Подробное решение. № 1. Меньшая цепочка мономеров в молекуле инсулина (так называемая цепь А) заканчивается такими аминокислотами: лейцин — тирозин — аспарагин — тирозин — цистеин — аспарагин. Какой последовательностью нуклеотидов ДНК заканчивается соответствующий ген? № 2. Какой последовательностью нуклеотидов ДНК кодируется участок белка, если он имеет следующее строение: пролин — валин — аргинин — пролин — лейцин — валин — аргинин?

№ 1

Дана последовательность последних аминокислот цепи А инсулина:

лейцин — тирозин — аспарагин — тирозин — цистеин — аспарагин

Каждой аминокислоте соответствует один или несколько кодонов информационной РНК:

• лейцин: УУА, УУГ, ЦУУ, ЦУЦ, ЦУА, ЦУГ;

• тирозин: УАУ, УАЦ;

• аспарагин: ААУ, ААЦ;

• цистеин: УГУ, УГЦ.

Так как требуется последовательность ДНК, в кодирующей цепи вместо урацила У записываем тимин Т. Выберем по одному возможному триплету для каждой аминокислоты:

• лейцин — ЦТГ;

• тирозин — ТАЦ;

• аспарагин — ААЦ;

• тирозин — ТАЦ;

• цистеин — ТГЦ;

• аспарагин — ААЦ.

После последней аминокислоты должен находиться стоп-кодон, прекращающий синтез белка. Например, ТАА.

Следовательно, один из возможных вариантов окончания кодирующей цепи ДНК:

5′-ЦТГ–ТАЦ–ААЦ–ТАЦ–ТГЦ–ААЦ–ТАА-3′

Здесь:

• ЦТГ — лейцин;

• ТАЦ — тирозин;

• ААЦ — аспарагин;

• ТАЦ — тирозин;

• ТГЦ — цистеин;

• ААЦ — аспарагин;

• ТАА — стоп-кодон.

Матричная цепь ДНК будет комплементарна кодирующей и антипараллельна ей:

3′-ГАЦ–АТГ–ТТГ–АТГ–АЦГ–ТТГ–АТТ-5′

При транскрипции на матричной цепи образуется иРНК:

5′-ЦУГ–УАЦ–ААЦ–УАЦ–УГЦ–ААЦ–УАА-3′

Важно учитывать, что из-за вырожденности генетического кода ответ не является единственным. Например, для лейцина можно использовать шесть разных триплетов, а для тирозина, аспарагина и цистеина — по два. Кроме того, существуют три стоп-кодона: ТАА, ТАГ и ТГА.

Ответ № 1: один из возможных вариантов окончания кодирующей цепи гена:

5′-ЦТГ–ТАЦ–ААЦ–ТАЦ–ТГЦ–ААЦ–ТАА-3′.

№ 2

Дан участок белка:

пролин — валин — аргинин — пролин — лейцин — валин — аргинин

Определим возможные кодоны иРНК:

• пролин: ЦЦУ, ЦЦЦ, ЦЦА, ЦЦГ;

• валин: ГУУ, ГУЦ, ГУА, ГУГ;

• аргинин: ЦГУ, ЦГЦ, ЦГА, ЦГГ, АГА, АГГ;

• лейцин: УУА, УУГ, ЦУУ, ЦУЦ, ЦУА, ЦУГ.

Выберем по одному кодону для каждой аминокислоты:

• пролин — ЦЦУ;

• валин — ГУУ;

• аргинин — ЦГУ;

• пролин — ЦЦУ;

• лейцин — ЦУУ;

• валин — ГУУ;

• аргинин — ЦГУ.

Последовательность иРНК:

5′-ЦЦУ–ГУУ–ЦГУ–ЦЦУ–ЦУУ–ГУУ–ЦГУ-3′

Кодирующая цепь ДНК совпадает с иРНК по последовательности, но вместо урацила содержит тимин:

5′-ЦЦТ–ГТТ–ЦГТ–ЦЦТ–ЦТТ–ГТТ–ЦГТ-3′

Матричная цепь ДНК комплементарна кодирующей:

3′-ГГА–ЦАА–ГЦА–ГГА–ГАА–ЦАА–ГЦА-5′

Проверка:

• ЦЦТ — пролин;

• ГТТ — валин;

• ЦГТ — аргинин;

• ЦЦТ — пролин;

• ЦТТ — лейцин;

• ГТТ — валин;

• ЦГТ — аргинин.

Из-за вырожденности генетического кода возможны и другие последовательности. Число возможных вариантов кодирующей последовательности для этого участка равно:

4 · 4 · 6 · 4 · 6 · 4 · 6 = 55 296.

Ответ № 2: один из возможных вариантов кодирующей цепи ДНК:

5′-ЦЦТ–ГТТ–ЦГТ–ЦЦТ–ЦТТ–ГТТ–ЦГТ-3′.

Соответствующая матричная цепь:

3′-ГГА–ЦАА–ГЦА–ГГА–ГАА–ЦАА–ГЦА-5′.