Порядок расположения аминокислот в соответствующем полипептиде после мутации гена
Задача 63.
Последовательность нуклеотидов фрагмента цепи ДНК (нуклеотиды указаны в направлении от 3’ к 5’ концу): ТЦААТГЦАГГТЦГАТ. Определите последовательность нуклеотидов на иРНК и порядок расположения аминокислот в соответствующем полипептиде. Объясните, что произойдет со структурой белка, если в первом триплете цепи ДНК произошло удвоение третьего нуклеотида? Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода.
Решение:
По принципу комплементарности (Г - Ц, Т – А, А - У) с генетического кода мДНК выстраиваются нуклеотиды иРНК (). Зная последовательность азотистых оснований участка молекулы мДНК, получим последовательность нуклеотидов участка иРНК, для удобства предварительно разбив цепи ДНК и РНК на триплеты, получим:
мДНК: 3’-ТЦА АТГ ЦАГ ГТЦ ГАТ-5’
иРНК: 5’-АГУ-УАЦ-ГУЦ-ЦАГ-ЦУА-3’.
По таблице генетического кода иРНК находим порядок аминокислот в белковой молекуле, получим:
сер-тир-вал-глн-лей.
Последовательность нуклеотидов после удвоения третьего нуклеотида в первом триплете цепи ДНК будет иметь вид:
3’-ТЦАAАТГЦАГГТЦГАТ-5’.
Тогда
мДНК: 3’-ТЦАAАТГЦАГГТЦГАТ-5’
иРНК: 5’-АГУУУАЦГУЦЦАГЦУА-3’.
По измененному генетическому коду иРНК порядок аминокислот в полипептиде будет имть вид:
сер-лей-арг-про-ала.
Как видим, последовательность аминокислот в белке изменилась, соответственно, белок изменит свои свойства.
Ответ:
Схема решения задачи включает:
1) изначальная последовательность мДНК:
3’-ТЦААТГЦАГГТЦГАТ-5’;
2) изначальная последовательность иРНК:
5’-АГУУАЦГУЦЦАГЦУА-3’;
3) фрагмент начального полипептида: сер-тир-вал-глн-лей;
4) последовательность мДНК после мутации:
3’-ТЦАAАТГЦАГГТЦГАТ-5’;
5) последовательность иРНК после мутации:
5’-АГУУУАЦГУЦЦАГЦУА-3’;
6) фрагмент полипептида после мутации в ДНК: сер-лей-арг-про-ала;
7) если произойдет удвоение третьего нуклеотида в мДНК (это генная мутация), то изменится вся последовательность нуклеотидов в мРНК, соответственно последовательность аминокислот в полипептиде, полипептид изменит свои свойства.
Задача 64.
В последовательности одной из цепей мДНК (нуклеотиды указаны в направлении от 3’ к 5’ концу): АГЦАГГТААГЦТААА произошла мутация – выпадение второго нуклеотида в третьем триплете. Используя таблицу генетического кода, определите исходную аминокислотную последовательность. Изменится ли первичная структура полипептида? Ответ поясните. К какому виду мутаций относится данное изменение? Всегда ли это приводит к болезням?
Решение:
По принципу комплементарности (Г - Ц, Т – А, А - У) с генетического кода мДНК выстраиваются нуклеотиды иРНК (транскрипция), получим:
мДНК: 3’-АГЦАГГТААГЦТААА-5’
иРНК: 5’-УЦГУЦЦАУУЦГАУУУ-3’.
Для удобства разобьем иРНК на триплеты:
УЦГ УЦЦ АУУ ЦГА УУУ.
По генетическому коду построим аминокислотную последовательность полипептида, получим:
сер-сер-иле-арг-фен.
В случае выпадения вторго нуклеотида изменяется последовательность нуклеотидов в мДНК:
мДнк: 3’-АГЦАГГТАГЦТААА-5’
иРНК: 5’-УЦГУЦЦАУЦГАУУУ-3’.
Последовательность аминокислот в полипептиде будет следующая:
сер-сер-иле-асп.
В данном случае четвертая аминокислота Арг заменится на Асп и выпадает последняя пятая аминокислота Фен.
Ответ:
Схема решения задачи включает:
1) изначальная последовательность мДНК:
3’-АГЦАГГТААГЦТААА-5’;
2) изначальная последовательность иРНК:
5’-УЦГУЦЦАУЦГАУУУ-3’;
3) фрагмент начального полипептида: сер-сер-иле-арг-фен;
4) последовательность мДНК после мутации:
3’-АГЦАГГТАГЦТААА-5’;
5) последовательность иРНК после мутации:
5’-УЦГУЦЦАУЦГАУУУ-3’;
6) фрагмент полипептида после мутации в ДНК: сер-сер-иле-асп;
7) если произошло выпадение второго нуклеотида в третьем триплете в цепи мДНК, то синтезируется новый полипептид, что приведет к нарушению физиологической функции клетки (организма). Это генная мутация, которая приводит к изменению структуры и свойств белка, следовательно, к генным болезням. В связи с вырожденностью генетического кода (на одну аминокислоту приходится по нескольку триплетов), такая мутация не всегда приводит к изменению свойств белка, но в данном случае мутация привела к изменению первичной структуры полипептида, что приводит к изменению физиологической функции в клетке.
Задача 65.
Последовательность нуклеотидов в цепи мДНК (нуклеотиды указаны в направлении от 3’ к 5’ концу): ГТТЦГТААГЦАТГГГЦТТЦТ. В результате мутации одновременно выпадают второй и шестой нуклеотиды. Запишите новую последовательность нуклеотидов в цепи мДНК. Определите последовательность нуклеотидов в иРНК и последовательность аминокислот в полипептиде до мутации и после. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода.
Решение:
По принципу комплементарности (Г - Ц, Т – А, А - У) с генетического кода исходной мДНК выстраиваются нуклеотиды иРНК (транскрипция), получим:
мДНК: 3’-ГТТЦГТААГЦАТГГГЦТТЦТ-5’
иРНК: 5’-ЦААГЦАУУЦГУАЦЦЦГААГА-3’.
Для удобства решения задачи разобьем иРНК на триплеты:
ЦАА ГЦА УУЦ ГУА ЦЦЦ ГАА.
Используем таблицу генетического кода для построения последовательности аминокислот в белке, получим:
глн-ала-фен-вал-про-глу.
Надо переписать данную в задаче цепь ДНК, затем вычеркнуть выпавшие нуклеотиды и переписать все заново. Затем, как обычно, построить иРНК и по ней построить цепь аминокислот, используя генетический код. Можно записать так:
мДНК: 3’-ГТЦГААГЦАТГГГЦТТЦТ-5’
иРНК: 5’-ЦАГЦУУЦГУАЦЦЦГААГА-3’.
Последовательность аминокислот в полипептиде будет следующая:
глн-лей-арг-тре-арг-арг.
В результате двухточечной генной мутации произошли значительные изменения в полипептидной цепи – замена всех последующих четырех аминокислот кроме глутамина.
Ответ:
Схема решения задачи включает:
1) изначальная последовательность мДНК:
3’-ГТТЦГТААГЦАТГГГЦТТЦТ-5’;
2) изначальная последовательность иРНК:
5’-ЦААГЦАУУЦГУАЦЦЦГААГА-3’;
3) фрагмент начального полипептида: глн-ала-фен-вал-про-глу;
4) последовательность мДНК после мутации:
3’-ГТЦГААГЦАТГГГЦТТЦТ-5’;
5) последовательность иРНК после мутации:
5’-ЦАГЦУУЦГУАЦЦЦГААГА-3’;
6) фрагмент полипептида после мутации в ДНК: глн-лей-арг-тре-арг-арг;
7) если одновременно выпадают второй и шестой нуклеотиды в цепи мДНК, то синтезируется новый полипептид, что приведет к нарушению физиологической функции клетки (организма).
