Задание 27 "Решение задач по цитологии на биосинтез белка"

Решение задач по цитологии на биосинтез белка. Задание 27

НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ

ДНК –

дезоксирибонуклеиновая

кислота

РНК

рибонуклеиновая

кислота

Состав нуклеотида в ДНК

Состав нуклеотида в РНК

Азотистые

основания:

Аденин (А)

Гуанин (Г)

Цитозин (Ц)

Урацил (У):

Рибоза

Остаток

фосфорной

кислоты

Азотистые

основания:

Аденин (А)

Гуанин (Г)

Цитозин (Ц)

Тимин (Т)

Дезокси-

рибоза

Остаток

фосфорной

кислоты

Информационная

(матричная)

РНК (и-РНК)

Транспортная

РНК (т-РНК)

Рибосомная РНК (р-РНК)

Передача и хранение

наследственной

информации

Химическое строение азотистых оснований и углеводов

История открытия строения молекулы ДНК

Учёные Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик у модели ДНК

в Кавендишской

лаборатории.

Строение молекулы ДНК было разгадано в 1953 году учёными

Джеймсом Уотсоном и

Френсисом Криком при поддержке физика Мориса Уилкинса.

За это открытие им была присуждена Нобелевская премия в 1962 году.

Вторичная структура ДНК Цепи антипараллельны, так как одна образуется в направлении от 5’→3’, а другая от 3’→5’  Принцип комплементарности Азотистые основания двух полинуклеотидных цепей ДНК соединяются между собой попарно при помощи водородных связей по принципу комплементарности. Пиримидиновое основание связывается с пуриновым: тимин Т с аденином А (две водородные связи), цитозин Ц с гуанином Г (три водородные связи). Таким образом, содержание Т равно содержанию А, содержание Ц равно содержанию Г. Зная последовательность нуклеотидов в одной цепи ДНК, можно расшифровать строение (первичную структуру) второй цепи. Две спирали удерживаются вместе водородными связями между азотистыми основаниями по принципы комплементарности (от лат. сomplementum- «дополнение») Типы нуклеотидов: Адениловый (А), Гуаниловый (Г), Тимидиловый (Т), Цитидиловый (Ц) Строение и функции РНК РНК — полимер, мономерами которой являются рибонуклеотиды. В отличие от ДНК, РНК образована не двумя, а одной полинуклеотидной цепочкой (исключение — некоторые РНК-содержащие вирусы имеют двухцепочечную РНК). Нуклеотиды РНК способны образовывать водородные связи между собой. Цепи РНК значительно короче цепей ДНК. Транспортные РНК

Один ее конец узнает кодон в м-РНК, а другой – несет аминокислоту.

3'

Амино-кислота

Антикодон

Ц Г А

Антикодон

5'

3'

Г Ц У

3'

5'

Кодон

м-РНК

т-РНК

На него нанизываются белки

р-РНК – структурный каркас рибосомы

кодирует наследственную информацию

матрица для синтеза всех видов РНК

В таблице генетического кода кодоны и-РНК всегда указываются в направлении 5- 3

Антикодоны т-РНК также принято записывать в направлении 5- 3

Схема решения задачи: Схема решения задачи: 1. Нуклеотидная последовательность участка тРНК (верхняя цепь по условию смысловая): тРНК: 5’-ЦГА, АГГ, УГА, ЦАА,УГУ-3’ 2. Нуклеотидная последовательность антикодона УГА (по условию третий триплет) соответствует кодону на иРНК УЦА; 3. По таблице генетического кода этому кодону соответствует аминокислота -Сер, которую будет переносить данная тРНК. Примечание. 1. По фрагменту молекулы ДНК, определяем нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется на данном фрагменте. ДНК: 3’-ГЦТТЦЦАЦТГТТАЦА-5’ тРНК: 5’-ЦГА,АГГ,УГА,ЦАА,УГУ-3’ На ДНК с 3' конца строится тРНК с 5' — конца. 2. Определяем кодон иРНК, который будет комплементарен триплету тРНК в процессе биосинтеза белка. Если третий триплет соответствует антикодону тРНК 5’- УГА-3’ , для нахождения иРНК сначала произведем запись в обратном порядке от 3’ → к 5’ получим 3’-АГУ- 5’, определяем иРНК: 5'–УЦА–3'. 3. По таблице генетического кода кодону 5'-УЦА-3' соответствует аминокислота -Сер, которую будет переносить данная тРНК.  

Задача 2.

Фрагмент начала гена имеет следующую последовательность нуклеотидов (верхняя цепь - смысловая, нижняя - транскрибируемая):

5’ − ТААТГАЦЦГЦАТАТАТЦЦАТ −3’

3’ − АТТАЦТГГЦГТАТАТАГГТА −5’

 

Ген содержит информативную и неинформативную части для трансляции. Информативная часть гена начинается с триплета, кодирующего аминокислоту Мет. С какого нуклеотида начинается информативная часть гена? Определите последовательность аминокислот во фрагменте полипептидной цепи. Ответ поясните. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода.

 

 

 

Схема решения задачи: Схема решения задачи: 1. По принципу комплементарности находим цепь иРНК: 5’ − УААУГАЦЦГЦАУАУАУЦЦАУ − 3’.  2. Информативная часть начинается с третьего нуклеотида Т на ДНК, так как кодон АУГ кодирует аминокислоту Мет. 3. Последовательность аминокислот находим по кодонам иРНК в таблице генетического кода: Мет-Тре-Ала-Тир-Иле-Гис.  Алгоритм выполнения задания. 1. По принципу комплементарности на основе транскрибируемой цепи ДНК находим цепь иРНК: ДНК 3’ − АТТАЦТГГЦГТАТАТАГГТА −5’  иРНК5’ −УААУГАЦЦГЦАУАУАУЦЦАУ − 3’  2. По условию сказано, что синтез начинается с кодона, которым закодирована аминокислота МЕТ, по таблице генетического находим триплет иРНК, который кодирует МЕТ: АУГ (5’ −АУГ− 3’) По принципу комплементарности определяем, что информативная часть гена в транскрибируемой цепи ДНК будет начинаться с нуклеотида Т (триплет 3’−ТАЦ−5’) 3. Последовательность аминокислот находим по кодонам иРНК в таблице генетического кода (начиная с триплета АУГ, т.е. «откидываем» два нуклеотида) : иРНК 5’ − АУГ-АЦЦ-ГЦА-УАУ-АУЦ-ЦАУ − 3’  белок: Мет-Тре-Ала-Тир-Иле-Гис Задача 3. Задача 3. Молекулы тРНК, несущие соответствующие антикодоны, входят в рибосому в следующем порядке: ГУА, УАЦ, УГЦ, ГЦА. Определите последовательность нуклеотидов смысловой транскрибируемой цепей ДНК, иРНК и аминокислот в молекуле синтезируемого фрагмента белка. Ответ поясните. Для решения задания используйте таблицу генетического кода. При выполнении задания учитывайте, что антикодоны тРНК антипараллельны кодонам иРНК.

В таблице генетического кода кодоны и-РНК всегда указываются в направлении 5- 3

Антикодоны т-РНК также принято записывать в направлении 5- 3

Задача 4. Задача 4. Исходный фрагмент молекулы ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов (верхняя цепь — смысловая, нижняя — транскрибируемая): 5’ − ГЦГГГЦТАТГАТЦТГ − 3’ 3’ − ЦГЦЦЦГАТАЦТАГАЦ − 5’ В результате замены одного нуклеотида в ДНК четвёртая аминокислота во фрагменте полипептида заменилась на аминокислоту Вал. Определите аминокислоту, которая кодировалась до мутации. Какие изменения произошли в ДНК, иРНК в результате замены одного нуклеотида? Благодаря какому свойству генетического кода одна и та же аминокислота у разных организмов кодируется одним и тем же триплетом? Ответ поясните. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода. Схема решения задачи: Схема решения задачи: ДНК 5’ − ГЦГГГЦТАТГАТЦТГ − 3’ 3’ −ЦГЦЦЦГАТАЦТАГАЦ − 5’ 1. Четвёртый триплет исходного фрагмента смысловой цепи ДНК — ГАТ (транскрибируемой цепи ДНК — АТЦ), определяем триплет иРНК: ГАУ, по таблице генетического кода определяем, что он кодирует аминокислоту Асп. 2. Во фрагменте ДНК в четвёртом триплете смысловой цепи ГАТ нуклеотид А заменился на Т (в транскрибируемой цепи в триплете АТЦ нуклеотид Т заменился на А), а в иРНК в четвёртом кодоне (ГАУ) нуклеотид А заменился на У (ГУУ). 3. Свойство генетического кода — универсальность. Наличие в ответе множества триплетов считается ошибкой, так как в задании указано, что произошла замена одного нуклеотида. Алгоритм выполнения задания. 1. Четвёртый триплет исходного фрагмента смысловой цепи ДНК: 5'-ГАТ-3' (транскрибируемой цепи ДНК: 5'-АТЦ-3'), определяем триплет иРНК: 5'-ГАУ-3', по таблице генетического кода определяем, что он кодирует аминокислоту Асп. !!! Триплет иРНК: 5'-ГАУ-3' нашли по принципу комплементарности на основе триплета транскрибируемой цепи ДНК 3'-ЦТА-5'. Для нахождения иРНК сначала произведем запись триплета ДНК в обратном порядке от 3’ → к 5’ получим 3’-ЦТА- 5’ 2. По условию сказано, что «четвёртая аминокислота во фрагменте полипептида заменилась на аминокислоту Вал». По таблице генетического кода находим, что аминокислота Вал кодируется четырьмя нуклеотидами: ГУУ, ГУЦ, ГУА, ГУГ; НО в условии указано, что произошла замена одного нуклеотида! т.е. в иРНК в четвёртом кодоне (5'-ГАУ-3') нуклеотид А заменился на У (5'-ГУУ-3'). 3. Свойство генетического кода — универсальность (Код един для всех организмов живущих на Земле).

Свойства генетического кода

• Триплетность – каждая аминокислота кодируется тремя нуклеотидами.
• Однозначность – кодовый триплет-кодон соответствует только одной аминокислоте.
• Избыточность – одну аминокислоту может кодировать несколько кодонов.
• Универсальность – генетический код одинаков у всех организмов Земли.
• Неперекрываемость – любой нуклеотид может входить в состав только одного триплета.

УАА, УАГ, УГА – это

стоп- кодоны, которые не кодируют аминокислоты.

АУГ – старт-кодон, кодирует аминокислоту метионин.

Спасибо за

внимание !