РНК - рибонуклеиновая кислота.

Все виды РНК синтезируются на матрице ДНК в ядре. В клетке существует 3 разновидности РНК:

· информационная,

· рибосомная,

· транспортная.

Информационная и рибосомная РНК представляют собой полинуклеотидную цепь линейной структуры; иРНК выполняет функцию матрицы для синтеза белка, рРНК входит в состав рибосом.

Транспортная РНК имеет специфическую конфигурацию(рис-21) и представлена полинуклеотидной цепочкой, свернутой в виде трилистника; тРНК обеспечивает доставку аминокислот к месту синтеза белка. На вершине трилистника расположен ключевой триплет нуклеотидов – антикодон.

Рис 21

 

Генетический код и его свойства.

Информация о структуре белка записана в ДНК с помощью генетического кода. Генетический код – способ записи информации о последовательности аминокислот в белке с помощью последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК.

Свойства генетического кода:

ü Триплетность – каждая аминокислота шифруется тремя последовательно расположенными нуклеотидами.

ü Неперекрываемость – каждый нуклеотид входит в состав только одного триплета.

ü Специфичность – каждый триплет кодирует строго определенную аминокислоту.

ü Универсальность – у всех живых организмов кодирование аминокислот осуществляется одними и теми же триплетами.

ü Вырожденность (избыточность) – многие аминокислоты могут кодироваться не одним, а несколькими триплетами (от 2 до 6).

ü из 64 возможных триплетов, составляемых из 4 азотистых оснований, входящих в состав ДНК, 61 кодирует аминокислоты, а 3 не кодируют аминокислот (нонсенс-триплеты) и играют роль стоп-сигналов при считывании информации (УАА, УГА, УАГ).

Генетический код принято записывать в виде таблицы (рис-22)

Рис-22.

Биосинтез белка.

Процесс биосинтеза белка включает 4 стадии:

Транскрипция

Процессинг

Трансляция

4. Посттрансляционные преобразования

Транскрипция

Транскрипция – это процесс синтеза и-РНК (м-РНК), происходящий в ядре на молекуле ДНК.(рис 23)

Синтез и-РНК начинается с обнаружения ферментом РНК-полимеразой особого участка в молекуле ДНК – промотора (который указывает на начало транскрипции). Затем РНК-полимераза раскручивает прилежащий виток спирали ДНК. Две цепи ДНК расходятся, и на цепи, обращенной к ферменту своим 3' концом (кодогенная цепь 3'-5'), фермент осуществляет синтез и-РНК. Сборка рибонуклеотидов в цепь происходит с соблюдением их комплементарности нуклеотидам ДНК и антипараллельно к кодогенной цепи ДНК. Продвигаясь вдоль цепи, фермент осуществляет постепенный синтез и-РНК до тех пор, пока не встретит специфическую нуклеотидную последовательность – терминатор, после чего вновь синтезированная молекула РНК отделяется от матрицы ДНК.

Фрагмент молекулы ДНК (промотор, транскрибированная последовательность и терминатор) образуют единицу транскрипции – транскриптон. (Рис-23)

Рис-23

 

Процессинг

Одной из особенностей генов эукариот является наличие в них неинформативных участков – интронов, которые чередуются с информативными – экзонами (в отличие от генов прокариот, состоящих только из экзонов). Вследствие этого в результате транскрипции синтезируется незрелая и-РНК, содержащая неинформативные вставки.

При прохождении и-РНК через ядерную оболочку, происходит созревание и-РНК или процессинг (рис 24).

Процессинг включает следующие этапы: кэпирование, полиаденилирование, сплайсинг.

Кэпирование - присоединение к 5'-концу транскрипта 7-метилгуанозина посредством трифосфатного моста, соединяющего их в необычной позиции 5'-5', а также метилирование рибоз двух первых нуклеотидов. Кэпирование защищает 5'-конец первичного транскрипта иРНК от действия рибонуклеаз, специфически разрезающих фосфодиэфирные связи в направлении 5’→3', а также способствует узнаванию и-РНК малой субъединицей рибосомы.

Полиаденилирование. Фермент поли(А)-полимераза присоединяет к 3'-концу транскрипта от 100 до 200 остатков адениловой кислоты. Полиаденилирование защищает и-РНК от действия нуклеаз в цитоплазме. Время жизни и-РНК напрямую зависит от длины полиаденилового хвоста.

Сплайсинг – удаление интронов и сшивание экзонов на и-РНК.

Рис-24

 

Трансляция

1 фаза - Инициация

Начинается с распознавания малой субъединицей рибосомы информационной РНК благодаря КЭПу, затем происходит объединение двух субъединиц рибосомы на 5’-конце и-РНК, комплементарном р-РНК малой субъединицы, где располагается стартовый кодон АУГ, кодирующий уникальную аминокислоту метионин. Рис 25.

2 фаза – Элонгация

Удлинение полипептида в результате циклически повторяющихся событий, когда происходит комплементарное взаимодействие между антикодоном т-РНК (последовательность из трех нуклеотидов в т-РНК, комплементарных нуклеотидам кодона и-РНК) и очередным кодоном и-РНК, находящимся в аминоацильном участке (А-участке) рибосомы. В результате транспортируемая аминокислота располагается в А-участке поблизости от ранее включенной аминокислоты, находящейся в пептидильном участке (П-участке). Между ними образуется пептидная связь, после чего аминокислота теряет связь со своей т-РНК, которая высвобождается и уходит в цитоплазму. Рибосома передвигается по и-РНК (1 шаг равен 1 кодону).рис 26

3 фаза – Терминация.

Завершение синтеза полипептида связано с узнаванием специфическим рибосомным белком одного из стоп-кодонов, когда тот входит в зону А-участка. При этом к последней аминокислоте пептидной цепи присоединяется молекула воды, и ее карбоксильный конец отделяется от рибосомы. После этого рибосома распадается на 2 субъединицы, а вновь синтезированный полипептид вступает в посттрансляционные преобразования, приобретая необходимую конфигурацию.(рис 27)

 

По химической организации наследственного материала эукариотические и прокариотические клетки принципиально не отличаются друг от друга. Генетический материал у них представлен ДНК; одинаковым способом осуществляется и использование генетической информации. Однако у прокариот наследственный материал находится в единственной кольцевой молекуле ДНК, лишенной гистоновых белков и располагающейся непосредственно в цитоплазме клетки. Гены прокариот состоят целиком из кодирующих нуклеотидных последовательностей, и процессы транскрипции и трансляции происходят в цитоплазме практически одновременно.

Генные мутации.

Внезапные скачкообразные изменения структуры наследственного материала живых организмов называют мутациями.

Генные мутации – изменения последовательности нуклеотидов в составе генов. Они могут возникать как следствие нарушений процессов редупликации, рекомбинации, репарации, затрагивающих обе цепи ДНК.

Минимальной единицей мутирования является мутон – одна пара комплементарных нуклеотидов.

Генные мутации могут приводить к:

· образованию триплета-синонима

· изменению смысла триплета

· образованию стоп-кодона

· изменению нескольких триплетов.

Генные мутации могут быть двух видов:

1) Со сдвигом рамки считывания информации (при выпадении или вставке нуклеотидов):

Нормальная ДНК:

ДНК₁: А – Т – Г – Г – Ц – А – Ц – Т – Г – А – А – Ц – Г – Т - Ц

Выпадение одного нуклеотида:

ДНК₁: А – Т – Г – (Г) – Ц – А – Ц – Т – Г – А – А – Ц – Г – Т

Мутировавшая ДНК:

ДНК₁: А – Т – Г – Ц – А – Ц – Т – Г – А – А – Ц – Г – Т - Ц

В результате:

Ø сократилось количество триплетов (следовательно, количество аминокислот);

Ø изменился смысл триплетов, начиная с места выпадения;

Ø изменится аминокислотный состав белка, что приведет к изменению признака.

2) Без сдвига рамки считывания информации (замена одного нуклеотида другим или поворот на 180° нескольких нуклеотидов)

 

Примеры:

 

Поворот нуклеотида на 180⁰:

ДНК₁: А – Т – Г – Г – Ц – А – Ц – Т – Г – А – А – Ц – Г – Т

 

ДНК₁: А – Т – Г – Г – Ц – А – А – Г – Т – Ц – А – Ц – Г – Т

В результате может образоваться

Ø триплет-синоним;

Ø стоп-кодон;

Ø поменяется смысл триплетов в измененном участке.

Замена одного нуклеотида на другой:

Нормальная ДНК:

ДНК₁: А – Т – Г – Г – Ц – А – Ц – Т – Г – А – А – Ц – Г – Т – Ц

Мутировавшая ДНК:

ДНК₁: А – Т – Г – Ц – Ц – А – Ц – Т – Г – А – А – Ц – Г – Т - Ц

Ø В результате изменился смысл одного триплета.

Репарация.

Значительная часть изменений структуры ДНК, возникающих первоначально в одной из полинуклеотидных цепей, устраняется в процессе репарации.

Репарация – восстановление первоначальной структуры ДНК – включает в себя несколько этапов:

1) обнаружение измененного участка ДНК:

ДНК₁: А – Т – Г – Г – Ц – А – Ц – Т – Г – А – А – Ц – Г – Т

II II III III III II III III II II III III II

ДНК₂: Т – А – Ц – Ц – Г – Т – Г – У – Ц – Т – Т – Г – Ц – А

2) вырезание измененного участка из цепи ДНК:

ДНК₁: А – Т – Г – Г – Ц – А – Ц – Т – Г – А – А – Ц – Г – Т

II II III III III II III III II II III III II

ДНК₂: Т – А – Ц – Ц – Г – Т – Г Ц – Т – Т – Г – Ц – А

3) восстановление исходной структуры с использованием второй, неповрежденной цепи ДНК (по принципам комплементарности и антипараллельности):

ДНК₁: А – Т – Г – Г – Ц – А – Ц – Т – Г – А – А – Ц – Г – Т

II II III III III II III II III II II III III II

ДНК₂: Т – А – Ц – Ц – Г – Т – Г А Ц – Т – Т – Г – Ц – А

4) вшивание вновь синтезированного фрагмента в репарируемую последовательность:

ДНК₁: А – Т – Г – Г – Ц – А – Ц – Т – Г – А – А – Ц – Г – Т

II II III III III II III II III II II III III II

ДНК₂: Т – А – Ц – Ц – Г – Т – Г – А – Ц – Т – Т – Г – Ц

 

Примеры решения задач:

Задача:

Фрагмент одной из цепей ДНК следующий:

5’ А - А – А – Ц – Ц - А – А – Т – А – Ц – Т – Т – Г - Г – Т 5’.

Определите последовательность нуклеотидов и-РНК, синтезированной на данном участке ДНК.

Решение:

1) т.к. кодогенной является цепь, имеющая направление 3’→5', то данная цепь является комплементарной кодогенной. Находим кодогенную цепь в соответствии с принципами комплементарности и антипараллельности:

ДНК1: 5’ А - А – А – Ц – Ц - А – А – Т – А – Ц – Т – Т – Г - Г – Т 3’

II II II III III II II II II III II II III III II

ДНК2: 3’ Т – Т – Т – Г – Г – Т – Т – А – Т – Г – А – А – Ц – Ц – А 5’

2) на кодогенной цепи строим и-РНК по принципу комплементарности и антипараллельности:

ДНК2: 3’ Т – Т – Т – Г – Г – Т – Т – А – Т – Г – А – А – Ц – Ц – А 5’

II II II III III II II II II III II II III III II

РНК: 5’ А - А – А – Ц – Ц - А – А – У – А – Ц – У –У –У - Г – У 3’

Задача:

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. Ответ поясните.

Решение.

генетический код триплетен, следовательно, белок, состоящий из 100 аминокислот, кодируют 300 нуклеотидов;

молекулярная масса белка 100 х 110 = 11000; молекулярная масса гена 300 х 300 = 90000;

участок ДНК тяжелее, чем кодируемый им белок, в 8 раз (90 000/11 000 = 8).

Задача:

в молекуле ДНК содержится 27% аденина. Определите, сколько (в %) в этой молекуле содержится других нуклеотидов.

Решение:

1) количество аденина равно количеству тимина, следовательно, тимина в этой молекуле содержится 27%.

2) На гуанин и цитозин приходится 100% — 27% — 27% = 46%.

3) Т.к. их количества равны, то Ц=Г=23%.

Задача:

в трансляции участвовало 20 молекул т-РНК. Определите количество аминокислот, входящих в состав образующегося белка, а также число триплетов и нуклеотидов в гене, который кодирует этот белок.

Решение:

1) если в синтезе участвовало 20 т-РНК, то они перенесли 20 аминокислот.

2) Поскольку одна аминокислота кодируется одним триплетом, то в гене будет 20 триплетов или 60 нуклеотидов

Задача:

В биосинтезе полипептида участвовали тРНК с антикодонами УУА, ГГЦ, ЦГЦ, АУУ, ЦГУ. Определите нуклеотидную последовательность участка каждой цепи молекулы ДНК, который несет информацию о синтезируемом полипептиде, и число нуклеотидов, содержащих аденин (А), гуанин (Г), тимин (Т) и цитозин (Ц) в двуцепочечной молекуле ДНК. Ответ поясните.

Решение:

1) Антикодоны тРНК комплементарны кодонам иРНК, а последовательность нуклеотидов иРНК комплементарна одной из цепей ДНК;

2) участок одной цепи ДНК - ТТА ГГЦ ЦГЦ АТТ ЦГТ, а состав второй цепи ДНК – ААТ ЦЦГ ГЦГ ТАА ГЦА;

3) число нуклеотидов: А - 7, Т - 7, Г – 8, Ц - 8.

Задача:

фрагмент одной из цепей ДНК имеет следующее строение: ААГГЦТАЦГТТГ. Постройте на ней и-РНК и определите последовательность аминокислот во фрагменте молекулы белка.

Решение:

1) по правилу комплементарности определяем фрагмент и-РНК и разбиваем его на триплеты: УУЦ-ЦГА-УГЦ-ААУ.

2) По таблице генетического кода определяем последовательность аминокислот: фен-арг-цис-асн.

Задача:

фрагмент и-РНК имеет следующее строение: ГАУГАГУАЦУУЦААА. Определите антикодоны т-РНК и последовательность аминокислот, закодированную в этом фрагменте. Также напишите фрагмент молекулы ДНК, на котором была синтезирована эта и-РНК.

Решение:

1) используя таблицу генетического кода определяем последовательность аминокислот, закодированных в данной и-РНК: асп-глу-тир-фен-лиз.

2) В данном фрагменте содержится 5 триплетов, поэтому в синтезе будет участвовать 5 т-РНК. Следуя принципу комплементарности, антикодоны т-РНК имеют следующий вид: ЦУА, ЦУЦ, АУГ, ААГ, УУУ.

3) По принципу комплементарности определяем фрагмент ДНК, на которой синтезировалась данная и-РНК: ЦТАЦТЦАТГААГТТТ.

Задача:

фрагмент ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ТТАГЦЦГАТЦЦГ. Установите нуклеотидную последовательность т-РНК, которая синтезируется на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта т-РНК, если третий триплет соответствует антикодону т-РНК. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.

Решение:

1) по принципу комплементарности находим состав молекулы т-РНК: ААУЦГГЦУАГГЦ

2) находим третий триплет — это ЦУА (антикодон).

3) Это антикодону комплементарен кодон и-РНК — ГАУ

4) по таблице генетического кода определяем аминокислоту, которую кодирует кодон и-РНК и переносит т-РНК - асп.

Задача:

Молекула ДНК бактерии (двухцепочечная) имеет молекулярную массу 72 000 000. Сколько примерно белков закодировано в ней, если принять, что типичный белок состоит из 400 мономеров, а молекулярная масса нуклеотида – около 300.

Решение:

1) определяем массу одной цепи ДНК: 72 000 000/2=36 000 000.

2) определяем количество нуклеотидов, составляющих данную цепь: 36 000 000/300=120 000.

3) т.к. каждую аминокислоту кодирует 3 нуклеотида, то количество аминокислот, закодированных в ДНК: 120 000/3=40 000

4) количество белков, зашифрованных в ДНК: 40 000/400=100.

Решите задачи:

1. В молекуле ДНК содержится 31% аденина. Определите, сколько (в %) в этой молекуле содержится других нуклеотидов.

2. В трансляции участвовало 50 молекул т-РНК. Определите количество аминокислот, входящих в состав образующегося белка, а также число триплетов и нуклеотидов в гене, который кодирует этот белок.

3. Фрагмент ДНК состоит из 72 нуклеотидов. Определите число триплетов и нуклеотидов в иРНК, а также количество аминокислот, входящих в состав образующегося белка.

4. Фрагмент и-РНК имеет следующее строение: ГЦУААУГУУЦУУУАЦ. Определите антикодоны т-РНК и последовательность аминокислот, закодированную в этом фрагменте. Также напишите фрагмент молекулы ДНК, на котором была синтезирована эта и-РНК (используйте таблицу генетического кода).

5. Фрагмент ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: АГЦЦГАЦТТГЦЦ. Установите нуклеотидную последовательность т-РНК, которая синтезируется на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта т-РНК, если третий триплет соответствует антикодону т-РНК. Для решения используйте таблицу генетического кода.

6. Фрагмент одной из цепей ДНК имеет следующее строение: 5’ГГЦТЦТАГЦТТЦ3’. Постройте на ней и-РНК и определите последовательность аминокислот во фрагменте молекулы белка (для этого используйте таблицу генетического кода).

7. Фрагмент цепи ДНК имеет последовательность нуклеотидов: ГГААЦЦААААЦГ. Определите последовательность нуклеотидов на иРНК, антикодоны тРНК и соответствующую последовательность аминокислот фрагмента молекулы белка, используя таблицу генетического кода.

8. Фрагмент одной из цепей ДНК имеет последовательность нуклеотидов: -АТААГГАТГЦЦТТТТ-. Определите последовательности нуклеотидов в иРНК и аминокислот в полипептидной цепи. Что произойдет в полипептиде, если в результате мутации во фрагменте гена выпадет второй триплет нуклеотидов?

9. По фрагменту цепи иРНК: -УУУУГУЦЦУААГАГА- определите фрагмент цепи ДНК, антикодоны тРНК и аминокислоты фрагмента молекулы белка, кодируемого данным участком ДНК.

10. Белок состоит из 220 аминокислот. Установите число нуклеотидов участков молекул иРНК и ДНК, кодирующих данный белок, и число молекул тРНК, которые необходимы для переноса этих аминокислот к месту синтеза. Ответ поясните.

11. Информационная часть иРНК содержит 120 нуклеотидов. Определите число аминокислот, входящих в кодируемый ею белок, число молекул тРНК, участвующих в процессе биосинтеза этого белка, число триплетов в участке гена, кодирующих первичную структуру этого белка.

12. В трансляции участвовало 46 молекул тРНК. Определите, во сколько раз молекула белка легче участка молекулы иРНК, на которой он синтезируется. Средняя молекулярная масса аминокислоты 110, нуклеотида – 300. Ответ поясните.

13. Последовательность нуклеотидов фрагмента цепи ДНК: -ААТГЦАГГТЦАЦГЦАГ-. В результате мутации одновременно выпадают второй нуклеотид и третий триплет нуклеотидов. Запишите новую нуклеотидную последовательность фрагмента цепи ДНК. Определите по ней последовательность нуклеотидов в иРНК и последовательность аминокислот в полипептиде.

14. Полипептид состоит из следующих аминокислот: аланин - лизин - триптофан - серин. Определите структуру участка ДНК, кодирующего указанный полипептид.

15. Участок молекулы ДНК, кодирующий часть полипептида, имеет следующее строение: АЦЦАТАГТЦЦАА... Определите последовательность аминокислот в полипептиде.

16. Участок гена имеет следующую последовательность нуклеотидов: ЦЦТАГГАГЦ… Каков состав нуклеотидов в антикодонах тРНК, участвующих в трансляции фрагмента белка, закодированного указанным участком гена?

17. Полипептид состоит из следующих аминокислот: аланин - лизин - триптофан - серин. Определите структуру участка ДНК, кодирующего указанный полипептид.

18. Участок молекулы ДНК, кодирующий часть полипептида, имеет следующее строение: АЦЦАТАГТЦЦАА. Определите последовательность аминокислот в полипептиде.

19. Участок гена имеет следующую последовательность нуклеотидов: ЦЦТАГГАГЦ. Каков состав нуклеотидов в антикодонах тРНК, участвующих в трансляции фрагмента белка, закодированного указанным участком гена?

20. В молекуле ДНК содержится 43% аденина. Определите, сколько (в %) в этой молекуле содержится других нуклеотидов.

21. В трансляции участвовало 37 молекул т-РНК. Определите количество аминокислот, входящих в состав образующегося белка, а также число триплетов и нуклеотидов в гене, который кодирует этот белок.

22. Фрагмент молекулы ДНК состоит из 69 нуклеотидов. Определите число триплетов и нуклеотидов в иРНК, а также количество аминокислот, входящих в состав образующегося белка.

23. Фрагмент одной из цепей ДНК имеет следующее строение: 3’АГЦЦГАГГЦТЦТАГЦТТЦ5’. Постройте на ней и-РНК и определите последовательность аминокислот во фрагменте молекулы белка (для этого используйте таблицу генетического кода).

24. Фрагмент и-РНК имеет следующее строение: ГЦУАААААУГУУЦУУУАЦ. Определите антикодоны т-РНК и последовательность аминокислот, закодированную в этом фрагменте. Также напишите фрагмент молекулы ДНК, на котором была синтезирована эта и-РНК (используйте таблицу генетического кода).

25. Фрагмент ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов 5’АААГЦЦГГАЦТТТТГЦЦТ3’. Установите нуклеотидную последовательность т-РНК, которая синтезируется на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта т-РНК, если третий триплет соответствует антикодону т-РНК. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.

26. Фрагмент молекулы содержит аминокислоты: аспарагиновая кислота–аланин–метионин–валин. Определите: а) какова структура участка молекулы ДНК, кодирующего эту последовательность аминокислот; б) количество (в %) различных видов нуклеотидов в этом участке гена (в двух цепях).

27. В биосинтезе белка участвуют молекулы тРНК с антикодонами ЦУА, ЦАГ, ЦЦА, УАА, ГГГ. Определите нуклеотидную последовательность участка каждой цепи молекулы ДНК, который несет информацию о синтезируемом полипептиде. Ответ поясните.

28. Фрагмент цепи ДНК имеет последовательность нуклеотидов: 5’АААГГААЦЦАЦЦААААЦГ3’. Определите последовательность нуклеотидов на иРНК, антикодоны тРНК и соответствующую последовательность аминокислот фрагмента молекулы белка, используя таблицу генетического кода.

29. По фрагменту цепи иРНК: -УУУУГУЦЦУААГАГА- определите фрагмент цепи ДНК, антикодоны тРНК и аминокислоты фрагмента молекулы белка, кодируемого данным участком ДНК.

30. Белок состоит из 320 аминокислот. Установите число нуклеотидов участков молекул иРНК и ДНК, кодирующих данный белок, и число молекул тРНК, которые необходимы для переноса этих аминокислот к месту синтеза. Ответ поясните.

31. Информационная часть иРНК содержит 120 нуклеотидов. Определите число аминокислот, входящих в кодируемый ею белок, число молекул тРНК, участвующих в процессебиосинтеза этого белка, число триплетов в участке гена, кодирующих первичную структуру этого белка.

32. Последовательность нуклеотидов фрагмента цепи ДНК:

-5’ААТГЦАГГТЦАЦГЦАГ3’-. В результате мутации одновременно выпадают второй нуклеотид и третий триплет нуклеотидов. Запишите новую нуклеотидную последовательность фрагмента цепи ДНК. Определите по ней последовательность нуклеотидов в иРНК и последовательность аминокислот в полипептиде.

33. Фрагмент одной из цепей ДНК имеет последовательность нуклеотидов: -АТААГГАТГЦЦТТТТ-. Определите последовательности нуклеотидов в иРНК и аминокислот в полипептидной цепи. Что произойдет в полипептиде, если в результате мутации во фрагменте гена выпадет второй триплет нуклеотидов?

34. Фрагмент цепи ДНК имеет последовательность нуклеотидов: 5’ГГААЦЦААААЦГ3’. Определите последовательность нуклеотидов на иРНК, антикодоны тРНК и соответствующую последовательность аминокислот фрагмента молекулы белка, используя таблицу генетического кода.

35. Фрагмент молекулы ДНК состоит из нуклеотидов, расположенных в следующей последовательности: 3’ТАААТГГЦААЦЦ5’. Определите состав и последовательность аминокислот в полипептидной цепи, закодированной в этом участке гена.

36. По фрагменту цепи иРНК: -УУУУГУЦЦУААГАГА- определите фрагмент цепи ДНК, антикодоны тРНК и аминокислоты фрагмента молекулы белка, кодируемого в ДНК.

37. Белок состоит из 230 аминокислот. Установите число нуклеотидов участков молекул иРНК и ДНК, кодирующих данный белок, и число молекул тРНК, которые необходимы для переноса этих аминокислот к месту синтеза. Ответ поясните.

38. Информационная часть иРНК содержит 150 нуклеотидов. Определите число аминокислот, входящих в кодируемый ею белок, число молекул тРНК, участвующих в процессе биосинтеза этого белка, число триплетов в участке гена, кодирующих первичную структуру этого белка.

39. В трансляции участвовало 70 молекул тРНК. Определите, во сколько раз молекула белка легче участка молекулы иРНК, на которой он синтезируется. Средняя молекулярная масса аминокислоты 110, нуклеотида – 300. Ответ поясните.

40. Последовательность нуклеотидов фрагмента цепи ДНК: 3’-АТЦААТГЦАГГЦГЦАГ5’-. В результате мутации одновременно выпадают второй нуклеотид и третий триплет нуклеотидов. Запишите новую нуклеотидную последовательность фрагмента цепи ДНК. Определите по ней последовательность нуклеотидов в иРНК и последовательность аминокислот в полипептиде.

41. Фрагмент одной из цепей ДНК имеет последовательность нуклеотидов: -АТААГГАТГЦЦТТТТ-. Определите последовательности нуклеотидов в иРНК и аминокислот в полипептидной цепи. Что произойдет в полипептиде, если в результате мутации во фрагменте гена выпадет второй триплет нуклеотидов?

42. Участок цепи ДНК, кодирующий первичную структуру полипептида, состоит из 15 нуклеотидов. определите число нуклеотидов на иРНК, кодирующих аминокислоты, число аминокислот в полипептиде и количество тРНК, необходимых для переноса этих аминокислот к месту синтеза. Ответ поясните.

43. Белок состоит из 120 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. Ответ поясните.

44. В процессе трансляции участвовало 60 молекул тРНК. Определите число аминокислот, входящих в состав синтезируемого белка, а также число триплетов и нуклеотидов вгене, который кодирует этот белок.

45. В биосинтезе полипептида участвовали тРНК с антикодонами УУА, ГГЦ, ЦГЦ, АУУ, ЦГУ. определите нуклеотидную последовательность участка каждой цепи молекулы ДНК, который несет информацию о синтезируемом полипептиде, и число нуклеотидов, содержащих аденин (А), гуанин (Г), тимин (Т) и цитозин (Ц) в двухцепочечной молекуле ДНК. Ответ поясните.

46. Фрагмент цепи ДНК имеет последовательность нуклеотидов: ГТГТАТГГААГТ. Определите последовательность нуклеотидов на иРНК, антикодоны соответствующих тРНК и последовательность аминокислот в фрагменте молекулы белка, используя таблицу генетического кода.

47. Участок молекулы ДНК, кодирующий полипептид, имеет в норме следующий порядок расположения нуклеотидов: А-А-А-А-Ц-Ц-А-А-А-А-Т-А-Ц-Т-Т-А-Т-А-Ц-А-А.Во время редупликации третий слева аденин выпал из цепи. Определить структуру полипептидной цепи, кодируемой данным участком ДНК в норме и после выпадения аденина.

48. В указанном участке молекулы ДНК (в верхней цепи) появились измененные нуклеотиды. Найдите их и воспроизведите все этапы репарации:

ДНК₁: А-Ц-Ц-У-А-Г-Т-У-Т

ДНК₂: Т -Г-Г- Г-Т-Ц-А-Г-А

49. Одна из цепочек молекулы ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: 3’АГТАЦДГАТАЦТЦГАТТТАЦГ5’. Какую последовательность нуклеотидов имеет вторая цепочка этой же молекулы?

50. Запишите последовательность нуклеотидов участков молекулы и-РНК, которая будет синтезирована в процессе транскрипции на участке ДНК со следующими последовательностями нуклеотидов:

а) 3’ААТЦАЦГАТЦЦТТЦТАГГАГГ5’;

б) 5’АТЦАТТЦЦГГАТТЦГГЦЦААГ3’.

51. С какой последовательности аминокислот начинается белок, если он закодирован такой последовательностью нуклео­тидов: АЦГЦЦААТГГЦАГГТ? Каким станет начало цепочки аминокислот синтезируемого белка, если под влиянием облу­чения седьмой нуклеотид окажется выбитым из молекулы ДНК?

52. Участок молекулы и-РНК имеет последовательность УЦГАГЦУУАЦГУ. Запишите последовательность нуклеотидов молекулы ДНК, с которой была синтезирована данная и-РНК в процессе транскрипции.

53. Под воздействием азотистой кислоты цитозин превращается в гуанин. Как изменится структура белка вируса табачной мозаики, если РНК вируса УЦГГГУУЦААУУАЦУ, кодирующая его белок, подверглась действию азотистой кислоты?

54. Фрагмент цепи ДНК имеет последовательность нуклеотидов: ЦЦТТТТЦГТЦАА. Определите последовательность нуклеотидов на иРНК, антикодоны соответствующих тРНК и последовательность аминокислот в фрагменте молекулы белка.

55. В молекуле ДНК находится 1100 нуклеотидов с аденином, что составляет 10% от их общего числа. Определите, сколько нуклеотидов с тимином (Т), гуанином (Г), цитозином (Ц) содержится в отдельности в молекуле ДНК.

56. Химическое исследование показало, что 30% общего числа нуклеотидов данной информационной РНК приходится на урацил, 26% - на цитозин и 24% - на аденин. Что можно сказать о нуклеотидном составе соответствующего участка двухцепочечной ДНК, на котором синтезировалась данная РНК?

57. Содержание нуклеотидов в цепи и-РНК следующее: аденилового - 35%, гуанилового - 30%, цитидилового - 15%, урацилового - 20%. Определите процентный состав нуклеотидов участка двуцепочечной молекулы ДНК, являющейся матрицей для этой РНК.

58. Сколько нуклеотидов содержит ген, кодирующий белок из 210 аминокислот?

59. Сколько аминокислот закодировано в участке молекулы ДНК, содержащей 1230 нуклеотидных остатков?

60. Белок состоит из 158 аминокислот. Какую длину имеет определяющий его ген, если расстояние между двумя соседними нуклеотидами в спирализованной молекуле ДНК (измеренное вдоль оси спирали) составляет 3,4 Å (1 Å= 10^–10м)?

61. Участок одной из двух цепей молекулы ДНК содержит 300 нуклеотидов с аденином (А), 100 нуклеотидов с тимином (Т), 150 нуклеотидов с гуанином (Г) и 200 нуклеотидов с цитозином (Ц). Какое число нуклеотидов с А, Т, Г и Ц содержится в двухцепочечной молекуле ДНК? Сколько аминокислот должен содержать белок, кодируемый этим участком молекулы ДНК?

62. Участок цепи ДНК, кодирующий первичную структуру полипептида, состоит из 15 нуклеотидов. Определите число нуклеотидов на иРНК, кодирующих аминокислоты, число аминокислот в полипептиде и количество тРНК, необходимых для переноса этих аминокислот к месту синтеза.

63. В процессе трансляции участвовало 50 молекул тРНК. Определите число аминокислот, входящих в состав синтезируемого белка, а также число триплетов и нуклеотидов в гене, который кодирует этот белок.

64. Участок молекулы ДНК имеет следующий состав: ГАТТГААТАГТГЦТТЦ. Объясните, к каким последствиям приведет случайное выпадение седьмого нуклеотида?

65. Фрагмент цепи ДНК имеет последовательность нуклеотидов: ТТАЦАГГТГТАТ. Определите последовательность нуклеотидов на иРНК, антикодоны соответствующих тРНК и последовательность аминокислот в фрагменте молекулы белка.

66. Фрагмент цепи ДНК имеет последовательность нуклеотидов: ТТТАГЦТГТЦГТААГ. В результате мутации в третьем триплете третий нуклеотид заменен на нуклеотид «А». Определите последовательность нуклеотидов на иРНК по исходному фрагменту цепи ДНК и измененному. Объясните, что произойдет с фрагментом молекулы белка и его свойствами после возникшей мутации ДНК. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода.

67. Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент молекулы ДНК, на котором синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов АТАЦТТГААЦГТАЦТ. 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.

68. В биосинтезе белка участвовали молекулы т-РНК с антикодонами УГА, АУГ, АТУ, ГГЦ, ААУ. Определите нуклеотидную последовательность участка каждой цепи молекулы ДНК, который несет информацию о синтезируемом полипептиде, и число нуклеотидов, содержащих аденин, гуанин, тимин, цитозин в двухцепочечной молекуле ДНК.

69. Одна из цепей ДНК имеет последовательность нуклеотидов: ЦАТГГЦТГТТЦЦГТЦ. Объясните, как изменится структура молекулы белка, если произойдет удвоение четвертого триплета нуклеотидов в цепи ДНК?

70. Дана цепь ДНК: ЦТААТГТААЦЦА. Определите: а) первичную структуру закодированного пептида; б) количество (в %) различных видов нуклеотидов в этом гене (в двух цепях); в) длину этого гена; г) длину кодируемого пептида. Известно, что длина одного нуклеотидного звена = 0,34 нм; а одного аминокислотного = 0,3 нм.

71. Ионизирующая радиация способна выбивать отдельные нуклеотиды из молекулы нуклеиновой кислоты, не нарушая ее целостности. Допустим, что из молекулы удален 1 нуклеотид. Как это отразится на белке, синтезируемом на основе такой поврежденной молекулы?

72. Молекулярная масса белка равна 30 000. Определите длину соответствующего гена, если известно, что масса одной аминокислоты в среднем 100, а расстояние между двумя соседними нуклеотидами в цепи ДНК 3,4 ангстрем.

73. Средняя молекулярная масса аминокислоты около 110, а нуклеотида - около 300. Определите, что тяжелее: белок или его ген? Во сколько раз?

74. Белок состоит из 211 аминокислот. Какую длину имеет определяющий его ген, если расстояние между двумя нуклеотидами в спирализованной молекуле ДНК (измерение вдоль оси спирали) составляет 3,4 ангстрем?

75. В состав молекулы ДНК входит 21% цитозиновых нуклеотидов. Каково процентное содержание всех остальных типов нуклеотидов в данной молекуле ДНК?

76. Нуклеиновая кислота фага (одноцепочечная молекула) имеет относительную молекулярную массу порядка 11 000 000. Сколько, примерно, белков закодировано в ней, если принять, что типичный белок состоит из 400 мономеров, а молекулярная масса нуклеотида - около 300?

77. Молекулярная масса белка равна 50 000. Определите длину соответствующего гена, если известно, что масса одной аминокислоты в среднем 100, а расстояние между двумя нуклеотидами в цепи ДНК 3,4 ангстрем.

78. Молекулярная масса белка равна 45 000. Определите вес соответствующего гена, если известно, что молекулярная масса одной аминокислоты составляет в среднем 100, а масса одного нуклеотида около 300.

79. Одна из цепей ДНК имеет молекулярную массу 34 155. Определите количество мономеров белка, запрограммированного в этой ДНК, если известно, что средняя молекулярная масса нуклеотида равна 345.

80. Ионизирующая радиация способна выбивать отдельные нуклеотиды из молекулы нуклеиновой кислоты, не нарушая ее целостности. Допустим, что из молекулы удалены 3 нуклеотида подряд, входящие в один триплет. Как это отразится на белке, синтезируемом на основе такое поврежденной молекулы?

81. Молекулярная масса белка равна 145 000. Определите длину соответствующего гена, если известно, что масса одной аминокислоты в среднем 100, а расстояние между двумя соседними нуклеотидами в цепи ДНК 3,4 ангстрем.

82. Молекулярная масса гена (обеих цепей ДНК) составляет 84 000 000. Определите массу белка, закодированного в данном гене, если известно, что масса одного нуклеотида – около 300, а масса одной аминокислоты – около 110.

83. Белок состоит из 320 аминокислот. Какую длину имеет определяющий его ген, если расстояние между двумя соседними нуклеотидами в спирализованной молекуле ДНК (измерение вдоль оси спирали) составляет 3,4 ангстрем?

8