Ποια από τις παρακάτω πορείες καταλύεται από το ένζυμο αντίστροφης μεταγραφάσης; α. RNA → DNA β. DNA → RNA γ. RNA → RNA δ. RNA → πρωτεΐνες
Σκέψη / Μεθοδολογία: Ανακαλούμε ότι η αντίστροφη μεταγραφάση, που υπάρχει σε ορισμένους ιούς, χρησιμοποιεί RNA ως καλούπι για να συνθέσει DNA — αντίστροφα από τη συνηθισμένη μεταγραφή.
Απάντηση: Σωστή είναι η (α): RNA → DNA.
Αν το 20% των βάσεων ενός δίκλωνου τμήματος βακτηριακού DNA είναι αδενίνη-θυμίνη ποιο θα είναι το ποσοστό των βάσεων γουανίνη-κυτοσίνη του RNA που μεταγράφεται από αυτό το DNA; α. 20% β. 60% γ. 80% δ. 40%
Σκέψη / Μεθοδολογία: Αν το άθροισμα Α+Τ στο δίκλωνο DNA είναι 20%, τότε το άθροισμα G+C είναι 100%-20%=80%. Το RNA που μεταγράφεται είναι συμπληρωματικό μιας αλυσίδας του DNA, οπότε η συνολική περιεκτικότητά του σε G+C αντιστοιχεί στην ίδια αναλογία G+C του DNA από το οποίο προέρχεται.
Απάντηση: Σωστή είναι η (γ) 80%.
Σε ποιο στάδιο της ροής της γενετικής πληροφορίας βρίσκει εφαρμογή η συμπληρωματικότητα των βάσεων;
Σκέψη / Μεθοδολογία: Η συμπληρωματικότητα βάσεων δεν αφορά μόνο ένα στάδιο — εφαρμόζεται σε όλη τη ροή της γενετικής πληροφορίας.
Απάντηση: Η συμπληρωματικότητα των βάσεων εφαρμόζεται σε όλα τα στάδια της ροής της γενετικής πληροφορίας: στην αντιγραφή (σύνθεση νέας αλυσίδας DNA συμπληρωματικής της μητρικής), στη μεταγραφή (σύνθεση RNA συμπληρωματικού της μη κωδικής αλυσίδας DNA), και στη μετάφραση (πρόσδεση του αντικωδικονίου του tRNA στο συμπληρωματικό κωδικόνιο του mRNA).
Τμήμα μιας μη κωδικής αλυσίδας βακτηριακού DNA έχει την παρακάτω αλληλουχία βάσεων: 3'-TAC TGC ATA ATG ATT-5'. Ποια είναι η ακολουθία βάσεων της συμπληρωματικής αλυσίδας DNA; Ποια θα είναι η αλληλουχία των κωδικονίων στο mRNA που μεταγράφεται από αυτή την αλυσίδα; Ποια είναι τα αντικωδικόνια για κάθε κωδικόνιο του RNA; Χρησιμοποιήστε τον πίνακα με το γενετικό κώδικα για να καθορίσετε την ακολουθία των αμινοξέων του πεπτιδίου που θα συντεθεί από το mRNA. Μην παραλείψετε να συμπληρώσετε τα 5' και 3' άκρα των νουκλεϊκών οξέων.
Σκέψη / Μεθοδολογία: Πρώτα βρίσκουμε τη συμπληρωματική (κωδική) αλυσίδα DNA με βάση Α-Τ, G-C. Μετά συνθέτουμε το mRNA συμπληρωματικό της μη κωδικής αλυσίδας (με U αντί Τ), προσέχοντας την αντιπαράλληλη φορά. Βρίσκουμε τα αντικωδικόνια ως συμπληρωματικά των κωδικονίων. Τέλος χρησιμοποιούμε τον πίνακα γενετικού κώδικα για τα αμινοξέα.
Λύση:
Απάντηση: Συμπληρωματική αλυσίδα DNA: 5'-ATG ACG TAT TAC TAA-3'. mRNA: 5'-AUG ACG UAU UAC UAA-3'. Αντικωδικόνια: 3'-UAC-5', 3'-UGC-5', 3'-AUA-5', 3'-AUG-5' (το UAA δεν έχει αντικωδικόνιο, είναι κωδικόνιο λήξης). Πεπτίδιο: Μεθειονίνη - Θρεονίνη - Τυροσίνη - Τυροσίνη.
Πρόσεξε: Προσοχή στην αντιπαράλληλη φορά: το mRNA γράφεται 5'→3' αντίστροφα σε σχέση με τη φορά ανάγνωσης 3'→5' της μη κωδικής αλυσίδας.
Να συμπληρώσετε τις βάσεις και τα αμινοξέα στον παρακάτω πίνακα: (Να χρησιμοποιηθεί ο πίνακας με το γενετικό κώδικα, από τον οποίο θα επιλέξετε μόνο ένα κωδικόνιο για κάθε αμινοξύ).
Ο πίνακας έχει 5 στήλες (κωδικόνια) και τις γραμμές: «Δίκλωνη αλυσίδα DNA» (επάνω η κωδική αλυσίδα 5'→3', κάτω η συμπληρωματική της), «mRNA», «Αντικωδικόνιο», «Αμινοξέα». Τα δεδομένα είναι:
1η στήλη: κωδική αλυσίδα G , συμπληρωματική _ T A.
2η στήλη: αμινοξύ λευκίνη.
3η στήλη: κωδική αλυσίδα A A , mRNA _ U.
4η στήλη: αμινοξύ φαινυλαλανίνη.
5η στήλη (3' άκρο της κωδικής): συμπληρωματική αλυσίδα C T, mRNA U _.
Όλα τα υπόλοιπα κελιά είναι κενά.
Σκέψη / Μεθοδολογία: Η κωδική αλυσίδα του DNA έχει την ίδια αλληλουχία με το mRNA (με T στη θέση του U) και η μη κωδική είναι συμπληρωματική της. Από τα δεδομένα κάθε στήλης βρίσκουμε το πλήρες κωδικόνιο και από τον γενετικό κώδικα το αμινοξύ· όπου δίνεται το αμινοξύ, επιλέγουμε ένα από τα κωδικόνιά του. Το αντικωδικόνιο είναι συμπληρωματικό και αντιπαράλληλο του κωδικονίου.
Λύση:
Απάντηση: Κωδική αλυσίδα DNA: 5'-GAT CTT AAT TTT TGA-3'. Συμπληρωματική αλυσίδα: 3'-CTA GAA TTA AAA ACT-5'. mRNA: 5'-GAU CUU AAU UUU UGA-3'. Αντικωδικόνια: 3'-CUA-5', 3'-GAA-5', 3'-UUA-5', 3'-AAA-5', — (κωδικόνιο λήξης). Αμινοξέα: ασπαρτικό οξύ – λευκίνη – ασπαραγίνη – φαινυλαλανίνη – λήξη.
Πρόσεξε:
Από πρόδρομα ερυθρά αιμοσφαίρια απομονώνουμε mRNA που κωδικοποιεί τη β-αλυσίδα της αιμοσφαιρίνης A και το βάζουμε σε εκχύλισμα βακτηριακών κυττάρων. Παρατηρούμε σύνθεση β αλυσίδων της αιμοσφαιρίνης. Εξηγήστε το φαινόμενο. (Το εκχύλισμα κυττάρων περιέχει όλα τα λειτουργικά συστατικά που είναι απαραίτητα για τη διαδικασία της πρωτεϊνοσύνθεσης).
Σκέψη / Μεθοδολογία: Ανακαλούμε ότι ο γενετικός κώδικας είναι σχεδόν καθολικός — το mRNA οποιουδήποτε οργανισμού μεταφράζεται σωστά σε εκχύλισμα κυττάρων άλλου οργανισμού.
Απάντηση: Ο γενετικός κώδικας είναι σχεδόν καθολικός: όλοι οι οργανισμοί χρησιμοποιούν την ίδια αντιστοίχιση κωδικονίων-αμινοξέων. Το εκχύλισμα βακτηριακών κυττάρων περιέχει όλα τα απαραίτητα λειτουργικά συστατικά της μετάφρασης (ριβοσώματα, tRNA, ένζυμα, ενέργεια), τα οποία «διαβάζουν» οποιοδήποτε mRNA με τον ίδιο τρόπο, ανεξάρτητα από την προέλευσή του. Γι' αυτό το ανθρώπινο mRNA της β-αλυσίδας μεταφράζεται σωστά στο βακτηριακό εκχύλισμα, παράγοντας τη σωστή πρωτεϊνική αλυσίδα.