА; ЦЦТ; ЦЦГ и ЦЦЦ. Поэтому и было предложено четыре варианта участка ДНК, кодирующую часть инсулина, указанную в условии задачи.