 |
|
Екзон-інтронна організація геному
Розв’язуючи задачі цього типу, слід пам’ятати, що більшість структурних генів еукаріот (ділянки ДНК) внутрішньо неоднорідні. Вони складаються із екзонних (інформативних) та інтронних (беззмістовних) фрагментів.
Під час транскрипції у ядрі спочатку синтезується про-і-РНК (незріла), що містить у собі і екзони, і інтрони. Потім за допомогою комплексу ферментів беззмістовні ділянки вирізаються та руйнуються, а змістовні сполучаються (зрощуються) у новий полінуклеотидний ланцюг – зрілу і-РНК. Ця екзонна і-РНК поступає до рибосом, де й відбувається збирання поліпептиду (трансляція). Механізм дозрівання і-РНК у ядрі називається процесинг.
Алгоритм розв’язання та оформлення запису задач
Задача 1.41
Структурний ген (фрагмент молекули ДНК) містить 384 цитидилових нуклеотиди, що складає 20 % від їх загальної кількості. У екзонних ділянках цього гена закодований білок, що складається із 120 амінокислотних залишків.
1. Визначте нуклеотидний склад гена.
2. Чому дорівнює молекулярна маса інтронних ділянок гена?
3. Наскільки зріла і-РНК коротша за про-і-РНК?
Розв’язання
1. Визначимо загальну кількість нуклеотидів у фрагменті ДНК. Оскільки на цитидилові нуклеотиди припадає 20 % від загальної кількості, то загальна кількість нуклеотидів становить 384 х 100 % : 20 % = 1920 (нуклеотидів).
Число гуанілових нуклеотидів дорівнює числу цитидилових, а аденілових та тимідилових міститься по (1920- 384 х 2) : 2 = 576 (нуклеотидів).
1. Знайдемо кількість нуклеотидів у екзонних ділянках гена: 120 х 3 х 2 = 720 (нуклеотидів).
Тоді в інтронних ділянках гена буде 1920-720 = 1200 (нуклеотидів). Їх молекулярна маса становить 345 х 1200 = 414000 (а.о.м.).
1. Довжина молекули про-і-РНК дорівнює довжині структурного гена:
0,34 х 960 = 326,4 (нанометри).
Зріла і-РНК складається лише з інформативної частини, її довжина дорівнює
0,34 х 360 = 122,4 (нанометри).
Різниця по довжині про-і-РНК та зрілої і-РНК складає
326,4 – 122,4 = 204 (нанометри).
Задачі для самостійного розв’язання
Задача 1.42
Структурний ген ферменту РНК-полімерази включає 9450 пар нуклеотидів. Відомо, що РНК-полімераза складається із 329 амінокислотних залишків. Скільки кодуючих і некодуючих нуклеотидних пар входять до складу гена РНК-полімерази? Яка молекулярна маса зрілої і-РНК?
Задача 1.43
Відомо, що IХ фактор зсілості крові – антигемофільний білок, що складається із 415 амінокислотних залишків. Локус гена, що кодує цей білок, знаходиться в одній із аутосом.
1. Скільки нуклеотидів входить до складу екзонів гена даного білка?
2. Скільки нуклеотидів входить до складу інтронів цього гена, якщо загальна маса гена дорівнює 1431750?
3. Як називається хвороба, причиною якої є мутація даного гена?
Задача 1.44
Гемоглобін дорослої людини Нb А – білок-тетрамер, що складається з двох А- та двох В-поліпептидних ланцюгів. А-ланцюг включає 141 амінокислотний залишок, В-ланцюг – 146. Скільки пар нуклеотидів входить до складу екзонів генів А- та В-ланцюгів гемоглобіну А?
Задача 1.45
Встановлено, що молекула про-і-РНК включає 900 нуклеотидів, причому на інтронні ділянки припадає 300 нуклеотидів. Визначте, яку кількість амінокислот містить поліпептид.
Задача 1.46
Встановлено, що молекула про-і-РНК складається із 1800 нуклеотидів, причому на інтронні ділянки припадає 600 нуклеотидів. Визначте, яку кількість амінокислот включає поліпептид.
Задача 1.47
Встановлено, що молекула про-і-РНК включає 900 нуклеотидів, причому на інтронні ділянки припадає 300 нуклеотидів. Визначте довжину і масу молекули і-РНК, яка братиме участь у трансляції.
Задача 1.48
Встановлено, що в молекулі про-і-РНК на інтронні ділянки припадає 800 нуклеотидів. Визначте повну масу та розмір структурного гена, якщо у ньому закодований поліпептид з масою 20000 а.о.м.
Задача 1.49
Оперон (сукупність структурних генів та гена-оператора) включає 9300 нуклеотидів. У ньому закодовані три поліпептидні ланцюги, кожен з яких складається із 250 амінокислотних залишків. Інтронні фрагменти мають таку саму масу як екзони. Визначте лінійні розміри гена-оператора.
Задача 1.50
Оперон (сукупність структурних генів та гена-оператора) включає 10800 нуклеотидів. У ньому закодовані три поліпептидні ланцюги, кожен з яких складається із 360 амінокислотних залишків. На інтронні ділянки структурних генів припадає 3600 нуклеотидів. Визначте молекулярну масу гена-оператора.
Задача 1.51
Оперон (сукупність структурних генів та гена-оператора) включає 10800 нуклеотидів. У ньому закодовані три поліпептидні ланцюги, кожен з яких складається із 360 амінокислотних залишків. На інтронні ділянки структурних генів припадає 3600 нуклеотидів. Визначте лінійні розміри гена-оператора.