Как записывать цепь днк

Как правильно записать генетическую информацию, работа с таблицей генетического кода

Составление цепочки аминокислот первичной стуктуры закодированного белка

Задача 145.
В какой последовательности будут располагаться нуклеотиды во транскрибируемой цепи ДНК и в иРНК, если смысловая цепочка ДНК имеет следующий состав:
3′ ТАЦ-ГГТ-АТА-ГЦГ-ЦТТ-ААГ-ЦЦТ-ЦАТ-АТЦ 5′
Используя таблицу генетического кода, составьте цепочку аминокислот первичной стуктуры закодированного белка. Запишите кодоны тРНК, кодирующие эти аминокислоты.
Решение:
1. По принципу комплементарности (Г = Ц, А = Т) смысловой ДНК следующего вида 3’ТАЦ-ГГТ-АТА-ГЦГ-ЦТТ-ААГ-ЦЦТ-ЦАТ-АТЦ 5′ выставим нуклеотдную последовательность во транскрибируемой цепи ДНК, получим:

Смысловая цепь ДНК: 3′ ТАЦ-ГГТ-АТА-ГЦГ-ЦТТ-ААГ-ЦЦТ-ЦАТ-АТЦ 5′
Транскрибируемая цепь ДНК: 5′ АТГ-ЦЦА-ТАТ-ЦГЦ-ГАА-ТТЦ-ГГА-ГТА-ТАГ 3′

2. На основе кода транскрибируемой (матричной) цепи ДНК строим иРНК также пользуясь принципом комплементарности (А-У, Г-Ц), разбивая ее на триплеты (кодоны):

мДНК: 5′ АТГ-ЦЦА-ТАТ-ЦГЦ-ГАА-ТТЦ-ГГА-ГТА-ТАГ 3′
иРНК: 3′ УАЦ-ГГУ-АУА-ГЦГ-ЦУУ-ААГ-ЦЦУ-ЦАУ-АУЦ 5′

Используя таблицу «Генетический код», можно построить белковую молекулу с соответствующими аминокислотами, получим:

тирозин-глицин-изолейцин-аланин-лейцин-лизин-пролин-гистидин-изолейцин.

3. К кодонам иРНК подбираются комплементарные антикодоны-триплеты нуклеотидов тРНК, и соединяются водородными связями (кодон=антикодон) тоже по принципу комплементарности. Запишем кодоны тРНК, получим:

иРНК: 3′ УАЦ-ГГУ-АУА-ГЦГ-ЦУУ-ААГ-ЦЦУ-ЦАУ-АУЦ 5′
тРНК: 5′ АУГ-ЦЦА-УАУ-ЦГЦ-ГАА-УУЦ-ГГА-ГУА-УАГ 3′

Задача 146.
Покажите порядок аминокислот в белке, если известно, что и-РНК, по которой он строится, имеет следующую последовательность нуклеотидов:
ААГЦААГУУАЦААГУУУЦ.
Решение:
Разбиваем цепь иРНК на триплеты (кодоны): ААГ-ЦАА-ГУУ-АЦА-АГУ-УУЦ. Используя таблицу «Генетический код», можно построить белковую молекулу с соответствующими аминокислотами:

лизин- глутамин — валин — треонин — серин — фенилаланин.

Определение последовательности нуклеотидов в цепи ДНК или РНК

Задача 147.
Одноцепочный фрагмент молекулы ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ЦГТГАТГАТГААГГТТГТА. Какой будет структура этой ДНК после репликации?
Решение:
Репликация — удвоение (копирование) молекулы ДНК. Нуклеотиды достраивает фермент ДНК-полимераза по принципу комплементарности. Переводя действия данного фермента на наш язык, он следует следующему правилу: А (аденин) переводит в Т (тимин), Г (гуанин) — в Ц (цитозин).
Тогда можно записать:

1-я цепь ДНК: ЦГТГАТГАТГААГГТТГТА
2-я цепь ДНК: ГЦАЦТАЦТАЦТТЦЦААЦАТ

Задача 148.
1. Каков нуклеотидный состав ДНК, если в и-РНК содержится гуанина — 9%, аденина — 23%, урацила — 27%?
Решение:
Так как иРНК одноцепочечная, то, если в ней содержится гуанина — 9%, аденина — 23%, урацила — 27%, значит цитозина будет содержаться 41% (100% — 9% — 23% -27% = 41).
Зная, что молекула иРНК комплементарна одной цепи ДНК, можно посчитать содержащиеся в этой цепи нуклеотиды: 23% аденина в иРНК соответствует 23% тимина в ДНК, 9% гуанина в иРНК соответствует 9% цитозина в ДНК, 41% цитозина в иРНК соответствует 41% гуанина в ДНК, 27% урацила в иРНК соответствует 27% аденина в ДНК.
Теперь по принципу комплементарности можно посчитать нуклеотиды во второй цепи ДНК. Если в первой цепи 23% тимина, то во второй цепи будет 22% аденина (Т = А),
если в первой цепи 9% цитозина, то во второй цепи будет 9% гуанина (Ц = Г), соответственно во второй цепи будет 41% цитозина напротив Г (Г = Ц) и 27% Т напротив А (А = Т).
Теперь можно посчитать нуклеотиды в двух цепях: А = 27% в первой цепи + 23% во второй цепи = 50%, Т = А тоже 50%, Г = 41% в одной цепи + 9% во второй цепи = 50%, значит Ц тоже будет 50%.

Ответ: А = 50%, Т = 50%, Г= 50%, Ц = 50%.

Определение длины и массы участка ДНК или РНК

Задача 149.
Определите длину отрезка молекулы ДНК, состоящей из 100 пар нуклеотидов. В ответе запишите только соответствующее число.
Решение:
Известно, что длина одного нуклеотида равна 0,34 нм. Значит, длина ДНК будет 100 х 0,34 нм = 34 нм.

Задача 150.
Фрагмент кодирующей цепи гена мыши содержит 1850 нуклеотидов. Кодирующая часть данного фрагмента 15 гена содержит 300 адениловых, 200 тимидиловых, 100 гуаниловых нуклеотидов. Определите: 1) длину данного фрагмента ДНК 2) процентное содержание нуклеотидов каждого вида в зрелой и-РНК.
Решение:
1. Так как общее число нуклеотидов фрагмента кодирующей цепи гена мыши равно 1850, то зная длину нуклеотида в цепи, можно вычислить длину ДНК:
1850 х 0,34 нм = 629 нм.
2. Кодирующая часть данного фрагмента 15 гена содержит 300 адениловых, 200 тимидиловых, 100 гуаниловых нуклеотидов, а число цитозиновых нуклеотидов рассчитаем:
1860 — 300 — 200 — 100 = 1250. Зная, что молекула иРНК комплементарна одной цепи ДНК, можно посчитать содержащиеся в этой цепи число нуклеотидов каждого вида:

300 аденила в ДНК соответствует 300 урацила в иРНК, 200 тимнана в ДНК соответствует 200 аденина в иРНК, 100 гуанина в ДНК соответствует 100 цитозинам в иРНК, 1250 цитозина в ДНК соответствует 1250 гуанина в иРНК.
Теперь можно посчитать нуклеотиды в цепи иРНК:

У = 16,2 [(300 . 100%)/1850 = 16,2%];
А = 10,8 [(200 . 100%)/1850 = 10,8%];
Ц = 5,4 [(100 . 100%)/1850 = 5,4%];
Г = 67,6 [(1250 . 100%)/1850 = 67,6%].

Задача 151.
Достроить вторую нить ДНК по принципу комплиментарности. Определить в процентном соотношении количество А-? Т-? Ц-? Г-? Фрагмент нити ДНК: АЦГЦАЦЦГЦЦАГЦГЦ.
Решение:
1-я цепь молекулы ДНК комплементарна второй (А — Т, Г — Ц). Используя правило комплементарности, в соответствии с кодом правой цепи ДНК записываем нуклеотиды 2-й цепи, получим:

1-я цепь ДНК: АЦГЦАЦЦГЦЦАГЦГЦ
2-я цепь ДНК: ТГЦГТГГЦГГТЦГЦГ

Пдсчитаем общее количество нуклетидов, а также количество аденинов в молекуле ДНК, получим:
общее число нуклеотидов — 30;
аденинов (А) — 3, что составляет 10% от общего числа нуклеотидов в молекуле ДНК [(3 . 100%)]/30 = 10%.

Согласно принципу комплементарности аденин всегда стоит в паре с тимином, значит их количество одинаково, т.е. А = Т = 10%, а вместе они составляют 20%.
Тогда на долю остальных нуклеотидов приходится 100% — 20% = 80%. Поскольку гуанин всегда находится в паре с цитозином, то Г = Ц = 80%, а на каждого из них приходится 80 : 2 = 40%.

Задача 152.
Участок молекулы белка включает следующие аминокислоты: -лей-вал-сер-алан-. Какова масса участка одной цепи гена, кодирующей данный белок, если масса одного нуклеотида равна 350?
Решение:
Каждая аминокислота кодируется кодоном иРНК, состоящим из трех нуклеотидов (триплет), поэтому участок молекулы белка из четырех аминокислот кодируется 12 нуклеотидами: 4 . 3 = 12. Если масса одного нуклеотида равна 350 а.е.м. (атомных единиц массы), то молекулярная масса 12 нуклеотидов равна: 4200 а.е.м. (350 . 12 = 4200).

Задача 153.
Какие т-РНК (c какими антикодонами) участвуют в синтезе белка по матрице, следующей иРНК: ААААЦАГУУАЦА?
Решение:
Разобьем иРНК на триплеты: ААА-АЦА-ГУУ-АЦА. К кодонам иРНК подбираются комплементарные антикодоны-триплеты нуклеотидов тРНК, и соединяются водородными
связями (кодон=антикодон) тоже по принципу комплементарности. Каждый триплет тРНК приносит определенную аминокислоту, согласно генетическому коду. Цепь аминокислот и есть синтезируемый белок. Антикодоны тРНК пишутся через запятую. Следовательно, при решении данной задачи необходимо записать:

иРНК: ААА-АЦА-ГУУ-АЦА
тРНК: УУУ,УГУ,ЦАА,УГУ

Источник

2.6 Способ записи генетической информации в молекуле днк. Биологический код и его свойства.

Генетический код (он же биологический)— способ записи наследственной информации в молекулах нуклеиновых кислот в виде последовательности образующих эти кислоты нуклеотидов.

Генети́ческий код — свойственный всем живым организмам способ кодирования аминокислотной последовательности белков при помощи последовательности нуклеотидов.

В ДНК используется четыре азотистых основания — аденин (А), гуанин (G), цитозин (С), тимин (T). Эти буквы составляют алфавит генетического кода. В РНК используются те же нуклеотиды, за исключением тимина, который заменён похожим нуклеотидом — урацилом. В молекулах ДНК и РНК нуклеотиды выстраиваются в цепочки и, таким образом, получаются последовательности генетических букв.

Белки практически всех живых организмов построены из аминокислот всего 20 видов. Эти аминокислоты называют каноническими. Каждый белок представляет собой цепочку или несколько цепочек аминокислот, соединённых в строго определённой последовательности. Эта последовательность определяет строение белка, а следовательно все его биологические свойства.

Реализация генетической информации в живых клетках (то есть синтез белка, кодируемого геном) осуществляется при помощи двух матричных процессов: транскрипции (то есть синтеза мРНК на матрице ДНК) и трансляции генетического кода в аминокислотную последовательность (синтез полипептидной цепи на мРНК). Для кодирования 20 аминокислот, а также сигнала «стоп», означающего конец белковой последовательности, достаточно трёх последовательных нуклеотидов. Набор из трёх нуклеотидов называется триплетом. Принятые сокращения, соответствующие аминокислотам и кодонам, изображены на рисунке.

1. Триплетность — значащей единицей кода является сочетание трёх нуклеотидов (триплет, или кодон).

2. Непрерывность — между триплетами нет знаков препинания, то есть информация считывается непрерывно.

3. Неперекрываемость — один и тот же нуклеотид не может входить одновременно в состав двух или более триплетов (не соблюдается для некоторых перекрывающихся генов вирусов, митохондрий и бактерий, которые кодируют несколько белков, считывающихся со сдвигом рамки).

4. Однозначность (специфичность) — определённый кодон соответствует только одной аминокислоте (однако, кодон UGA у Euplotes crassus кодирует две аминокислоты — цистеин и селеноцистеин) [1]

5. Вырожденность (избыточность) — одной и той же аминокислоте может соответствовать несколько кодонов.

6. Универсальность — генетический код работает одинаково в организмах разного уровня сложности — от вирусов до человека (на этом основаны методы генной инженерии).

7. Помехоустойчивость — мутации замен нуклеотидов, не приводящие к смене класса кодируемой аминокислоты, называют консервативными; мутации замен нуклеотидов, приводящие к смене класса кодируемой аминокислоты, называют радикальными.

2.7 Механизмы сохранения нуклеотидной последовательности днк.

Устойчивость к внешнему воздействию

ДНК химически инертные вещество. Роль передачи наследственной информации может выполнять и РНК (некоторые вирусы). Считают, что выбор в пользу ДНК обусловлен её более низкой (по сравнению с РНК) реакционной способностью.

Механизм коррекции ошибок

Точность копирования нуклеотидных последовательностей материнской ДНК в процессе ее репликации.

Сам процесс репликации по пунктам:

ДНК-геликаза расплетает двойную спираль ДНК, разделяя ее полинуклеотидные цепи;

дестабилизирующие белки выпрямляют участок цепи ДНК;

ДНК-топоизомераза разрывает фосфодиэфирную связь в одной из полинуглеотидных цепей ДНК, снимая напряжение, вызываемое расплетенисм спирали и расхождением цепей в репликационной вилке;

РНК-праймаза синтезирует РНК-затравки для дочерней цепи и для каждого фрагмента Оказаки;

ДНК-полимераза осуществляет непрерывный синтез лидирующей цепи и синтез фрагментов Оказаки отстающей цепи;

ДНК-лигаза сшивает фрагменты Оказаки после удаления РНК-затравки.

Рассмотренный выше механизм репликации отличается чрезвычайно высокой точностью воспроизведения структуры ДНК. При удвоении ДНК ошибки возникают в среднем с частотой 1·10 -6 комплементарных пар оснований.

В поддержании высокой точности репликации важная роль принадлежит прежде всего ферменту ДНК-полимеразе. Этот фермент осуществляет отбор необходимых нуклеотидов из числа имеющихся в ядерном соке нуклеозидтрифосфатов (АТФ, ТТФ, ГТФ, ЦТФ), точное присоединение их к матричной цепи ДНК и включение в растущую дочернюю цепь (см. рис. 3.10). Частота включения неправильных нуклеотидов на этой стадии составляет 1·10 -5 пар оснований.

Эксцизионная репарация («Вырезание»). Осуществляется до следующей репликации, поэтому называют так же дорепликативной.

Возникновение измененных форм азотистых оснований

Ц быстро переходит в исходную форму и связь разрушается, появляется неспаренный 3′-ОН-конец

Отщепление ошибочно включенного в цепь ДНК нуклеотида

Нарушение концентрации нуклеозидтрифосфатов

выпадению пар оснований / замена одних пар другими .

Потеря пуриновых оснований

Разрывает фосфоэфирную связь в месте повреждения цепи.

Удаляет измененный участок с несколькими примыкающими к нему нуклеотидами

Модифицированные основания удаляются.

Возникшие пробелы заполняются по принципу комплементарности. *

Удаление участка, несущего димер, и восстановлением нормальной последовательности нуклеотидов

* Если восстановление нормальной структуры не осуществляется, например в случае дезаминирования азотистых оснований, происходит замена одних пар комплементарных оснований другими — пара Ц—Г может заменяться парой Т—А и т.п.

Когда дорепликативная репарация не устраняет ошибки происходит фиксация этого изменения (в обеих цепях ДНК). Это приводит к замене одной пары комплементарных нуклеотидов на другую либо к появлению разрывов (брешей) во вновь синтезированной цепи против измененных участков.

Пострепликативная репарация осуществляется рекомбинацией (обмена фрагментами) между двумя вновь образованными двойными спиралями ДНК. Возникшие тиминовые димеры (Т—Т), когда они не устраняются самопроизвольно под действием видимого света (световая репарация) или в ходе дорепликативной эксцизионной репарации, образуют ковалентные связи которые не дают им связаться с Аденином.

В результате во вновь синтезируемой цепи ДНК появляются разрывы (бреши), узнаваемые ферментами репарации. Восстановление целостности новой полинуклеотидной цепи одной из дочерних ДНК осуществляется благодаря рекомбинации с соответствующей ей нормальной материнской цепью другой дочерней ДНК. Образовавшийся в материнской цепи пробел заполняется затем путем синтеза на комплементарной ей полинуклеотидной цепи (рис. 3.16).

Если после до- и пострепликативной репарации остаётся много повреждений включается система индуцируемых (побуждаемых) ферментов репарации (SOS-система). Эти ферменты заполняют бреши, восстанавливая целостность синтезируемых полинуклеотидных цепей без точного соблюдения принципа комплементарности. Вот почему иногда сами процессы репарации могут служить источником стойких изменений в структуре ДНК (мутаций).

Если в клетке, несмотря на осуществляемую репарацию, количество повреждений структуры ДНК остается высоким, в ней блокируются процессы репликации ДНК. Такая клетка не делится, а значит, не передает возникших изменений потомству.

Вызываемая повреждениями ДНК остановка клеточного цикла в сочетании с невозможностью молекулярной репарации измененного наследственного материала может с участием белка, синтез которого контролируется геном р53, приводить к активации процесса самоликвидации (апотпоз) дефектной клетки с целью устранения ее из организма.

Источник