Как рассчитать количество нуклеотидов в экзоне, интроне и в цепи ДНК
Кодирование экзонов и интронов
Задача 96.
Известно, что масса белка равна 12000 Da, а интронная часть кодирующего его фрагмента ДНК составляет 40%.
1. Определить количество аминокислот образующих белок. 2. Рассчитать количество нуклеотидов в экзогенной части ДНК. 3. Рассчитать число нуклеотидов интрона. 4. Рассчитать общее количество нуклеотидов фрагмента ДНК. 5. Рассчитать молекулярную массу фрагмента ДНК.
6. Рассчитать длину интронного участка фрагмента ДНК.
Решение:
L(аминокислоты) = 0,35 нм = 3,5 ангстрем;
L(нуклеотида) = 0,34 нм = 3,4 ангстрем;
Мr(аминокислоты) = 100 а.е.м. (ЕД);
Мr (нуклеотида) = 345 а.е.м. (ЕД).
1. Рассчитаем количество аминокислот, образующих белок, получим:
12000/100 = 120 аминокислот.
2. Рассчитаем количество нуклеотидов, образующих экзонный участок ДНК.
Так как каждую аминокислоту кодирует кодон (триплет), состоящий из трех нуклеотидов, то, зная число аминокислот, и, учитывая, что ДНК состоит из двух цепей, определим число нуклеотидов ДНК:
N(нд. Экзона) = (120 . 3) . 2 = 720.
3. Рассчитаем количество нуклеотидов интрона
N(нд. Интрона) = (40 . 720)/60 = 480 шт.
4. Рассчитаем общее количество нуклеотидов фрагмента ДНК, получим:
N(нд. ДНК) = (720 + 480) = 1200 шт.
5. Рассчитаем молекулярную массу фрагмента ДНК, получим:
Mr(ДНК) = 1200 . 345 = 414000 Da.
6. Рассчитаем длину интронного участка фрагмента ДНК, получим:
L(нд. Интрона = 480 . 0,34 = 163,2 нм.
Ответ:
1) 120; 2) 720; 3) 480; 4) 1200; 5) 414000 Da; 6) 816 нм.
Порядок аминокислот в белковой молекуле
Задача 97.
В приведенной ниже последовательности одного из генов произошло выпадение 9-го нуклеотида, а вместо 13-й нуклеотида встал тимин. Цепь ДНК одного из генов (нуклеотиды указаны в направлении от 3’ к 5’ концу): AAСTGGCATAACGC. К какому типу мутации можно отнести данное изменение гена?
Решение:
1. синтезируется молекула иРНК. По последовательности азотистых оснований участка молекулы мДНК и используя принцип комплементарности (G - C, Т - А, А – U), получим последовательность нуклеотидов участка иРНК:
мДНК: 3’-AAСTGGCATAACGC-5’.
иРНК: 5’-UUGACCGUAUUGCG -3’.
Для удобства решения задачи разобьем цепь иРНК на триплеты:
UUG ACC GUA UUG CG.
По таблице генетического кода находим порядок аминокислот в белковой молекуле, получим: триплету (UUG) соответствует аминокислота лейцин, триплету (ACC) - треонин, триплету (GUA) - валин, триплету (UUG) - лейцин.
Таким образом, порядок аминокислот в участке молекулы белка будет иметь вид: лей-тре-вал-лей.
2. Последовательность нуклеотидов в цепочке мДНК после изменения будет иметь вид:
мДНК: 5’-AAСTGGCAAACТC-3’.
Теперь, используя принцип комплементарности, построим цепь иРНК:
мДНК: 3’-AAСTGGCAAACТC-5’.
иРНК: 5’-UUGACCGUUUGАG -3’.
Для удобства решения задачи разобьем цепь иРНК на триплеты:
UUG ACC GUU UGА G
Находим порядок аминокислот в белковой молекуле по измененной цепи, получим: триплету (UUG) соответствует аминокислота лейцин, триплету (ACC) - треонин, триплету (GUU) - валин, триплет (UGА) – стоп-кодон, на нем заканчивается синтез белка.
Таким образом, порядок аминокислот в участке молекулы белка после изменения будет иметь вид: лей-тре-вал.
Ответ:
Схема решения задачи включает:
1) изначальная последовательность иРНК:
5’-UUGACCGUAUUGCG-3’;
2) фрагмент начального полипептида: лей-тре-вал-лей;
3) последовательность иРНК после мутации:
5’-UUGACCGUUUGАG -3’;
4) фрагмент полипептида после мутации в ДНК: лей-тре-вал;
5) если удалится девятый нуклеотид и вместо тринадцатого нуклеотида встанет тимин, то синтезируется новый полипептид, что приведет к нарушению физиологической функции клетки (организма).
Определение цепи ДНК
Задача 98.
Концевая последовательность иРНК включает ААГ-ЦУГ-ГАЦ-УГА. Кодирующая цепь гена содержала интрон ЦАГ перед последним кодоном не считая терминирующего кодона. Определите цепь ДНК.
Решение:
Интроны – это участки ДНК, копии которых удаляются из первичного транскрипта и отсутствуют в зрелой РНК. Поэтому кодирующая цепь гена содержащая интрон ЦАГ будет иметь вид:
ТТЦ-ГТЦ-ЦТГ-АЦТ-ЦАГ.
