Примеры решения задач по цитологии на кодирование генетической информации в клетке
Задача № 1.
На фрагменте одной нити ДНК нуклеотиды расположены в последовательности: А-А-Г-Т-Ц-Т-А-Ц-Г-Т-А-Т. Постройте комплементарную цепочку ДНК.
Решение:
1-я цепь молекулы ДНК комплементарна левой (А - Т, Г - Ц). Используя правило комплементарности, в соответствии с кодом правой цепи ДНК записываем нуклеотиды 2-й цепи, получим:
1-я цепь ДНК: А-А-Г-Т-Ц-Т-А-Ц-Г-Т-А-Т
2-я цепь ДНК: Т-Т-Ц-А-Г-А-Т-Г-Ц-А-Т-А
Задача № 2.
Из предложенных нуклеотидов выпишите те, которые могут входить в состав РНК: аденин, урацил, тимин, цитозин, гуанин.
Решение:
В состав иРНК входят нуклеотиды: урацил, тимин, цитозин, гуанин.
Задача № 3.
По фрагменту цепи иРНК: -УУУУГУЦЦУААГАГА- определите фрагмент цепи ДНК, антикодоны тРНК и аминокислоты фрагмента молекулы белка, кодируемого в ДНК.
Решение:
Согласно принципу комплементарности азотистые основания образуют между собой водородные связи в строгом соответствии: А - Т, Г - Ц в молекуле ДНК и А-У, Г-Ц – в РНК. Поэтому напротив урацила (У) иРНК становится адениин (А), напротив гуанина (Г) - цитозин (Ц), напротив цитозина (Ц) - гуанин (Г), напротиа аденина (А) - тимин (Т).
Тогда получим:
иРНК: УУУУГУЦЦУААГАГА
ДНК: ААААЦАГГАТТЦТЦТ.
Для определения антикодонов тРНК разобъём цепь ДНК на триплеты и только напротив тимина (Т) будем ставить урацил (У), получим:
ДНК: ААА АЦА ГГА ТТЦ ТЦТ
тРНК: ААА АЦА ГГА УУЦ УЦУ
Для определения фрагмента белка разбивам иРНК на триплеты (кодоны): УУУ УГУ ЦЦУ ААГ АГА. Используя таблицу «Генетический код», можно построить белковую молекулу с
соответствующими аминокислотами, получим: фенилаланин - цистеин - пролин- лизин - аргинин.
Задача № 4.
Фрагмент одной из цепей ДНК имеет последовательность нуклеотидов: -АТААГГАТГЦЦТТТТ-. Определите последовательности нуклеотидов в иРНК и аминокислот в полипептидной цепи. Что произойдет в полипептиде, если в результате мутации во фрагменте гена выпадет второй триплет нуклеотидов?
Решение:
Определим последовательность аминокислот до и после изменения ДНК и сравним их.
Определим цепь ДНК после мутации, получим:
АААГГАТГЦЦТТТТ
Разобъём цепь ДНК на триплеты, полчим: АТА АГГ АТГ ЦЦТ ТТТ
По принципу комплементарности (Г = Ц, А = У) с генетического кода ДНК выстраиваются нуклеотиды иРНК (транскрибция), получим:
ДНК: АТА АГГ АТГ ЦЦТ ТТТ
иРНК: УАУ УЦЦ УАЦ ГГА ААА.
Тоже проделаем и для мутированного кода, получим:
ДНК: ААА ГГА ТГЦ ЦТТ ТТ
иРНК: УУУ ЦЦУ АЦГ ГАА АА.
Затем, пользуясь генетическим кодом, определяем последовательность аминокислот до изменения ДНК, получим: тирозин - серин - тирозин - глицин - лизин.
После изменения ДНК определим последовательность аминокислот, плучим: фенилаланин - пролин - треонин - глутаминовая кислота.
Сравнивая цепочки аминокислот в пептидах, можно сделать вывод, что после изменения последовательности нуклеотидов в кодирующем участке ДНК, изменяется последовательность аминокислот в полипептиде, а следовательно синтезируется новый полипептид, что приводит к нарушению обмена веществ (ферментопатии).
Задача № 5.
Фрагмент молекулы ДНК состоит из нуклеотидов, расположенных в следующей последовательности: -ТАААТГГЦААЦЦ-. Определите состав и последовательность аминокислот в полипептидной цепи, закодированной в этом участке гена.
Решение:
Разобъём цепь ДНК на триплеты, полчим: ТАА АТГ ГЦА АЦЦ
По принципу комплементарности (Г = Ц, А = У) с генетического кода ДНК выстраиваются нуклеотиды иРНК (транскрибция), получим:
ДНК: ТАА АТГ ГЦА АЦЦ
иРНК: АУУ УАЦ ЦГУ УГГ
=*Пользуясь генетическим кодом, определяем последовательность аминокислот в белке, получим:
изолейцин - тирозин - аргинин - триптофан.
Задача № 6.
По фрагменту цепи иРНК: -УУУ ГУЦ ЦУА АГА ГА- определите фрагмент цепи ДНК, антикодоны тРНК и аминокислоты фрагмента молекулы белка, кодируемого в ДНК.
Решение:
Согласно принципу комплементарности в РНК напротив урацила (У) становится адениин (А), напротив гуанина (Г) - цитозин (Ц), напротив цитозина (Ц) - гуанин (Г).
Тогда получим:
иРНК: УУУГУЦЦУААГАГА
ДНК: ААА ЦАГ ГАТ ТЦТ ЦТ.
Разобъём цепь ДНК на триплеты, получим:
Для определения антикодонов тРНК разобъём цепь ДНК на триплеты и только напротив тимина (Т) будем ставить урацил (У), получим:
ДНК: ААА ЦАГ ГАТ ТЦТ ЦТ
тРНК: ААА ЦАГ ГАУ УЦУ ЦУ
Зная последовательность нуклеотидов в иРНК (УУУ ГУЦ ЦУА АГА ГА) и пользуясь генетическим кодом, определяем последовательность аминокислот в белке, получим:
фенилаланин - валин - лейцин - аргинин.
Задача № 7
Фрагмент цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: -ТАЦЦЦТЦАЦТТГ-. Определите последовательность нуклеотидов на иРНК, антикодоны соответствующих тРНК и аминокислотную последовательность соответствующего фрагмента молекулы белка, используя таблицу генетического кода.
Решение:
Разобъём цепь ДНК на триплеты, полчим: ТАЦ ЦЦТ ЦАЦ ТТГ
По принципу комплементарности (Г = Ц, А = У) с генетического кода ДНК выстраиваются нуклеотиды иРНК (транскрибция), получим:
ДНК: ТАЦ ЦЦТ ЦАЦ ТТГ
иРНК: АУГ ГГА ГУГ ААЦ
Пользуясь генетическим кодом, определяем последовательность аминокислот в белке, получим:
метионин - глицин - валин - аспарагин.
Задача № 8
Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент молекулы ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов: -АЦГЦЦГЦТААТТЦАТ-. Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет соответствует антикодону тРНК. Ответ поясните. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.
Решение:
Разобъём цепь ДНК на триплеты, полчим: АЦГ ЦЦГ ЦТА АТТ ЦАТ.
Известно, что все виды РНК (иРНК, тРНК, рРНК) синтезируются на ДНК, для этого есть разные гены. По принципу комплементарности мы можем построить на цепи ДНК тРНК: АЦГ ЦЦГ ЦТА АТТ ЦАТ. Находим третий триплет – ЦТА – это есть антикодон, теперь, чтобы узнать аминокислоту, надо по данному антикодону построить
соответствующий кодон в иРНК - ГАУ, и затем по таблице «Генетический код» определить кодируемую аминокислоту. В данном случае это аспарагиновая ислота.
Ответ: тРНК будет переносить аспарагиновую ислоту.
Задача № 9
Последовательность нуклеотидов в начале гена, хранящего информацию о белке инсулине, начинается так: -АААЦАЦЦТГЦТТГТГТАГАЦ-.
Напишите последовательность аминокислот, которой начинается цепь инсулина (воспользуйтесь таблицей генетического кода.
Решение:
Разобъём цепь ДНК на триплеты, полчим: ААА ЦАЦ ЦТГ ЦТТ ГТГ ТАГ АЦ.
По принципу комплементарности (Г = Ц, А = У) с генетического кода ДНК выстраиваются нуклеотиды иРНК (транскрибция), получим:
ДНК: ААА ЦАЦ ЦТГ ЦТТ ГТГ ТАГ АЦ
иРНК: УУУ ГУГ ГАЦ ГАА ЦАЦ АУЦ УГ
Пользуясь генетическим кодом, определяем последовательность аминокислот в белке, получим:
фенилаланин - валин - аспарагиновая кислота - глутаминовая кислота - гистидин - изолейцин.
