Решение задач
нетранскрибируемая цепь ДНК ТГГ ГГЦ ТАТ
транскрибируемая цепь ДНК АЦЦ ЦЦГ АТА
транскрипция ДНК
кодоны иРНК УГГ ГГЦ УАУ
трансляция иРНК
антикодоны тРНК АЦЦ ЦЦГ АУА
аминокислоты белка триптофан глицин тирозин
Для решения задач данного типа необходимо знание следующих биологических понятий:
ген - участок ДНК, в матричной цепи которого зашифрована информация о первичной структуре одной полипептидной цепи; матрица для синтеза всех видов РНК.
генетический код - система записи информации о порядке аминокислот в белковой молекуле в виде последовательности нуклеотидов ДНК или РНК;
триплет (кодон) - три рядом стоящих нуклеотида ДНК или и-РНК, несущих информацию об определенной аминокислоте;
антикодон - кодовый триплет т-РНК, комплементарный кодону и-РНК и определяющий аминокислоту, которую переносит данная т-РНК;
комплементарность (дополнительность) - свойство азотистых оснований избирательно соединяться друг с другом (А-Т (У), Ц-Г);
репликация - процесс удвоения ДНК в соответствии с принципом комплементарности;
транскрипция («переписывание») - процесс синтеза и-РНК на кодирующей цепи гена в соответствии с принципом комплементарности;
трансляция - процесс синтеза белковой молекулы на рибосоме в соответствии с последовательностью кодонов и-РНК.
Примеры решения задач
Обычная последовательность
Задача 1
Фрагмент цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов:
ГТГТТТГАГЦАТ. Определите последовательность нуклеотидов на и-РНК, антикодоны т-РНК и последовательность аминокислот во фрагменте молекулы белка, используя таблицу генетического кода.
Схема решения задачи включает:
1) последовательность на и-РНК: ЦАЦАААЦУЦГУА;
2) антикодоны молекул т-РНК: ГУГ, УУУ, ГАГ, ЦАУ;
3) последовательность аминокислот: гис-лиз-лей-вап
Задача 2
Фрагмент цепи и-РНК имеет следующую последовательность нуклеотидов:
ЦУАЦААГГЦУАУ.
Определите последовательность нуклеотидов на ДНК, антикодоны соответствующих т-РНК и аминокислотную последовательность соответствующего фрагмента молекулы белка, используя таблицу генетического кода.
Схема решения задачи включает:
1) последовательность на ДНК: ГАТГТТЦЦГАТА;
2) антикодоны четырех молекул тРНК: ГАУ, ГУУ, ЦЦГ, АУА;
3) аминокислотная последовательность: лей-глн-гли-тир.
Мутации
Задача 3 (выпадение триплета)
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.
Схема решения задачи включает:
1. последовательность нуклеотидов в ДНК: -АТГТЦАЦТЦАТГ-;
2. последовательность нуклеотидов в иРНК: -УАЦАГУГАГУАЦ;
3. последовательность аминокислот в полипептиде: -тир-сер-глу-тир
Задача 4 (замена нуклеотида)
Фрагмент исходной цепи молекулы ДНК АГЦЦТГАТТА.
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.
Схема решения задачи включает:
1. Молекула мутантной ДНК: ААЦЦТГАТТААА.
2. Молекула и-РНК, синтезируемая на мутантной ДНК, УУГГАЦУААУУУ
3. Молекула мутантного белка: лей-асп---фен
Задача 5 (триплеты меняются местами)
Последовательность нуклеотидов в цепи ДНК: ГТТЦГТААГЦАТГГГЦТ. В результате
генной мутации второй и третий триплеты меняются местами. 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.
Схема решения задачи включает:
1. Молекула мутантной ДНК: ГТТААГЦГТЦАТГГГЦТ.
2. Молекула и-РНК, синтезируемая на мутантной ДНК, ЦААУУЦГЦАГУАЦЦЦГА
3. Молекула мутантного белка: глн – фен-ала-вал-про
Задача 6 (выпадение нуклеотида)
Фрагмент исходной цепи молекулы ДНК АГЦЦТГАТТА.
Известно, что произошла мутация, в результате которой второй нуклеотид потерян.
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.
Схема решения задачи включает:
4. Молекула мутантной ДНК: АЦЦТГАТТА
5. Молекула и-РНК, синтезируемая на мутантной ДНК, УГГАЦУААУ
6. Молекула мутантного белка: три-тре-асн.
Задача 7 (выпадение нуклеотидов)
Последовательность нуклеотидов в цепи ДНК: ГТТЦГТААГЦАТГГГЦТ. В результате
мутации одновременно выпадают третий и шестой нуклеотиды. Запишите новую
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.
Схема решения задачи включает:
1) последовательность нуклеотидов в ДНК: - ГТЦГААГЦАТГГГЦТ;
2) последовательность нуклеотидов в и РНК: -ЦАГ ЦУУЦГУАЦЦЦГА-;
3) последовательность аминокислот в полипептиде: -гли-лей-арг-тре-арг.
Задача 8 (выпадение нуклеотидов)
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.
Схема решения задачи включает:
1) последовательность нуклеотидов в ДНК: -АТГАГГТЦАЦТЦАТГ-;
2) последовательность нуклеотидов в иРНК: -УАЦУЦЦАГУГАГУАЦ;3) последовательность аминокислот в полипептиде: -тир-сер-сер-глу-тир
Задача 9 (нуклеотиды меняются местами)
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.
Схема решения задачи включает:
1.последовательность нуклеотидов в ДНК: ЦАГАЦАТТЦГТАЦЦЦГ.
2.последовательность нуклеотидов в и-РНК: ГУЦУГУААГЦАУГГГЦ
3. последовательность аминокислот в полипептиде: вал-цис-лиз-гис-гли
Количественный расчет аминокислот (АМК)
Задача 10
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
Схема решения задачи включает:
1. Одна т-РНК присоединяет одну АМК, значит, АМК в данном процессе трансляции участвовало – 15.
2. Один триплет кодирует одну АМК – всего 15 АМК, значит и триплетов 15.
3. Каждый триплет содержит 3 нуклеотида, 15*3=45 нуклеотидов.
Процентное содержание нуклеотидов
Задача 11
В ДНК зародыша пшеницы 15% нуклеотидов с тимином. Определите содержание (в %) нуклеотидов с аденином, гуанином и цитозином и молекуле ДНK.
Схема решения задачи включает:
1) нуклеотиды е тимином (Т) комплементарны нуклеотидам с аденином (А),
следовательно, Г=А=15%;
2) сумма нуклеотидов А+Т=30%, следовательно сумма нуклеотидов Г+Ц=70%;
3) нуклеотиды с гуанином (Г) комплементарны нуклеотидам с цитозином (Ц), поэтому Г=Ц=35%.
Задача 12
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%
Схема решения задачи включает:
1. Триплеты ДНК – 4.
2. Тимин комплементарен – 31%
3. Цитозин и гуанин составляют по 19%
Задача 13
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%.
Схема решения задачи включает:
1. Цепь ДНК содержит 18 нуклеотидов.
2. Тимин комплементарен аденину – 17%
3. Цитозин и гуанин составляют по 33%
Признаки |
ДНК |
РНК |
Функции |
химическая основа хромосомного генетического материала (генов); матрица для синтеза ДНК; матрица для синтеза РНК; информация о структуре белка |
иРНК передает код наследственной информации о первичной структуре белка; рРНК входит в состав рибосом; тРНК переносит аминокислоты к рибосомам; митохондриальная и пластидная ДНК входят в состав этих органоидов |
Местонахождение в клетке |
ядро, митохондрии, пластиды |
ядро, цитоплазма, рибосомы, митохондрии, пластиды |
Строение |
двойная спираль: две комплементарные полинуклеотидные цепи |
одинарная полинуклеотидная цепь |
Мономеры |
дезоксирибонуклеотиды |
рибонуклеотиды |
Состав нуклеотида |
азотистое основание (аденин, гуанин, тимин, цитозин), дезоксирибоза и остаток фосфорной кислоты |
азотистое основание (аденин, гуанин, урацил, цитозин), рибоза и остаток фосфорной кислоты |
Типы нуклеотидов |
адениловый (А), гуаниловый (Г), тимидиловый (Т), цитидиловый (Ц) |
адениловый (А), гуаниловый (Г), уридиловый (У), цитидиловый (Ц) |
Свойства |
способна к репликации (самоудвоению), стабильна |
не способна к репликации, лабильна |
Теория:
Ген – участок молекулы ДНК несущий информацию о структуре одного белка.
Кодон – три рядом стоящих нуклеотида и-РНК, шифрующие определённую аминокислоту.
Генетический код, или код ДНК – сочетание трех нуклеотидов ДНК, кодирующие определённую аминокислоту.
Антикодон – три нуклеотида т-РНК, которые комплементарны одному из кодонов и-РНК, шифрующие именно ту аминокислоту, которую данная т-РНК транспортирует к рибосоме, где осуществляется сборка белка.
Транскрипция - процесс синтеза иРНК на ДНК.
Трансляция - процесс синтеза полипептидной цепи (белка) на рибосоме
Молекулярная масса одной аминокислоты в среднем 100.
Расстояние между нуклеотидами 0,34нм.
Молекулярная масса одного нуклеотида 345.
Правило Чаргаффа: количество аденина = количеству тимина, количество гуанина = количеству цитозина.
Свойства генетического кода:
1. Код триплетен.
2. Код избыточен.
3. Код однозначен.
4. Между генами имеются «знаки препинания» - старт- и стоп-кодоны.
5. Внутри гена нет «знаков препинания».
6. Код универсален.
Совокупность всех процессов биологического синтеза, протекающих в живых организмах, называютпластическим обменом или ассимилляцией