 |
Теоретическое обоснование.
|
|
|
|
Данная задача по молекулярной биологии. Тип задачи – кодирование белка. Для решения задачи необходимо знание основных этапов биосинтеза белка, особенностей строения молекул РНК, принципа комплементарности азотистых оснований, свойств генетического кода.
Алгоритм решения задачи.
1. Объектом исследования является участок молекулы и-РНК, характеризующийся определенной последовательностью нуклеотидов.
2. Разбиваем цепочку и- РНК на триплеты.
3. С помощью таблицы генетического кода последовательно находим для каждого триплета и-РНК соответствующую аминокислоту и строим участок искомого полипептида.
структура и-РНК: УАГ УАУ ААА УГУ УУЦ ААЦ.
структура полипептида: мет- тир- лиз- цис- фен- асн
Ответ: данными триплетами и-РНК закодированы следующие аминокислоты: метионин- тирозин- лизин- цистеин- фенилаланин- аспарагин.
Первый кодон АУГ является инициирующим, он кодирует аминокислоту метионон с которой начинается синтез полипептида.
2. При серповидно-клеточной анемии в эритроцитах человека присутствует аномальный гемоглобин S (HbS), имеющий последовательность аминокислот: валин-лейцин-лейцин-треонин-пролин-валин-глутамин-лизин…
Нормальный гемоглобин человека имеет следующую структуру: валин-лейцин-лейцин-треонин-пролин-глутамин-глутамин-лизин… Определите структуру ДНК, кодирующего нормальный и аномальный типы гемоглобина. Объясните чем вызвано данное заболевание?
Теоретическое обоснование.
Данная задача по молекулярной биологии. Тип задачи – кодирование белка. Для решения задачи необходимо знание основных этапов биосинтеза белка, особенностей строения молекул РНК, принципа комплементарности азотистых оснований, свойств генетического кода.
|
|
|
Алгоритм решения задачи.
1. Объектом исследования является участок молекулы белка, характеризующийся определенной последовательностью аминокислот.
2. аномальный (HbS): вал- лей- лей- тре- про- вал- глн- лиз.
и-РНК: ГУУ УУА УУА АЦУ ЦЦЦ ГУУ ЦАА ААА
ДНК: ЦАА ААТ ААТ ТГА ГГГ ЦАА ГТТ ТТТ
ГТТ ТТА ТТА АЦТ ЦЦЦ ГТТ ЦАА ААА
Нормальный гемоглобин: вал- лей- лей- тре- про- глн- глн- лиз…
и-РНК: ГУУ УУА УУА АЦУ ЦЦЦ ЦАА ЦАА ААА
ДНК: ЦАА ААТ ААТ ТГА ГГГ ГТТ ГТТ ТТТ
ГТТ ТТА ТТА АЦТ ЦЦЦ ГТТ ЦАА ААА
Ответ: структура ДНК, контролирующего аномальный гемоглобин:
ЦАА ААТ ААТ ТГА ГГГ ЦАА ГТТ ТТТ
ГТТ ТТА ТТА АЦТ ЦЦЦ ГТТ ЦАА ААА.
Структура ДНК, контролирующего синтез нормального гемоглобина
ДНК: ЦАА ААТ ААТ ТГА ГГГ ГТТ ГТТ ТТТ
ГТТ ТТА ТТА АЦТ ЦЦЦ ГТТ ЦАА ААА.
Серповидно-клеточная анемия возникает в результате генной мутации в ДНК (нуклеотидов в третьем триплете) в результате чего происходит замена одной аминокислоты на другую (глутамин заменяется на валин).
3. Исследования показали, что 34% общего числа нуклеотидов данной и-РНК приходится на гуанин,18%- на урацил, 28%- на цитозин и 20%- на аденин. Определите процентный состав азотистых оснований двухцепочной ДНК, слепком с которой является указанная и-РНК.
Теоретическое обоснование.
Данная задача по молекулярной биологии. Тип задачи определение процентного состава азотистых оснований нуклеиновых кислот. Для решения задачи необходимо знание особенностей строения молекул ДНК, РНК, принципа комплементарности азотистых оснований.
Алгоритм решения задачи.
1. Объект исследования и- РНК, в состав которой входят
Г-34%, У-18%, Ц-28%, А-20%.
2. и-РНК является точной копией молекулы ДНК, используя правила комплементарности определяем процентный состав азотистых оснований в двуцепочечной молекуле ДНК, учитывая, что в состав ДНК входит вместо урацила тимин.
|
|
|
| иРНК | 1 цепь ДНК | 2 цепь ДНК |
| Г – 34% | Ц – 17% | Г – 17% |
| У – 18% | А – 9% | Т – 9% |
| Ц – 28% | Г – 14% | Ц – 14% |
| А – 20% | Т – 10% | А – 10% |
3. Определяем процентный состав азотистых оснований в двух цепочках ДНК: Ц = 17% + 14% = 31%; Г = 14% + 17% = 31%; А = 9% + 10% = 19%; Т = 10% + 9% = 19%.
Ответ: Процентный состав азотистых оснований двухцепочной ДНК следующий: Ц – 31%, Г – 31%, А – 19%, Т – 19%
ТРЕНИРУЮЩИЕ ЗАДАЧИ:
4. При одной из форм сидрома Фанкони (нарушение образования костной ткани) у больного с мочей выделяются аминокислоты, которым соответствуют следующие триплеты иРНК: ААА, ЦГУ, ГАА, АЦУ, ГУУ, УУГ, УГУ, АУУ. Определите структуру ДНК и антикодоны т-РНК, участвующие в транспорте соответствующих аминокислот.
5. Участок ДНК, кодирующий полипептид в норме имеет следующий порядок азотистых оснований: ААА ГГГ ТТА ГГЦ ЦЦА. Во время репликации произошла замена третьего аденина в цепи ДНК на гуанин. Определите структуру полипептидной цепи в норме и после замены нуклеотида.
6. В препаратах ДНК, выделенной из клеток туберкулезных бактерий, содержание аденина составило 15,1% от общего количества оснований. Определите примерное количество аланина, тимина, цитозина в этой ДНК.
КОНТРОЛИРУЮЩИЕ ЗАДАЧИ:
7. Как изменится структура белка, если из кодирующего его участка ДНК ААЦАГАТТЦГГГ ЦЦЦ удалить 3, 6 и 9 нуклеотиды слева. К каким последствиям для организма могут привести эти изменения.
8. Подсчитайте длину гена, кодирующего следующий олигопептид: валин-лейцин-лейцин-глутамин-фенилаланин-триптофан-цистеин-триптофан-валин-глицин-лизин-аргинин-гистидин-метионин-аргинин-тирозин, если расстояние между нуклеотидами в ДНК равняется 34х10-11 м. Известно также, что при процессинге данного белка был вырезан интрон, состоящий из 12 нуклеотидов.
9. Известно, что тироксин –основной гормон щитовидной железы, синтез которого зависит от содержания йода в организме. Недостаток этого элемента может привести к развитию йоддефицитных состояний. Такая патология относится к числу наиболее широко распространенных неинфекционных заболеваний и часто встречается у жителей Самарского региона. Определите каким числом кодонов в норме записана информация о синтезе молекулы тироксина, состоящего из 1200 аминокислот? Какое число нуклеотидов входит в состав участка мРНК, кодирующего этот полипептид?
|
|
|
10. Смысловая нить ДНК, соответствующая гену вазопрессина (гормона гипофиза, повышающего кровяное давление), содержит следующую последовательность нуклеотидов: АЦААТААААЦТТЦТААЦАГГАГЦАЦЦА. Определите последовательность нуклеотидов во второй нити ДНК; последовательность нуклеотидов в и-РНК; число и последовательность аминокислот, входящих в состав вазопрессина.
11. Начальный участок цепи А инсулина представлен следующими пятью аминокислотами: глицин – изолейцин – валин – глутамин – глутамин. Определите структуру участка ДНК, кодирующего эту часть цепи инсулина.
12. Определите антикодоны т-РНК, участвующие в синтезе начального участка нормального гемоглобина человека, который имеет следующее строение: валин-лейцин-лейцин-треонин-пролин-глутамин-глутамин-лизин…
13. При биосинтезе белка миоглобина к рибосоме последовательно доставлены аминокислоты транспортными РНК, имеющими антикодоны: УУУ; ГЦА; УУУ; УЦУ; УГА; ЦАА. Определите структуру полипептида.
Таблица №1
Генетический код.
| первое основание | Второе основание | Третье основание | |||
| У | Ц | А | Г | ||
| У | Фен Фен Лей Лей | Сер Сер Сер Сер | Тир Тир -- -- | Цис Цис -- Три | У Ц А Г |
| Ц | Лей Лей Лей Лей | Про Про Про Про | Гис Гис Глн Глн | Арг Арг Арг Арг | У Ц А Г |
| А | Иле Иле Иле Мет | Тре Тре Тре Тре | Асн Асн Лиз Лиз | Сер Сер Арг Арг | У Ц А Г |
| Г | Вал Вал Вал Вал | Ала Ала Ала Ала | Асп Асп Глу Глу | Гли Гли Гли Гли | У Ц А Г |
Нуклеотиды кодонов (первое, второе и третье основание) в данной таблице указаны для мРНК.
Сокращённые названия аминокислот:
“Фен” – фенилаланин “Лей” – лейцин
“Сер” – серин “Тир” – тирозин
“Цис” – цистеин “Три” – триптофан
“Про” – пролин “Гис” – гистидин
“Глн” – глутамин “Арг” – аргинин
“Иле” – изолейцин “Мет” – метионин
“Тре” – треонин “Асн” – аспарагин
Лиз” – лизин “Вал” – валин
“Ала” – аланин “Асп” – аспарагиновая кислота
“Глу” – глутоминовая кислота “Гли” - глицин
|
|
|
Глоссарий.
Аденозинтрифосфат (АТФ) – нуклеотид, образованный аденином, рибозой и тремя остатками фосфорной кислоты. Выполняет в клетках роль универсального аккумулятора и переносчика химической энергии.
Антикодон (греч. анти – против + франц. код – сборник условных сокращений и наименований) – участок молекулы транспортной РНК, состоящий из трёх нуклеотидов узнающий соответствующий (комплементарный) ему участок из трёх нуклеотидов (кодон) в молекуле информационной РНК.
Биосинтез (греч. биос – жизнь + синтезис – соединение) – образование органических веществ из более простых соединений, происходящее в живых организмах под действием биокатализаторов (ферментов).
ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) – высокомолекулярное соединение, являющееся носителем генетической информации.
Код генетический – свойственная живым организмам единая система «записи» наследственной информации в молекулах нуклеиновых кислот в виде последовательности нуклеотидов.
Кодон (франц. код – сборник условных сокращённых обозначений и названий) – дискретная единица генетического кода, состоящая из трёх последовательных нуклеотидов (триплетов), в молекуле ДНК или РНК.
Комплементарность (лат. комплементум – дополнение, средство пополне-ния) – взаимное соответствие в химическом строении взаимодействующих молекул, которое обеспечивает образование вторичных (водородных, ионных и др.) связей между ними.
РНК (рибонуклеиновые кислоты ) – нуклеиновые кислоты, содержащие в качестве углеводного компонента рибозу, а в качестве азотистых оснований – аденин, гуанин, урацил и цитозин.
Рибосома («рибонуклеиновая кислота» + греч. сома – тело) – органоид клетки, осуществляющий биосинтез белка.
Трансдукция (лат. трансдукцио – перемещение) – передача генетического материала от одной бактерии (донора) другой (реципиенту) посредством бактериофага.
Транскрипция (лат. транскрипцио – переписывание) – биосинтез молекул РНК на соответствующих участках ДНК.
Трансляция (лат. транслацио – передача) синтез полипептидной цепи белка по матрице информационной РНК согласно генетическому коду.
Хромосомы (греч. хрома – цвет, краска + сома – тело) – самовоспроизводящиеся структуры клеточного ядра, являющиеся носителями генов, определяющие наследственные свойства клеток и организмов.
Согласно Системе менеджмента качества (ИСО-9001) с целью реализации Политики и достижения Цели в области качества в данной методической разработке для преподавателей используется документированная процедура 6.3/02-07 с применением следующих терминов:
|
|
|
· Информация – значимые данные.
· Информационное обслуживание – обеспечение потребителей необходимой информацией путём предоставления информационных услуг.
· Методические рекомендации (указания) – учебно-методическое издание, содержащее материалы по методике самостоятельного изучения студентами учебной дисциплины и подготовке к проверке знаний.
· Поставщик – организация или лицо, предоставляющее продукцию.
· Потребитель – организация или лицо, получающее продукцию (студент в процессе обучения).
· Продукция – результат процесса.
· Процесс – совокупность взаимосвязанныхили взаимодейству-ющих видов деятельности, которые преобразуют входы и выходы.
|
|
|
