Раздел I. Молекулярные основы наследственности

1.1. Теоретические вопросы молекулярных основ наследственности

Носителями наследственной информации в клетке является нуклеиновые кислоты. Существуют два типа нуклеиновых кислот: ДНК - дезоксирибонуклеиновая и РНК - рибонуклеиновая кислота, они отличаются химическим строением и биологическими свойствами. Нуклеиновые кислоты представляют собой нерегулярные биополимеры, мономерами которых служат нуклеотиды, состоящие из 3-х компонентов: 1) остатка молекулы фосфорной кислоты, 2) моносахарида - пентозы (рибоза или дезоксирибоза) 3) одного азотистого осно­вания (пурина или пиримидина): аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц), тимин (Т), урацил (У).

В состав ДНК входит моносахарид дезоксирибоза С₅Н₁₀О₄, в РНК - рибоза С₅Н₁₀О₅ (с чем и связаны различия в наименовании нуклеиновых кислот).

Азотистые основания А, Г, Ц встречаются в ДНК и РНК, но тимин входит в состав только ДНК, а урацил - только в РНК.

Наследственная информация записывается с помощью генетического кода, она заключена в последовательности нуклеотидов ДНК, одним триплетом или кодоном, кодируется одна аминокислота. Генетический код - это система запи­си информации в молекулах м-РНК о расположении аминокислот в молекулах белка. Информация «переписывается» в ядре с молекулы ДНК на м-РНК.

Основные биологические функции ДНК заключаются в: 1) хранении, 2) самовоспроизведении (репликации), 3) передаче генетической информации, пу­тем редупликации ДНК дочерними клетками в процессе индивидуального раз­вития и передаче наследственной информации из поколения в поколение через половые клетки, 4) ДНК участвует в качестве матрицы в процессе передачи информации из ядра к месту синтеза белка - репликация м-РНК.

Кроме того, ДНК имеет свойства репарации (восстановления структуры ДНК), рекомбинации и мутации, обусловливающие наследственную изменчи­вость организмов. Вот такие чрезвычайно важные и необходимые функции и свойства имеет и выполняет ДНК как для поддержания, так и воспроизведения жизни на Земле.

Биологическая роль РНК связана преимущественно с синтезом белка, т.е. с реализацией наследственной информации. Именно м-РНК является посредни­ком (матрицей) между ДНК, находящей в ядре и строящейся белковой молеку­лой на полирибосоме в цитоплазме, р-РНК входит в состав рибосом, а т-РНК транспортирует аминокислоты к месту синтеза белка. По структуре различают двухцепочечные РНК, являющиеся хранителями генетической информации у вирусов растений и ряда вирусов животных, и одноцепочечные РНК. В цепочку РНК нуклеотиды соединяются путем образования связей между рибозой одного нуклеотида и остатком фосфорной кислоты другого.

Большую часть РНК составляет рибосомальная РНК - р-РНК (80%-90%), входящая в состав рибосом, расположенных в цитоплазме, она включает от

3 до 5 тысяч нуклеотидов. Молекулы информационной РНК - м - РНК могут состоять из 300-30000 нуклеотидов, на ее долю приходится до 5% всей РНК. Транспортные РНК (т-РНК) включают 75-95 нуклеотидов, их количество со­ставляет 5-10 %. Если рибонуклеиновые кислоты преимущественно располага­ются в цитоплазме, (от 3% до 7% р-РНК содержится в ядрышке ядра), то ДНК локализована в ядре, в цитоплазме она находится в митохондриях и хлоропла-стах растений.

С пособность ДНК к авторепродукции и способность со бмп. носителем наследственной информации обусловлена особенностью ее строения. Молекула ДНК по Д.Уотсону и Ф.Крику (1953 г.) представляет собой двойную спираль, состоящую из двух закрученных антипараллельных полинуклеoтидных цепей вокруг собственной оси, соединенных водородными связями азотистых оснований, причем спаривание оснований ДНК высоко специфично, адениловый нуклеотид комплементарен только тимидиловому (2-е водородные связи), а гуаниловый - цитидиловому (3-й водородные связи). Аденин и гуанин относится к пуриновым азотистым основаниям, а тимин и цитозин к пиримидиновым, сум­ма пуриновых оснований Σ(А+Г) равняется сумме пиримидиновых Σ(Т+Ц)

Правило Чаргаффа.

Расстояние между нуклеотидами 0,34 нм, полный виток включает 10 нуклеотидов, его длина 0,34 нм х 10=3,4 нм, диаметр ДНК - 2 нм.

Остов цепи состоит из чередующихся молекул фосфата и сахара. В каждой отдельной цепи нуклеотиды соединяются между собой путем образований фосфодиэфирных связей между дезоксирибозой одного и остатком фосфорной кислоты последующего нуклеотида, так как начало цепи всегда несет фосфатную группу в положении 5¹, а у третьего атома углерода С-3¹ имеется гидроксильная группа, это позволяет выделить в ней направление 5¹—З¹ концы и данной цепи, в другой цепи ДНК фосфодиэфирная связь устанавливается в об­ратном направлении З¹→5¹, поскольку полинуклеотидные цепи антипаралельны 5¹ конец одной цепи соединяется с З¹ концом другой, и наоборот. Отноше­ние (А+Т)/(Г+Ц) специфично для каждого вида организмов (коэффициент специфичности), у кишечной палочки он составляет 0,43; у эукариот 1,50.

В структурной организации молекулы ДНК можно выделить первичную структуру – одну полинуклеотидную цепь, вторичную – две комплементарные друг другу и антипараллельные полинуклеотидные цепи, соединенные водородными связями. Такое состояние обеспечивает прочную и относительную стабильность ДНК, а также сохранение равного расположения между нуклеотидами на всем протяжении молекулы ДНК. И третичная структура – трехмерная спираль ДНК. В одну молекулу ДНК может входить от 10⁶ до 10⁸ и более нуклеотидов, таким образом, ДНК — биополимер с очень большой молекулярной массой.

Как было отмечено выше, одним из свойств наследственного материала является его способность к самокопированию - репликации, или редупликации, что обусловлено особенностями химической организации молекулы ДНК, со­стоящей их двух комплементарных цепей. С помощью фермента геликазы двойная спираль расплетается и при участии фермента ДНК - полимеразы на каждой цепи материальной молекулы ДНК синтезируется комплементарная ей цепь. В итоге из одной двойной спирали ДНК образуются две идентичные двойные спирали, такой способ удвоение молекул, при котором каждая дочер­няя молекула содержит одну материнскую и одну вновь синтезированную цепь, называют полуконсервативным.

В 1958 г. Ф. Крик сформулировал центральную догму молекулярной био­логии, указав, что перенос информации протекает следующим образом: ДНК→ РНК→белок. В 1970 г. была открыта обратная транскриптаза X. Теминым и Д. Балтимором и догма приобрела следующий вид: ДИК↔РНК→белок.

Биосинтез белка - реализация наследственной информации (экспрессия генов)

Многообразие свойств белковых молекул определяется их первичной структурой, т.е. последовательностью аминокислот. При биосинтезе белка в живых системах, в отличие от неживой природы, реализуется два ее фунда­ментальных принципа: 1) принцип коплементарности; 2) принцип матричности, который осуществляется при синтезе ДНК, всех видов РНК, при делении кле­ток, при биосинтезе белка.

Биосинтез белка делится на несколько этапов: транскрипцию и трансля­цию. Транскрипция - переписывание информации путем синтеза на одной из цепей молекулы ДНК молекулы м-РНК, последовательность нуклеотидов которой точно соответствует (комплементарна) последовательности нуклеоти­дов матрицы - полипептидной цепи ДНК. Существуют механизмы «узнавания» начальной точки синтеза, выбора цепи ДНК, с которой считывается информа­ция, фермент ДНК-зависимая РНК-полимераза садится на ген промотор, и это пусковой механизм, начало транскрипции. РНК - полимераза раскручивает прилежащий виток спирали ДНК, две цепи ДНК в этом месте расходятся, и на одной из них - смысловой, или кодогенной, фермент РНК-полимераза осущест­вляет синтез м-РНК (и-РНК).

Имеются и механизмы завершения транскрипции, точное переписывание идет до тех пор, пока РНК-полимераза не встречает кодоны - терминаторы транскрипции: УАА, УАГ, УГА - стоп-кодоны, к которым нет т-РНК. В этом участке РНК полимераза отделяется как от матрицы ДНК, которая восстанав­ливает двухцепочечную структуру, так и от вновь синтезированной м-РНК.

Трансляция - передача или перевод информации, заключенной в после­довательности нуклеотидов молекулы м-РНК в последовательность ами­нокислот полипептидной цепи.

У прокариот (бактерии и цианобактерии), не имеющих оформленного яд­ра, рибосомы могут связываться с вновь синтезированной молекулой м-РНК сразу же после ее отделения от ДНК или даже до полного завершения ее синте­за.

У эукариот м-РНК сначала должна быть доставлена через ядерную обо­лочку в цитоплазму. Перенос осуществляется специальными белками, которые образуют комплекс с молекулой м-РНК. Кроме транспорта м-РНК к рибосомам эти белки защищают м-РНК от повреждающего действия цитоплазматических ферментов (комплекс м-РНК с белками в ядре носит название - информоферы, в цитоплазме заменяются белки и название комплекса м-РНК с белками - информосомы).

Для осуществления трансляции необходим процесс рекогниции - узнава­ние т-РНК своих аминокислот, он проходит в два этапа аминокислоты (А) ак­тивируется АТФ и узнающими ферментами (Е) - аминоацил т-РНК синтетазами. В цитоплазме существует целый набор таких ферментов, которые способны к пространственному узнаванию, с одной стороны, своей аминокислоты, а с другой - соответствующего ей антикадона т-РНК

I А+АТФ+Е→АДФ +АфЕ—аминоациладенилат (первый этап);

на втором этапе АфЕ (аминоациладенилат) соединяется с т-РНК (с ОН - груп­пой, находящейся на 3 — конце соответствующей т — РНК, а аминокислота при­соединяется своей карбоксильной группой), в итоге образуется аминоацил­аденилат т-РНК синтетаза.

Транспортные РНК имеют вид клеверного листа (тройчатый сложный лист), на черешке листа - акцепторный участок, содержащий семь пар основа­ний, имеется и одноцепочечный участок, который заканчивается последова­тельностью ЦЦА у всех т-РНК (а всего т-РНК в клетке более 60 видов, в связи с вырожденностью генетического кода), со свободной ОН - группой, к этому концу присоединяется транспортируемая аминокислота. Противоположный участок акцепторому черешку листа содержит в центре петли антикодон. Антикодон - это три нуклеотида, комплементарные коду м-РНК, который шифрует аминокислоту, доставляемую т-РНК к месту синтеза белка. Таким образом, с помощью системы т-РНК язык нуклеотидной последовательности м-РНК транслируется в язык аминокислотной последовательности пептида.

Биосинтез белка происходит на полирибосомах. Информационная матричная-РНК проходит по борозде (желобок) между двумя субчастицами рибосом. Полирибосома предоставляет собой м-РНК с нанизанными на ней рибосомами. Рибосомы про- и эукариот очень сходны по структуре и функциям. Они состоят из 2-х субчастиц большой и малой. У эукариот малая субчастица образована одной молекулой р-РНК и 33 молекулами разных белков. Большая субчастица объединяет три молекулы р-РНК и около 40 белков. Прокариотические рибо­сомы и рибосомы митохондрий и пластид содержат меньше компонентов.

Рибосомы формируются в ядрышке ядра, но обе субчастицы соединяются при участии катионов Mg только во время синтеза белка.

В рибосомах имеются две бороздки, в одной из них располагается м-РНК, в другой удерживается растущая полипептидная цепь. Кроме того, в рибосомах выделяют два участка, связывающих т-РНК: 1) А - участок аминоацильный, где размещается аминоацил - т-РНК, несущая определенную аминокислоту; 2) П -участок пептидильный, в котором происходит сборка аминокислот, соединен­ных пептидными связями.

Через одну рибосому в данный момент проходит сегмент м-РНК протя­женностью 30 или более нуклеотидов, но считывается только два триплета двумя т-РНК, расположенные рядом с м-РНК. В ходе трансляции можно выде­лить три фазы: 1) инициация (начало синтеза пептида); 2) элонгация (наращи­вание полипептидной цепи); 3) терминация (завершение синтеза пептида), для инициации трансляции нужен инициирующий кодон-АУГ, несущий информацию об аминокислоте - метионин.

Соответственно антикодон т-РНК, несущий метионин к рибосоме, должен представлять собой УАЦ.

Антикодон инициаторный т-РНК (УАЦ) позволяет малой субчастице при­соединиться к старт-кодону АУТ м-РНК, после чего происходит соединение большой и малой субчастиц и формируется функциональная рибосома. Затем молекула инициаторный т-РНК и связанный с ней метионин оказывается в П-пептидильном участке рибосомы. В А-участок рибосомы входит следующий код он м-РНК (например УУУ). За счет комплементарного спаривания нуклео­тидов кодона м-РНК - УУУ и антикодона т-РНК - ААА, аминокислота фенилаланин попадает в А-участок.

Таким образом, узнавание комплементарности кода м-РНК антикодону т-РНК происходит через малую субчастицу в ее А-участке. Посредством специ­ального фермента, находящегося в рибосоме, карбоксильная группа метионина (-СООН) присоединяется к аминогруппе фенилаланина (-NH₂) и образуется дипептид метионин (CO-NH-) фенилаланин, связанный с т-РНК фенилаланина. Затем кодон УУУ м-РНК переходит в П-участок, а А-участок освобождается для следующего кодона, рибосома прерывисто передвигается по м-РНК, т.е. сделает один шаг после встраивания аминокислоты с т-РНК в полипептидную цепь (либо скользит прерывисто сама м-РНК). В освобожденный А-участок по­ступает следующий кодон, например ГУГ, несущий информацию об аминокис­лоте валин.

Снова происходит спаривание кодона ГУГ м-РНК с антикодоном т-РНК -ЦАЦ, т.е. их комплементарное взаимодействие, в случае комплементарности между фенилаланином и валином образуется пептидная связь, фенилаланин те­ряет связь со своей т-РНК, образуется трипептид с т-РНК валина, а рибосома делает прерывистый следующий шаг, соответствующий одному кодону. Теперь следующий кодон м-РНК приходит в контакт с А-участком рибосомы, где он будет «опознан» специфически антикодоном т-РНК, с соответствующей здесь аминокислотой. И так считывается триплет за триплетом, т.е. происходит удли­нение пептида, фаза элонгации. Она включает в себя реакции от момента обра­зования первой пептидной связи до присоединения последней аминокислоты.

Фаза терминации, или завершения синтеза полипептида прекращается ко­гда в А-участок рибосомы входит один из стоп-кодонов (УАА, УАГ или УГА, как указывалось выше, к ним нет т-РНК. Особый белковый фактор освобожде­ния связывается со стоп-кодоном, попавшим в А-участок рибосомы. Прим этом к последней аминокислоте в пептидной цепи присоединяется вода, и ее карбок­сильный конец отделяется от т-РНК.

В результате завершения пептидная цепь теряет связь с рибосомой, кото­рая распадается на две субчастицы. Таким образом, на рибосоме синтезируется первичная структура белковой молекулы, обусловленная пептидной или ковалентной взаимосвязью между аминокислотами. Для включения одной амино­кислоты в полипептидную цепь необходимо 3 молекулы АТФ. Сборка пептид­ной цепи у бактерий осуществляется с большой скоростью, зависящей от тем­пературы: при 37°С она выражается в добавлении к полипептиду от 12 до 17 аминокислот в 1 секунду, у эукариот эта скорость ниже и выражается в добав­лении двух аминокислот в 1 секунду.

Схема передачи наследственной информации от ДНК к м-РНК и к белку

ДНК (фрагмент)
м-РНК (фрагмент)	АУГ	ГТА	УУУ	ГУГ	ЦГУ
Антикодоны т-РНК	УАЦ	ЦЦУ	ААА	ЦАЦ	ГЦА
Полипептид (фрагмент)	метионин	глицин	фенилаланин	валин	аргинин

1.2 Молекулярные основы наследственности с примерами решения ти­повых задач

Задача 1

На репликацию ДНК (удвоение, редупликацию)

Одна из цепочек ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов ГГТ ААА ТЦГ ГАГ ТАТ ГГТ АЦГ. Определите последовательность второй цепочки той же молекулы ДНК. Если известна последовательность нуклеотидов в первой цепочке, то для второй цепочки необходимо по принципу комплементарности заменить тимин на аденин, аденин на тимин, гуанин на цитозин, цитозин на гуанин.

Решение:

Первая цепочка ДНК:

Вторая цепочка ДНК: после удвоения

Ответ: последовательность нуклеотидов второй цепи молекулы ДНК ЦЦА ТТТ АГЦ ЦТЦ АТА ЦЦА ТГЦ.

Задача 2

На определение строения м-РНК по структуре ДНК

Определите м-РНК, если фрагмент смысловой (кодогенной) цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ЦТЦ ЦАТ ГАТ ААЦ ЦТГ. Поскольку транскрипция происходит по принципу комплементарности межмо­лекулярных взаимодействий нуклеотидов, образующих пары А-У, Г-Ц, следо­вательно м-РНК на данном участке будет иметь следующий вид:

Цепочка ДНК: Цепочка м-РНК:

В РНК, как отмечено выше, вместо азотистого основания тимина входит урацил.

Ответ: м-РНК ГАГ ГУА ЦУА УУГ ГАЦ

Задача 3

На определение строения молекулы белка по структуре молекулы ДНК

Фрагмент смысловой молекулы ДНК состоит из нуклеотидов, располо­женных в следующей последовательности: ТАЦ ААЦ ТГА ЦГЦ ТТТ АГА ЦТТ ЦАГЦЦЦ.

Определите состав и последовательность аминокислот в полипептидной цепи, закодированной в этом участке гена.

Решение: В начале определяем строение м-РНК, исходя из принципа ком­плементарности А-У и Г-Ц, что памятуя, что в РНК вместо тимина азотистое основание урацил.

Цепочка ДНК: Цепочка м-РНК:

По таблице генетического кода находим аминокислоты, которые закоди­рованы в данной м-РНК, всего 9 триплетов:

1) кодону (триплета) АУГ соответствует аминокислота - метионин,

2) УУГ - лейцин,

3) АЦУ-треонин,

4) ГЦГ-аланин,

5) ААА - лизин,

6) УЦУ-серин,

7) ГАА - глютаминовая кислота,

8) ГУЦ-валин,

9) ГТГ - глицин.

Ответ: последовательность аминокислот в полипептидной цепи: метио­нин, лейцин, треонин, аланин, лизин, серии, глютаминовая кислота, валин, гли­цин.

Задача 4

На определение структуры ДНК по строению молекулы белка.

Фрагмент молекулы белка миоглобина содержит аминокислоты, располо­женные в следующем порядке: валин - аланин - глютаминовая кислота - тиро­зин - серии - глютамин.

Напишите структуру участка молекулы ДНК, кодирующего эту последова­тельность аминокислот?

Решение: 1. По таблице генетического кода находим триплеты, кодирую­щие каждую из указанных аминокислот: валин - ГУУ, аланин - ГЦУ, глютаминовая кислота - ГАА, тирозин - УАУ, серии - УНУ, глютамин - ЦАА.

Полученная цепочка отражает строение молекулы м-РНК: ГУУ ГЦУ ГАА УАУ УЦУ ЦАА.

2. После этого определяем строение цепочки ДНК, которая кодировала строение м-РНК.

Цепочка м-РНК: ГУУ ГЦУ ГАА УАУ УЦУ ЦАА.

Ответ:

Кодогенная смысловая цепочка ДНК: ЦАА ЦГА ЦТТ АТА АГА ГТТ

| | | | | | | | | | | | | | | | | |

Вторая цепочка ДНК: ГТТ ГЦТ ГАА ТАТ ТЦТ ЦАА

Вторая цепочка ДНК достраивается по принципу комплементарности.

Задача 5

На определение антикодонов т-РНК по молекуле м-РНК.

Транспортная РНК доставляет аминокислоты к полирибосомам, как было отмечено выше 1.1 вначале аминокислота активируется АТФ, затем с помощью фермента аминоацил т-РНК - синтетазы присоединяется к участку т-РНК, образуя комплекс аминоациладенилат т-РНК - синтетаза. На противоположном конце от места прикрепления активированной на т-РНК аминокислоты нахо­дится антикодон, который может взаимодействовать с комплементарным, кодоном на молекуле м-РНК и передавать соответствующую аминокислоту для син­теза белка. Таким образом, антикодоны т-РНК осуществляют процесс трансля­ции: считывание информации с м-РНК на последовательность аминокислот 6 белковой молекуле.

Условие задачи: м-РНК имеет следующую последовательность кодонов: 1) АУГ 2) ЦЦЦ, 3) ГГЦ, 4) ААА, 5) УУУ, 6) ГГГ, 7) УГА. Определите последо­вательность к ним антикодонов т-РНК?

Решение: Поскольку считывание информации идет по принципу компле­ментарности, следовательно антикодоны т-РНК, доставляющие соответствую­щие аминокислоты, будут иметь следующий состав нуклеотидов: 1) УАЦ, 2) ГГГ, 3) ЦЦГ, 4) УУУ, 5) ААА, 6) ЦЦЦ. Кодон УГА входит в нонсенс - кодоны - терминаторы (УАА, УАГ, УГА - три триплета) к ним нет т-РНК, и на этих кодонах заканчивается биосинтез белка, следовательно к этому триплету не бу­дет и антикодона т-РНК.

Ответ: антикодоны т-РНК: 1) УАЦ, 2) ГГГ, 3) ЦЦГ, 4) УУУ, 5) ААА, 6)

ЦЦЦ.

Задача 6

Определение структуры молекулы белка по мутантной молекуле ДНК

Определите аминокислоты, входящие в молекулу белка, если она кодиру­ется следующей последовательностью кодонов в фрагменте кодогенной цепи ДНК: ТАЦ АЦА АЦГ ЦАА АТА ТАЦ АЦА ГЦГ. Как изменится ответ, если удалить четвертый, девятый, тринадцатый нуклеотиды?

Решение: 1. Вначале строим молекулу м-РНК (транскрипция).

Цепочка ДНК: Цепочка м-РНК:

2. Определяем по таблице генетического кода аминокислоты, соответст­вующие данным ко донам:

1) АУГ - метионин,

2) УГУ - цистеин,

3) УГЦ - цистеин,

4) ГУУ - валин,

5) УАУ - тирозин,

6) АУТ - метионин,

7) УГУ - цистеин,

8) ЦГЦ - аргинин.

Поскольку дано 8 кодонов фрагмента цепи ДНК, постольку в данный участок белка входит 8 аминокислот

3. Строим смысловую цепь ДНК после утраты трех нуклеотидов. Изме­ненный кодогенный фрагмент.

цепочки ДНК:

Измененный фрагмент цепочки м-РНК:

Ответ: аминокислоты, соответствующие данным ко донам:

1) АУГ - метионин,

2) ГУУ - валин,

3) ГГУ - глицин,

4) УАУ - тирозин,

5) АУГ - метионин

6) УГУ - цистеин,

7) УГЦ - аргинин.

Утрата 3-х нуклеотидов привела к перегруппировке кодовых триплетов, изменению информации в фрагменте молекулы белка, который включает уже не восемь, а только семь аминокислот, не стало двух аминокислот цистеина во 2-ом и 3-ем положениях, валин вместо четвертого положения встал на второе; в третьем положении новая аминокислота - глицин, тирозин с пятого положения сместился на четвертое, последние три аминокислоты остались незатронутыми.

Если было выпадение трех, рядом стоящих, нуклеотидов, то структура белка изменилась бы меньше.

Утрата первого нуклеотида привела бы к сдвигу считывания рамки ин­формации, что повлекло к замене всех аминокислот в данном фрагменте белка.

Задача 7

На определение молекулярного веса белка и молекулярного веса и длины кодирующего его гена

Белок содержит 177 аминокислот. Какую длину и вес имеет определяю­щий его ген, а также какой вес имеет данный белок, учитывая, что средний мо­лекулярный вес аминокислоты около 110, нуклеотида около 330, расстояние между двумя соседними нуклеотидами в молекуле ДНК 0,34 нм.

Решение: Исходный белок включает 177 аминокислот, вес одной амино­кислоты около 110, следовательно молекулярный вес белка 177x110=19470.

Каждая аминокислота кодируется триплетом нуклеотидов, следовательно в гене содержится 177x3=531 нуклеотид. Молекулярный вес гена составляет 531x330=175.230; длина гена - 531x0,34 нм=180,54 нм.

Ответ: молекулярный вес белка 19470, молекулярный вес кодирующего его гена - 175230, длина гена 180,54 нм.

Задача 8.

На определение состава нуклеиновых кислот

В молекуле ДНК на долю цитидиловых нуклеотидов приходится 30% оп­ределите процентное содержание других нуклеотидов, входящих в молекулу

ДНК.

Решение: Используем правило Чаргаффа ΣА =ΣT; ΣГ=ΣЦ. Отсюда следу­ет, что гуаниловых нуклеотидов 30%, на долю А+Т приходится 100-(З0+30) =40%. Адениловые и тимидиловые нуклеотиды в отдельности составляют 40:2=20%.

Ответ: В данную молекулу ДНК входит 30% гуаниловых, 20% адениловых и 20% тимидиловых нуклеотидов.

Задача 9

На определение состава нуклеиновых кислот

В молекуле ДНК обнаружено 600 тимидиловых нуклеотидов, составляю­щих 15% от общего количества нуклеотидов в этой молекуле ДНК. Сколько в ней содержится адениловых, гуаниловых, цитидиловых нуклеотидов.

Решение: по правилу Чаргаффа ΣА = ΣТ; ΣГ = ΣЦ 600, следовательно ΣА= 600 нуклеотидов, или 15%. Σ(А+Т)=600+600=1200 нуклеотидов или 30% .

(Σ +Ц)= 100-30=70%, составляем пропорцию:

30% - 1200 нуклеотидов

70% - х нуклеотидов

нуклеотидов,

значит Е(Г+Ц)=2800 нуклеотидов, поскольку ХГ=Щ, следовательно ΣГ= 1400 нуклеотидов.

Ответ: в молекуле ДНК содержится 600 адениловых, 1400 гуаниловых и 1400 цитидиловых нуклеотидов.

Таблица генетического кода Кодоны матричной РНК

Первое основание	Второе основание				Третье основание
	У	Ц	А	Г
У	УУУ Фен УУЦ Фен УУА Лей УУГ Лей	УЦУ Сер УЦЦ Сер УЦА Сер УЦГ Сер	УАУ Тир УАЦ Тир УАА Стоп УАГ Стоп	УГУ Цис УГЦ Цис УГА Стоп УГТ Три	У Ц А Г
Ц	ЦУУ Лей ЦУЦ Лей ЦУА Лей ЦУГ Лей	ЦЦУ Про ЦЦЦ Про ЦЦА Про ЦЦГ Про	ЦАУ Гис ЦАЦ Гис ЦАА Глн ЦАГ Глн	ЦГУ Apr ЦГЦ Арг ЦГА Apr ЦГГ Apr	У Ц А Г
А	АУУ Иле АУЦ Иле АУА Иле АУГ Мет	АЦУ Тре АЦЦ Тре АЦА Тре АЦГ Тре	ААУ Асн ААЦ Асн ААА Лиз ААГ Лиз	АГУ Сер АГЦ Сер АГА Арг АГГ Apr	У Ц А Г
Г	ГУУ Вал ГУЦ Вал ГУА Вал ГУГ Вал	ГЦУ Ала ГЦЦ Ала ГЦА Ала ГЦГ Ала.	ГАУ Асп ГАЦ Асп ГАА Глу ГАГГлу	ГГУ Гли ГГЦ Гли ГГА Гли ГГГ Гли	У Ц А Г

Примечание. Первое азотистое основание в триплете находится в левом верти­кальном ряду, второе - в верхнем горизонтальном, третье - в правом верти­кальном. На пересечении линий трех оснований выявляется искомая аминокис­лота.

Аминокислоты обозначены следующим образом: Ала - аланин, Apr - аспарагин, Асп- аспарагиновая кислота, Вал - валин, Гис - гистидин, Гли - глицин, Глн - глутамин, Глу - глутаминовая кислота. Иле - изолейцин, Лей - лейцин, Лиз - лизин, Мет - метионин, Про - пролин, Сер - серии, Тир - тирозин, Тре -треонин, Три - триптофан, Фен - фенилаланин, Цис - цистеин.