Приведите свойства генетического КОДА

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.

ТАБЛИЦА ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОДА

 

Нуклеотиды: У – уридиловый, Ц – цитидиловый, Т – тимидиловый, А – адениловый, Г – гуаниловый.

Мет – триплет, кодирующий данную аминокислоту, означает и начало трансляции – синтеза полипептидной цепи.

«Стоп» – условное название кодона, определяющего окончание трансляции (синтеза полипептидной цепи).

 

Фен – амиинокислота фенилаланин; Про – аминокислота пролин; Лей – лейцин; Тир – тирозин; Иле – изолейцин; Цис – цистеин; Мет – метионин; Гис– гистидин; Вал – валин; Apr – аргинин;

Сер – серин; Тре – треонин; Аси – аспарагин; Ала – аланин; Асп – аспарагиновая кислота; Лиз –лизин; Гли – аминокислота глицин; Глу – глутаминовая кислота; Три – триптофан; Глн – аминокислота глутамин.

 

ПОЛЬЗОВАТЬСЯ ТАБЛИЦЕЙ НУЖНО СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ:

1) первый нуклеотид триплета берётся из левого вертикального ряда;

2) второй – из верхнего;

3) третий – из правого вертикального;

4) там, где пересекутся линии, идущие от всех трех нуклеотидов, содержится нужная аминокислота.

При решении задач, связанных с определением качественного состава нуклеиновых кислот по аминокислотной последовательности, из третьего столбца таблицы берутся верхние нуклеотиды.

Предположим, нужно выяснить, какая аминокислота кодируется кодоном УАЦ в зрелой и-РНК. Слева по вертикали берем У, сверху – А, справа по вертикали – Ц. Линии пересечения на «Тир», т.е. тирозин. В ДНК эта аминокислота закодирована триплетом АТГ (нуклеотиды ДНК записаны в скобках).

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

 

ЗАДАЧА 1

В фрагменте одной цепи молекулы ДНК нуклеотиды расположены в такой последовательности: 5' ТТГ – АГЦ – АДГ – ГТА – ААТ – ЦГА 3'.

1. Постройте схему двухцепочечной ДНК.

2. Какова длина в нанометрах этого фрагмента?

3. Какова масса двухцепочечного фрагмента?

 

РЕШЕНИЕ

1. Используя принцип комплементарности, запишем схему двухцепочечной ДНК:

А=Т

Ц=Г

5'	ТТГ	АГЦ	АДГ	ГТА	ААТ	ЦГА	3'
3'	ААЦ	ТЦГ	ТГЦ	ЦАТ	ТТА	ГЦТ	5'

2. Каждый нуклеотид занимает 0,34 нанометра. Длина двухцепочечного фрагмента равна длине одной цепи. В фрагменте 18 пар нуклеотидов, отсюда длина фрагмента ДНК равна:

0,34 × 18 = 6,12 (нм).

3. Каждый нуклеотид имеет молекулярную массу 345 (300) а.е.м., отсюда масса фрагмента ДНК:

345 × 36 = 12420 (а.е.м.).

 

ЗАДАЧА 2

Биохимический анализ показал, что в состав и-РНК входит 22 % адениловых нуклеотидов, 12 % уридиловых и 26 % гуаниловых. Определите нуклеотидный состав ДНК, с которой была транскрибирована данная и-РНК.

 

РЕШЕНИЕ

1. Процент цитидиловых нуклеотидов в и-РНК составляет:

100 % - (22 % + 12 % +26 %) = 40 %.

2. Молекула ДНК состоит из двух цепей, следовательно, на одну цепь приходится 50 %, т.е. в 2 раза меньше нуклеотидов. Определим состав кодирующей цепи ДНК:

и-РНК цепь ДНК

12 % У А = 12 %: 2 = 6 %

22 % А Т = 22 %: 2 = 11 %

40 % Ц Г = 40 %: 2 = 20 %

26 % Г Ц = 26 %: 2 = 13 %

Вторая цепь ДНК имеет, согласно принципу комплементарности:

А = 11 %, Т = 6 %, Г = 13 %, Ц = 20 %.

3. Следовательно, в целом в молекуле ДНК процентное содержание нуклеотидов следующее:

А = 6 %+11 %= 17 %

Т = 11 % + 6 % = 17 %

Г = 20 % + 13 % = 33 %

Ц = 13 % + 20 % = 33 %

 

ЗАДАЧА 3

Структурный ген (фрагмент молекулы ДНК) содержит 384 цитидиловых нуклеотида, что составляет 20 % от их общего количества. В экзонных участках этого гена закодирован белок, состоящий из 120 аминокислотных остатков.

1. Определите нуклеотидный состав гена.

2. Чему равна молекулярная масса интронных участков гена?

3. Насколько зрелая и-РНК короче про-и-РНК?

 

 

РЕШЕНИЕ

1. Определим общее число нуклеотидов в фрагменте ДНК. Так как на цитидиловые нуклеотиды приходится 20 % от общего количества, то общее количество нуклеотидов составит

384 × 100 %: 20 % = 1920 (нуклеотидов).

Число гуаниловых нуклеотидов равно числу цитидиловых, а адениловых и тимидиловых содержится по

(1920 — 384 × 2): 2 = 576 (нуклеотидов).

2. Найдем количество нуклеотидов в экзонных участках гена:

120 × 3 × 2 = 720 (нуклеотидов).

Тогда в интронных участках гена будет

1920 - 720 = 1200 (нуклеотидов).

Их молекулярная масса составляет 345 × 1200 = 414000 (а.е.м.).

3. Длина молекулы про-и-РНК равна длине структурного гена:

0,34 × 960 = 326,4 (нанометра).

Зрелая и-РНК состоит лишь из информативной части, её длина равна

0,34 × 360 = 122,4 (нанометра).

Разница в длине про-и-РНК и зрелой и-РНК составляет 326,4—122,4 = 204 (нанометра).

 

 

ЗАДАЧА 4

Определите молекулярную массу и длину гена, если в нем закодирован полипептид, молекулярная масса которого равна 28000 а.е.м. Что имеет большую массу – белок или кодирующий его ген?

 

РЕШЕНИЕ

1. Белок состоит из 28000:100 = 280 аминокислот.

2. Этот белок кодируется одной из цепей гена, которая содержит

280 × 3 = 840 нуклеотидов.

3. Молекулярная масса гена (состоит из двух цепей ДНК) равна

345 × 840 × 2 = 579600 (а.е.м.)

4. Длина гена равна длине одной из его цепей:

0,34 × 840 = 285,6 (нм).

5. Сравним массу гена и массу полипептида:

579600: 28000 = 20,7

т.е. масса гена примерно в 21 раз больше.