Как правильно записать генетическую информацию, работа с таблицей генетического кода
Составление цепочки аминокислот первичной стуктуры закодированного белка
Задача 145.
В какой последовательности будут располагаться нуклеотиды в транскрибируемой цепи ДНК и в иРНК, если смысловая цепочка ДНК имеет следующий состав: 5’-ЦГГТАТАГЦГЦТТААГЦЦТЦАТАТ-3’.
Используя таблицу генетического кода, составьте цепочку аминокислот в первичной стуктуре закодированного белка. Запишите антикодоны тРНК, кодирующие эти аминокислоты.
Решение:
1. По принципу комплементарности (Г = Ц, А = Т) выставим нуклеотдную последовательность в транскрибируемой цепи ДНК, получим:
cДНК: 5’-ЦГГТАТАГЦГЦТАААГЦЦТЦАТАТ-3’
мДНК: 3' ГЦЦАТАТЦГЦГАТТТЦГГАГТАТА-5'
2. На основе кода транскрибируемой (матричной) цепи ДНК построим иРНК также пользуясь принципом комплементарности (А-У, Г-Ц, Т-А), получим:
мДНК: 3' ГЦЦАТАТЦГЦГАТТТЦГГАГТАТА-5'
иРНК: 5' ЦГГУАУАГЦГЦУАААГЦЦУЦАУАУ-3'
Используя таблицу «Генетический код», можно построить белковую молекулу с соответствующими аминокислотами, получим:
Арг-Тир-Сер-Ала-Лиз-Ала-Сер-Тир.
3. К кодонам иРНК подбираются комплементарные антикодоны-триплеты нуклеотидов тРНК, и соединяются водородными связями
(кодон-антикодон) тоже по принципу комплементарности. Запишем антикодоны тРНК с учетом антипаралельности их кодонам иРНК, получим:
тРНК: 5'-ЦЦГАУАГЦУАГЦУУУГГЦУГААУА-3'.
Для удобства разобьем антикодона тРНК на триплеты, получим:
тРНК: 5'-ЦЦГ,АУА,ГЦУ,АГЦ,УУУ,ГГЦ,УГА,АУА-3'.
Ответ:
1) последовательность аминокислот во фрагменте полипептида находим по таблице генетического кода: Арг-Тир-Сер-Ала-Лиз-Ала-Сер-Тир;
2) нуклеотидная последовательность иРНК: 5' ЦГГУАУАГЦГЦУАААГЦЦ УЦА УАУ-3' соответствует нуклеотидная последовательность тРНК:
5'-ЦЦГАТАГЦУАГЦУУУГГЦУГААТА-3'.
3) антикодоны тРНК, кодирующие аминокислоты: Арг (5'-ЦЦГ-3'); Тир (5'-АУА-3'); Сер (5'-ГЦУ-3'); Ала (5'-АГЦ-3'); Лиз (5'-УУУ-3'); Ала (5'-ГГЦ-3'); Сер (5'-УГА-3'); Тир (5'-АУА-3').
Задача 146.
Покажите порядок аминокислот в белке, если известно, что иРНК, по которой он строится, имеет следующую последовательность нуклеотидов: 5’-ААГЦААГУУАЦААГУУУЦ-3’.
Решение:
Для удобства разбиваем цепь иРНК на триплеты (кодоны):
5’-ААГ ЦАА ГУУ АЦА АГУ УУЦ-3’.
Используя таблицу «Генетический код», можно построить белковую молекулу с соответствующими аминокислотами:
Лиз-Глу-Вал-Тре-Сер-Фен.
Ответ:
Фрагмент полипептида: Лиз-Глу-Вал-Тре-Сер-Фен.
Определение последовательности нуклеотидов в цепи ДНК или РНК
Задача 147.
Одноцепочный фрагмент молекулы ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов (указаны нуклеотиды в направлении от 3’ к 5’ концу): ЦГТГАТГАТГААГГТТГТА. Какой будет структура этой ДНК после репликации?
Решение:
Репликация — удвоение (копирование) молекулы ДНК. Нуклеотиды достраивает фермент ДНК-полимераза по принципу комплементарности. Переводя действия данного фермента на наш язык, он следует следующему правилу: А (аденин) только в паре с Т (тимин), а Г (гуанин) связывается с Ц (цитозин
Тогда можно записать:
сДНК: 5’-ГЦАЦТАЦТАЦТТЦЦААЦАТ-3’
мДНК: 3’-ЦГТГАТГАТГААГГТТГТА-5’.
Ответ:
1) структура молекулы ДНК после репликации имеет вид:
сДНК: 5’-ГЦАЦТАЦТАЦТТЦЦААЦАТ-3’
мДНК: 3’-ЦГТГАТГАТГААГГТТГТА-5’.
Задача 148.
1. Каков нуклеотидный состав мДНК, если в иРНК содержится гуанина - 9%, аденина - 23%, урацила - 27%?
Решение:
Так как иРНК одноцепочечная, то, если в ней содержится гуанина - 9%, аденина - 23%, урацила - 27%, значит, цитозина будет содержаться 41% (100% - 9% - 23% -27% = 41).
Зная, что молекула иРНК комплементарна одной цепи ДНК, можно посчитать содержащиеся в цепи мДНК нуклеотиды. Если в иРНК содержится 23% (А), то в цепи ДНК будет содержаться 23% (Т). Если в иРНК содержится 41% (Ц), то в цепи ДНК будет содержаться 41% (Г). Если в иРНК содержится 27% (У), то в цепи ДНК будет содержаться 27% (А). Если в иРНК содержится 9% (Г), то в цепи ДНК будет содержаться 9% (Т).
Ответ:
1) процентное содержание нуклеотидов в цепи мДНК:
А = 27%, Т = 23%, Г= 9%, Ц = 41%.
Определение длины и массы участка ДНК или РНК
Задача 149.
Определите длину отрезка молекулы ДНК, состоящей из 100 пар нуклеотидов. В ответе запишите только соответствующее число.
Решение:
Известно, что длина одного нуклеотида равна 0,34 нм. Значит, длина молекулы ДНК будет 34 нм (100 х 0,34 нм = 34).
Ответ:
34.
Задача 150.
Фрагмент кодирующей цепи гена мыши содержит 1850 нуклеотидов. Кодирующая часть данного фрагмента 15-го гена содержит 300 адениловых, 200 тимидиловых, 100 гуаниловых нуклеотидов. Определите: 1) длину данного фрагмента ДНК 2) процентное содержание нуклеотидов каждого вида в зрелой иРНК.
Решение:
1. Так как общее число 1850, то можно вычислить длину мДНК. зная длину одного нуклеотида:
1850 х 0,34 нм = 629 нм.
2. Кодирующая часть данного фрагмента 15-го гена содержит 300 адениловых, 200 тимидиловых, 100 гуаниловых нуклеотидов, то число цитозиновых нуклеотидов рассчитаем, получим:
1860 - 300 - 200 - 100 = 1250.
Зная, что цепь иРНК комплементарна цепи мДНК, можно посчитать содержащиеся в этой цепи число нуклеотидов каждого вида:
300 аденина в мДНК соответствует 300 урацилам в иРНК; 200 тимина что в мДНК соответствует 200 аденинам в иРНК; 100 гуанина в мДНК соответствует 100 цитозинам в иРНК; 1250 цитозина что в мДНК соответствует 1250 гуанина в иРНК.
Теперь можно посчитать нуклеотиды в цепи иРНК:
У = 16,2% [(300 . 100%)/1850 = 16,2];
А = 10,8% [(200 . 100%)/1850 = 10,8];
Ц = 5,4% [(100 . 100%)/1850 = 5,4];
Г = 67,6% [(1250 . 100%)/1850 = 67,6].
Ответ:
1) длина данного фрагмента мДНК равна 629 нм;
2) процентное содержание нуклеотидов каждого вида в зрелой иРНК:
У = 16,2%, А = 10,8%, Ц = 5,4%, Г = 67,6%.
Задача 151.
Достроить вторую нить ДНК по принципу комплиментарности. Определить в процентном соотношении количество нуклеотидов во второй цепи ДНК. Фрагмент первой ДНК: АЦГЦАЦЦГЦЦАГЦГЦ.
Решение:
1-я цепь молекулы ДНК комплементарна второй (А - Т, Г - Ц). Используя правило комплементарности, в соответствии с нуклеотидной последовательностью первой цепи ДНК установим нуклеотидную последовательнлсть 2-й цепи, получим:
2-я цепь ДНК: ТГЦГТГГЦГГТЦГЦГ
1-я цепь ДНК: АЦГЦАЦЦГЦЦАГЦГЦ.
В первой цепи ДНК содержится 3 аденина, 8 цитозинов, 4 гуанина, а тиминовые нуклеотиды отсутствуют.
Пдсчитаем количество нуклетидов во второй цепи ДНК, получим: тиминов (Т) - 3, цитозинов (Ц) – 4, гуанинов (Г) – 8, отсутвуют адениновые нуклеотиды. Общее число нуклеотидов во второй цепи ДНК равно 15. Подсчитаем процентное содержание этих нуклеотидов в цепи, получим:
Т = (3 х 100%)/15 = 20%;
Ц = (4 х 100%)/15 = 26,67%;
Г = (8 х 100%)/15 = 53,33%.
Таким образом, в первой цепи ДНК отсутствуют тиминовые нуклеотиды, а во второй цепи – адениновые. Это подтверждает принцип комплементарности, согласно которму аденин всегда стоит в паре с тимином (А - Т), цитозин в паре с гуанином (Ц - Г).
Ответ:
1) последовательность нуклеотидов втрой цепи ДНК:
ТГЦГТГГЦГГТЦГЦГ;
2) процентное содержание нуклеотидов во второй цепи ДНК следующее:
Т = 20%, Ц = 26,67%, Г = 53,33%.
Задача 152.
Участок молекулы белка включает следующие аминокислоты:
лей-вал-сер-ала. Какова молярная масса участка одной цепи гена, кодирующей данный белок, если масса одного нуклеотида равна 345 Da?
Решение:
Каждая аминокислота кодируется кодоном иРНК, состоящим из трех нуклеотидов (триплет), поэтому участок молекулы белка из четырех аминокислот кодируется 12 нуклеотидами: 4 . 3 = 12. Если масса одного нуклеотида равна 345 Da (дальтон), то молекулярная масса 12 нуклеотидов равна: 4200 Da (350 . 12 = 4200).
Ответ:
1) молярная масса участка цепи мДНК равна 4200 Da.
Задача 153.
Какие тРНК (c какими антикодонами) участвуют в синтезе белка по матрице, следующей иРНК: ААААЦАГУУАЦГ?
Решение:
Для удобства решения задачи разобьем иРНК на триплеты:
ААА АЦА ГУУ АЦГ.
Каждый антикодон (триплет) тРНК приносит определенную аминокислоту, согласно генетическому коду. Кодоны иРНК будут комплементарны и антипараллельны антикодонам тРНК.
Тогда
Кодону иРНК (5’-ААА-3’) соответствует антикодон тРНК 3’-УУУ-5’ (5’-УУУ-3’); кодону иРНК (5’-АЦА-3’) - антикодон тРНК 3’-УГУ-5’ (5’-УГУ-3’); кодону иРНК (5’-ГУУ-3’) - антикодон тРНК 3’-ЦАА-5’ (5’-ААЦ-3’); кодону иРНК (5’-АЦГ-3’) - антикодон тРНК 3’-УГЦ-5’ (5’-ЦГУ-3’).
Ответ:
1) в синтезе белка по матрице, следующей иРНК: ААААЦАГУУАЦГ, будут участвовать тРНК с следующими антикодонами:
(5’-УУУ-3’), (5’-УГУ-3’), (5’-ААЦ-3’), (5’-ЦГУ-3’)
ИЛИ
(указаны нуклеотиды в направлении от 5’ к 3’ концу): УУУ,УГУ,ААЦ,ЦГУ.
