Участок одной цепи днк имеет следующую последовательность нуклеотидов тгаацацтагттагаатацца

Добавил пользователь Валентин П.
Обновлено: 19.09.2024

Для решения задач по молекулярной биологии необходимо владеть следующими биологическими понятиями: виды нуклеиновых кислот,строение ДНК, репликация ДНК , функции ДНК, строение и функции РНК, генетический код, свойства генетического кода,мутация.

Типовые задачи знакомят с основными приемами рассуждений в генетике, а "сюжетные"– полнее раскрывают и иллюстрируют особенности этой науки, делая ее интересной и привлекательной для учащихся. Подобранные задачи характеризуют генетику как точную науку, использующую математические методы анализа. Решение задач в биологии требует умения анализировать фактический материал, логически думать и рассуждать , а также определенной изобретательности при решении особенно трудных и запутанных задач.

Для закрепления теоретического материала по способам и приемам решения задач предлагаются задачи для самостоятельного решения, а также вопросы для самоконтроля.

Примеры решения задач

• Один шаг это полный виток спирали ДНК–поворот на 360 o
• Один шаг составляют 10 пар нуклеотидов
• Длина одного шага – 3,4 нм
• Расстояние между двумя нуклеотидами – 0,34 нм
• Молекулярная масса одного нуклеотида – 345 г/моль
• Молекулярная масса одной аминокислоты – 120 г/мол
• В молекуле ДНК: А+Г=Т+Ц (Правило Чаргаффа: ∑(А) = ∑(Т), ∑(Г) = ∑(Ц), ∑(А+Г) =∑(Т+Ц)
• Комплементарность нуклеотидов: А=Т; Г=Ц
• Цепи ДНК удерживаются водородными связями, которые образуются между комплементарными азотистыми основаниями: аденин с тимином соединяются 2 водородными связями, а гуанин с цитозином тремя.
• В среднем один белок содержит 400 аминокислот;
• вычисление молекулярной массы белка:

где М_min – минимальная молекулярная масса белка,
а – атомная или молекулярная масса компонента,
в – процентное содержание компонента.

Задача № 1.Одна из цепочек ДНК имеет последовательность нуклеотидов : АГТ АЦЦ ГАТ АЦТ ЦГА ТТТ АЦГ . Какую последовательность нуклеотидов имеет вторая цепочка ДНК той же молекулы. Для наглядности можно использовать магнитную "азбуку" ДНК (прием автора статьи) .
Решение: по принципу комплементарности достраиваем вторую цепочку (А-Т,Г-Ц) .Она выглядит следующим образом: ТЦА ТГГ ЦТА ТГА ГЦТ ААА ТГЦ.

Задача № 2. Последовательность нуклеотидов в начале гена, хранящего информацию о белке инсулине, начинается так: ААА ЦАЦ ЦТГ ЦТТ ГТА ГАЦ. Напишите последовательности аминокислот, которой начинается цепь инсулина.
Решение: Задание выполняется с помощью таблицы генетического кода, в которой нуклеотиды в иРНК (в скобках – в исходной ДНК) соответствуют аминокислотным остаткам.

Задача № 3. Большая из двух цепей белка инсулина имеет (так называемая цепь В) начинается со следующих аминокислот : фенилаланин-валин-аспарагин-глутаминовая кислота-гистидин-лейцин. Напишите последовательность нуклеотидов в начале участка молекулы ДНК, хранящего информацию об этом белке.

Решение (для удобства используем табличную форму записи решения): т.к. одну аминокислоту могут кодировать несколько триплетов, точную структуру и-РНК и участка ДНКопределить невозможно, структура может варьировать. Используя принцип комплементарности и таблицу генетического кода получаем один из вариантов:

1) Молекула ДНК состоит их двух спирально закрученных полинуклеотидных комплементарных друг другу цепей:

Смысловая (кодирующая) цепь ДНК, несет последовательность нуклеотидов, кодирующих наследственную информацию.

Матричная (транскрибируемая) цепь, служит матрицей для синтеза мРНК, тРНК, рРНК, регуляторной РНК.

2) РНК-полимераза движется по молекуле ДНК в направлении 3' → 5' матричной (транскрибируемой) цепи

3) Синтез цепи РНК (любой) идет антипараллельно, 5'- → З'-конец

По 27-му заданию

5’-ЦГА-АГГ-ТГА-ЦАА-ТГТ-3’ смысловая (нетранскрибируемая) цепь ДНК

3’-ГЦТ-ТЦЦ-АЦТ-ГТТ-АЦА-5’ матричная (транскрибируемая) цепь ДНК

5’-ЦГА-АГГ-УГА-ЦАА-УГУ-3’ (цепь тРНК)

4) Антикодон на тРНК "читается" в направлении 3' → 5'

5) Кодон на иРНК "читается" в направлении 5'- → З'

6) иРНК транслируется в направлении 5'- → З'

7) Кодон и антикодон спариваются антипараллельно (гипотеза качаний)

Исходя из вышесказанного, продолжим решение задачи:

Третий триплет тРНК - УГА (в направлении 5'- → З') соответствует антикодону АГУ (антикодон определяется в направлении 3' → 5').

Антикодон АГУ комплементарен кодону УЦА на иРНК (иРНК транслируется в направлении 5'- → З').

По таблице генетического кода триплету УЦА соответствует аминокислота -Сер (Серин).

Из­вест­но, что все виды РНК син­те­зи­ру­ют­ся на ДНК-мат­ри­це. Фраг­мент мо­ле­ку­лы ДНК, на ко­то­рой син­те­зи­ру­ет­ся уча­сток цен­траль­ной петли тРНК, имеет сле­ду­ю­щую по­сле­до­ва­тель­ность нук­лео­ти­дов (верх­няя цепь смыс­ло­вая, ниж­няя транс­кри­би­ру­е­мая).

Уста­но­ви­те нук­лео­тид­ную по­сле­до­ва­тель­ность участ­ка тРНК, ко­то­рый син­те­зи­ру­ет­ся на дан­ном фраг­мен­те, обо­значь­те 5’ и 3’ концы этого фраг­мен­та и опре­де­ли­те ами­но­кис­ло­ту, ко­то­рую будет пе­ре­но­сить эта тРНК в про­цес­се био­син­те­за белка, если тре­тий три­плет с 5’ конца со­от­вет­ству­ет ан­ти­ко­до­ну тРНК. Ответ по­яс­ни­те. Для ре­ше­ния за­да­ния ис­поль­зуй­те таб­ли­цу ге­не­ти­че­ско­го кода.

Ге­не­ти­че­ский код (иРНК)

Вто­рое ос­но­ва­ние

Пра­ви­ла поль­зо­ва­ния таб­ли­цей

Пер­вый нук­лео­тид в три­пле­те берётся из ле­во­го вер­ти­каль­но­го ряда; вто­рой — из верх­не­го го­ри­зон­таль­но­го ряда и тре­тий — из пра­во­го вер­ти­каль­но­го. Там, где пе­ре­се­кут­ся линии, иду­щие от всех трёх нук­лео­ти­дов, и на­хо­дит­ся ис­ко­мая ами­но­кис­ло­та.

Схема ре­ше­ния за­да­чи вклю­ча­ет:

1. Нук­лео­тид­ная по­сле­до­ва­тель­ность участ­ка тРНК (верх­няя цепь по усло­вию смыс­ло­вая):

2. Нук­лео­тид­ная по­сле­до­ва­тель­ность ан­ти­ко­до­на УГА (по усло­вию тре­тий три­плет) со­от­вет­ству­ет ко­до­ну на иРНК УЦА;

3. По таб­ли­це ге­не­ти­че­ско­го кода этому ко­до­ну со­от­вет­ству­ет ами­но­кис­ло­та -Сер, ко­то­рую будет пе­ре­но­сить дан­ная тРНК.

1. По фраг­мен­ту мо­ле­ку­лы ДНК, опре­де­ля­ем нук­лео­тид­ную по­сле­до­ва­тель­ность участ­ка тРНК, ко­то­рый син­те­зи­ру­ет­ся на дан­ном фраг­мен­те.

На ДНК с 3' конца стро­ит­ся тРНК с 5' — конца.

2. Опре­де­ля­ем кодон иРНК, ко­то­рый будет ком­пле­мен­та­рен три­пле­ту тРНК в про­цес­се био­син­те­за белка.

Если тре­тий три­плет со­от­вет­ству­ет ан­ти­ко­до­ну тРНК 5’- УГА-3’ , для на­хож­де­ния иРНК сна­ча­ла про­из­ве­дем за­пись в об­рат­ном по­ряд­ке от 3’ → к 5’ по­лу­чим 3’-АГУ- 5’, опре­де­ля­ем иРНК: 5'–УЦА–3'.

3. По таб­ли­це ге­не­ти­че­ско­го кода ко­до­ну 5'-УЦА-3' со­от­вет­ству­ет ами­но­кис­ло­та -Сер, ко­то­рую будет пе­ре­но­сить дан­ная тРНК.

По­яс­не­ние к стро­е­нию ДНК в усло­вии:

Двой­ная спи­раль ДНК. Две ан­ти­па­рал­лель­ные ( 5’- конец одной цепи рас­по­ла­га­ет­ся на­про­тив 3’- конца дру­гой) ком­пле­мен­тар­ные цепи по­ли­нук­лео­ти­дов, со­еди­нен­ной во­до­род­ны­ми свя­зя­ми в парах А-Т и Г-Ц, об­ра­зу­ют двух­це­по­чеч­ную мо­ле­ку­лу ДНК. Мо­ле­ку­ла ДНК спи­раль­но за­кру­че­на во­круг своей оси. На один виток ДНК при­хо­дит­ся при­бли­зи­тель­но 10 пар ос­но­ва­ний.

Смыс­ло­вая цепь ДНК — По­сле­до­ва­тель­ность нук­лео­ти­дов в цепи ко­ди­ру­ет на­след­ствен­ную ин­фор­ма­цию.

Транс­кри­би­ру­е­мая (ан­тисмыс­ло­вая) цепь по сути яв­ля­ет­ся ко­пи­ей смыс­ло­вой цепи ДНК. Слу­жит мат­ри­цей для син­те­за иРНК (ин­фор­ма­цию о пер­вич­ной струк­ту­ре белка), тРНК, рРНК, ре­гу­ля­тор­ной РНК.

Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент молекулы ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов (верхняя цепь смысловая, нижняя транскрибируемая) 5’-ЦГААГГТГАЦААТГТ-3’

Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется на данном фрагменте, обозначьте 5’ и 3’ концы этого фрагмента и определите аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет с 5’ конца соответствует антикодону тРНК. Ответ поясните. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.

Исходный фрагмент молекулы ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов (верхняя цепь – смысловая, нижняя – транскрибируемая):

В результате замены одного нуклеотида в ДНК четвертая аминокислота во фрагменте полипептида заменилась на аминокислоту Вал. Определите аминокислоту, которая кодировалась до мутации. Какие изменения произошли в ДНК, иРНК в результате замены одного нуклеотида? Благодаря какому свойству генетического кода одна и та же аминокислота у разных организмов кодируется одним и тем же триплетом? Ответ поясните. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода.

Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент молекулы ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов (верхняя цепь – смысловая, нижняя – транскрибируемая):

Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется на данном фрагменте, обозначьте 5’ и 3’ концы этого фрагмента и определите аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет с 5’ конца соответствует антикодону тРНК. Ответ поясните. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.

Некоторые вирусы в качестве генетического материала несут РНК. Такие вирусы, заразив клетку, встраивают ДНК-копию своего генома в геном хозяйской клетки. В клетку проникла вирусная РНК следующей последовательности:

Определите, какова будет последовательность вирусного белка, если матрицей для синтеза иРНК служит цепь, комплементарная вирусной РНК. Напишите последовательность двуцепочечного фрагмента ДНК, укажите 5’ и 3’ концы цепей. Ответ поясните. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.

Фрагмент начала гена имеет следующую последовательность нуклеотидов (верхняя цепь – смысловая, нижняя – транскрибируемая):

Ген содержит информативную и неинформативную части для трансляции. Информативная часть гена начинается с триплета, кодирующего аминокислоту Мет. С какого нуклеотида начинается информативная часть гена? Определите последовательность аминокислот во фрагменте полипептидной цепи. Ответ поясните. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода.

Известно, что у клеточных организмов все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент молекулы ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов: ГАЦ ЦТА ЦАГ ТГЦ ЦАГ. Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка, если антикодону тРНК соответствует третий триплет.

Для решения задачи используйте таблицу генетического кода.

ДНК: 5' - ГАЦ ЦТА ЦАГ ТГЦ ЦАГ - 3'

3' - ЦТГ ГАТ ГТЦ АЦГ ГТЦ - 5'

тРНК: 5' - ГАЦ ЦУА ЦАГ УГЦ ЦАГ - 3'

Третий триплет тРНК (антикодон): 5' - ЦАГ - 3'

Комплементарный кодон мРНК: 3' - ГУЦ - 5', переворачиваем - 5' - ЦУГ - 3', этот кодон соответствует Лей - лейцину.

Кстати, в условии задачи неправильно говорится о некоем "третьем триплете" в тРНК. Триплеты существуют только в мРНК, поэтому правильно было бы написать в задаче об антикодоне тРНК, который соответствует участку с 7-го по 9-й нуклеотид в приведенной последовательности ДНК.

ДНК ГАЦ ЦТА ЦАГ ТГЦ ЦАГ

м РНК ЦУГ ГАУ ГУЦ АЦГ ГУЦ

антикодоны тРНК ГАЦ ЦУА ЦАГ УГЦ ЦАГ

Антикодону тРНК ЦАГ соответствует кодон мРНК ГУЦ. АК ВАЛ

Причём тут мРНК, которую Вы написали, если в условии задачи ДНК кодирует тРНК?

ДНК ГАЦ ЦТА ЦАГ ТГЦ ЦАГ

тРНК ЦУГ ГАУ ГУЦ АЦГ ГУЦ

3й триплет - ГУЦ. Антикодону комплиментарен триплету иРНК - ЦАГ.

Он кодирует аминокислоту Глутамин.

Вы не учитываете, какая цепь ДНК транскрибируется, поэтому неправильно подбираете комплементарные нуклеотиды.
По поводу спаривания кодона и антикодона - не учитываете, что последовательности, соединённые водородными связями, должны быть антипараллельны.

Правильно писать - комплЕментарен, а не комплИментарен.

Сперва пишут то, что нужно найти, а это тРНК. Значит, по принципу комплементарности записываем тРНК.

Далее мы записываем иРНК, чтобы найти аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК.

Нам нужно найти аминокислоту третьего триплета, это Глн.

Вы не учитываете полярность и антипараллельность цепей как в молекуле ДНК, так и в процессе синтеза нуклеиновой кислоты, поэтому решение неправильное.

Записывать последовательность иРНК, которая комплементарная тРНК, - это вообще глупость.

Вы уверенны в этом? Советую прочесть ближайший учебник по биологии. Причем здесь ДНК, если у вас спрашивают совсем другое?

Что такое "ближайший учебник"?

И стоп, кто вам сказал, что записывается последовательность иРНК, которая коплементарна тРНК? Я такого не утверждала, потому что это и есть глупость. Синтезируется тРНК по принципу комплементарности на основе указанной цепи ДНК. На этом функция ДНК заканчивается.

Далее мы находим антикадон, все.

Возможно вам стоит посетить сайт "Решу ЕГЭ", на котором присутствуют идентичные задачи, которые точно убедят вас в правильности моего ответа.

Цитирую Вашу глупость из самого первого Вашего поста:

Сперва пишут то, что нужно найти, а это тРНК. Значит, по принципу комплементарности записываем тРНК.

тРНК: ЦУГ-ГАУ-ГУЦ-АЦГ-ГУЦ

Далее мы записываем иРНК, чтобы найти аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК.

иРНК: ГАЦ-ЦУА-ЦАГ-УГЦ-ЦАГ

Нам нужно найти аминокислоту третьего триплета, это Глн.

Когда Вы записываете иРНК, комплементарную последовательности тРНК, то Вы какой именно процесс имеете в виду? Как он называется?

В каком "Решу ЕГЭ" есть такие задачи, где надо писать иРНК по последовательности тРНК. Дайте ссылку.

Вы снова не поняли.

Я не говорила писать иРНК по последовательности тРНК. Вы путаете понятия и переворачиваете все с ног на голову.

Ага, замечательно, Вы дали ссылку.

Теперь объясняю Вам Вашу ошибку, основываясь на примере из ЕГЭ.

Там чётко сказано, что 3-й триплет тРНК - это антикодон. И только к нему пишут комплементарный триплет (кодон) иРНК. И это неслучайно. Остальные триплеты тРНК никакого (. ) отношения к иРНК не имеют. Поэтому та последовательность иРНК, которую Вы приводите в своём решении - ГАЦ-ЦУА-ЦАГ-УГЦ-ЦАГ - совершенно бессмысленна, т. к. из 5 триплетов на тРНК первый, второй, четвёртый и пятый НЕ ЯВЛЯЮТСЯ антикодонами, и поэтому не комплементарны иРНК. Поэтому та операция, которую Вы произвели (написали иРНК, комплементарую всему участку тРНК), неправильна, потому что с точки зрения генетических процессов, бессмысленна.

Хотя Вы и пишете, что "я не говорила писать иРНК по последовательности тРНК", но тем не менее Вы эту операцию СДЕЛАЛИ.

Теперь по поводу задачи из ЕГЭ.

Антикодону АУГ, действительно, комплементарен триплет УАЦ. Но авторы задачи не учитывают полярность цепей при образовании водородных связей. Следует записать решение далее таким образом:

Антикодон на тРНК: 5'-АУГ-3'

Комплементарный триплет мРНК: 3'-УАЦ-5'

Но в таблице генетического кода первый нуклеотид - это 5'-нуклеотид, поэтому триплет мРНК 3'-УАЦ-5' - это на самом деле кодон 5'-ЦАУ-3' (то есть триплет УАЦ надо прочитать правильно, справа налево, и переписать в привычном нам виде), а он соответствует гистидину, а не тирозину.

Проблема в том, что школьные учителя понимают правило записи комплементарных нуклеотидов слишком буквально, механически, не представляя себе, как именно соединяются цепи ДНК-ДНК или РНК-РНК, а соединяются они АНТИПАРАЛЛЕЛЬНО.

2. Последовательность аминокислот в полипептиде определяется с помощью таблицы генетического кода по последовательности нуклеотидов в молекуле иРНК:

иРНК: 5' − ГУЦАЦАГЦГАУЦААУ − 3'
белок: Вал - Тре - Ала - Иле - Асн

3. Во фрагменте белка вторая аминокислота Тре заменилась на Глн, что возможно при замене второго кодона в иРНК 5'-АЦА-3' на кодон 5'-ЦАА-3' или 5'-ЦАГ-3' (кодоны находим по таблице генетического кода).

4. Второй триплет в смысловой цепи ДНК 5'-АЦА-3' заменился на триплет 5'-ЦАА-3' или 5'-ЦАГ-3'.

5' − АААГГЦТТГЦТЦТЦТ − 3'
3' − ТТТЦЦГААЦГАГАГА − 5'

2. Определяем по таблице генетического кода кодоны, которыми может быть закодирована аминокислота Асп - ГАУ или ГАЦ.

3. Во фрагменте полипептида вторая аминокислота Гли заменилась на Асп, что возможно при замене второго кодона иРНК - ГГЦ - на триплет ГАЦ (по условию произошла замена одного нуклеотида, поэтому оставляем вариант ГАЦ).

4. Триплет транскрибируемой цепи ДНК 3'-ЦЦГ-5' заменился на 3'-ЦТГ-5'. В смысловой цепи ДНК триплет 5'-ГГЦ-3' заменился на 5'-ГАЦ-3'.

5' − ГТТЦТТААТАЦГААГ − 3'
3' − ЦААГААТТАТГЦТТЦ − 5'

2. Определяем по таблице генетического кода кодоны, которыми может быть закодирована аминокислота Тре: АЦУ, АЦЦ, АЦА или АЦГ.

3. Во фрагменте полипептида третья аминокислота Асн заменилась на Тре, что возможно при замене третьего кодона иРНК - ААУ - на триплет АЦУ (по условию произошла замена одного нуклеотида, поэтому оставляем вариант АЦУ).

4. Триплет транскрибируемой цепи ДНК 3'-ТТА-5' заменился на 3'-ТГА-5'. В смысловой цепи ДНК триплет 5'-ААТ-3' заменился на 5'-АЦТ-3'.

Читайте также:

  
• Брусника лечебные свойства и противопоказания
  
• Трава прорастает сквозь бетон
  
• Икра из кабачков на зиму по госту
  
• Растения для синтеза органических веществ используют энергию
  
• Посев подсолнечника в самарской области