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 (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 как одну аминокислоту могут кодировать несколько кодонов (триплетов), точную структуру иРНК и участка ДНК определить невозможно, потому что структура их может варьировать. Поэтому для составления структуры иРНК по составу аминокислот будем использовать первые кодоны из таблицы «Гунетический код», получим (указаны антикодоны в направлении от 5’ к 3’ концу): УУУГУУААУГААЦУУУУА.
Используя принцип комплементарности, построим цепь матричной ДНК, учитывая следующее привило: напротив У РНК становится А в ДНК, напротив Г РНК становится Ц в ДНК и наоборот, получим:
мДНК: 3’-АААЦААТТАЦТТГААААТ-5’
иРНК: 5’- УУУГУУААУГААЦУУУУА-3’.
Далее по принципу комплементарности достраиваем смысловую цепь ДНК, получим возможный вариант участка молекулы ДНК:
сДНК: 5’-ТТТГТТААТГААЦАAТТА-3’
мДНК: 3’-АААЦААТТАЦТТГААААТ-5’.
Ответ:
1) нуклеотидная последовательность участка иРНК:
5’-ЦГА АГГЦЦАЦААУГУ-3’;
2) последовательность нуклеотидов в начале участка молекулы ДНК:
5’-ТТТГТТААТГААЦАAТТА-3’
3’-АААЦААТТАЦТТГААААТ-5’.
Задача 4.
Начальный участок цепи А инсулина представлен следующими пятью аминокислотами: глицин-изолейцин-валин-глутамин-глутамин.
Определите участок ДНК, кодирующий эту часть инсулина.
Решение:
Дана последовательность аминокислот в полипептиде. По этим сведениям нетрудно установить строение иРНК, которая управляла синтезом данного полипептида. Одну аминокислоту могут кодировать один или несколько кодонов. Например, аминокислоту триптофан кодирует только один кодон АЦЦ, пролин - четыре кодона: ЦЦУ; ЦЦЦ; ЦЦА и ЦЦГ. Поэтому по таблице генетического кода (ислользуем первые кодоны) находим структуру триплета для глицина (ГГУ), изолейцин (АУУ), валин (ГУУ), глутамин (ЦАА). Подобрав кодирующие триплеты, составляем иРНК для данного полипептида (указаны нуклеотиды в направлении от 5’ к 3’ концу): ГГУАУУГУУЦААЦАА.
По принципу комплементарности (Ц – Г, А – Т, У – А) на основе иРНК построим мДНК:
мДНК: 3’-ЦЦАТААЦААГТТГТТ-5’
иРНК: 5’-ГГУАУУГУУЦААЦАА-3’.
Также по принципу комплементарности (Ц – Г, А – Т) на основе мДНК построим СДНК, получим нуклеотидную последовательность молекулы ДНК:
сДНК: 5’-ГГТАТТГТТЦААЦАА-3’
мДНК: 3’-ЦЦАТААЦААГТТГТТ-5’.
Ответ:
1) последовательность нуклеотидов молекулы ДНК:
5’-ГГТАТТГТТЦААЦАА-3’
3’-ЦЦАТААЦААГТТГТТ-5’,
нижняя цепь транскрибируемая.
