Переведите приведенную ниже последовательность на язык аминокислот.

Практическая работа №3

Тема: Конструирование сборки белковой молекулы, закодированной в ДНК. Биосинтез белка

Цель: продолжить формирование знаний о значении биосинтеза белков, о двух этапах биосинтеза белка – транскрипции и трансляции; о том, как последовательность нуклеотидов в ДНК кодирует последовательность аминокислот в полипептиде; продолжать формирование умения решать задачи по молекулярной генетике – на генетический код и биосинтез белка.

Теоретическое обоснование. Известно, что ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) – это биологическая макромолекула, носитель наследственной информации; с РНК (рибонуклеиновой кислотой) – связаны процессы переноса генетической информации в клетках, транспорта аминокислот к месту синтеза белка и осуществления самого процесса биосинтеза белков. ДНК и РНК являются полимерами, мономерами которых выступают нуклеотиды. Нуклеотиды состоят из трех компонентов – азотистого основания, сахара (рибозы или дезоксирибозы) и остатка фосфорной кислоты. Азотистые основания в в нуклеиновых кислотах представлены аденином, гуанином, цитозином, тимином, урацилом. В ДНК встречаются первые четыре основания, в РНК не встречается тимин, вместо которого в полинуклеотидную цепь включается урацил.

       Молекула ДНК представляет собой двойную спираль, т.е. спираль из дух полинуклеотидных цепей относительно одной и той же цепи. Сахарфосфатный остов располагается снаружи двойной спирали, а азотистые основания находятся внутри и соединяются друг с другом водородными связями согласно принципу комплементарности: напротив аденилового нуклеотида всегда располагается тимидиловый нуклеотид и они связаны двумя водородными связями, а напротив гуанилового выстраивается цитидиловый, связываясь с ним тремя водородными связями. Следствием комплиментарности двух полинуклеотидных цепей в молекуле ДНК являются правила Чарграффа:

- количество адениловых нуклеотидов в ДНК всегда равно количеству тимидиловых нклеотидов, а количество гуаниловых равно количеству цитидиловых;

- сумма адениловых и гуаниловх нуклеотидов равна сумме тимидиловых и цитидиловых нуклеотидов.

При решении задач необходимо учитывать, что:

- на один нуклеотид в молекуле ДНК или РНК приходится примерно 0,34 нм;

- усредненная масса нуклеотида составляет приблизительно 345 дальтон;

- нуклеотиды условно обозначаются:

А- адениловый,                                   Ц – цитидиловый,

Г – гуаниловый,                                  Т – тимидиловый;

У – уридиловый,

- «нонсенс», + «стоп-кодон», «терминатор» - условные названия триплетов, обозначающие конец синтеза.

Условные обозначения аминокислот:

Фен – фенилаланин                                       Лей – лейциен

Илей – ихолейцин                                         Мет – метионин

Вал – валин                                                    Ала – аланин

Сер – серин                                                    Асн – аспрагин

Про – пролин                                                 Аса – аспарагиновая кислота

Тир – тирозин                                                 Гли – глицин

Цис – цистеин                                                Глм – глутамин

Гис – гистидин                                               Глу – глутаминовая килота

Арг – аргинин                                                Лиз – лизин

Тре – треонин                                                 Трп – триптофан

Стоп – сигнальный код аминокислоты, означающий конец синтеза.

Задача № 1

Пользуясь таблицей генетического кода ДНК, определите, какие аминокислоты кодируются триплетами: ЦАТ, ТТТ, ГАТ.

Решение задачи:

Дано:                                                                     Решение:

ЦАТ, ТТТ, ГАТ       а) согласно принципу комлементарности проводим транскрипцию -

                                      Переписывание данной структуры цепи ДНК на и-РНК.

Аминокислоты-?     ДНК: Ц-А-Т-Т-Т-Т-Г-А-Т

                               и-РНК: Г-У-А-А-А-А-Ц-У-А

                                  б) Разбиваем цепь и-РНК на триплеты-кодоны и по таблице генетического 

                                      кода, находим, какие аминокислоты кодируются данными триплетами:

                                      валин, лизин, лейцин.  

Ответ: валин, лизин, лейцин.

Задача № 2

Используя таблицу генетического кода, составьте участок ДНК, в котором закодирована информация о следующей последовательности аминокислот в белке: - аланин – аргинин – Валин – глицин – лизин.

 Решение задачи:

Дано:                                                                                         Решение.

- ала-арг-вал-гли-лиз-                          а) используя генетический код, построим цепь и-РНК:

                                                                   -Г-Ц-У-Ц-Г-У-Г-У-У-Г-Г-У-А-А-А-

                                                                  б) согласно принципу комлементарности построим

                                                                 соответствующий участок ДНК:

Найти: построить соответствующий   и-РНК: Г-Ц-У-Ц-Г-У-Г-У-У-Г-Г-У-А-А-А

участок ДНК.                                         ДНК: Ц-Г-А-Г-Ц-А-Ц-А-А-Ц-Ц-А-Т-Т-Т

 Ответ: Ц-Г-А-Г-Ц-А- Ц-А-А-Ц-А-А-Т-Т-Т.

Задача № 3

Участок гена имеет такую последовательность нуклеотидов: ТТТ- ТАЦ- АЦА – ТГТ –ЦАГ. Определите последовательность нуклеотидов и-РНК и последовательность аминокислот в белковой молекуле, которая синтезируется под контролем этого гена.

Решение задачи:

Дано:                                                                                    Решение.

ТТТ-ТАЦ-АЦА-ТГТ-ЦАГ                   ДНК: ТТТ-ТАЦ-АЦА-ТГТ-ЦАГ

                                                             и-РНК: ААА-АУГ-УГУ-АЦА-ГУЦ

                                                                          Лиз-мет-цис-тре-вал

Определить и-РНК,                      

последовательность                                  Ответ: лизин-метионин-цистеин-треонин-валин.

аминокислот в бел-

ковой молекуле

Задача № 4

Сколько нуклеотидов содержит ген (обе цепи ДНК), в котором запрограммирован белок инсулин из 51 аминокислоты?

Решение задачи:

Дано:                                                                Решение:

Белок инсулин – 51     Одним из свойств генетического кода является то, что каждая амино-

Аминокислота              кислота кодируется триплетом ДНК.

                                       1. Подсчитаем количество нуклеотидов в одной цепи ДНК:

Найти: количество                        51 х 3 =153 нуклеотида

нуклеотидов, содер-     2. Подсчитаем, сколько нуклеотидов содержит ген (обе цепи ДНК):

жащихся в гене, в                          153 х 2 =306 нуклеотидов

котором запрограм-

мирован белок

инсулин -?

                                          Ответ: 306 нуклеотидов.

Задание для самостоятельной работы.

Вариант 1

1. Фрагмент правой цепи ДНК имеет следующий нуклеотидный состав:

Переведите приведенную ниже последовательность на язык аминокислот.

А У Г У Ц Ц А Г А Г Ц А У А Ц Ц Ц Г У А У У Ц У

Сколько аминокислот в пептиде?

2. Ниже приведены две последовательности нуклеотидов, различающиеся между собой по 11 позициям из 18. Переведите обе последовательности в белки. Сколько аминокислотных различий между ними?

А У Г У Ц У А Г А У У А Г Г Ц У Ц А

А У Г А Г Ц Ц Г Г Ц У Ц Г Г А А Г У

Переведите приведенную ниже последовательность в белок. Запишите полученный белок. Удалите первые два нуклеотида и получите другой пептид. Запишите полученный пептид и сравните с первым.

У А У Г Ц У А А Г А У У Ц Ц У У У Ц Г Г А

4. Необходимо по молекуле белка восстановить последовательность нуклеотидов (один из возможных вариантов состава) иРНК:

Аминокислоты: Метионин – Аргинин – Лизин – Валин – Триптофан – (стоп-кодон)

Вариант 2

1. Фрагмент правой цепи ДНК имеет следующий нуклеотидный состав:

Переведите приведенную ниже последовательность на язык аминокислот.

А У Г У Ц Г А Ц А Г Ц А У Г Ц Ц Ц А У А У Ц Ц Г

Сколько аминокислот в пептиде?

2. Ниже приведены две последовательности нуклеотидов, различающиеся между собой по 11 позициям из 18. Переведите обе последовательности в белки. Сколько аминокислотных различий между ними?

А У Г Ц А А А Г Г У У Г Г Г А Ц Ц А

А У Г У Ц У Ц Г У Ц У У Г Г Ц А Г У

Переведите приведенную ниже последовательность в белок. Запишите полученный белок. Удалите первые два нуклеотида и получите другой пептид. Запишите полученный пептид и сравните с первым.

У ГГ УГЦАУАГ АУ ГУЦЦ ГУГУЦАГГ

4. Необходимо по молекуле белка восстановить последовательность нуклеотидов (один из возможных вариантов состава) иРНК:

Аминокислоты: Изолейцин – Аспарагин – Триптофан – Серин – Цистеин – (стоп-кодон)

Вариант 3

1. Фрагмент правой цепи ДНК имеет следующий нуклеотидный состав: