Определение последовательности азотистых оснований молекулы ДНК при кодировании белка 

Задача 87.
Цепочка аминокислот участка рибонуклеазы имеет следующее строение: лизин-глутамин-треонин-аланин-аланин-аланин-лизин… Какова последовательность азотистых оснований участка гена, соответствующего этому участку белка?
Решение:
По последовательности аминокислот в полипептиде можно установить строение и-РНК, которая управляла синтезом данного полипептида. По таблице генетического кода (иРНК) находим структуру триплета для лизина (ААА), глутаминовой кислоты (ГАА), треонина (АЦУ), аланина (ГЦУ), аланина (ГЦУ), аланина (ГЦУ) и лизин (ААА). Подобрав кодирующие триплеты, составляем и-РНК для данного полипептида: ААА ГАА АЦУ ГЦУ ГЦУ ГЦУ ААА. По цепочке и-РНК можно восстановить участок цепи ДНК, с которой она снималась. Урацил вставал против аденина ДНК, гуанин – против цитозина и т.д. Следовательно, участок интересующей нас цепи ДНК будет иметь следующее строение:

участок иРНК: ААА ГАА АЦУ ГЦУ ГЦУ ГЦУ ААА
участок ДНК:   ТТТ ЦТТ ТЦА ЦГА  ЦГА  ЦГА ТТТ 

Но ДНК состоит из двух цепочек. Зная строение одной цепи, по принципу комплементарности достраиваем вторую. Целиком участок двухцепочечной ДНК, кодирующий данный полипептид, будет иметь следующее строение:

1-я цепь ДНК: ТТТ ЦТТ ТЦА ЦГА ЦГА ЦГА ТТТ 
2-я цепь ДНК: ААА ГАА АГТ ГЦТ ГЦТ ГЦТ ААА.
 

Задача 88.
Какой последовательностью азотистых оснований молекулы ДНК кодируется участок белковой молекулы, если известно, что он имеет следующее строение: пролин- лейцин-валин-аргинин-пролин-аргинин?
Решение:
Носителем генетической информации является ДНК, которая расположена в ядре клетки у эукариот, а процесс биосинтеза белка происходит в цитоплазме на рибосомах. Поэтому для переноса информации с ДНК на рибосомы необходимо промежуточное звено. На одной из цепочек ДНК по принципу комплементарности синтезируется молекула иРНК. Этим звеном является информационная РНК (иРНК).  Это происходит следующим образом: против, например, гуанина (Г) молекулы ДНК становится цитозин (Ц) молекулы РНК, против аденина (А) молекулы ДНК – урацил (У) молекулы РНК (вместо тимина РНК несет урацил), против тимина (Т) молекулы ДНК – А молекулы РНК, и против Ц молекулы ДНК – Г молекулы РНК. Таким образом, формируется цепочка иРНК. Так информация о последовательности аминокислот в белке переводится с «языка ДНК» на «язык РНК». Этот процесс получил название транскрипции.

Для решения данной задачи можно использовать таблицу генетического кода. 

По таблице генетического кода (иРНК) находим структуру триплета для пролина (ЦЦУ), лейцина (УУА), валин (ГУУ), аргинина (АГА), пролина (ЦЦУ), аргинина (АГА).

Следовательно, участок интересующей нас цепи ДНК будет иметь следующее строение:

участок молекулы иРНК: УУА ГАА ГУУ АГА ЦЦУ АГА
участок молекулы ДНК:  ААТ ЦТТ ЦАА ТЦТ ЦЦА ТЦТ… 
 

Задача 89.
Определите порядок следования друг за другом аминокислот в участке молекулы белка, если он кодируется такой последовательностью азотистых оснований участка молекулы ДНК: ТГАТГЦГТТТАТГЦГЦ… Как изменится ответ, если из молекулы ДНК удалить девятое и двенадцатое азотистые основания?
Решение:
1. При синтезе белковой молекулы информация с участка цепочки молекулы ДНК должна перейти на молекулу РНК, поэтому по принципу комплементарности синтезируется молекула иРНК.

Зная последовательность азотистых оснований участка молекулы ДНК получим последовательность нуклеотидов участка иРНК:

участок молекулы ДНК:    ТГА ТГЦ ГТТ ТАТ  ГЦГ Ц…
участок молекулы иРНК:  АЦУ АЦГ ЦАА АУА ЦГЦ Г

По таблице генетического кода (иРНК) находим порядок аминокислот в белковой молекуле, получим:

триплету (АЦУ) соответствует аминокислота треонин, триплету (АЦГ) — тоже треонин, триплету (ЦАА) — глутамин, триплету (АУА) — изолейцин, триплету (ЦГЦ) — аргинин. 

Таким образом, порядок аминокислот в участке молекулы белка будет иметь вид:

треонин-треонин-глутамин-изолейцин-аргинин… 

2. Если из молекулы ДНК удалить девятое и двенадцатое азотистые основания, то получим последовательность нуклеотидов участка ДНК: ТГА ТГЦ ГТТ АГЦ ГЦ…

Тогда последовательность нуклеотидов участка иРНК будет иметь вид:

участок молекулы ДНК:  ТГА ТГЦ ГТТ АГЦ ГЦ…
участок молекулы иРНК: АЦУ АЦГ ЦАА УЦГ ЦГ

По таблице генетического кода (иРНК) находим порядок аминокислот в белковой молекуле, получим:

триплету (АЦУ) соответствует аминокислота треонин, триплету (АЦГ) — тоже треонин, триплету (ЦАА) — глутамин, триплету (УЦГ) — серин. 

Таким образом, порядок аминокислот в участке молекулы белка будет иметь вид:

треонин-треонин-глутамин-серин… 
 

Задача 90.
Какая последовательность аминокислот кодируется такой последовательностью азотистых оснований участка молекулы ДНК: ЦЦТАГТГТГААЦЦАГЦ… и какой станет последовательность аминокислот, если между шестым и седьмым основаниями вставить тимин? 
Решение:
1. При синтезе белковой молекулы информация с участка цепочки молекулы ДНК должна перейти на молекулу РНК, поэтому по принципу комплементарности синтезируется молекула иРНК.

Зная последовательность азотистых оснований участка молекулы ДНК получим последовательность нуклеотидов участка иРНК:

участок молекулы ДНК:  ЦЦТ АГТ ГТГ ААЦ ЦАГ Ц...
участок молекулы иРНК: ГГА УЦА ЦАЦ УУГ ГУЦ Г

По таблице генетического кода (иРНК) находим порядок аминокислот в белковой молекуле, получим:

триплету (ГГА) соответствует аминокислота глицин, триплету (УЦА) — серин, триплету (ЦАЦ) — гистидин, триплету (УУГ) — лейцин, триплету (ГУЦ) — валин. 

Таким образом, порядок аминокислот в участке молекулы белка будет иметь вид:

глицин-серин-гистидин-лейцин-валин… 

2. Последовательность аминокислот, если между шестым и седьмым основаниями вставить тимин будет иметь вид:

Тогда последовательность азотистых оснований участка молекулы ДНК и последовательность нуклеотидов участка иРНК имеет вид:

участок молекулы ДНК:  ЦЦТ АГТ ТТГ ТГА АЦЦ АГЦ…
участок молекулы иРНК: ГГА УЦА ААЦ АЦУ УГГ УЦГ

Порядок аминокислот в белковой молекуле будет иметь вид:

триплету (ГГА) соответствует аминокислота глицин, триплету (УЦА) — серин, триплету (ААЦ) — аспарагин, триплету (АЦУ) — треонин, триплету (УГГ) — триптофан, триплету (УЦГ) — серин. 

Таким образом, порядок аминокислот в участке молекулы белка будет иметь вид:

глицин-серин-аспарагин-треонин-триптофан-серин…