1. Одна из цепочек ДНК имеет последовательность нуклеотидов: АГТ АНД ГАТ АЦТ ЦГА ТТТ АЦГ . Какую последовательность нуклеотидов имеет вторая цепочка той же молекулы?
Решение. По принципу комплементарности достраиваем вторую цепочку (А-Т, Г-Ц). Она будет выглядеть так: ТЦА ТГГ ЦТА ТГА ГЦТ AAA ТГЦ .
2. Большая из двух цепей белка инсулина (так называемая цепь В) начинается со следующих аминокислот: фенилаланин-валин-аспарагин-глутаминовая кислота-гистидин-лейцин. Напишите последовательность нуклеотидов в начале участка молекулы ДНК, хранящего информацию об этом белке.
Решение. Поскольку одну аминокислоту могут кодировать несколько триплетов, точную структуру иРНК и участка ДНК определить невозможно, структура может варьировать. Используя принцип комплементарности нуклеотидов и таблицу генетического кода получаем один из вариантов:
3. Участок гена имеет следующее строение, состоящее из последовательности нуклеотидов: ЦГГ ЦГЦ ТЦА AAA ТЦГ . . Укажите строение соответствующего участка белка, информация о котором содержится в данном гене. Как отразится на строении белка удаление из гена четвертого нуклеотида?
Решение. Используя принцип комплементарности соединения оснований водородными связями и таблицу генетического кода, делаем все как в предыдущей задаче:
При удалении из гена четвертого нуклеотида — Ц произойдут заметные изменения — уменьшится количество и состав аминокислот в белке:
4. При синдроме Фанкони (нарушение образования костной ткани) у больного с мочой выделяются аминокислоты, которым соответствуют кодоны в иРНК: АУА, ГУЦ, АУГ, УЦА, УУГ, ГУУ, АУУ. Определите, выделение каких аминокислот с мочой характерно для синдрома Фанкони, если у здорового человека в моче содержатся аминокислоты аланин, серии, глутаминовая кислота и глицин.
Решение. Используя таблицу генетического кода, определим аминокислоты, которые кодируются указанными триплетами. Это изолейцин, валин, метионин, серии, лейцин, тирозин, валин, изолейцин. Таким образом, в моче больного только одна аминокислота (серии) такая же как у здорового человека, остальные шесть — новые, а три, характерные для здорового человека, отсутствуют.
5. Исследования показали, что в иРНК содержится 84% гуанина, 18% урацила, 28% цитозина, 20% аденина. Определите процентный состав азотистых оснований в участке ДНК, являющегося матрицей для данной иРНК.
Решение. Очевидно, что 34% гуанина в иРНК в смысловой (считываемой) цепи ДНК будут составлять 34% цитозина, соответственно, 18% урацила — 18% аденина, 28% цитозина — 28% гуанина, 20% аденина — 20% тимина (по принципу комплементарности оснований нуклеотидов). Суммарно А + Т и Г + Ц в смысловой цепи будет составлять: А + Т = 18% + 20% = 38%, Г + Ц = 28% + 34% = 62%. В антисмысловой (некодируемой) цепи (ДНК — двухцепочечная молекула) суммарные показатели будут такими же, только процент отдельных оснований будет обратный: А + Т = 20% + 18% — 38%, Г + Ц — 34 % + 28% = 62%. В обеих же цепях в парах комплиментарных оснований будет поровну, т. е. аденина и тимина — по 19%, гуанина и цитозина по 31%.
6. Цепь А инсулина быка в 8-м звене содержит аланин, а лошади — треонин, и 9-м анонс; соответственно серии и глицин. Что можно сказать о происхождении инсулинов?
Решение. Посмотрим, какими триплетами в иРНК кодируются упомянутые в условии задачи аминокислоты, и для удобства сравнения составим небольшую таблицу:
Поскольку аминокислоты кодируются разными триплетами, взяты триплеты, минимально отличающиеся друг от друга. В данном случае у лошади и быка в 8-м и 9-м звеньях изменены аминокислоты в результате замены первых нуклеотидов в триплетах иРНК: гуанин заменен на аденин (или наоборот). В двухцепочечной ДНК это будет равноценно замене пары Ц-Г на Т-А (или наоборот). Следовательно, отличия цепей А инсулина быка и лошади обусловлены транзициями в участке молекулы ДНК, кодирующей 8-е и 9-е звенья цепи А инсулинов быка и лошади.
Оренбургская область Шарлыкский район село Дубровка улица Школьная, 8
Муниципальное общеобразовательное учреждение «Дубровская средняя общеобразовательная школа»
источник
Элементарной единицей наследственности является ген. Один ген кодирует один тип белка, поэтому сколько генов столько типов белков.
АЛГОРИТМЫ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ ПО МОЛЕКУЛЯРНОЙ ГЕНЕТИКИ
1. Правило Э. Чаргаффа — *в молекуле ДНК: а) четыре вида нуклеотидов (А+Т+Ц+Г= 100%); б) пуриновых оснований столько же сколько пиримидиновых (А+Г=Т+Ц); в) адениновых нуклеотидов столько же сколько тиминовых (А=Т), а цитозиновых столько же сколько гуаниновых (Ц=Г); *коэффициент специфичности (отношение суммы адениновых и тиминовых нуклеотидов к суммы гуаниновых и цитозиновых нукл. – величина постоянная для вида (А+Т): (Г+Ц) = const. вида.
2. Молекула ДНК двухцепочечная, поэтому (длина ДНК) L= n (количество) нуклеотидов x L одного нуклеотида (3,4 А о ) : 2. Один метр содержит 10 10 А о .
3. Исходя из триплетности генетического кода, можно найти количество аминокислот и количество нуклеотидов: n нуклеотидов =n аминокислот x 3
5. Мутации кодона, которые приводят к следующим нуклеотидным последовательностям в иРНК: УАА, УАГ, УГА прерывают синтез молекулы белка на полисоме.
ЗАДАЧА № 1. Вес молекулы ДНК 12×10 18 . Найти длину ДНК, сколько белков закодировано в ней, если один полипептид состоит из 200 мономеров. Найти нуклеотидный состав молекулы ДНК, если адениновых нуклеотидов 12%. Вес нуклеотида – 300, длина – 3,4 А о .
1. Найдем количество нуклеотидов =12×10 18 / 300 (вес одного нуклеотида) =4 x10 16
2. Длина ДНК= 4 x10 16 : 2 x 3,4 А о = 6,8 x10 16 А о
3. Вес гена = 200 x 3 x 300 =180000 (200 аминокислот — мономеров белков).
4. Найдем количество белков. Так как один ген кодирует один тип белка, то
n (количество) генов = n белков = вес ДНК/ вес гена = 12×10 18 : 180000 = 0,7×10 14
Запомнить, что структурной единицей ДНК и гена является нуклеотид, а структурной единицей белка – аминокислота; функциональной единицей ДНК – ген.
5. Найдем нуклеотидный состав по правилу Чаргаффа: А=Т, Г=Ц.
А=Т=18%; А+Т+Ц+Г= 100% Г=Ц= (100% — 18%x2) : 2 = 32%
n А = n Т= 18% x 12×10 18 : 100% = 216×10 16 ;
n Ц = n Г= 32% x 12×10 18 : 100% = 382×10 16 .
ЗАДАЧА № 2. Длина всей ДНК клетки эпителия человека равна 218 см. Найти количество пар нуклеотидов в ДНК, если длина одного нуклеотида 3,4 А о .
1. В одном метре содержится 10 10 А о , поэтому 218см = 2,18м = 2,18×10 10 А о .
2. Найдем кол-во пар нуклеотидов: n пар = 2,18×10 10 А о : 3,4 А о = 0,6×10 10 А о
ЗАДАЧА № 3. Длина гена составляет 0,9×10 8 А о . Найти, что тяжелее вес гена или вес белка, который кодируется данным геном и во сколько раз? Вес одной аминокислоты 110.
1. L гена = n нукл. x 3,4 А о , поэтому n нукл. = 0,9×10 8 А о : 3,4 А о = 0,27×10 8 .
2. Вес гена = 0,27×10 8 x 300 = 81×10 8 (ген – одна цепь ДНК)
3. n аминокислот = n нукл. : 3 = 0,27×10 8 : 3 = 0,09×10 8 . Вес белка = n аминок-т x110 (вес одной аминокислоты) = 9,9×10 8 Вес гена : вес белка = 8 раз
РЕШИТЬ ЗАДАЧИ
1.Сколько и каких видов нуклеотидов потребуется для редупликации фрагмента ДНК: ЦТГ, ТГА, ТТТ, ТГГ, ТТТ, ТАЦ, ААТ. Каким принципом Вы при этом руководствовались ?
2. В ДНК нуклеотиды расположены в такой последовательности ААТ, ГТА, ГТА, ААА, ГГЦ, АГТ, ЦЦА, ААА . . Какую первичную структуру имеет полипептид (белок), синтезируемый при участии этой цепи ?
3. Полипептид состоит из следующих аминокислот: аланин-цистеин-гистидин-метионин-тирозин. Определите структуру ДНК, кодирующего эту полипептидную цепь.
4. Как изменится структура белка, если из кодирующего его участка ДНК: ГАТАЦГТАТААААГАЦЦАГАГЦЦГ — удалить пятый и тринадцатый нуклеотиды слева?
5. При синдроме Фанкони (нарушение образования костной ткани) у больного с мочой выделяются аминокислоты, которым соответствуют следующие триплеты и-РНК: АУА-ГУЦ-АУГ-УЦА-УУГ-УАУ-ГУУ-ГУУ-АУУ. Определите, выделение каких аминокислот с мочой характерно для синдрома Фанкони ?
6. У человека, больного цистинурией (содержание в моче больного больше чем в норме числа аминокислот) с мочой выделяются аминокислоты, которым соответсвуют следующие триплеты и-РНК: ЦУУ-ГУУ-ЦУГ-ГУГ-УЦГ-ГУЦ-АУА. У здорового человека в моче обнаруживается — аланин-серин-глутаминовая кислота-глицин.
1.Выделение каких аминокислот с мочой характерно для больных цистинурией ?
2. Напишите триплеты, соответствующие аминокислотам, имеющимся в моче здорового человека.
7. Участок цепи белка вируса табачной мозаики состоит из следующих аминокислот: серин-глицин-серин-изолейцин-треонин-пролин-серин. В результате воздействия на и-РНК азотистой кислотой цитозин и-РНК превращается в гуанин. Определите изменения в строении белка, вируса табачной мозаики после воздействия на РНК азотистой кислотой.
8. Как изменится структура белка, если из кодирующего его участка ДНК — ГАТАЦТТАТАТАЦАЦГАЦЦЦГААА удалить пятый, шестой и седьмой ?
9. Ионизирующая радиация способна иногда «выбивать» отдельные нуклеотиды из молекулы ДНК или РНК, не нарушая ее целостности. Допустим, что в одном случае из молекулы удалены только один нуклеотид, в другом три подряд, в третьем случае тоже три нуклеотида, но расположены они на некотором расстоянии друг от друга. Как это отразится на белке синтезируемом на основе наследственной информации, закодированной в такой поврежденной молекуле ? В каких трех указанных случаях фактически образующийся белок будет отличаться от нормального всего слабее и какой будет отличаться всего сильнее ?
10. Белок состоит из 185 аминокислот. Какую длину имеет ген, определяющий его, если размер одного нуклеотида 3,4 А ?
11. Химический анализ показал, что 20% от общего числа нуклеотидов данной и-РНК приходится на аденин, 6% на урацил, 40% на гуанин Каков должен быть нуклеотидный состав соответствующего участка ДНК (двухцепочечного), информация с которого переписана данная, и-РНК ? А каков будет состав ДНК, если и-РНК содержит 18% гуанина, 30% аденина, 20% урацила ?
12. Бактерия кишечная палочка содержит всего одну молекулу ДНК с молекулярной массой 2000000000, а бактериофаг, паразитирующий в бактерии кишечной палочке, содержит тоже одну молекулу ДНК, но с массой 30000000.
A. Сколько видов белков может быть закодировано в ДНК бактерии, если принять, что типичный белок состоит из 200 аминокислот? Сколько видов белка можно закодировать в ДНК бактериофага?
B. Что имеет большую массу и во сколько раз, одна молекула белка или ген, в котором закодирован такой белок ?
С. Почему ДНК бактерии длиннее ДНК бактериофага и во сколько раз?
D. Сравните длину молекулы ДНК бактерии и всей бактериальной клетки
(1 мкм). Во сколько раз ДНК длиннее самой клетки? Как такая ДНК может поместиться в клетке? Если молекулярная масса нуклеотида — 330. Молекулярная масса аминокислот — 110.
13 . Сколько молекул рибозы и фосфорной кислоты содержится в молекуле и-РНК, если количество цитозина составляет — 1000, урацила -500, гуанина — 600, аденина — 400.
14. Что опаснее с точки зрения возможного влияния на
А. Замена в кодовой тройке первого нуклеотида.
В. Замена в кодовой тройке последнего нуклеотида
15. Какое изменение молекулы ДНК сильнее повлияет на строение
белка: выпадение одного нуклеотида из триплета или целого триплета ? Нормальная цепь ДНК имеет следующее строение: АГТ ТГГ ЦТЦ ЦТГ Г.
РАБОТА 2: ПОСТРОЕНИЕ СХЕМЫ ТРАНСКРИПЦИИ И ТРАНСЛЯЦИИ У ЭУКАРИОТ.
1. Записать схему транскрипции, отметив участки ДНК и и-РНК: ДНК:
2. Отметьте в каком случаи происходит сплайсинг ( А или В)
А.
В.
3. Строение зрелой и РНК (отметьте цифрами):
4. Нарисуйте схему трансляции.
Дата добавления: 2015-06-04 ; Просмотров: 1630 ; Нарушение авторских прав? ;
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
источник
Задача 1. В схемах участков молекул РНК и ДНК расставьте первые буквы названий соединений, составляющих нуклеотиды: А — аденин, Г — гуанин, Ц — цитозин, Т — тимин, У — урацил, Ф — фосфат, Р — рибоза, Д – дезоксирибоза. На схеме обозначьте: нуклеотид, триплет, фосфодиэфирные и водородные связи.
Схема строения молекулы РНК.
Схема строения молекулы РНК.
2. Одна из цепочек ДНК имеет последовательность нуклеотидов: АГТ АНД ГАТ АЦТ ЦГА ТТТ АЦГ. Какую последовательность нуклеотидов имеет вторая цепочка той же молекулы?
3. Большая из двух цепей белка инсулина (так называемая цепь В) начинается со следующих аминокислот: фенилаланин — валин — аспарагин — глутаминовая кислота -гистидин — лейцин. Напишите последовательность нуклеотидов в начале участка молекулы ДНК, хранящего информацию об этом белке.
Решение. Поскольку одну аминокислоту могут кодировать несколько триплетов, точную структуру иРНК и участка ДНК определить невозможно, структура может варьировать. Используя принцип комплементарности нуклеотидов и таблицу генетического кода получаем один из вариантов:
4) Участок гена имеет следующее строение, состоящее из последовательности нуклеотидов: ЦГГ ЦГЦ ТЦА AAA ТЦГ. Укажите строение соответствующего участка белка, информация о котором содержится в данном гене. Как отразится на строении белка удаление из гена четвертого нуклеотида?
5) При синдроме Фанкони (нарушение образования костной ткани) у больного с мочой выделяются аминокислоты, которым соответствуют кодоны в иРНК: АУА, ГУЦ, АУГ, УЦА, УУГ, ГУУ, АУУ. Определите, выделение каких аминокислот с мочой характерно для синдрома Фанкони, если у здорового человека в моче содержатся аминокислоты аланин, серии, глутаминовая кислота и глицин.
6) Исследования показали, что в иРНК содержится 34% гуанина, 18% урацила, 28% цитозина, 20% аденина. Определите процентный состав азотистых оснований в участке ДНК, являющегося матрицей для данной иРНК.
Решение. Очевидно, что 34% гуанина в иРНК в смысловой (считываемой) цепи ДНК будут составлять 34% цитозина, соответственно, 18% урацила — 18% аденина, 28% цитозина — 28% гуанина, 20% аденина — 20% тимина (по принципу комплементарности оснований нуклеотидов).
Суммарно А + Т и Г + Ц в смысловой цепи будет составлять: А + Т = 18% + 20% = 38%, Г + Ц = 28% + 34% = 62%.
В антисмысловой (некодируемой) цепи (ДНК — двухцепочечная молекула) суммарные показатели будут такими же, только процент отдельных оснований будет обратный: А + Т = 20% + 18% = 38%, Г + Ц = 34 % + 28% = 62%. В обеих же цепях в парах комплиментарных оснований будет поровну, т. е. аденина и тимина — по 19%, гуанина и цитозина по 31%.
7. В одной исследовательской лаборатории изучен участок одной из цепочек молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Оказалось, что он состоит из 24 мономеров-нуклеотидов: ГТГ ТАА ЦГА ЦЦГ АТА ЦТГ ТАЦ АЦЦ . Каково строение соответствующего участка второй цепочки той же молекулы ДНК?
8. Молекула ДНК распалась на две цепочки. Одна из них имеет строение: ТАГ АЦТ ГГТ АЦА ЦГТ ГГТ ГАТ ТЦА . Какое строение будет иметь вторая молекула ДНК, когда указанная цепочка достроится до полной двухцепочечной молекулы?
9. Полипептидная цепь одного белка животных имеет следующее начало: лизин — глутамин — треонин — аланин — аланин — аланин — лизин. С какой последовательности нуклеотидов начинается ген, соответствующий этому белку?
10. Одна из цепей рибонуклеазы (фермента поджелудочной железы) состоит из 16 аминокислот: Глу — Гли — Асп — Про — Тир — Вал — Про — Вал — Про — Вал — Гис — Фен — Асн — Ала — Сер — Вал. Определите структуру участка ДНК, кодирующего эту часть рибонуклеазы.
11. Какой последовательностью нуклеотидов ДНК кодируется участок белка, если он имеет следующее строение: пролин — валин — аргинин — пролин — лейцин — валин — аргинин?
12. Меньшая цепь мономеров в молекуле инсулина (так называемая цепь А) заканчивается такими аминокислотами: лейцин — тирозин — аспарагин — тирозин — цистеин — аспарагин. Какой последовательностью нуклеотидов ДНК кодируется данная цепь молекулы?
13. Какая последовательность аминокислот кодируется такой последовательностью нуклеотидов ДНК: ЦЦТ АГТ ГТГ ААЦ ЦАТ ТЦА?
14. С какой последовательности аминокислот начинается белок, если он закодирован такой последовательностью нуклеотидов: АЦГ ЦЦЦ АТГ ЩЦ ГГТ АЦЦ? Каким станет начало полипептидной цепи синтезируемого белка, если под влиянием рентгеновских лучей пятый нуклеотид окажется выбитым из молекулы ДНК?
15. Определите порядок следования аминокислот в участке молекулы белка, если известно, что он кодируется такой последовательностью нуклеотидов ДНК: ТГА ТЩ ГТТ ТАТ ГЦГ ЦЦЦ. Как изменится белок, если химическим путем будут удалены девятый и тринадцатый нуклеотиды?
16. Назовите последовательные мономеры участка молекулы белка, который синтезируется на основе информации, «записанной» в молекуле ДНК таким порядком нуклеотидов: ТЦТ ЦЦЦ AAA ААГ АТА ИГ ЦАТ. Как отразится на строении белка выпадение из молекулы ДНК первого нуклеотида?
17. В иРНК последний кодон AAA изменен в УАА. Какой нуклеотид заменен в антисмысловой цепи ДНК? К чему это может привести?
18. У человека, больного цистинурией с мочой выделяются аминокислоты, которым соответствуют кодоны иРНК: ЦУУ, ГУУ, ЦУГ, ГУГ, УЦГ, ГУЦ, АУА. У здорового человека в моче обнаруживаются аланин, серин, глутаминовая кислота, глицин. Выделение каких аминокислот характерно для больных цистинурией?
19. Молекула гемоглобина А состоит из двух ?- и двух β-цепей полипептидов, соединенных с группой гема (железосодержащая часть гемоглобина). Каждая из цепей содержит около 140 аминокислот. Сколько примерно пар нуклеотидов содержит каждый из участков молекулы ДНК, контролирующий синтез этих цепей полипептидов?
20. Какую длину имеет участок ДНК, кодирующий синтез инсулина, который содержит 51 аминокислоту в двух цепях, если один нуклеотид занимает 3,4 А (ангстрема) цепи ДНК? 1 А = 0,1 нм (нанометра) = 0,0001 мкм (микрометра) = 0,0000001 мм = 0,00000000001 м.
21. Начальный участок цепи В инсулина представлен следующими аминокислотами: Фен — Вал — Асп — Глн — Гис — Лей — Цис — Лей — Цис — Гли — Сер — Лиз. Определите количественные соотношения в цепи ДНК, кодирующей этот участок ДНК.
22. Содержание нуклеотидов в цепи иРНК следующее: аденилового — 27%, гуанилового — 35%, цитидилового — 18%, урацилового — 20%. Определите процентный состав нуклеотидов участка молекулы ДНК (гена), являющегося матрицей для этой иРНК.
23. Какую длину имеет участок молекулы ДНК, кодирующий миоглобин современных животных, если миоглобин (белок мышц) содержит одну цепь со 155 аминокислотами? Расстояние между двумя соседними нуклеотидами равно 3,4 А.
При решении задач данного типа следует учитывать:
а) линейная длина одного аминокислотного остатка в полипептидной цепи – 0,35 нм, или 3,5 (Ангстрем);
б) средняя молекулярная масса одного аминокислотного остатка – 110 Да (Дальтон);
в) линейная длина одного нуклеотида – 0,34 нм, или 3,4.
Задача 1. Белок окситоцин состоит из 9 аминокислотных остатков. Определить длину первичной структуры и молекулярную массу белка.
Задача 2. Белок инсулин состоит из двух цепочек аминокислотных остатков (20 и 30). Определить длину и молекулярную массу каждой из первичных цепочек.
Задача 3. Молекулярная масса каталазы равна 224 000 Да. Сколько аминокислотных остатков в этой молекуле? Какова длина первичной структуры этого белка? (Ответ: 2036 звеньев; 7126 .)
Задача 4. Белок актин состоит из 374 аминокислотных остатков. Определить длину первичной структуры и молекулярную массу этого белка. (Ответ: 1309 ; 41 140 Да.)
Задача 5. Белок миозин состоит из двух больших цепей с молекулярной массой 215 000 Да каждая и двух малых – примерно по 25 000 Да. Какое количество аминокислотных остатков входит в состав большой и малой цепей; всей белковой молекулы? Какова длина большой и малой цепей? (Ответ: большая цепь – 1955 остатков, малая – 227 остатков, всего 4364 аминокислотных остатка; 6843 А, 794,5 .)
Задача 6. Белок гемоглобин состоит из двух цепей. Одна из них содержит 141 аминокислотный остаток, а вторая – 146. Определите длину и молекулярную массу каждой из цепей. (Ответ: 493,5 , 15 510 Да; 511 , 16 060 Да.)
Задача 7. Молекулярная масса белка альбумина равна 36 000 Да. Определите, сколько аминокислотных остатков в этой молекуле и какова длина первичной структуры этого белка. (Ответ: 327 аминокислотных остатков; 1144,5 .)
Задача 8. Масса белка глобулина молока равна 42 000 Да. Определите, сколько аминокислотных звеньев в этой молекуле и какова ее длина. (Ответ: 382 аминокислотных остатка; 1337 .)
Задача 1. В молекуле ДНК тиминовые нуклеотиды составляют 10% от общего количества. Определить процентное содержание других видов нуклеотидов.
Воспользуемся принципом комплементарности нуклеотидов в ДНК, где А = Т, Г = Ц.
Следовательно, Т – 10%, А – 10%; Г и Ц – 80%.
Значит, Г = 40%, Ц = 40%.
Задача 2. Сколько содержится адениновых, гуаниновых и цитозиновых нуклеотидов (по отдельности) во фрагменте молекулы ДНК, если в нём обнаружено 880 тиминовых нуклеотидов, которые составляют 22% от общего количества нуклеотидов в этом фрагменте молекулы ДНК? Какова длина этого фрагмента ДНК?
А = Т по 880 нуклеотидов, или по 22%.
Длина: (880 + 1120) = 2000 х 3,4 А = 6800
(3,4 – линейные размеры нуклеотидов)
Задача 3. Сколько и каких свободных нуклеотидов потребуется для редупликации молекулы ДНК, в которой гуаниновых нуклеотидов 700, а адениновых – 400? (Ответ: 700 цитозизиновых и 400 тиминовых.)
Задача 4. В молекуле ДНК цитозиновый нуклеотид составляет 20% от общего количества нуклеотидов. Определите, сколько остальных типов нуклеотидов в этой молекуле. (Ответ: Ц – 20%, Г – 20%, А = Т = 60%; следовательно, А – 30%, Т – 30%.)
Задача 5. Сколько содержится адениновых, тиминовых и цитозиновых нуклеотидов (в отдельности) во фрагменте молекулы ДНК, если в нём обнаружено 300 гуаниновых нуклеотидов, которые составляют 20% от общего количества нуклеотидов в этом фрагменте молекулы ДНК? Какова длина этого фрагмента ДНК? (Ответ: Ц = Г = 20% – по 300 нуклеотидов; А = Т = 30% – по 450 нуклеотидов; длина: 2550 .)
Задача 6. Участок правой цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ГГА АЦА ЦТА ГГТ ААА ТАЦ.
Какова первичная структура белка, если в этой цепи ДНК выпадет 10й нуклеотид?
Какова первичная структура белка, если между 9-м и 10-м нуклеотидами встанет нуклеотид «Т»?
Задача 7. Гормон вазопрессин имеет следующую аминокислотную последовательность:
Составьте последовательность нуклеотидов, кодирующих этот гормон, в ДНК и иРНК. Чему равна длина иРНК? Какие триплеты занимают в иРНК 3-е и 8-е положение? Какие нуклеотиды занимают в ДНК 5-е и 21-е положение?
Задача 8. Белок окситоцин имеет такую же структуру из 9-ти аминокислот, как и вазопрессин, но на 3-м месте содержит аминокислоту изолейцин, а на 8-м – лейцин. Определите структуру гена, хранящего программу синтеза окситоцина.
Задача 9. Начальная часть одной из цепей макромолекулы гемоглобина имеет структуру: ГисВалЛейЛейТреПроГлуГлу. Постройте схему структуры соответствующей части гена гемоглобина.
Задача 10. На фрагменте одной цепи ДНК нуклеотиды расположены в следующем порядке: Г-Г-Ц-Ц-А-Т-Т-Т-Г-Ц-А-Т-А-Ц-Г-Т-… Нарисуйте схему структуры двухцепочечной молекулы ДНК и определите длину этого фрагмента ДНК. (Ответ: 54,4 .)
Задача 11. Определите длину фрагмента ДНК, если ее цепочка состоит из 350 гуаниновых и 300 тиминовых нуклеотидов. (Ответ: 2210 .)
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Лучшие изречения: Да какие ж вы математики, если запаролиться нормально не можете. 8375 — 
| 7300 — 
или читать все.
195.133.146.119 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.
Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно
источник
Решение задач с использованием знаний основ молекулярной биологии
Начальный участок цепи А инсулина представлен следующими пятью аминокислотами:
Глицин-изолейцин-валин-глутамин (глн или глу NН2)-глутамин (глн или глу NН2)
Определите участок ДНК, кодирующей эту часть цепи инсулина.
Решение. Устанавливаем строение и-РНК, являющейся матрицей для синтеза цепи А инсулина. По таблице генетического кода находим стуктуру триплетов для глицина, изолейцина и т.д.
Таблица генетического кода дана как рабочий материал у студентов вместе с текстом задач.
1. Находим структуру триплета для глицина (ГГУ), зате для изолейцина (ААУ), валина (ГУУ), глутамина (ЦАА), глутамина (ЦАА).
2. Подобрав кодирующие триплеты, составляем и-РНК для данного полипептида.
3. По цепочке и-РНК можно восстановить участок нити ДНК, с которой она транскрибировалась.
но ДНК состоит из 2-х нитей. Зная строение одной нити, по принципу комплементарности достраиваем вторую. Целиком участок ДНК, кодирующий часть цепи А инсулина, будет иметь следующее строение:
Участок молекулы ДНК, кодирующий часть полипептида, имеет следующее строение: АЦЦ АТТ ГАЦ ЦАТ ГАА .
Определите последовательность аминокислот в полипептиде.
Строим и-РНК по условию задачи:
По таблице кода последовательно находим для каждого триплета соответствующую аминокислоту и строим участок искомого полипептида.
триптофан — нонсенс — лейцин — валин — лейцин — этого полипептида не будет, так как на нонсенс триплете транскрипция прекратится.
При синдроме Фанкони (нарушение образования костной ткани) у больного с мочой выделяются аминокислоты, которым соответствуют следующие триплеты и-РНК:
УЦУ УГУ ГЦУ ГГУ ЦАГ ЦГУ ААА
Определите, выделение каких аминокислот с мочой характерно длясиндрома Фанкони.
Серин — цистеин — аланин — глицин — глутамин — аргинин — лизин.
У человека, больного цистинурией (содержание в моче больного большего, чем в норме, числа аминокислот), с мочой выделяются аминокислоты, которым соответствуют следующие триплеты и-РНК:
УЦУ УГУ ГЦУ ГГУ ЦАГ ЦГУ ААА.
У здорового человека в моче обнаруживается аланин, серин, глутамин и глицин.
а) Выделение каких аминокислот с мочой характерно для больных цистинурией?
б) Напишите триплеты, соответствующие аминокислотам, имеющимся в моче здорового человека.
Решение. а) пользуясь кодовой таблицей, узнаем состав выделяющихся аминокислот у больного: серин, цистеин, аланин, глицин, глутамин (глу NH2), аргинин, лизин.
Аминокислоты, выделяющиеся у здорового человека, в задаче указаны. Исключаем их из списка, полученного нами, узнаем ответ на поставленный вопрос:
Данные аминокислоты выделяются с мочой только больных цистинурией.
Четвертый пептид в нормальном гемоглобине (гемоглобин А) состоит из следующих аминокислот: валин — гистидин — лейцин — треонин — пролин — глутаминовая кислота — глутаминовая кислота — лизин.
а) У больного с симптомом спленомегалии (собирательный термин, обозначающий преимущественно хроническое увеличение селезенки) при умеренной анемии обнаружили следующий состав четвертого пептида: валин — лейцин — треонин — пролин — лизин — глутаминовая кислота — лизин. Определите изменения, произошедшие в ДНК, кодирующем четвертый пептид гемоглобина, после мутации.
б) У больного серповидноклеточной анемией состав аминокислот четвертого пептида гемоглобина следующий: валин — гистидин — лейцин — треонин — пролин — валин — глутаминовая кислота — лизин. Определите изменения в участке ДНК, кодирующем четвертый пептид гемоглобина, приведшие к заболеванию.
Решение. а) Так как у больного спленомегалией четвертый пептид укоротился на 1 аминокислоту (гистидин) и первая глутаминовая кислота (глу) заменена на лизин, то следовательно, действие мутагенного фактора привело к потере второго триплета — ГТА (и-РНК — ЦАУ), а в шестом триплете произошла мутация — замена оснований — транзиция.
Глутаминовая кислота — и-РНК — ГАА
б) У больного серповидноклеточной анемией в шестом триплете произошла генная мутация: две трансверсии.
Глутаминовая кислота (глу) — валин
Начальный участок цепи В инсулина представлен следующими 10 аминокислотами: фенилаланин — валин — аспарагиновая кислота — глутамин (глу NH2 или глн) — гистидин — лейцин — цистеин — глицин — серин — гистидин.
Определите количественные соотношения аденин + тимин и гуанин + цитозин в цепи ДНК, кодирующей этот участок инсулина.
По известному аминокислотнрму составу строим и-РНК:
УУУ ГУУ ГАУ ГАА ЦАУ УУА УГУ ГГУ УЦУ ЦАУ
Затем строим сначала одну нить, а потом вторую нить ДНК:
ААА ЦАА ЦТА ЦТА ГТА ААТ АЦА ЦЦА АГА ГТА
ТТТ ГТТ ГАТ ГАА ЦАТ ТТА ТГТ ГГТ ТЦТ ЦАТ
Подсчитываем все количество адениновых оснований (21), тиминовых (21), гуаниновых (9), цитозиновых (9). Затем высчитываем требуемое в условиях задачи
( А + Т ) = ( 21 + 21 ) = 42 = 2.3
В одной молекуле ДНК тиминовый нуклеотид (Т) составляет 16 % от общего количества нуклеотидов.
Определите количество (в %) каждого из остальных нуклеотидов.
Решение. При решении задачи нужно исходить из того, что на основе принципа комплементарности количество А равно количеству Т, а Г — количеству Ц. Следовательно если Т — 16 %, то и А — 16 %. Тогда Г + Ц = 100 — 32 = 68, следовательно Г = Ц = 34 %.
Допустим во фрагменте молекулы ДНК:
АЦА АТА ААА ЦТТ ЦТА АЦА (ген вазопрессина)
тимин на 5-м месте нижней цепочки замещен гуанином.
Определить: а) как отразится это замещение на первичной структуре синтезируемого в клетке белка;
б) может ли повлиять это замещение на наследственность организма.
а) Так как последовательность триплетов в и-РНК следующая:
то последовательность аминокислот в белке соответственно:
цистеин — тирозин — фенилаланин — глутаминовая кислота — аспаргин — цистеин.
При замене тимина на 5-м месте гуанином, в молекуле и-РНК 5-е положение изменяется:
УГУ — УЦУ — поэтому мономером в белке станет вместо тирозина — серин, что, конечно, приведет к изменению первичной структуры белка.
б) Да, если организм одноклеточный; у многоклеточного организма, в том случае, если это генеративная мутация, она скажется на наследственности гибрида.
При решении всех задач из таблицы берется первое упоминание аминокислоты и ее триплета.
Менделирующие признаки.
Галактоземия (неспособность усваивать молочный сахар) наследуется как аутосомный рецессивный признак. Успехи современной медицины позволяют предупредить развитие болезни и избежать тяжелых последствий нарушения обмена.
Какова вероятность рождения больных детей в семье, где один из супругов гомозиготен по гену галактоземии, но развитие болезни у него было предотвращено диетой, а второй гетерозиготен по галактоземии?
с — галактоземия, Р сс х Сс
У человека ген карих глаз доминирует над голубыми глазами, а умение владеть преимущественно правой рукой над леворукостью. Обе пары генов расположены в разных хромосомах.
а) Какие могут быть дети, если их родители гетерозиготны?
б) Какими могут быть дети, если отец левша, но гетерозиготен по цвету глаз, а мать голубоглазая, но гетерозиготна в отношении умения владеть руками?
| АВ | Ав | аВ | ав | |
| АВ | ААВВ | ААВв | АаВВ | АаВв |
| Ав | ААВв | ААвв | АаВв | Аавв |
| аВ | АаВВ | АаВв | ааВВ | ааВв |
| ав | АаВв | Аавв | ааВв | аавв |
F 9/16 кареглазых правшей — 56,3 %
3/16 кареглазых левши — 18,7 %
3/16 голубоглазых правши — 18,7 %
1/16 голубоглазый левша — 6,3 %
Равновероятны четыре фенотипа (25%)
У человека некоторые формы близорукости доминируют над нормальным зрением, а цвет карих глаз над голубыми. Гены обоих пар не сцеплены. Какое потомство можно ожидать от брака гетерозиготного мужчины с женщиной, имеющей голубые глаза и нормальное зрение?
А -близорукость, Р АаВв х аавв
а — нормальное зрение. АВ ав
равновероятны (25%) четыре фенотипа.
У человека имеется две формы глухонемоты, которые определяются рецессивными аутосомными несцепленными генами.
а) Какова вероятность рождения здоровых детей в семье, где оба родителя страдают одной и той же формой глухонемоты, а по другой форме гетерозиготны?
б) Какова вероятность рождения здоровых детей в семье, где оба родителя страдают различными формами глухонемоты, а по второй паре генов глухонемоты каждый из них гетерозиготен?
а — глухонемота 1, а) Р ааВв х ааВв
в — глухонемота 2, F ааВВ, ааВв, ааВв, аавв.
Некоторые формы катаракты и глухонемоты у человека передаются как аутосомные рецессивные несцепленные между собой признаки. Отсутствие резцов и клыков верхней челюсти также может передаваться как рецессивный признак.
а) Какова вероятность рождения детей со всеми тремя аномалиями в семье, где родители гетерозиготны по всем трем парам генов?
б) Какова вероятность рождения детей со всеми тремя аномалиями в семье, где один из родителей страдает катарактой и глухонемотой, но гетерозиготен по третьему признаку, а второй супруг гетерозиготен по катаракте и глухонемоте, но страдает отсутствием резцов и клыков на верхней челюсти?
а — катаракта, а) Р АаВвСс х АаВвСс
С — наличие резцов и клыков, Авс — // —
Неполное доминирование.
Серповидноклеточная анемия наследуется как неполностью доминантный аутосомный признак. Гомозиготные особи умирают обычно до полового созревания, гетерозиготные жизнеспособны, анемия у них проявляется чаще всего субклинически. Малярийный плазмодий не может использовать для своего питания S-гемоглобин, поэтому люди, имеющие эту форму гемоглобина, наряду с нормальным гемоглобином А, т.е. гетерозиготы, не болеют малярией.
а)Какова вероятность рождения детей, устойчивых к малярии, в семье, где один из родителей гетерозиготен в отношении серповидноклеточной анемии, а другой нормален в отношении этого признака? б)Какова вероятность рождения детей, неустойчивых к малярии, в семье, где оба родителя устойчивы к паразиту?
А — ген серповидноклеточной анемии,
а — ген нормального гемоглобина.
Серповидноклеточная анемия и талассемия наследуются как два признака с неполным доминированием; гены не сцеплены между собой и находятся в аутосомах. У гетерозигот по серповидноклеточной анемии, также как и у гетерозигот по талассемии, заболевание не имеет выраженной клинической картины. Во всех случаях носители гена талассемии или серповидноклеточной анемии устойчивы к малярии. У дигетерозигот развивается микродрепаноцитарная анемия (В.П. Эфроимсон, 1968). Гомозиготы по серповидноклеточной анемии и талассемии в подавляющем большинстве случаев умирают в детстве.
Определите вероятность рождения здоровых и устойчивых к малярии детей в семье, где оба родителя устойчивы к малярии, но по разным причинам.
А — серповидноклеточная анемия, Р Аавв х ааВв
в — N. F АаВв, ааВв, Аавв, аавв
50 % устойчивые и фенотипически
3. Многоаллельное наследование:
ПЕНЕТРАНТНОСТЬ.
Подагра определяется аутосомно-доминантным геном. Пенетрантность гена у мужчин равна 25 %, а у женщин — 0%.
Какова вероятность заболевания подагрой детей у гетерозиготных родителей?
Вероятность того, что в семье появятся дети, имеющие ген подагры, равна 75 %. Вероятность рождения мальчиков равна 1/2, а пенетрантность гена у мужчин составляет 25% (1/4 часть),следовательно, число болеющих составит 75% х 1/2 х 1/4 = 9,3%.
Отосклероз наследуется как доминантный аутосомный признак с пенетрантностью 30 %.
Отсутствие боковых верхних резцов наследуется как сцепленный с Х-хромосомой рецессивный признак с полной пенетрантностью.
Определите вероятность проявления у детей обеих аномалий одновременно в семье, где мать гетерозиготна в отношении обоих признаков, а отец нормален по обеим парам генов.
Х r — отсутствие резцов, пенетр. 100 %
F X r YAa = 1/8 = 12,5 % x 0,3 = 3,8 %, только мальчики.
Отосклероз наследуется как доминантный аутосомный признак с пенетрантностью 30 %.
Гипертрихоз наследуется как признак, сцепленный с У-хромосомой, с полным проявлением к 17 годам.
Определите вероятность проявления одновременно обеих аномалий в семье, где жена нормальна, а муж имеет обе аномалии, но мать его была нормальной женщиной.
А — отосклероз, пенетр. 30 %, Р ааХХ х АаХУ*
F АаХУ* — 1/4 = 25 % х 0,3 = 7,5 %, только
Задачи на эпистаз.
У лошадей доминантный ген С определяет серую окраску шерсти. В то же время он является супрессором по отношению к генам В, определяющим вороную масть и в -рыжую масть. То есть, вороная и рыжая масти могут проявляться только в случае рецессивной гомозиготы по гену С.
Определите расщепление потомства по фенотипу в случае скрещивания двух дигетерозиготных серых лошадей.
С — серый цвет, он же ген-супрессор,
с — ген, не оказывающий ингибиторного действия.
| ВС | Вс | вС | вс | |
| ВС | ВВСС | ВВСс | ВвСС | ВвСс |
| Вс | ВВСс | ВВсс | ВвСс | Ввсс |
| вС | ВвСс | ввСС | ввСС | ввСс |
| вс | ВвСс | Ввсс | ввСс | ввсс |
Фенотипы: серые лошади — 12 частей,
Так называемый «Бомбейский феномен» состоит в том, что в семье, где отец имел 1 группу крови, а мать 3, родилась девочка с 1 группой крови. Она вышла замуж за мужчину со 2 группой крови, и у них родились две девочки: первая с 4, вторая с 1 группой крови. Появление в 3-ем поколении девочки с 4 группой крови вызвало недоумение. Однако в литературе было описано еще несколько подобных случаев. По сообщению В. Маккьюсика некоторые генетики склонны объяснять это явление редким рецессивным эпистатическим геном, способным подавлять действие генов, определяющих группы крови А и В. Принимая эту гипотезу:
а) установить вероятные генотипы всех трех поколений, описанных в «Бомбейском феномене»;
б) определить вероятность рождения детей с 1 группой крови в семье первой дочери из 3-его поколения, если она выйдет замуж за такого же по генотипу мужчину, как она сама;
в) определите вероятность 1 группы крови у детей второй дочери, если она выйдет замуж за мужчину с 4 группой крови, но гетерозиготного по редкому эпистатичному гену.
х — эпистатичный ген (супрессор)
X — ген, не оказывающий эпистатического эффекта.
II F I B ixx (фенотипически 1-я группа — 0, αβ)
Р I B ixx х I A iX—
б) P I A I B Xx x I A i B Xx
F I A I A xx; I A I B xx; I A I B xx; I B I B xx — 4/16 частей или 25 % (0, αβ).
I B X
I B x
F I A ixx; I B ixx — 2/8 или 25 % (0, αβ).
Задачи на полимерию.
Рост человека контролируется несколькими парами генов, которые взаимодействуют по типу полимерии. Если пренебречь факторами среды и условно ограничиться лишь тремя парами генов, то можно допустить, что в какой-то популяции самые низкорослые люди имеют все рецессивные гены и рост 150см, самые высокие — доминантные гены и рост 180 см.
а)Определите рост людей, гетерозиготных по всем трем парам генов роста.
б) Низкорослая женщина вышла замуж за мужчину среднего роста. У них было четверо детей, которые имели рост 165см, 160см, 155см, 150см. Определите генотип родителей и их рост.
Допустим, что у человека различия в цвете кожи обусловлены в основном двумя парами независимо расщепляющихся генов. А1А1А2А2 — черная кожа, aiaia2a2 — белая кожа; любые три аллеля черной кожи дают темную кожу, любые два — смуглую, один светлую (при наличии гена М, обеспечивающего синтез меланина).
Каковы генотипы следующих родителей:
а) оба смуглые, имеют одного черного и одного белого ребенка;
б) оба черные и имеют ребенка-альбиноса;
в) оба смуглые и дети тоже смуглые;
г) один смуглый, а другой светлый; из большого числа детей 3/8 смуглых, 1/8
темных, 1/8 белых.
A1a1A2A2
 |
a1a1A2A2
 |
4. Резус-фактор.
В простейшем варианте резус-положительность доминирует над резус-отрицательностью и практически наследование Rh-фактора имитирует моногенное наследование. Однако, ряд исследований показывает, что система Rh определяется тремя антигенными факторами, которые детерминированы тремя тесно сцепленными генами, внутри аллельных пар которых действует полное доминирование, а при взаимодействии между ними проявляется “эффект положения”. Все это обусловливает разнообразие вариантов резус-антигенов и соответственно резус-несовместимости. Обозначаются эти гены буквами С,Д, Е. Но не все подробности наследования резус-фактора выяснены.
Если речь идет о наследовании вообще фенотипа Rh+ или Rh-, то этот вопрос решается просто, исходя из принципов моногенного наследования при полном доминировании.
В семье родился резус — отрицательный ребенок.
Какие варианты фенотипов и генотипов по этому признаку могут быть у его родителей?
Катаракта и полидактилия у человека обусловлены доминантными, тесно сцепленными генами. Однако, сцепленными могут быть не обязательно только гены указанных аномалий. Например, ген катаракты может быть сцеплен с геном нормального строения кисти и, наоборот, ген нормального строения хрусталика глаза — с геном полидактилии.
1. Женщина унаследовала катаракту от своей матери, а полидактилию от отца. Ее муж нормален в отношении обоих признаков. Чего скорее можно ожидать у их детей: одновременного проявления катаракты и полидактилии, отсутствия обоих признаков или наличия только одной аномалии?
2. Какое потомство можно ожидать в семье, где оба родителя гетерозиготны по обоим признакам?
ААаа
F Аавв, ааВв — наличие только одной аномалии.
источник
Раздел I. Молекулярная генетика
| Таблица генетического кода (по С.Е. Бреслеру, 1963) | |
| Аминокислота | Предполагаемая структура кодирующего триплета информационной РНК |
| Глицин | ГУГ |
| Аргинин | ГУЦ |
| Валин | УУГ |
| Гистидин | АУЦ |
| Изолейцин | УУА |
| Цистеин | ГУУ |
| Лейцин | УАУ, УУЦ, УГУ |
| Пролин | ЦУЦ, УЦЦ |
| Фенилаланин | УУУ |
| Аланин | ЦУГ |
| Метионин | УГА |
| Тирозин | АУУ |
| Триптофан | УГГ |
| Серин | ЦУУ УЦУ |
| Треонин | УЦА |
| Лизин | АУА |
| Глутаминовая кислота | АУГ |
| Глутамин | УЦГ |
| Аспарагиновая кислота | ГУА |
| Аспарагин | ЦУА, УАА |
Исследование роли ДНК и РНК в передаче наследственных свойств и установление схемы биосинтеза белка и его регуляции позволяет анализировать наследственность на молекулярном урввне. Ген в конечном итоге — это участок ДНК. Малейшее изменение структуры ДНК ведет к изменениям белка-фермента, что в свою очередь изменяет цепь биохимических реакций в организме, определяющих тот или иной признак, или серию признаков. Таким образом, признак зависит от характера биохимической реакции, реакция управляется белком-ферментом, строение белка зашифровано в ДНК посредством специфического чередования азотистых оснований в цепи. Во время синтеза белка чередование азотистых оснований ДНК копирует информационная РНК (транскрипция). Затем на рибосоме транспортные РНК расшифровывают эту «запись», расставляя поочередно аминокислоты соответственно триплетам азотистых оснований (трансляция).
Зная структуру белка-фермента, можно расшифровать строение ДНК, и наоборот, зная изменения в ДНК, можно предусмотреть изменения в структуре белка. Например, если цепь ДНК, кодирующая какой-то полипептид, начинается: аденин — аденин — цитозин — гуанин — аденин — тимин (ААЦГАТ), то информационная РНК снимает копию следующим образом: урацил — урацил — гуанин — цитозин — урацил — аденин (УУГЦУА). Сопоставляя с таблицей генетического кода, можно увидеть, что первым трем азотистым основаниям информационной РНК соответствует аминокислота валин, следующим трем основаниям — аспарагин. Следовательно, полипептид будет начинаться с аминокислот валин — аспарагин.
Предлагаемые задачи рассчитаны на расшифровку структуры белка по известным изменениям в ДНК и обратный анализ с помощью таблицы кодирования аминокислот.
- Полипептид состоит из следующих друг за другом расположенных аминокислот: валин — аланин — глицин — лизин — триптофан — валин — серии — глутаминовая кислота. Определите структуру участка ДНК, кодирующего вышеуказанный полипептид [показать]
В условиях задачи последовательность аминокислот в полипептиде дана. По этим сведениям нетрудно установить строение информационной РНК, которая управляла синтезом данного полипептида. По предлагаемой таблице кода находим структуру триплета для валина (УУГ), затем для аланина (ЦУГ), глицина (ГУГ), лизина (АУА), триптофана (УГГ), валина (УУГ), серина (ЦУУ) и глутаминовой кислоты (АУГ). В кодовой таблице для серина указано два триплета: ЦУУ и УЦУ. Выбор триплета — право решающего задачу. В обоих случаях решение будет верно. Подобрав кодирующие триплеты, составляем информационную РНК для данного полипептида: УУГЦУГГУГАУАУГГУУГЦУУАУГ.
По цепочке информационной РНК можно восстановить участок нити ДНК, с которой она снималась. Урацил вставал против аденина ДНК, гуанин — против цитозина и т. д. Следовательно, участок интересующей нас нити ДНК будет иметь следующее строение: ААЦГАЦЦАЦТАТАЦЦААЦГААТАЦ.
Но ДНК состоит из двух нитей. Зная строение одной нити, по принципу дополнительности достраиваем вторую. Целиком участок ДНК, кодирующий данный полипептид, будет иметь следующее строение:
| А | А | Ц | Г | А | Ц | Ц | А | Ц | Т | А | Т | А | Ц | Ц | А | А | Ц | Г | А | А | Т | А | Ц | Т | Т | Г | Ц | Т | Г | Г | Т | Г | А | Т | А | Т | Г | Г | Т | Т | Г | Ц | Т | Т | А | Т | Г |
Полипептид состоит из следующих аминокислот: аланин — цистеин — гистидин — лейцин — метионин — тирозин. Определите структуру участка ДНК, кодирующего эту полипептидную цепь.
Аспарагин — глицин — фенилаланин — пролин — треонин — аминокислоты последовательно составляют полипептид. Определите структуру участка ДНК, кодирующего данный полипептид.
Первые 10 аминокислот в цепи В инсулина: фенилаланин — валин — аспарагиновая кислота — глутамин — гистидин — лейцин — цистеин — глицин — серии — гистидин. Определите структуру участка ДНК, кодирующего эту часть цепи инсулина [показать]
Как и в задаче № 1, дана последовательность аминокислот в цепи В-инсулина. Подбирая кодовые триплеты, строим информационную РНК: УУУУУГГУАУЦГАУЦУАУГУУГУГУЦУАУЦ.
По информационной РНК строим одну нить участка ДНК: АААААЦЦАТАГЦТАГАТАЦААЦАЦАГАТАГ.
Затем восстанавливаем строение второй нити ДНК и получаем строение искомого участка:
| А | А | А | А | А | Ц | Ц | А | Т | А | Г | Ц | Т | А | Г | А | Т | А | Ц | А | А | Ц | А | Ц | А | Г | А | Т | А | Г | Т | Т | Т | Т | Т | Г | Г | Т | А | Т | Ц | Г | А | Т | Ц | Т | А | Т | Г | Т | Т | Г | Т | Г | Т | Ц | T | А | Т | Ц |
Начальный участок цепи A инсулина представлен следующими пятью аминокислотами: глицин — изолейцин — валин — глутамин — глутамин. Определите участок ДНК, кодирующий эту часть цепи инсулина [показать]
| Ц | А | Ц | А | А | Т | А | А | Ц | А | Г | Ц | А | Г | Ц | Г | Т | Г | Т | Т | А | Т | Т | Г | Т | Ц | Г | Т | Ц | Г |
В цепи рибонуклеазы поджелудочной железы один из полипептидов имеет следующие аминокислоты: лизин — аспарагиновая кислота — глицин — треонин — аспарагиновая кислота — глутаминовая кислота — цистеин. Определите информационную РНК, управляющую синтезом указанного полипептида.
Одна из цепей рибонуклеазы поджелудочной железы состоит из следующих 14 аминокислот: глутамин — глицин — аспарагиновая кислота — пролин — тирозин — валин — пролин — валин — гистидин — фенилаланин — аспарагин — аланин — серии — валин. Определите структуру участка ДНК, кодирующего эту часть цепи рибонуклеазы [показать]
| А | Г | Ц | Ц | А | Ц | Ц | А | Т | Г | А | Г | Т | А | А | А | А | Ц | Г | А | Г | А | А | Ц | Т | А | Г | А | А | А | Г | А | Т | Г | А | Ц | Г | А | А | А | А | Ц |
| Т | Ц | Г | Г | Т | Г | Г | Т | А | Ц | Т | Ц | A | T | T | T | Т | Г | Ц | Т | Ц | Т | Т | Г | А | Т | Ц | Т | Т | Т | Ц | Т | А | Ц | Т | Г | Ц | Т | Т | Т | Т | Г |
Одна из цепей глюкагона имеет следующий порядок аминокислот: треонин — серии — аспарагин — тирозин — серии — лизин — тирозин. Определите строение участка ДНК, кодирующего эту часть цепи глюкагоиа.
Участок молекулы ДНК, кодирующий часть полипептида, имеет следующее строение: АЦЦАТТАЦЦАТГАА. Определите последовательность аминокислот в полипептиде [показать]
Задача по характеру обратная только что разобранным. Известна одна лишь нить ДНК, с которой снимается информационная РНК. Строим информационную РНК по условиям задачи: УГГУААЦУГГУАЦУУ. Разбиваем ее на триплеты: УГГ, УАА, ЦУГ, ГУА, ЦУУ. По таблице кода последовательно находим для каждого триплета соответствующую аминокислоту и строим участок искомого полипептида: триптофан — аспарагин — аланин — аспарагиновая кислота — серин
При синдроме Фанкони (нарушение образования костной ткани) у больного с мочой выделяются аминокислоты, которым соответствуют следующие триплеты информационной РНК: АУА, ГУЦ, АУГ, УЦА, УУГ, УАУ, ГУУ, АУУ. Определите, выделение каких аминокислот с мочой характерно для синдрома Фанкони [показать]
Лизин — аргинин — глутаминовая кислота — треонин — валин — лейцин — цистеин — тирозин.
У человека, больного цистинурией (содержание в моче большего, чем в норме, числа аминокислот) с мочой выделяются аминокислоты, которым соответствуют следующие триплеты информационной РНК: ЦУУ, ГУУ, ЦУГ, ГУГ, УЦГ, ГУЦ, АУА. У здорового человека в моче обнаруживается аланин — серии — глутаминовая кислота и глицин. Выделение каких аминокислот с мочой характерно для больных цистинурией? Напишите триплеты, соответствующие аминокислотам, имеющимся в моче здорового человека [показать]
В условиях задачи даны кодовые триплеты всех аминокислот, выделяющихся с мочой у больного цистинурией. По ним, пользуясь кодовой таблицей, узнаем состав выделяющихся аминокислот у больного: серии, цистеин, аланин, глицин, глутамин, аргиин, лизин. Аминокислоты, выделяющиеся у здорового человека, в задаче указаны. Исключаем их из — списка, полученного нами, узнаем ответ на поставленный вопросов пункте 1: цистеин, глутамин, аргинин, лизин.
Как изменится структура белка, если из кодирующего его участка ДНК — ГАТАЦТТАТАААГАЦ удалить пятый и тринадцатый (слева) нуклеотиды? [показать]
Как и в задаче 9, первоначально строим информационную РНК: ЦУАУГААУАУУУЦУГ, а затем, разбив ее на триплеты, строим участок искомого белка в норме: аспарагин — метионин — лизин — фенилаланин — аланин.
По условиям задачи из нити ДНК удаляются пятый и тринадцатый (слева) нуклеотиды. Остается: ГАТАТТАТААААЦ.
По полученному участку строим нить информационной РНК: ЦУАУААУАУУУУГ и, вновь разбив ее на триплеты, находим строение участка белка после произошедших изменений в ДНК: аспарагин — аспарагин — лейцин — фенилаланин.
Сравнивая строение участка белка до и после изменений в ДНК, видим, что произошла замена второй и третьей аминокислоты, а длина цепи сократилась на одну аминокислоту.
Какие изменения произойдут в строении белка, если в кодирующем его участке ДНК — ТААЦАГАГГАЦТААГ между 10 и 11 нуклеотидом включен цитозин, между 13 и 14 — тимин, а на конце рядом с гуанином прибавился еще один гуанин?
Участок молекулы ДНК, кодирующий полипептид, имеет в норме следующий порядок азотистых оснований: АААААЦЦАТАГАГАГААГТАА. Во время репликации третий слева аденин выпал из цепи. Определите структуру полипептидной цепи, кодируемой данным участком ДНК, в норме и после выпадения аденина.
Участок цепи белка вируса табачной мозаики состоит из следующих аминокислот: серии — глицин — серии — изолейцин — треонин — пролин — серин. В результате воздействия на информационную РНК азотистой кислотой цитозин РНК превращается в гуанин. Определите изменения в строении белка вируса после воздействия на РНК азотистой кислотой [показать]
После воздействия азотистой кислотой не изменяются кодовые триплеты лишь 2-й и 4-й аминокислот. Цепь белка будет иметь следующее строение: цистеин — глицин — цистеин — изолейцин — метионин — глицин — цистеин.
- У больного с симптомом спленомегалии при умеренной анемии обнаружили следующий состав 4-го пептида; валин — гистидин — лейцин — треонин — пролин — лизин — глутаминовая кислота — лизин. Определите изменения, произошедшие в ДНК, кодирующей 4-й пептид гемоглобина, после мутации.
- У больного серповидноклеточной анемией состав аминокислот 4-го пептида гемоглобина следующий: валин — гистидин — лейцин — треонин — пролин — валин — глутаминовая кислота — лизин. Определите изменения в участке ДНК, кодирующем 4-й пептид гемоглобина, приведшие к заболеванию.
В четвертом пептиде нормального гемоглобина А 6-я и 7-я позиция представлена двумя одинаковыми аминокислотами: глутаминовая кислота — глутаминовая кислота. У других форм гемоглобина произошли следующие замещения:
| Форма гемоглобина | Аминокислота в позиции | |
| 6 | 7 | |
| S | Валин | Глутаминовая кислота |
| G | Лизин | Глутаминовая кислота |
| G | Глутаминовая кислота | Глицин |
| Джоржтауп | Глутаминовая кислота | Лизин |
Определите структуру участков ДНК, кодирующих 6-ю и 7-ю позицию четвертого пептида для всех пяти форм гемоглобина.
В настоящее время известно много редких форм гемоглобина, у которых в результате мутаций произошло замещение той или иной аминокислоты в α-цепи.
- У гемоглобина Торонто 5-я аминокислота аланин заменена аспарагином, у гемоглобина Париж 6-я аминокислота аланин заменена аспарагином. Определите участок ДНК, кодирующий 5-ю и 6-ю аминокислоты α-цепи, для нормального гемоглобина А и для гемоглобинов Торонто и Париж [показать]
| Г | А | Ц | Г | А | Ц |
| Ц | Т | Г | Ц | Т | Г |
| Г | А | Т | Г | А | Ц |
| Ц | Т | А | Ц | Т | Г |
| Г | А | Ц | Г | А | Т |
| Ц | T | Г | Ц | Т | A |
| Ц | А | Ц | А | Т | А |
| Г | Т | Г | Т | А | Т |
| Г | А | Т | А | Т | А |
| Ц | Т | А | Т | А | Т |
| Ц | А | Ц | А | Г | Ц |
| Г | Т | Г | Т | Ц | Г |
Известно 26 форм гемоглобина, у которых произошла замена той или иной аминокислоты в β-цепи (В. П. Эфроимсон, 1968). В таблице приведены некоторые замещения. Напишите изменения в триплетах ДНК, приведших к изменениям гемоглобина.
| Форма гемоглобина | Порядковый номер аминокислоты в цепи | Аминокислотные замещения |
| Токучи | 2 | Гистидин — тирозин |
| Кушатта | 22 | Глутамин — аланин |
| Айбадан | 46 | Глицин — глутамин |
| Цюрих | 63 | Гистидин — аргинин |
| Милуоки | 67 | Валин — глутамин |
| Ибадан | 87 | Треонин — лизин |
| Балтимор | 95 | Лизин — глутамин |
| Кельн | 98 | Валин — метионин |
| О-Аравия | 121 | Глутамин — лизин |
| Хоп | 136 | Глицин — аспарагин |
| Кенвуд | 143 | Гистидин — аспарагин |
В цепи А инсулина лошади аминокислоты в позиции 6-11 имеют следующий состав: цистеин — цистеин — треонин — глицин — изолейцин — цистеин. У быка в этой цепи 8-ю позицию занимает аланин, 9-ю — серин, 10-ю — валин. Определите строение участка ДНК, кодирующего эту часть цепи инсулина, у лошади и быка.
Начальный участок цепи В инсулина представлен следующими 10 аминокислотами: фенилаланин — валин — аспарагиновая кислота — глутамин — гистидин — лейцин — цистеин — глицин — серин — гистидин. Определите количественные соотношения аденин + тимин, гуанин + цитозин в цепи ДНК, кодирующей этот участок инсулина [показать]
По известному аминокислотному составу строим информационную РНК: УУУУУГГУАУЦГАУЦУАУГУУГУГЦУУАУЦ. Затем находим строение сначала одной нити, а потом двухцепочечной ДНК:
| А | А | А | А | А | Ц | Ц | А | Т | А | Г | Ц | Т | А | Г | А | Т | А | Ц | А | А | Ц | А | Ц | Г | А | А | Т | А | Г |
| Т | Т | Т | Т | T | Г | Г | Т | А | Т | Ц | Г | А | Т | Ц | Т | А | Т | Г | Т | Т | Г | Т | Г | Ц | Т | Т | А | Т | Ц |
Подсчитываем все количество адениновых оснований (20), тиминовых (20), гуаниновых (10) и цитозиновых (10). Затем высчитываем требуемое в условиях задачи:
В кодовой таблице для лейцина дано три триплета, для серина — два. В приведенном решении выбраны первые триплеты таблицы. Решающий имел право выбрать второй или третий триплет. В случае выбора второго или третьего триплета искомое отношение было бы иным.
Инсулин состоит из А и В цепи, включающих 51 аминокислоту. Однако состав инсулина лошади, быка и барана несколько отличен. Число различных аминокислот в
| Аминокислота | Число аминокислот а инсулине животных | ||
| бык | баран | лошадь | |
| Глицин | 4 | 5 | 5 |
| Валин | 5 | 5 | 4 |
| Изолейцин | 1 | 1 | 2 |
| Лейцин | 6 | 6 | 6 |
| Фенилаланин | 3 | 3 | 3 |
| Тирозин | 5 | 5 | 5 |
| Серин | 3 | 2 | 2 |
| Треонин | 1 | 1 | 2 |
| Лизин | 1 | 1 | 1 |
| Аргинин | 1 | 1 | 1 |
| Гистидин | 2 | 2 | 2 |
| Цистеин | 6 | 6 | 6 |
| Пролин | 1 | 1 | 1 |
| Аланин | 3 | 3 | 2 |
| Глутамин | 6 | 6 | 6 |
| Аспарагиновая кислота | 3 | 3 | 3 |
Определите количественные отношения аденин + тимин и гуанин + цитозин в цепи ДНК, кодирующей инсулин, у трех видов животных.
Четвертый пептид гемоглобинов включает 8 аминокислот. Количественный состав их в различных формах гемоглобина приведен ниже.
| Аминокислота | Число аминокислот в пептиде гемоглобина | ||||
| А | S | C | G | Джоржтаун | |
| Валин | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 |
| Гистидин | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Лейцин | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Треонин | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Пролин | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Глутаминовая кислота | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Лизин | 1 | 1 | 2 | 1 | 2 |
| Глицин | 1 | ||||
Определите количественные соотношения аденин + тимин и гуанин + цитозин в участке ДНК, кодирующем 4-й полипептид; для пяти форм гемоглобина.
Рибонуклеаза поджелудочной железы быка имеет следующий количественный состав аминокислот:
| Лизин | 10 | Тирозин | 5 | Глутамин | 6 | Цистеин | 8 | Аргинин | 4 | Пролин | 4 | Изолейцин | 3 |
| Аспарагиновая кислота | 12 | Аланин | 12 | Треонин | 10 | Лейцин | 2 | Серин | 15 | Валин | 8 | ||
| Глутаминовая кислота | 7 | Метионин | 4 | Фенилаланин | 3 | Аспарагин | 4 | Гистидин | 4 | Глицин | 3 |
Определите количественные соотношения аденин + тимин и гуанин + цитозин в участке цепи ДНК, кодирующем рибонуклеазу.
Исследования показали, что 34% общего числа нуклеотидов данной информационной РНК приходится на гуанин, 18%-на урацил, 28% — на цитозин и 20% — на аденин. Определите процентный состав азотистых оснований двухцепочечной ДНК, слепком с которой является вышеуказанная информационная РНК.
Известно, что расстояние между двумя соседними нуклеотидами в спирализованной молекуле ДИК, измеренной вдоль оси спирали, составляет 34 x 10 11 м. Какую длину имеют гены, определяющие молекулу нормального гемоглобина, включающего 287 аминокислот?
источник