Задача 1
Одна из цепочек молекулы ДНК имеет следующий порядок нуклеотидов: АЦГ ТАГ ЦТА ГЦГ… Напишите порядок нуклеотидов в комплементарной цепочке ДНК.
Пояснение к решению задачи. Известно что две цепочки в молекуле ДНК соединяются водородными связями между комплементарными нуклеотидами (А-Т, Г-Ц). Порядок нуклеотидов в известной цепочке ДНК:
А Ц Г Т А Г Ц Т А Г Ц Г
Т Г Ц А Т Ц Г А Т Ц Г Ц – порядок нуклеотидов в комплементарной цепочке ДНК.
Ответ: порядок нуклеотидов в комплементарной цепочке ДНК: ТГЦАТЦГАТЦГЦ
Задача 2
Порядок нуклеотидов в одной из цепочек молекулы ДНК следующий: АГЦТАЦГТАЦГА…
Определите порядок аминокислот в полипептиде, закодированном этой генетической информацией.
Пояснение к решению задачи. Известно, что матрицей для синтеза полипептида является молекула и-РНК, матрицей для синтеза которой в свою очередь является одна из цепочек молекулы ДНК. Первый этап биосинтеза белка: транскрипция – переписывание порядка нуклеотидов с цепочки ДНК на и-РНК. Синтез и-РНК идет по принципу комплементарности (А-У, Г-Ц). Вместо тимина в и-РНК азатистое основание урацил. Известная цепочка ДНК:
А Г Ц Т А Ц Г Т А Ц Г А…
У Ц Г А У Г Ц А У Г Ц У…-порядок нуклеотидов в и-РНК.
Одну аминокислоту кодируют три рядом расположенные нуклеотида цепочки и-РНК (кодоны) – разбиваем и-РНК на кодоны:
УЦГ, АУГ, ЦАУ, ГЦУ и по тадлице кодонов находим соответствующие им аминокислоты: УЦГ – соответствует серину, АУГ – метионину, ЦАУ – гисцидину, ГЦУ – аланину.
Ответ: порядок аминокислот в закодированном полипептиде: сер – мет – гис – ала…
Задача 3
Одна из цепочек молекулы ДНК имеет следующий порядок нуклеотидов: ГГЦАТГГАТЦАТ…
а) Определите последовательность аминокислот в соответствуюшем полипептиде, если известно, что и РНК синтезируется на комплементарной цепи ДНК.
б) Как изменится первичная структура полипептида, если выпадет третий нуклеотид?
Пояснение к решению задачи.
а) Известно, что молекула и- РНК синтезируется по принципу комплементарности на одной из цепей молекулы ДНК. Нам известен порядок нуклеотидов в одной цепи ДНК и сказано, что и-РНК синтезируется на комплементарной цепи. Следовательно, надо построить комплементарную цепь ДНК, помня при этом, что аденин соответствует тимину, а гуанин цитозину. Двойная цепочка ДНК будет выглядеть следующим образом:
Г Г Ц А Т Г Г А Т Ц А Т…
Ц Ц Г Т А Ц Ц Т А Г Т А …
Теперь можно построить молекулу и – РНК. Следует помнить, что вместо тимина в молекулу РНК входит урацил. Следовательно:
ДНК: Ц Ц Г Т А Ц Ц Т А Г А Т…
И-РНК: Г Г Ц А У Г Г А У Ц А У….
Три рядом расположенных нуклеотида (триплет, кодон) и-РНК определяют присоединение одной аминокислоты. Соответствующие триплетам аминокислоты находим по таблице кодонов. Кодон ГГЦ соответствует гли, А УГ – мет, ГАУ – асп, ЦАУ – гис. Следовательно, последовательность аминокислот участка полипептидной цепи будет: гли – мет – асп – гис…
б) Если в цепочке молекулы ДНК выпадет третий нуклеотид, то она будет выглядеть следующим образом:
ГГАТГГАТЦАТ…
Комплементарная цепочка: ЦЦТАЦЦТАГТА...
Информационная и-РНК: ГГАУГГАУЦАУ...
Произойдут изменения всех кодонов. Первый кодон ГГА соответствует аминокислоте гли, второй УУГ – три, третий АУЦ – иле, четвертый не полный. Таким образом, участок полипептида будет выглядеть:
Гли – три – иле…, т.е. произойдет значительное изменение порядка и количества аминокислот в полипептиде.
Ответ: а) последовательность аминокислот в полипептиде: гли – мет – асп – гис…,
б) после выпадения третьего нуклеотида последовательность аминокислот в полипептиде: гли – три – иле…
Задача 4
Полипептид имеет следующий порядок аминокислот: фен – тре – ала – сер – арг…
а) Определите один из вариантов последовательности нуклеотидов гена, кодирующего данный полипептид.
б) Какие т-РНК (с какими антикодонами) участвуют в синтезе этого белка? Напишите один из возможных вариантов.
Пояснение к решению задачи.
а) Полипептид имеет следующую последовательность аминокислот: фен – тре – ала – сер – арг… По таблице кодонов находим один из триплетов, кодирующий соответствующие аминокислоты. Фен – УУУ, тре – АЦУ, ала – ГЦУ, сер – АГУ, арг – АГА. Следовательно, кодирующая данный полипептид и-РНК будет иметь следующую последовательность нуклеотидов:
УУУАЦУГЦУАГУАГА…
Порядок нуклеотидов в кодирующей цепочке ДНК: АААТГАЦГАТЦАТЦТ…
Комплементарная цепочка ДНК: ТТТАЦТГЦТАГТАГА…
б) По таблице кодонов находим один из вариантов последовательности нуклеотидов и-РНК (как в предыдущем варианте). Антикодоны т-РНК комплементарны кодонам и-РНК:
и-РНК УУУАЦУГЦУАГУАГА…
антикодоны т-РНК ААА, УГА, ЦГА, УЦА, УЦУ
Ответ: а) один из вариантов последовательности нуклеотидов в гене будет:
АААТГАЦГАТЦАТЦТ
ТТТАЦТГЦТАГТАГА,
б) в синтезе этого белка будут участвовать т-РНК с антикодонами (один из вариантов): ААА, УГА, ЦГА, УЦА, УЦУ.
Задачи для самоконтроля
1.Одна из цепочек фрагмента молекулы ДНК имеет такую последовательность нуклеотидов: АГТГАТГТТГГТГТА… Какова будет структура второй цепочки молекулы ДНК?
2.Участок одной цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ТГААЦАЦТАГТТАГААТАЦЦА… Какова последовательность аминокислот в полипептиде, соответствующем этой генетической информации?
3.Участок одной нити ДНК имеет такую структуру: ТАТТЦТТТТТГТ… Укажите структуру соответствующей части молекулы белка, синтезированного при участии комплементарной цепи. Как изменится первичная структура фрагмента белка, если выпадет второй от начала нуклеотид?
4.Часть молекулы белка имеет такую последовательность аминокислот: сер – ала – тир – лей – асп… Какие т-РНК (с какими антикодонами) участвуют в синтезе этого белка? Напишите один из возможных вариантов.
5.Напишите один из вариантов последовательности нуклеотидов в гене, если кодируемый белок имеет следующую первичную структуру:
Ала – тре – лиз – асн – сер – глн – глу – асп…