 |
От аминокислот, полипептида и тРНК к матрице
|
|
|
|
9. У человека, больного цистинурией с мочой выделяются аминокислоты, которым соответствуют кодоны и-РНК:
ЦЦУ, ГГУ, ЦУГ, гуг, уцг, гуц, ауа. У здорового человека в моче обнаруживаются аланин, серин, глутаминовая кислота, глицин. Какие аминокислоты выделяются только у больных цистинурией?
Ответ: В условии задачи даны кодоны всех аминокислот, выделяющихся с мочой у больного цистинурией. По ним по таблице генетического кода определяются аминокислоты, находящиеся в моче у больного человека: пролин, глицин, лейцин, валин, серин, изолейцин.
У здорового человека (по условию задачи) в моче обнаруживаются: аланин, серин, глутаминовая кислота, глицин.
Исключаем их из списка аминокислот в моче больного.Остаются те аминокислоты, выделение которых характерно для цистинурии: пролин, лейцин, валин, изолейцин.
10. Фрагмент полипептидной цепи инсулина включает 8 аминокислот: фенилаланин – валин – аспарагин – глицин – гистидин – лейцин – цистеин – глицин. Определите структуру участка молекулы ДНК, кодирующего эту полипептидную цепь.
Ответ: Пользуясь таблицей генетического кода, находим кодоны мРНК для каждой аминокислоты. Выстраиваем кодоны в цепь матричной РНК:
5/УУЦГУАААЦГГАЦАЦУУАУГЦГГА3/ по принципу комплементарности определяем вначале структуру матричной цепи ДНК, а затем, по тому же принципу, и кодирующую цепь. 3/ ААГЦАТТТГ ………..5/
5/ ТТЦГТАААЦ ………..3/
11. В рибосому последовательно поступают тРНК со следующими антикодонами:
УУА, ГЦА, ГГА, ЦУУ.
Определите структуру участка молекулы ДНК, кодирующего синтезируемый на рибосоме полипептид.
Ответ: По заданным антикодонам транспортных РНК (ГЦА, ГГА, ЦУУ) определяем по принципу комплементарности кодоны матричной РНК, расставляя их в той же последовательности:
|
|
|
ЦГУ, ЦЦУ, ГАА. Затем, аналогично предыдущей задаче, определяем вначале матричную, а затем и комплементарную цепи ДНК, расставляя концы и водородные связи.
Транспортные РНК, ферменты
12. Какие аминокислоты могут транспортировать к рибосомам тРНК с антикодонами:
АУГ, ААА, ГУЦ, ГЦУ, ЦГА, ЦУЦ, УАА, УУЦ, и какие ферменты участвуют в их активации и транспорте?
Ответ: По заданным антикодонам (АУГ, ААА, ГУЦ …) определяем (по принципу комплементарности) кодоны и соответствующие им аминокислоты: УАЦ, УУУ, ЦАГ … тирозин - фенилаланин – глутамин. Ферменты, участвующие в их активации и транспорте: тирозитацил-тРНК-синтетаза; фенилаланинацил-тРНК-синтетаза; глутаминацил-тРНК-синтетаза …
13. Полипептид содержит следующие аминокислоты: метионин, триптофан, лизин, триптофан, валин. Определить антикодоны тРНК, принимающие участие в синтезе этого белка.
Ответ: Для заданных аминокислот в полипептиде (мет - трип –лиз - трип - вал) находим кодоны матричной РНК: АУГ – УГГ - ААА – УГГ - ГУУ, а затем, по принципу комплементарности, и соответствующие им антикодоны тРНК, принимающие участие в синтезе этого белка: УАЦ – АЦЦ –УУУ – АЦЦ - ЦАА.
Трансляция
14. В рибосому последовательно поступают тРНК со следующими антикодонами: УУА, ГЦА, ГГА, ЦУУ. Определите последовательность аминокислот в синтезируемом участке полипептида.
Ответ: По заданным антикодонам тРНК (УУА, ГЦА, ГГА, ЦУУ) находим комплементарные им кодоны матричной РНК: ААУ, ЦГУ, ЦЦУ, ГАА, а затем, по таблице генетического кода – соответствующие им аминокислоты: аспарагин, аргинин, пролин, глютаминовая кислота.
15. Участок мРНК имеет триплетную структуру: АЦА УУА УАА АУГ УУУ.
Какой этап трансляции осуществляется на этом участке?
Ответ: В условии задачи даны 5 триплетов матричной РНК транслируемого на рибосоме участка. Видно, что третий триплет – УАА - это стоп-кодон – терминатор трансляции. Следовательно, на этом участке происходит терминация трансляции данного гена. А следующий кодон - АУГ инициирует трансляцию следующего гена.
|
|
|
Изменчивость
16. Покажите, как отразится на последующей трансляции добавление аденилового нуклеотида к началу данной кодирующей последовательности:
5/ - АУГ ГУГ ЦАГ АЦУ ГАГ ГАЦ ЦАЦ
Ответ: При добавлении аденилового нуклеотида произойдёт сдвиг рамки считывания на один знак влево: ААУ ГГУ ГЦА ГАЦ УГА ГГА ЦЦА Ц
По таблице кодонов находим соответствующие аминокислоты и убеждаемся, что полипептид, образовавшийся в результате мутации, имеет совершенно другую последовательность аминокислот. При этом 5-й кодон – УГА, является терминирующим.
17. Информация, о каких триплетах может получиться при точечной мутации триплета АГА?
Ответ: Точечной мутации (изменению одного нуклеотида) подвергается триплет АГА. Рассмотрим варианты, последовательно замещая первый нуклеотид на любой из оставшихся трёх, затем – аналогично – второй и третий. Получаем соответственно три ряда вариантов:
1) ГГА, ЦГА, ТГА; 2) АЦА, ААА, АЦА; 3) АГГ, АГЦ, АГТ.
18. Участок инициации синтеза полипептида в молекуле мРНК имеет нуклеотидную последовательность ГУАУАААУГУУУЦААЦАУ.
Какие триплеты данной мРНК кодируют первые аминокислоты полипептида?
Ответ: Первые аминокистлоты полипептида кодируют триплеты (кодоны) матричной РНК: третий - АУГ (инициирующий метиониновый) и все следующие за ним. Значения кодонов см. в таблице кода.
19. Искусственно синтезированы короткие полинуклеотидные цепочки с таким взаимным расположением нуклеотидов:
…….5/ УУГУУГУУГУУГУУГУУГУУГ…..3/
Каждая цепочка равновероятно (случайно) может начинаться с любой точки – любого нуклеотида. Каким будет результат трансляции всех возможных вариантов таких цепочек?
Ответ: Возможны три варианта трансляции:
а) поли УУГ транслирует полилейцин;
б) поли УГУ транслирует полицистеин;
в) поли ГУУ транслирует поливалин.
20. Участок мРНК имеет структуру 5/АЦАУГААУГЦЦУЦУАГУЦУААУУУ3/
Известно, что на этом участке находятся точки терминации для одного белка и инициации для следующего.
|
|
|
Что можно сказать о рамках считывания этих белков?
Ответ: Подразумевается, что точка начала считывания расположена перед первым триплетом. Тогда, отсчитывая нуклеотиды по три, видим, что второй триплет – терминирующий кодон - УГА. Стоящий перед ним кодон АЦА транслироваться не будет, а следующий - АУГ является инициирующим для синтеза молекулы белка. Седьмой кодон – терминирующий кодон УАА. Стоящий после него кодон также транслироваться не будет (5/АЦА УГА АУГЦЦУЦУАГУЦ УАА УУУ3/)
21. Эукариотический ген содержит 5 интронов.
а) что можно сказать о числе экзонов в его составе?
б) какое количество вариантов матричной РНК может образоваться в результате альтернативного сплайсинга при созревании первичного траскрипта?
Ответ: 1) Предполагается, что ген не может начинаться и заканчиваться интроном. Тогда количество экзонов в составе гена, имеющего 5 интронов, будет равным 6.
2) в результате альтернативного сплайсинга при созревании первичного траскрипта гена, содержащего 5 интронов, может образоваться 720 вариантов матричной РНК.
22. Матричная РНК имеет следующую нуклеотидную последовательность:
КЭП-5\НТО- АУГУГУЦЦАГУУ УГА АЦУУГГГЦЦГЦА-3/НТО- полиаденилированный 3/ конец.
Каким будет результат трансляции данной мРНК на рибосоме, если:
1. В 3/НТО находится особая стимулирующая последовательность, перекодирующая триплет УГА? Каков результат перекодирования триплета УГА?
2. В 3/НТО нет последовательности, перекодирующей триплет УГА?
Ответ: 1. Кодон УГА при наличии особой перекодирующей его последовательности в 3/НТО будет кодировать аминокислоту селеноцистеин. В результате образуется 1 полипептид, содержащий 9 аминокислот.
2. Кодон УГА при отсутствии особой перекодирующей последовательности, будет иметь значение в соответствии с таблицей генетического кода, то есть – выполнять функцию терминирующего кодона при трансляции.
В результате образуются 2 коротких полипептида, каждый из 4-х аминокислот
Задачи для самоконтроля
1. Эукариотический ген содержит 5 интронов. Что можно сказать о числе экзонов в его составе?
|
|
|
2. Нервная клетка не делится. Нужны ли ей ДНК-овые нуклеотиды? Ответ поясните.
3. Исследования показали, что 34% от общего числа нуклеотидов матричной РНК приходится на гуанин, 18%- на урацил, 28% н ааденин. Определите процентный состав азотистых оснований двухцеполчечной ДНК, слепком с которой является указанная матричная РНК.
4. Сколько содержится адениновых, тимидиновых, гуаниновых и цитозиновых нуклеотидов во фрагменте молекулы ДНК, если в нём обнаружено 950 цитозиновых нуклеотидов, составляющих 20% от общего количества нуклеотидов в этом фрагменте ДНК?
5. Фрагмент молекулы миоглобина имеет следующие аминокислоты: Валин – аланин – глутаминовая кислота – тирозин – серин – глутамин. Определите один из возможных вариантов строения фрагмента молекулы ДНК, кодирующий эту последовательность аминокислот.
6. Какой из регуляторных элементов генов эукариот является наиболее универсальным, определяющим точку начала транскрипции? Где он расположен в эукариотическом гене?
7. Произошла мутация в гене-регуляторе лактозного оперона кишечной палочки, которая привела к стабильной инактивации белка-репрессора. Определите характер возможных нарушений в результате этой мутации
8. Допустим, что в эукариотической и прокариотической клетках имеются структурные гены одинаковой длины. Одинакова ли длина полипептидов, закодированных в этих генах?
9. В результате интоксикации клетка перестала синтезировать ферменты, обусловливающие начало процессинга. Как это отразится на биосинтезе белка и жизни клетки?
10. Какой уровень регуляции экспрессии гена (претранскрипционный, транскрипционный, трансляционный, посттрансляционный) является наиболее оперативным, а какой уровень наименее оперативным и, следовательно, самым инерционным по времени?
|
|
|
