В результате замены одного нуклеотида в пятом триплете днк аминокислота фен
Обновлено: 05.05.2024
Задача 138.
Один из генов ДНК имеет следующее строение: ТАТ-ЦГЦ-ЦЦГ-ГТГ. Определите, какое строение будет иметь синтезированная на ней иРНК? Какие транспортные тРНК смогут присоединиться к этой иРНК? Какова будет последовательность аминокислот в первичной структуре синтезированного белка? Что произойдет, если пятый нуклеотид заменится на нуклеотид - А ?
Решение:
По принципу комплементарности (Г = Ц, А = У) с генетического кода ДНК выстраиваются нуклеотиды иРНК (транскрибция). К кодонам иРНК подбираются комплементарные антикодоны-триплеты нуклеотидов тРНК, и соединяются водородными связями (кодон = антикодон) тоже по принципу комплементарности. Каждый триплет тРНК приносит определенную аминокислоту, согласно генетическому коду. Цепь аминокислот и есть синтезируемый белок.
Следовательно, при решении данной задачи необходимо записать:
ДНК: ТАТ-ЦГЦ-ЦЦГ-ГТГ
иРНК: АУА-ГЦГ-ГГЦ-ЦАЦ
тРНК: УАУ,ЦГЦ,ЦЦГ,ГУГ
Теперь построим цепи ДНК и иРНК после замены пятого нуклеотида (Г) на нуклеотид (А), получим:
ДНК: ТАТ-ЦАЦ-ЦЦГ-ГТГ
иРНК: АУА-ГУГ-ГГЦ-ЦАЦ
Сравнивая цепочки аминокислот в пептидах, можно сделать вывод, что после изменения последовательности нуклеотидов в кодирующем участке ДНК, изменяется последовательность аминокислот в полипептиде (вместо аланина встанет валин), а следовательно синтезируется новый полипептид, что приводит к нарушению обмена веществ (ферментопатии).
Генные мутации
Задача 139.
Какие изменения произойдут в строении молекулы белка, если в участке молекулы иРНК: АГА ГЦЦ ГАГ УУА УЦА, кодирующего этот белок, второй нуклеотид заменился на цитозин, а шестой – на аденин? Используя таблицу генетического кода, напишите последовательности аминокислотных остатков в полипептиде до мутации и-РНК и после нее. Укажите тип мутации.
Решение:
На основе участка молекулы иРНК: АГА ГЦЦ ГАГ УУА УЦА, пользуясь генетическим кодом, определяем последовательность аминокислот до замены нуклеотидов, получим:
аргинин-аланин-глутаминовая кислота-лейцин-серин.
После замены второго нуклеотида на нацитозин, а шестого – на аденин получим участок новой молекулы иРНК: АЦА ГЦА ГАГ УУА УЦА. Пользуясь генетическим кодом, определяем последовательность аминокислот после замены нуклеотидов, получим:
треонин-аланин-глутаминовая кислота-лейцин-серин.
Таким образом, после заммены нуклеотидов в иРНК в строении молекулы белка произойдет замена первой молекулы аминокислоты аргинина на треонин, что приведет к нарушению физиологической функции данного белка.
Задача 140.
Даны т-РНК: UCU ACA AGU CCA GAC
Определите:
1) структуру закодированного белка;
2) структуру кодирующего этот белок гена;
3) процент различных нуклеотидов в этом гене;
4) первичную структуру белка, синтезируемого после выпадения пятого нуклеотида в этой цепи ДНК
5) Какие аминокислоты будут включены в молекулу белка без изменений, даже если изменится первый нуклеотид в кодирующем их триплете (назовите две).
Решение:
1. Пользуясь принципом комплементарности, по тРНК можно восстановить иРНК (антикодону UCU комплементарен кодон АGА, антикодону ACA комплементарен кодон УGУ, антикодону AGU кодон УСА, антикодону CCA кодон GGУ, антикодону GAC кодон CУG). Таким образом, получаем иРНК:
АGА-UGU-UCА-GGU-CUG. Затем, пользуясь генетическим кодом, определяем последовательность аминокислот (аргинин-цистеин-серин-глицин-лейцин).
2. Используя принцип комплементарности, по иРНК можно восстановить последовательность нуклеотидов одной цепи ДНК: ТСТ-АCA-AGT-CCA-GAC. Теперь, опять же пользуясь принципом комплементарности, на полученной цепи ДНК строим вторую цепь ДНК: AGA-ТGT-TCA-GGT-CTG.
3. Посчитаем количество нуклеотидов в двухцепочечной молекуле ДНК: количество А = 8 столько же будет Т, поскольку они стоят в паре. Количество G = 7, столько же будет C, так как они тоже комплементарны. Теперь определим общее число нуклеотидов в молекуле ДНК, получим: 8 + 8 + 7 + 7 = 30. Теперь рассчитаем процентное содержание А = Т = (8*100%)/30 = 26,7% и процентное содержание G = С = (7•100%)/30 = 23,3%.
4. После выпадения пятого нуклеотида в цепи ДНК восстановим новую цепь ДНК: ТСТ-АAA-GTC-СAG-AC. Пользуясь принципом комплементарности, по цепи ДНК можно восстановить иРНК (антикодону ТСТ комплементарен кодон АGА, антикодону AАA комплементарен кодон UUU, антикодону СAG кодон GUC, нуклеотидам АС нуклеотиды UG. Таким образом, получаем иРНК: АGА-UUU-CAG-GUC-UG. Пользуясь генетическим кодом, определяем последовательность аминокислот (аргинин-фенилаланин-глутамин-валин).
5. Аргинин (_GА) и лейцин (_UG).
Задача 142.
Кодогенная цепь ДНК имеет следующее строение: ГГЦ АТГ ТГГ ЦГТ ГТА ЦАА. В результате действия ионизирующего излучения шестой слева нуклеотид выпал из цепи (делеция нуклеотида). Как изменится строение закодированного в этой цепи ДНК полипептида в результате выпадения нуклеотида?
Решение:
1. По принципу комплементарности (Г = Ц, А = У) с генетического кода ДНК выстраиваются нуклеотиды иРНК (транскрибция). Следовательно, при решении данной задачи необходимо записать:
ДНК: ГГЦ АТГ ТГГ ЦГТ ГТА ЦАА
иРНК: ЦЦГ УАЦ АГГ ГЦА ЦАУ ГУУ
ДНК: ГГЦ АТТ ГГЦ ГТГ ТАЦ АА
иРНК: ЦЦГ УАА ЦЦГ ЦАЦ АУГ УУ
Таким образом эта мутация (делеция 6-го нуклеотида) приводит к нарушению синтеза нормального полипептида и новая молекула полипептида вряд ли будет полноценно выполнять свои функции. Это пример точечной мутации, которая приводит к тяжелым нарушениям клетки или даже организма.
Определение общей массы всех молекул ДНК в ядре клетки
Задача 143.
Общая масса всех молекул ДНК в 46 хромосомах одной соматической клетки человека составляет около 6·109 мг. Определите массу всех молекул ДНК в ядре клетки при сперматогенезе перед началом мейоза и после окончания мейоза. Объясните полученные результаты.
Решение:
1. В соматической клетке хромосомный набор имеет вид: 2n2c, где 2n = 46 хромосом; 2с = 46 хроматид (6•10 9 мг).
2. Перед началом мейоза хромосомный набор остается диплоидным, но хромосомы двухроматидными - 2n4c, где 2n = 46 хромосомы; 4с (6•10 9 мг •2 = 12•10 9 мг).
3. После окончания мейоза образуются сперматозоиды, которые будут содержать гаплоидный набор хромосом, но хромосомы будут имет одну хроматиду - n1c, где
где n = 23 хромосомы; 1с (6•10 9 мг/2 = 3•10 9 мг).
Таким образом, при сперматогенезе у человека образуются сперматозоиды, содержащие 23 хромосомы, 23 хроматиды, ДНК 3 • 10 9 мг (1с).
Количественные характеристики молекул ДНК и РНК при образовании белка известтной массы
Задача 144.
В ходе трансляции образован белок, имеющий массу 22 000 Дальтон. На основании данного факте дайте ответы на вопросы:
1) кол-во аминокислот в данной молекуле белка (относительная молекулярная масса одной аминокислоты равна 100 Дальтон)
2) кол-во нуклеотидов в молекуле зрелой и-РНК, которая была транскрибирована на рибосоме;
3) кол-во нуклеотидов в молекуле незрелой и-РНК, которая была транскрибирована на рибосоме, если в процессе процессинга было удалено 40 нуклеотидов;
4) кол-во нуклеотидов в молекуле ДНК (смысловой цепи);
5) кол-во нуклеотидов на участках интронов в смысловой цепи ДНК;
6) кол-во витков спирали на участке днк, где закодирован данный белок.
Решение:
1. Так как относительная молекулярная масса одной аминокислоты равна 100 Дальтон, то количество аминокислот в молекуле белка определяется делением молекулярной массы белка на относительную молекулярную массу кослоты, получим:
N(аминокислот) = М(белок)/М(аминокислота) = 22000/100 = 220 аминокислот.
2. Зрелая и-РНК состоит только из экзонов - оснований, которые кодируют последовательность аминокислот в полипептиде. За кодирование одной аминокислоты отвечает триплет (три нуклеотида), поэтому количество нуклеотидов в зрелой и-РНК определяется умножением общего числа аминокислот белка на 3, получим:
N(нуклеотидов) = N(аминокислот) • 3 = 220 • 3 = 660 нуклеотидов.
3. Незрелая и-РНК имеет в своем составе интроны (неинформативные участки) и экзоны (несущие информацию о белке). Так как в процессе процессинга было удалено 40 нуклеотидов (это интрон), то количество нуклеотидов в молекуле незрелой и-РНК составляет сумму нуклеотидов экзона (660) и интрона (40):
N(нуклеотидов) + 40 = 660 + 40 = 700 нуклеотидов.
4. Смысловая цепь ДНК представляет собой последовательность нуклеотидов в цепи кодирующих наследственную информацию, ее нуклеотидная последовательность напрямую соответствует последовательности транскрипта РНК, т.е. она состоит из интронов и экзонов. Поэтому количество нуклеотидов в смысловой цепи ДНК и в незрелой и-РНК
одинаково, т.е. составляет 700 нуклеотидов.
5. Количество нуклеотидов на участках интронов в смысловой цепи ДНК равно числу нуклеотидов, которе было удалено в процессе процессинга незрелой и-РНК, т.е. 40 нуклеотидов.
6. Так как смысловая цепь ДНК состоит из 700 нуклеотидов, то это значит, что двойная спираль ДНК состоит из 700 пар нуклеотидов. На один виток спирали ДНК приходится 10 пар нуклеотидов, тогда 700 : 10 = 70 витков.
При решении задач этого типа главное правильно убрать или, наоборот, добавить в зависимости от условий указанный нуклеотид или, возможно, целый триплет.
Задача. С какой последовательности аминокислот начинается белок, если он закодирован такой последовательностью нуклеотидов: ГАЦЦГАТГТАТГАГА. Каким станет начало цепочки, если под влиянием облучения четвертый нуклеотид окажется выбитым из молекулы ДНК? Как это отразится на свойствах синтезируемого белка?
Решение.
2) Получаем измененную последовательность нуклеотидов. Для этого считаем слева направо, находим четвертый нуклеотид и убираем его. Оставшаяся последовательность будет на один нуклеотид короче, поэтому последний триплет будет неполным. Значит, и последовательность аминокислот будет короче на одну аминокислоту.
3) Первичная структура белка изменилась (изменилось число аминокислот и их последовательность), что отразится на пространственной структуре молекулы, а значит, и на ее свойствах и функциях.
1. Смысловой участок цепи ДНК представлен последовательностью нуклеотидов ЦЦГАЦАГАЦГТАГГА. В результате мутации произошла замена шестого слева аденилового нуклеотида на гуани- ловый. Определите последовательность аминокислот, кодируемую исходным и измененным фрагментами ДНК. Сравните их. Какое свойство генетического кода позволяет объяснить полученные результаты?
2. В последовательности цепи ДНК ТГЦАТГТААГГТЦЦА в результате мутации выпал третий нуклеотид во втором триплете. Определите аминокислотную последовательность в нормальном и измененном белке. Сравните их. К какому виду мутаций относится данное изменение?
3. Определите последовательность аминокислот в белке, кодируемом участком цепи ДНК ТТГЦАТГТААГГ. Как изменится первичная структура белка, если в результате действия мутагена фрагмент цепи, включающий 4-7 нуклеотиды, перевернулся на 180°? Как это отразится на свойствах белка?
Раздел 7. Деление клеток
Основная информация:
- Два основных способа деления клеток — митоз и мейоз.
- Изменение генетического набора в клетке во время митоза и мейоза.
Поведение хромосом во время митоза:
1. В профазе 2n 4с, т.к. перед митозом в интерфазу произошло удвоение молекул ДНК. Каждая хромосома представлена двумя хроматидами.
2. В метафазе 2n 4с, т.к. деления клетки не происходит;
3. В анафазу 4n 4с, т.к. происходит расхождения хроматид, число хромосом увеличивается в два раза (хроматиды становятся самостоятельными хромосомами, но пока они все в одной клетке);
4. В телофазе 2n2с, клетка делится, в клетках остаются однохроматидные хромосомы.
Поведение хромосом во время мейоза:
1. В профазе 1 - 2n 4с, т.к. перед мейозом в интерфазу произошло удвоение молекул ДНК. Каждая хромосома представлена двумя хроматидами;
2. В метафазе 1 - 2n 4с, т.к. деления клетки не происходит;
3. В анафазе 1 - 2n 4с, т.к. деления клетки не происходит;
4. В телофазе 1 - n2с, т.к. после расхождения гомологичных хромосом (происходит редукционное деление) в клетках остается гаплоидный набор, хромосомы состоят из двух хроматид;
5. В профазе 2 так же как и телофазе 1 - n2с, т.к. удвоения ДНК между двумя делениями мейоза не происходит;
6. В метафазе 2 - n2с, т.к. деления клетки не происходит;
7. В анафазу 2 - 2n 2с, т.к. после расхождения хроматид число хромосом увеличивается в 2 раза (хроматиды становятся самостоятельными хромосомами, но пока они все в одной клетке);
8. В телофазе 2 - nс, клетка делится, в клетках остаются однохроматидные хромосомы.
Задача: в клетке животного диплоидный набор хромосом равен 34. Определите количество молекул ДНК перед митозом, после митоза, после первого и второго деления мейоза.
Решение:
По условию, 2n=34. Генетический набор:
Перед митозом 2n4c, поэтому в этой клетке содержится 68 молекул ДНК, т.к. перед митозом в интерфазу произошло удвоение молекул ДНК. Каждая хромосома представлена двумя хроматидами.
После митоза 2n2c, поэтому в этой клетке содержится 34 молекулы ДНК, т.к. клетка делится, в клетках остаются однохроматидные хромосомы.
После первого деления мейоза n2c, поэтому в этой клетке содержится 34 молекул ДНК, т.к. во время первого деления мейоза происходит редукционное деление, число хромосом уменьшается в два раза, в клетках гаплоидный набор хромосом, хромосомы состоят из двух хроматид.
После второго деления мейоза nc, поэтому в этой клетке содержится 17 молекул ДНК, клетка делится, в клетках остаются однохроматидные хромосомы.
Задача: Хромосомный набор соматических клеток пшеницы равен 28. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в одной из клеток семязачатка перед началом мейоза, в анафазе мейоза 1 и в анафазе мейоза 2. Объясните, какие процессы происходят в эти периоды и как они влияют на изменение числа ДНК и хромосом.
Решение:
Клетки семязачатка содержат диплоидный набор хромосом – 28 (2n2c).
Перед началом мейоза - (2n4c) 28 хромосом, 56 молекул ДНК, т.к. перед мейозом в интерфазу произошло удвоение молекул ДНК. Каждая хромосома представлена двумя хроматидами.
В анафазе мейоза 1: (2n4c) – 28 хромосом, 56 молекул ДНК, т.к. деления клетки не происходит.
В мейоз 2 вступают 2 дочерние клетки с гаплоидным набором хромосом (n2c) - 14 хромосом, 28 молекул ДНК, т.к. во время первого деления мейоза происходит редукционное деление, число хромосом уменьшается в два раза, в клетках гаплоидный набор хромосом, хромосомы состоят из двух хроматид.
В анафазе мейоза 2: (2n2с) – 28 хромосом, 28 молекул ДНК, клетка делится, в клетках остаются однохроматидные хромосомы.
- В клетке животного диплоидный набор хромосом равен 20. Определите количество молекул ДНК перед митозом, после митоза, после первого и второго деления мейоза.
2. Диплоидный набор хромосом шимпанзе равен 48. Определите число молекул ДНК в клетках шимпанзе: 1) в начале деления клетки; 2) после окончания митоза; 3) после окончания мейоза.
© 2014-2021 — Студопедия.Нет — Информационный студенческий ресурс. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав (0.006)
транскрибируемая цепь ДНК АЦЦ Ц ЦГ АТА
транскрипция ДНК
кодоны иРНК УГГ ГГЦ УАУ
трансляция иРНК
антикодоны тРНК АЦЦ Ц ЦГ АУА
аминокислоты белка триптофан глицин тирозин
Примеры решения задач
ГТГТТТГАГЦАТ. Определите последовательность нуклеотидов на и-РНК, антикодоны т-РНК и последовательность аминокислот во фрагменте молекулы белка, используя таблицу генетического кода.
Определите последовательность нуклеотидов на ДНК, антикодоны соответствующих т-РНК и аминокислотную последовательность соответствующего фрагмента молекулы белка, используя таблицу генетического кода.
Последовательность нуклеотидов в цепи ДНК: - ААТГЦАГГТЦАЦТЦАТГ. В результате мутации выпадает второй триплет. Запишите новую последовательность нуклеотидов в цепи ДНК. Определите по ней последовательность нуклеотидов в и РНК и последовательность аминокислот в полипептиде. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода.
Известно, что произошла мутация, в результате которой второй нуклеотид Г – замещается на нуклеотид А. Определите новую последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК, и-РНК, синтезируемой на мутантной ДНК, а также последовательность аминокислот в молекуле белка, синтезируемого на мутантной ДНК. Используйте таблицу генетического кода.
последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК, и-РНК, синтезируемой на мутантной ДНК, а также последовательность аминокислот в молекуле белка, синтезируемого на мутантной ДНК. Используйте таблицу генетического кода.
синтезируемой на мутантной ДНК, а также последовательность аминокислот в молекуле белка, синтезируемого на мутантной ДНК. Используйте таблицу генетического кода.
последовательность нуклеотидов и цепи ДНК. Определите, но ней последовательность нуклеотидов в и-РНК и последовательность аминокислот в полипептиде. Дли выполнения задания используйте таблицу генетического кода.
Последовательность нуклеотидов в цепи ДНК: - ААТГЦАГГТЦАЦТЦАТГ. В результате мутации одновременно выпадают второй и пятый нуклеотиды. Запишите новую последовательность нуклеотидов в цепи ДНК. Определите по ней последовательность нуклеотидов в и РНК и последовательность аминокислот в полипептиде. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода.
2) последовательность нуклеотидов в иРНК: -УАЦУЦЦАГУГАГУАЦ;3) последовательность аминокислот в полипептиде: -тир-сер-сер-глу-тир
Последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК: ЦААГЦАТТЦГТАЦЦЦГ. В результате генной мутации третий и четвертый нуклеотиды меняются местами.
Запишите новую последовательность нуклеотидов в цепи ДНК. Определите по ней последовательность нуклеотидов в и РНК и последовательность аминокислот в полипептиде. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода.
В процессе трансляции участвовало 15 молекул т-РНК. Определите число аминокислот, входящих в состав синтезируемого белка, а также число триплетов и нуклеотидов в гене, который кодирует этот белок
В ДНК зародыша пшеницы 15% нуклеотидов с тимином. Определите содержание (в %) нуклеотидов с аденином, гуанином и цитозином и молекуле ДНK.
Фрагмент молекулы и-РНК содержит 12 нуклеотидов. Определите, сколько триплетов входит с состав матричной цепи ДНК. Установите, какой процент в молекуле ДНК составляют цитозиновые, адениновые и гуаниновые нуклеотиды, если извесно, что тимина – 31%
В синтезе белка принимают участие 6 видов т-РНК. Определите, сколько нуклеотидов содержит матричная цепь молекулы ДНК. Установите, какой процент в молекуле ДНК составляют тиминовые, цитозиновые и гуаниновые нуклеотиды, если адениена – 17%.
Задания по теме
Задание 1. Пользуясь знаниями о биосинтезе белка, правилом Чаргаффа, тренажером и спрятанной в нем таблицей кодонов иРНК (кнопка "генетический код"), научитесь быстро находить соответствия между аминокислотами и триплетами транскрибируемой цепи ДНК.
Задание 2. Вспомните школьный материал: решайте задачи из презентации, пользуясь таблицей кодонов и сверяя свои решения с приведенными
Замена единичного нуклеотида (или точковая мутация) в последовательности ДНК может изменять код в триплете и вызывать замену одной аминокислоты другой в продукте гена. Такие мутации называются миссенс-мутациями, поскольку они изменяют значение кодирующей последовательности гена, определяя другую аминокислоту.
При многих заболеваниях, например гемоглобинопатиях, наиболее часто обнаруживаемые мутации — миссенс-мутации.
Другие замены нуклеотидов, происходящие как в пределах, так и за пределами кодирующей последовательности гена, также могут влиять на продукт гена или создавать помехи непосредственно самому процессу транскрипции.
Множество мутаций в 5'-области промотора или 3'-нетранслируемой области гена b-глобина ведет к выраженному уменьшению количества готовой, зрелой мРНК b-глобина. На самом деле такие мутации позволили объяснить значение для экспрессии генов конкретных нуклеотидов в этих областях.
Мутации прекращающие синтез цепи
Точковые мутации последовательности ДНК, вызывающие замены нормального кодона аминокислоты на один из трех стоп-кодонов, называются нонсенс-мутациями. Поскольку при достижении стоп-кодона трансляция мРНК прекращается, мутации, преобразующие один из кодирующих кодонов экзона в стоп-кодон, прекращают на полпути трансляцию кодирующей последовательности мРНК.
Последствия мутаций преждевременного завершения трансляции двойственны. Во-первых, мРНК, несущая такую мутацию, часто неустойчива (нонсенс-распад мРНК), и трансляция оказывается невозможной. Даже если полученная мРНК достаточно стабильна для трансляции, усеченный белок обычно также неустойчив и быстро деградирует в пределах клетки.
Точковая мутация может не только создать кодон преждевременного завершения трансляции, но и уничтожить стоп-кодон, позволив продолжение трансляции до следующего стоп-кодона. Такая мутация создает белок с дополнительными аминокислотами на карбоксильном конце и может нарушать любые управляющие функции, предусматриваемые 3'-нетранслируемым участком, расположенным ниже нормального стоп-кодона.
Миссенс-мутация — замена на кодон, кодирующий другую аминокислоту (может быть опасной мутацией или нейтральным полиморфизмом)
Мутации процессинга РНК
Нормальный механизм преобразования первичной РНК в зрелую мРНК требует серии модификаций, включая полиаде-нилирование, закрытие 5'-конца и сплайсинг. Созревание РНК зависит от специфических последовательностей в пределах мРНК. При сплайсинге описаны два основных класса мутаций. Чтобы получить зрелую мРНК удалением интронов и сращиванием экзонов, необходимы конкретные нуклеотидные последовательности, располагающиеся непосредственно в или около соединений экзона и интрона (5'-донорский сайт) или интрона и экзона (3'-акцепторный сайт).
Мутации, повреждающие необходимые нуклеотиды в донорском и акцепторном сайте, нарушают (и в некоторых случаях прекращают) нормальный сплайсинг РНК в этом месте.
Второй класс мутаций сплайсинга включает замены оснований в интроне, не влияющие на донорский или акцепторный сайты. Данный класс мутаций создает альтернативный донорский или акцепторный сайт, конкурирующий с нормальными сайтами в ходе сплайсинга РНК. Таким образом, в этих случаях по крайней мере часть зрелой мРНК может иметь неправильно сращенные последовательности интрона.
Горячие точки мутаций
Нуклеотидные замены, включающие замену одного пуринового основания другим (А на G или наоборот) или одного пиримидинового на другое пиримидиновое (С на Т или Т на С), называются транзициями. Замена же пуринового основания на пиримидиновое (или наоборот) называется трансверсией. Если бы нуклеотидные замены были случайными, должно было быть в два раза больше трансверсий, чем транзиций, поскольку каждое основание может подвергаться двум трансверсиям и только одной транзиций. Разные мутагенные процессы преимущественно вызывают тот или другой тип замены.
Например, среди однонуклеотидных замен, вызывающих генетические болезни, преимущественно бывают транзиций. Это наблюдение, вероятно, может объясняться тем, что основная форма модификации ДНК в геноме человека представлена метилированием остатка цитозина (с формированием 5-метилцитозина), особенно когда он располагается рядом с гуанином (т.е. как динуклеотид 5'-CG-3').
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
Вы можете изучить и скачать доклад-презентацию на тему Решение задач по молекулярной биологии. Презентация на заданную тему содержит 33 слайдов. Для просмотра воспользуйтесь проигрывателем, если материал оказался полезным для Вас - поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте наш сайт презентаций в закладки!
Молекулярная биология изучает механизмы хранения и передачи наследственной информации. Задачи по молекулярной биологии встречаются в двух основных темах: нуклеиновые кислоты, генетический код.
Типы задач Установление последовательности нуклеотидов в ДНК, иРНК, антикодонов тРНК, используя принцип комплементарности. Вычисление количества нуклеотидов, их процентное соотношение в цепи ДНК, иРНК. Вычисление количества водородных связей в цепи ДНК, иРНК. Определение длины, массы ДНК, иРНК, гена. Определение последовательности аминокислот по таблице генетического кода. Определение количества аминокислот, нуклеотидов. Комбинированные .
Требования к решению задач ход решения должен соответствовать последовательности процессов, протекающих в клетке решать задачи осознано, обосновывать каждое действие теоретически запись решения оформлять аккуратно, цепи ДНК, иРНК, тРНК прямые, символы нуклеотидов четкие, расположены на одной линии по горизонтали цепи ДНК, иРНК, тРНК размещать на одной строке без переноса ответы на все вопросы выписывать в конце решения
Первый тип задач - это задачи на установление последовательности нуклеотидов в ДНК, иРНК, антикодонов тРНК Участок правой цепи молекулы ДНК имеет последовательность нуклеотидов: А-Г-Т-Ц-Т-А-А-Ц-Т-Г-А-Г-Ц-А-Т. Запишите последовательность нуклеотидов левой цепи ДНК. Дано: ДНК А-Г-Т-Ц-Т-А-А-Ц-Т-Г-А-Г-Ц-А-Т Решение: ( нуклеотиды левой цепи ДНК подбираем по принципу комплементарности А-Т, Г-Ц) ДНК А Г Т Ц Т А А Ц Т Г А Г Ц А Т ДНК Т Ц А Г А Т Т Г А Ц Т Ц Г Т А Ответ : левая цепь ДНК имеет последовательность нуклеотидов Т-Ц-А-Г-А-Т-Т-Г-А-Ц-Т-Ц-Г-Т-А
Первый тип задач - это задачи на установление последовательности нуклеотидов в ДНК, иРНК, антикодонов тРНК Участок цепи молекулы ДНК имеет последовательность нуклеотидов: Ц-Т-А-А-Ц-Ц-А-Т-А-Г-Т-Т-Г-А-Г. Запишите последовательность нуклеотидов иРНК. Дано: ДНК Ц-Т-А-А- Ц-Ц-А-Т-А-Г-Т-Т- Г- А- Г Решение: ( нуклеотиды иРНК подбираем по принципу комплементарности к ДНК : А-У, Г-Ц, Т-А) ДНК Ц Т А А Ц Ц А Т А Г Т Т Г А Г иРНК Г А У У Г Г У А У Ц А А Ц У Ц Ответ : иРНК имеет последовательность нуклеотидов Г-А-У-У-Г- Г-У-А-У-Ц-А-А-Ц-У-Ц
Второй тип задач на вычисление количества нуклеотидов, их процентное соотношение в цепи ДНК, иРНК. В одной молекуле ДНК нуклеотидов с тимином Т -22% . Определите процентное содержание нуклеотидов с А, Г, Ц по отдельности в этой молекуле ДНК. Дано: Т -22% Найти: % А, Г, Ц Решение 1. 1) Согласно правилу Чаргаффа А+Г = Т+Ц, все нуклеотиды в ДНК составляют 100%. Так как тимин комплементарен аденину, то А=22%. 22+22=44% ( А+Т) 100- 44 =56% (Г+Ц) 2) Так как гуанин комплементарен цитозину, то их количество тоже равно, поэтому 56 : 2 =28% (Г, Ц) Решение 2: 1) Согласно правилу Чаргаффа А+Г = Т+Ц, все нуклеотиды в ДНК составляют 100% или А+Г и Т+Ц по 50 % Так как тимин комплементарен аденину, то А=22%. следовательно 50 - 22=28% (Г, Ц, т.к. они комплементарны) Ответ : А=22%, Г=28%, Ц=28%
Сколько содержится нуклеотидов А, Т, Г, во фрагменте молекулы ДНК, если в нем обнаружено 1500 нуклеотидов Ц, что составляет 30% от общего количества нуклеотидов в этом фрагменте ДНК? Дано: Ц- 30% =1500 нуклеотидов Найти: количество нуклеотидов А, Т, Г Решение: Ответ: во фрагменте молекулы ДНК содержится: Г=1500 нуклеотидов, А=1000 нуклеотидов, Т=1000 нуклеотидов.
* Участок молекулы ДНК ( одна цепочка) содержит: 150 нуклеотидов – А, 50 нуклеотидов – Т, 300 нуклеотидов – Ц, 100 нуклеотидов - Г. Определите: количество нуклеотидов во второй цепи с А, Т, Г, Ц и общее количество нуклеотидов с А, Т, Ц, Г в двух цепях ДНК. Дано: нуклеотидов в 1-й цепи ДНК: А-150, Т-50, Ц-300, Г-100. Найти: А, Т, Ц, Г в двух цепях ДНК. Решение: Ответ: нуклеотидов во второй цепи Т-150, А-50, Г-300, Ц-100; 1200 нуклеотидов в двух цепях.
*Третий тип задач на вычисление количества водородных связей. Две цепи ДНК удерживаются водородными связями. Определите число: двойных и тройных водородных связей в этой цепи ДНК, если известно, что нуклеотидов с аденином 12, с гуанином 20 в обеих цепях. Дано: А-12, Г-20 Найти: 2-х, 3-х, водородных связей в ДНК Решение: Ответ: 24 двойных водородных связей, 60 тройных водородных связей, всего 84 водородных связей.
*Четвертый тип задач определение длины, ДНК, иРНК Участок молекулы ДНК состоит из 60 пар нуклеотидов. Определите длину этого участка (расстояние между нуклеотидами в ДНК составляет 0,34 нм) Дано: 60 пар нуклеотидов Найти: длину участка Решение: длина нуклеотида 0,34 нм 60х0,34= 20,4 нм Ответ: 20,4 нм
Число нуклеотидов в цепи ДНК равно 100. Определите длину этого участка Число нуклеотидов в цепи ДНК равно 100. Определите длину этого участка Дано: 100 нуклеотидов Найти: длину участка Решение: длина нуклеотида 0,34 нм , ДНК состоит из 2-х цепей значит 50 пар нуклеотидов. 50х0,34=17нм Ответ: 17нм Число нуклеотидов в цепи и-РНК равно 100. Определите длину этого участка Дано: 100 нуклеотидов Найти: длину участка Решение: длина нуклеотида 0,34 нм , и-РНК состоит из одной цепи 100х0,34=34нм Ответ: 34нм
Пятый тип задач определение последовательности аминокислот по таблице генетического кода. Фрагмент цепи ДНК имеет последовательность нуклеотидов: ТГГАГТГАГТТА. Определите последовательность нуклеотидов на иРНК, антикодоны тРНК и аминокислотную последовательность фрагмента молекулы белка. Дано: ДНК Т-Г-Г-А-Г-Т-Г-А-Г-Т-Т-А Найти: иРНК, тРНК и аминокислотную последовательность белка Решение: 1) на участке ДНК по принципу комплементарности (А-У, Г-Ц) построим иРНК, затем по цепи иРНК построим тРНК по принципу комплементарности ( А-У, Г-Ц) ДНК Т- Г- Г- А-Г- Т- Г- А- Г- Т- Т- А иРНК А- Ц-Ц-У-Ц-А- Ц- У- Ц- А- А- У тРНК У- Г-Г- А-Г- У- Г -А- Г- У- У- А 2) иРНК разделим на триплеты и по таблице генетического кода определим аминокислотную последовательность белка: А-Ц-Ц тре, У-Ц-А сер, Ц-У-Ц лей, А- А-У асн. Ответ : иРНК А-Ц-Ц-У-Ц-А-Ц-У-Ц-А- А-У тРНК У- Г-Г- А-Г-У- Г-А-Г- У- У-А аминокислотную последовательность белка :тре, сер, лей, асн
*Участок молекулы ДНК имеет следующее строение: ГГА -АЦЦ-АТА-ГТЦ-ЦАА Определите последовательность нуклеотидов соответствующего участка иРНК. Определите последовательность аминокислот в полипептиде, синтезируемом по иРНК. Как изменится последовательность аминокислот в полипептиде, если в результате мутации пятый нуклеотид в ДНК будет заменён на аденин? Ответ объясните. Дано: ДНК ГГА -АЦЦ-АТА-ГТЦ-ЦАА Найти: аминокислотную последовательность белка исходного, мутированного Решение: Ответ: про, три, тир, глн, вал; про, лей, тир, глн, вал.
* Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК- матрице. Фрагмент молекулы ДНК, на котором синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов АТАГЦТГААЦГГАЦТ. 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. Дано: ДНК : АТАГЦТГААЦГГАЦТ Найти: нуклеотидную последовательность участка тРНК аминокислоту, которую будет переносить тРНК Решение : 1)Так как тРНК синтезируются на ДНК, то построим тРНК по принципу комплементарности (А-У, Г-Ц) ДНК А Т А Г Ц Т Г А А Ц Г Г А Ц Т тРНК У А У Ц Г А Ц У У ГЦ Ц У Г А 2) Аминокислоту кодирует кодон иРНК . тРНК У А У Ц Г А Ц У У ГЦ Ц У Г А иРНК Г А А Третий триплет ( антикодон тРНК) ЦУУ , соответствует кодону на иРНК ГАА (по принципу комплементарности), по таблице генетического кода этому кодону соответствует аминокислота ГЛУ, которую переносит данная тРНК. Ответ: тРНК УАУЦГАЦУУГЦЦУГА аминокислота ГЛУ
Шестой тип задач определение массы белка, количества аминокислот, нуклеотидов. Фрагмент молекулы ДНК содержит 1230 нуклеотидных остатков. Сколько аминокислот будет входить в состав белка? Дано: 1230 нуклеотидов Найти: количество аминокислот Решение: Одной аминокислоте соответствует 3 нуклеотида, поэтому 1230:3= 410 аминокислот. Ответ: 410 аминокислот. Сколько нуклеотидов содержит ген, кодирующий белок из 210 аминокислот?
*Определите число аминокислот , входящих в состав белка, число триплетов и число нуклеотидов в гене, который кодирует этот белок, если в процессе трансляции участвовало 30 молекул тРНК. *Определите число аминокислот , входящих в состав белка, число триплетов и число нуклеотидов в гене, который кодирует этот белок, если в процессе трансляции участвовало 30 молекул тРНК. Дано: 30тРНК Найти: число аминокислот, триплетов, нуклеотидов в гене Решение: Ответ: аминокислот 30, триплетов 30, 90 нуклеотидов
* Молекулярная масса полипептида составляет 40000. Определите длину кодирующего его гена, если молекулярная масса одной аминокислоты в среднем равна 100, а расстояние между соседними нуклеотидами в цепи ДНК составляет 0, 34 нм. * Молекулярная масса полипептида составляет 40000. Определите длину кодирующего его гена, если молекулярная масса одной аминокислоты в среднем равна 100, а расстояние между соседними нуклеотидами в цепи ДНК составляет 0, 34 нм. Дано: масса белка - 40000 масса аминокислоты - 100 расстояние между нуклеотидами 0,34нм Найти: длину гена Решение: Ответ: длина гена 408нм
Комбинированные задачи * Белок состоит из 100 аминокислот. Установите, во сколько раз молекулярная масса участка гена, кодирующего данный белок, превышает молекулярную массу белка, если средняя молекулярная масса аминокислоты -110, а нуклеотида - 300. Дано: 100 аминокислот, молекулярная масса аминокислоты -110, молекулярная масса нуклеотида - 300. Найти : во сколько раз масса гена превышает массу белка. Решение: 1) Так как ген - это участок ДНК, состоящий из нуклеотидов, то определим их количество: аминокислот 100, одну аминокислоту кодируют 3 нуклеотида , то 100х3=300 нуклеотидов. 2) Белок состоит из аминокислот. Молекулярная масса белка 100х110=11000, 3) Ген состоит из нуклеотидов. Молекулярная масса гена 300х300=90000 4) Молекулярная масса участка гена, кодирующего данный белок, превышает молекулярную массу белка: 90000: 11000=8 раз Ответ : в 8 раз
Какую длину имеет участок молекулы ДНК, в котором закодирована первичная структура инсулина, если молекула инсулина содержит 51 аминокислоту, а один нуклеотид занимает 0,34 нм в цепи ДНК? Какое число молекул тРНК необходимо для переноса этого количества аминокислот к месту синтеза? (Следует учитывать, что одна тРНК доставляет к рибосоме одну аминокислоту.) Ответ поясните. Ответ: длина ДНК 52 нм , 51 молекула тРНК
В процессе гликолиза образовалось 42 молекулы пировиноградной кислоты. Какое количество молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ образуется при полном окислении? Дано: 42 ПВК Найти: кол-во глюкозы, кол-во АТФ при полном окислении. Решение: 1) при гликолизе одна молекула глюкозы расщепляется с образованием 2-х молекул пировиноградной кислоты (ПВК), следовательно, гликолизу подверглось: 42 : 2 = 21 молекула глюкозы; 2) при полном окислении одной молекулы глюкозы (бескислородный и кислородный этапы) образуется 38 молекул АТФ; 3) при окислении 21 молекулы образуется: 21 × 38 = 798 молекул АТФ. Ответ: 21 молекула глюкозы, 798 молекул АТФ
Общая масса всех молекул ДНК в 46 хромосомах одной соматической клетки человека составляет около 6-10 -9 мг. Определите, чему равна масса всех молекул ДНК в ядре при овогенезе перед началом деления, в конце телофазы мейоза I и мейоза II. Объясните полученные результаты. Общая масса всех молекул ДНК в 46 хромосомах одной соматической клетки человека составляет около 6-10 -9 мг. Определите, чему равна масса всех молекул ДНК в ядре при овогенезе перед началом деления, в конце телофазы мейоза I и мейоза II. Объясните полученные результаты. Решение: 1)перед началом деления в процессе репликации число ДНК удваивается и масса ДНК равна 2 • 6 . 10 -9 = 12 . 10 -9 мг; 2)первое деление мейоза редукционное, число хромосом становится в 2 раза меньше, но каждая хромосома состоит из двух молекул ДНК (сестринских хроматид), поэтому в телофазе мейоза I масса ДНК равна 12 . 10 -9 : 2 = 6 . 10-9 мг; 3)после мейоза II каждое ядро в клетке содержит однохроматидные хромосомы гаплоидного набора, поэтому в телофазе мейоза II масса ДНК равна 6 . 10-9 : 2 = 3. 10-9 мг Ответ: 1)перед началом деления масса ДНК = 12 . 10 -9 мг 2) в телофазе мейоза I масса ДНК = 6 . 10-9 мг; 3) В телофазе мейоза II масса = 3. 10-9 мг
Задачи. 1. РНК, выделенная из вируса табачной мозаики содержит 20% цитозина. Можно ли рассчитать процентное содержание аденина в этой РНК? 2. Какое количество нуклеотидов содержится в мРНК, кодирующей полипептид, молекулярная масса которого равна 27кДа, если молекулярная масса одной аминокислоты в белке составляет примерно 100 Да? 3. Имеется молекула ДНК следующего вида: Где цифрами условно обозначен порядок триплетов, а буквами А и Б отдельные нити молекулы ДНК. Известно, что эта ДНК обеспечивает синтез полипептида, состоящего из 5 аминокислот. Какая нить ДНК, с какого кодона, и в каком направлении должна транскрибироваться?
5.Имеется двухспиральная молекула ДНК, представляющая собой участок гена: Пусть транскрипция начинается с нуклеотида А в мРНК, происходит слева направо и продолжается до конца. Определите: - Последовательность синтезируемой м РНК; - Последовательности аминокислот в полипептиде; - как измениться структура белка если произойдет делеция третьего нуклеотида на не кодирующей нити?
6. На рисунке представлены результаты электрофореза аплифицированных с помощью ПЦР фрагментов ДНК членов одной семьи (отец, мать и 9 детей). Отец и 6 детей (3,5,7,8,10,11) в этой семье имеют симптомы наследственного заболевания – хореи Гентингтона. У отца болезнь проявилась в 40 лет, возраст детей с первыми симптомами заболевания указан на рисунке возле соответствующих фрагментов ДНК. Какова вероятность заболевания 4,6 и 9 ребенка?
7. Ген состоит из 3 одинаковых смысловых (экзоны) и 4 одинаковых несмысловых (интроны) участков, причем интроны состоят из 120 нуклеотидов каждый, а весь ген имеет 1470 нуклеотидов. Сколько кодонов будет иметь про-мРНК, каждый экзон, мРНК и белок, закодированный в этом гене? 7. Ген состоит из 3 одинаковых смысловых (экзоны) и 4 одинаковых несмысловых (интроны) участков, причем интроны состоят из 120 нуклеотидов каждый, а весь ген имеет 1470 нуклеотидов. Сколько кодонов будет иметь про-мРНК, каждый экзон, мРНК и белок, закодированный в этом гене? 8. Исследования показали, что нуклеотидный состав мРНК следующий: 30% приходится на гуанин, 10% – на цитозин, 16% – на аденин и 44% – на урацил. Определите процентный состав по нуклеотидам той части ДНК, слепком которой является изученная мРНК.
Читайте также: