Решите ... 1. Гемоглобин взрослого человека Нв А-белок-тетрамер, состоящий из двух α- и двух β-полипептидных цепей, α цепь включает 141 аминокислоту, β-цепь – 146. Сколько пар нуклеотидов входит в состав экзонов генов α- и β-цепей гемоглобина А?

2. Оперон фермента РНК – полимеразы кишечной палочки включает 9450 пар нуклеотидов, РНК – полимераза состоит из 329 аминокислот. Сколько кодирующих и некодирующих пар нуклеотидов входит в состав оперона РНК полимеразы?

3. Белок В – мономер. Ген, кодирующий этот белок, включает 5 интронов по 10 тысяч пар нуклеотидов и 4 экзона по 270 пар нуклеотидов.

а) Сколько нуклеотидов входит в состав кодирующей зоны и-РНК данного белка?

б) Сколько пар нуклеотидов (экзонов и интронов) входит в состав данного гена?

в) Сколько аминокислот входит в состав данного белка?

4. Сколько пар нуклеотидов входит в состав экзонов α и β цепей белка А, если известно, что α цепь состоит из 100 аминокислот, а β – цепь включает в себя 150 аминокислот.

5. В начальном фрагменте первого экзона гена a – полипептидной цепи нормального гемоглобина человека (Нв А) имеется следующая последовательность нуклеотидов:

3'... ЦАЦГТАААТГАГГААТЦЦТЦТТТГ…5'.

а) Какие аминокислоты кодируют 1, 3, 6 и 8 кодоны?

б) Как изменится аминокислотный состав этого белка, если в третьем кодоне второе основание будет заменено на Г?

в) В пятом кодоне произойдет делеция первого основания?

6. В первом экзоне гена a-глобиновой цепи гемоглобина А-взрослого человека начальные нуклеотиды кодирующей ДНК расположены в следующей последовательности:

5'... ЦАЦГТАААТТТАГГАЦТЦЦТЦТТТ…3'.

Как изменится аминокислотный состав a-полипептидной цепи этого белка, если произойдет одна из следующих мутаций:

а) В третьем кодоне второе основание будет заменено на Г?

б) В четвертом кодоне второе основание будет заменено на Г?

в) В пятом кодоне первое основание выпадает (произойдет делеция)?

7. Четвертый пептид в нормальном гемоглобине состоит из следующих аминокислот: валин-гистидин-лейцин-треонин-пролин-глутаминовая кислота-глутаминовая кислота-лизин. У больного с симптомом спленомегамии при умеренной анемии обнаружили следующий состав четвертого пептида: валин-гистидин-лейцин-треонин-пролин-лизин-глутаминовая кислота-лизин. Определите изменение в участке ДНК, кодирующем четвертый пептид гемоглобина, приведшее к заболеванию.

1. Для определения количества пар нуклеотидов входящих в экзоны генов α- и β-цепей гемоглобина А, нужно знать длину каждого экзона и умножить это значение на 2, так как у каждого гена есть 2 экзона (по два экзона на ген).
α-цепь: В данном случае α-цепь имеет 141 аминокислоту, а значит содержит 141 * 3 = 423 нуклеотида. Учитывая, что одна пара нуклеотидов содержит 2 нуклеотида, количество пар нуклеотидов входящих в экзоны гена α-цепи гемоглобина А: 423 / 2 = 211.

β-цепь: β-цепь имеет 146 аминокислот, а значит содержит 146 * 3 = 438 нуклеотидов. Аналогично, количество пар нуклеотидов входящих в экзоны гена β-цепи гемоглобина А: 438 / 2 = 219.

Таким образом, количество пар нуклеотидов входящих в состав экзонов генов α- и β-цепей гемоглобина А составляет 211 и 219 соответственно.

2. Для определения количества кодирующих и некодирующих пар нуклеотидов входящих в оперон РНК-полимеразы, нужно вычесть из общего количества пар нуклеотидов длину РНК-полимеразы в нуклеотидах. Затем это значение нужно поделить пополам, чтобы разделить на кодирующие и некодирующие регионы.

Общее количество пар нуклеотидов в опероне РНК-полимеразы: 9450.

Длина РНК-полимеразы в нуклеотидах: 329 * 3 = 987.

Количество некодирующих пар нуклеотидов: ((9450 - 987) / 2) = 4231.

Количество кодирующих пар нуклеотидов: ((9450 - 987) / 2) = 4231.

Таким образом, количество кодирующих и некодирующих пар нуклеотидов, входящих в состав оперона РНК-полимеразы, составляет 4231 каждый.

3.а) Для определения количества нуклеотидов, входящих в состав кодирующей зоны и-РНК белка В, нужно умножить количество аминокислот, из которых состоит белок, на 3. В данном случае, белок В состоит из одной аминокислоты, то есть кодирующая зона i-РНК белка В содержит 1 * 3 = 3 нуклеотида.

б) Для определения количества пар нуклеотидов входящих в состав данного гена, нужно умножить количество экзонов на сумму их длин. В данном случае, у гена есть 4 экзона, длина каждого из которых равна 270 нуклеотидов. Следовательно, количество пар нуклеотидов входящих в состав данного гена: 4 * 270 = 1080.

в) Для определения количества аминокислот, входящих в состав данного белка, нужно знать количество нуклеотидов, которые они кодируют. В данном случае, белок состоит из 4 экзонов, каждый из которых кодирует 270 нуклеотидов. Один нуклеотид кодирует одну аминокислоту. Таким образом, количество аминокислот входящих в состав данного белка: 4 * 270 = 1080.

4. Чтобы найти количество пар нуклеотидов, входящих в состав экзонов α- и β-цепей белка А, нужно умножить количество аминокислот каждой цепи на 3 и поделить на 2, так как одна пара нуклеотидов кодирует 2 аминокислоты.

α-цепь имеет 100 аминокислот, поэтому количество нуклеотидов входящих в экзоны α-цепи: (100 * 3) / 2 = 150.

β-цепь имеет 150 аминокислот, поэтому количество нуклеотидов входящих в экзоны β-цепи: (150 * 3) / 2 = 225.

Таким образом, количество пар нуклеотидов входящих в состав экзонов α и β цепей белка А составляет 150 и 225 соответственно.

5.а) Для определения, какие аминокислоты кодируют заданные кодоны, нужно использовать таблицу генетического кода.
Так как заданы кодоны, каждый из которых состоит из 3 нуклеотидов, нужно разделить последовательность нуклеотидов на группы по 3: ЦАЦ, ГТА, ААА, ТГА, ГГА, ААТ, ЦЦТ, ТТТ, ГТ…

После этого нужно сопоставить каждому кодону аминокислоту согласно таблице генетического кода:
- 1 кодон ЦАЦ: кодирует аминокислоту серин (Ser);
- 3 кодон ААА: кодирует аминокислоту лизин (Lys);
- 6 кодон ААТ: кодирует аминокислоту аспартат (Asp);
- 8 кодон ТТТ: кодирует аминокислоту фенилаланин (Phe).

Таким образом, 1 кодон ЦАЦ кодирует серин (Ser), 3 кодон ААА - лизин (Lys), 6 кодон ААТ - аспартат (Asp), 8 кодоны ТТТ - фенилаланин (Phe).

б) Если в третьем кодоне второе основание заменено на Г, то последовательность нуклеотидов будет выглядеть так: ЦАЦГТАААТГАГГААТЦЦТЦТТТГ…
Раньше в позиции третьего кодона был нуклеотид А, который кодирует аминокислоту аспарагин (Asn). Теперь в этой позиции находится нуклеотид Г, который кодирует аминокислоту глютамин (Gln). Таким образом, изменится аминокислотный состав этого белка: аспарагин (Asn) заменится на глютамин (Gln).

в) Если в пятом кодоне произойдет делеция первого основания, то последовательность нуклеотидов станет следующей: ЦЦТАААТГАГГААТЦЦТЦТТТГ…
Так как кодон состоит из трех нуклеотидов, теперь первый кодон будет выглядеть следующим образом: ТАА.
Однако дано, что имеет место делеция первого основания, поэтому первый основание пропадет.
Новая последовательность кодонов будет: ААА, ТГА, ГГА, ААТ, ЦЦТ, ТТТ, Г…
Таким образом, в пятом кодоне произойдет делеция первого основания.

6.а) Для определения, как изменится аминокислотный состав a-полипептидной цепи белка, если в третьем кодоне второе основание будет заменено на Г, нужно знать таблицу генетического кода.
В данном случае, третий кодон содержит пару ТТТ. Так как второе основание меняется на Г, новый кодон будет ТТГ.

Теперь нужно определить, какая аминокислота кодируется данным кодоном:
- ТТГ кодирует аминокислоту лейцин (Leu).

Таким образом, новый кодон ТТГ в третьем кодоне будет кодировать аминокислоту лейцин (Leu).

б) Для определения, как изменится аминокислотный состав a-полипептидной цепи белка, если в четвертом кодоне второе основание будет заменено на Г, нужно снова использовать таблицу генетического кода.
В данном случае, четвертый кодон содержит пару ТАА. Так как второе основание меняется на Г, новый кодон будет ТАГ.

Теперь нужно определить, какая аминокислота кодируется данным кодоном:
- ТАГ является стоп-кодоном, который не кодирует ни одну аминокислоту.

Поскольку стоп-кодон не кодирует аминокислоту, изменений в аминокислотном составе не произойдет.

в) Если в пятом кодоне первое основание выпадает, то нужно использовать таблицу генетического кода с учетом фреймшифта.

Исходная последовательность кодона: 3'... ЦАЦГТАААТТТАГГАЦТЦЦТЦТТТ…5'.

Если первое основание выпадает,