Вопросы и задачи

1. Трансляция мРНК. Предскажите аминокислотную последовательность пептидов, синтезируемых в рибосомах в присутствии следующих матриц, считая, что считывание начинается с первого триплета на левом конце.

а)

б)

в)

г)

2. Можно ли, исходя из аминокислотной последовательности полипептида, предсказать нуклеотидную последовательность его мРНК1 Данная нуклеотидная последовательность в мРНК кодирует при строго определенной рамке считывания одну и только одну последовательность аминокислот в полипептиде. Можно ли, исходя из данной последовательности аминокислотных остатков в белке, например в цитохроме с, предсказать нуклеотидную последовательность единственной мРНК, кодирующей этот белок? Обоснуйте ваш ответ.

3. Сколько разных мРНК может кодировать одну аминокислотную последовательность? В качестве дополнительной иллюстрации к рассмотренному в предыдущей задаче вопросу напишите все возможные последовательности мРНК, которые способны кодировать простой трипептид Leu-Met-Туг: Ответив на этот вопрос, вы получите некоторое представление о числе разных мРНК, которые могут кодировать один полипептид.

4. Кодирование полипептида двухцепочечной ДНК. Транскрибируемая пепь двухцепочечной ДНК содержит последовательность

а) Какая последовательность мРНК может транскрибироваться с этой цепи?

б) Какая аминокислотная последовательность могла бы кодироваться этой последовательностью при считывании с 5-конца?

в) Предположим, что другая цепь этой ДНК тоже транскрибируется, а полученная мРНК транслируется. Совпадает ли полученная аминокислотная последовательность с последовательностью, которую вы привели в ответе иа вопрос б)? Объясните биологическое значение ваших ответов на вопросы б) и в).

5. Метионину соответствует только один кодон. Метионин - одна из двух аминокислот, которым соответствует всего один кодон. Этот единственный кодон метионина может кодировать как инициирующий остаток, так и внутренние остатки метионина в полипептидах, синтезируемых Е. coli. Объясните, каким образом это происходит.

6. Синтетические мРНК. Каким образом вы синтезировали бы полирибонуклеотид, который можно было бы использовать в качестве мРНК, кодирующей преимущественно остатки фенилаланина и небольшое число остатков лейцина и серина? Какие еще аминокислоты, но в гораздо меньших количествах, колировались бы таким полирибону клеотидом?

7. Непоредственные энергетические затраты при биосинтезе белка. Определите минимальные энергетические затраты (в расчете на число высокоэнергетических фосфатных групп), необходимые для биосинтеза Р-глобиновой цепи гемоглобина (146 остатков) из всех аминокислот, АТР и GTP. Сравните ваш ответ с расходами энергии на биосинтез линейной цепи гликогена, включающей 146 остатков глюкозы, соединенных - связью, и синтезируемой из глюкозы в присутствии АТР. Какова, исходя из ваших ответов, дополнительная энергетическая стоимость Р-глобиновой молекулы, обусловленная тем, что в отличие от гликогена при ее построении необходимо реализовать определенную генетическую информацию?

8. Непрямые затраты на синтез белка. Наряду с непосредственными энергетическими затратами на синтез белка, рассмотренными в предыдущем вопросе, клетка производит и непрямые затраты энергии, связанные с образованием требуемых для синтеза белка биокатализаторов. Сопоставьте факторы, определяющие непрямые расходы, которые приходится нести эукариотической клетке при синтезе линейных - цепей гликогена и при биосинтезе полипептидов.

9 Предсказание антикодонов, исходя из кодонов. Большинству аминокислот соответствует больше чем один кодон, больше чем одна тРНК и больше чем один антикодон. Напишите все возможные антикодоны для четырех глициновых кодонов:

а) На основании вашего ответа скажите, какие из положений антикодона определяют в первую очередь его специфичность в случае глицина

б) Какие из кодон-антикодоновых пар содержат «качающуюся» пару оснований?

в) В какой из кодон-антикодоновых пар все три пары оснований образованы за счет прочных уотсон-криковских водородных связей?

г) Использование какой из кодон-антикодоновых пар в биологическом синтезе белка наименее вероятно? Почему?

10. Необычная тРНК. Недавно была обнаружена тРНК, антикодон которой узнает и связывает тетрануклеотидную последовательность мРНК. Предскажите, как повлияет на аминокислотную последовательность полипептида участие этой необычной тРНК в его синтезе.

11. Как влияет изменение одного основания в мРНК на аминокислотную последовательность полипептида? Очень важные доказательства, подтверждающие правильность расшифрованного генетического кода, были получены при изучении природы мутаций, приводящих к замене одного остатка в аминокислотной последовательности белка. Какая из перечисленных ниже замен одной аминокислоты на другую согласуется с генетическим кодом? Какая из замен не может быть результатом изменения одного единственного основания в мРНК? Почему?

12. Причина мутации, приводящей к образованию серповидных эритроцитов. В гемоглобине серповидных эритроцитов в 6-м положении -глобиновой цепи вместо глутаминовой кислоты (присутствующей в нормальном гемоглобине А) обнаружен валин. Какое изменение, произошедшее в кодоне для глутаминовой кислоты, привело к ее замене на валин?