§ 22. Молекулярна генетика. Подвоєння ДНК. Генетичний код. Сучасне визначення понять «ген», «генотип», «генофонд»

• До змісту відповідей зошита

1. Розгляньте малюнок. Опишіть, як відбувається реплікація ДНК, за яким принципом.

Реплікація (самоподвоєння) ДНК відбувається за напівконсервативним принципом матричного синтезу. Під час цього процесу подвійна спіраль вихідної молекули ДНК розплітається, і кожен із двох ланцюгів стає матрицею (основою) для синтезу нового комплементарного ланцюга. Синтез здійснюється за участю ферментів (насамперед ДНК-полімераз) згідно з принципом комплементарності нітрогенових основ: навпроти аденіну (А) стає тимін (Т), а навпроти гуаніну (Г) — цитозин (Ц). У результаті утворюються дві ідентичні подвійні спіралі ДНК, кожна з яких містить один материнський («старий») ланцюг і один новосинтезований.

2. Визначте кількість цитозинових нуклеотидів у молекулі ДНК, якщо аденілові нуклеотиди становлять 30 % від загальної кількості нуклеотидів.

Дано:

• $A = 30\,\%$

Правила та формули:

• Згідно з першим правилом Чаргаффа: кількість аденілових нуклеотидів дорівнює кількості тимідилових ($A = T$), а кількість гуанілових дорівнює кількості цитозинових ($G = C$).
• Сума всіх нуклеотидів у молекулі ДНК становить: $A + T + G + C = 100\,\%$.

Розв’язання:

1. Оскільки $A = T$, уміст тимідилових нуклеотидів становить: $T = 30\,\%$.
2. Сумарний уміст аденіну й тиміну: $A + T = 30\,\% + 30\,\% = 60\,\%$.
3. На частку цитозину й гуаніну припадає: $100\,\% - 60\,\% = 40\,\%$.
4. Оскільки $G = C$, частка цитозинових нуклеотидів становить: $40\,\% : 2 = 20\,\%$.

Відповідь: А (20 %)

Обґрунтування: За правилом Чаргаффа $A = T = 30\,\%$, на пару $G + C$ залишається $40\,\%$, тому цитозинові нуклеотиди становлять рівно $20\,\%$.

3. Користуючись таблицею генетичного коду для ДНК в підручнику, визначте триплети, які кодують амінокислоти.

• Аланін (Ала): ГЦА, ГЦТ, ГЦЦ, ГЦГ
• Аргінін (Арг): ЦГА, ЦГТ, ЦГЦ, ЦГГ, АГА, АГГ
• Аспарагін (Асн): ААТ, ААЦ
• Аспарагінова кислота (Асп): ГАТ, ГАЦ
• Валін (Вал): ГТА, ГТТ, ГТЦ, ГТГ
• Гістидин (Гіс): ЦАТ, ЦАЦ
• Гліцин (Глі): ГГА, ГГТ, ГГЦ, ГГГ
• Глутамін (Глн): ЦАА, ЦАГ
• Глутамінова кислота (Глу): ГАА, ГАГ

4. Інформація може бути правдивою й хибною. Позначте біля кожного правдивого твердження «+», біля хибного — «–».

• [+] Генетичний код є виродженим, бо одна амінокислота може кодуватися кількома триплетами.
• [+] Генетичний код є специфічним: кожній амінокислоті відповідають лише певні кодони, які не можуть кодувати інші амінокислоти.
• [+] Генетичний код є однозначним, бо кожен триплет кодує лише одну певну амінокислоту, а генетична інформація зчитується лише одним способом.
• [+] Генетичний код є безперервним: у кодуванні беруть участь усі нуклеотиди, код не має сигналів розділення (розділових знаків).

5. Установіть відповідність між поняттям і його визначенням.

• Ген — Ділянка молекули ДНК, що містить інформацію про первинну структуру молекули білка або РНК і визначає можливість розвитку ознаки.
• Геном — Повний набір спадкової інформації, що міститься в кожній клітині організмів певного виду (сукупність генів гаплоїдного набору хромосом).
• Генотип — Сукупність генів певного конкретного організму.
• Генофонд — Сукупність усіх генів і їхніх варіацій, що містяться в особин певної популяції, виду або групи організмів.

6. Додайте до вказаного терміна ще кілька із цієї теми. Запишіть їхні визначення, використовуючи додаткові джерела інформації.

• Універсальність генетичного коду — властивість коду бути єдиним та однаковим для всіх живих організмів, що існують на Землі.
• Триплетність генетичного коду — властивість, згідно з якою кожну амінокислоту в поліпептидному ланцюзі кодує послідовність із трьох послідовних нуклеотидів (кодон/триплет).
• Неперекривність генетичного коду — властивість, за якої кожен нуклеотид входить до складу лише одного триплету і зчитується під час трансляції тільки один раз.
• Стоп-кодони (термінуючі кодони) — триплети (в іРНК: УАА, УАГ, УГА), які не кодують жодної амінокислоти, а слугують сигналом для завершення біосинтезу білка.