8. Четвертый пептид в нормальном гемоглобине (гемоглобин А) состоит из следующих аминокислот: нокислот: валин — лейцин — треонин — пролин — гистидин — лизин. У больного с синдромом спленомегалии при умеренной анемии обнаружен следующий состав четвертого пептида: валин — гистидин — лейцин — треонин — пролин — глутаминовая кислота — лизин. Определите изменения, произошедшие в ДНК, кодирующей четвертый пептид гемоглобина, после мутации.

Решение:

Сравним последовательности аминокислот нормального и мутировавшего четвертого пептида:

• Нормальный пептид: валин — лейцин — треонин — пролин — гистидин — лизин.
• Мутировавший пептид: валин — гистидин — лейцин — треонин — пролин — глутаминовая кислота — лизин.

Проанализировав последовательности, видим, что в мутировавшем пептиде произошла перестановка аминокислот: лейцин и гистидин поменялись местами, и вместо треонина появилась глутаминовая кислота.

Чтобы определить изменения в ДНК, воспользуемся таблицей генетического кода (она дана на фото). Определим кодоны для нормальных и мутировавших аминокислот:

• Валин: ГУУ, ГУЦ, ГУА, ГУГ
• Лейцин: УУА, УУЦ, ЦУУ, ЦУЦ, ЦУА, ЦУГ
• Треонин: УТЦ, УТЦ, АЦУ, АЦЦ, АЦА, АЦГ
• Пролин: ЦЦУ, ЦЦЦ, ЦЦА, ЦЦГ
• Гистидин: ЦАУ, ЦАЦ
• Лизин: ЛЛЛ, ЛЛА, ЛЛГ, ЛЛУ (в таблице обозначены как ААА, ААГ)
• Глутаминовая кислота: ГЛУ (в таблице обозначена как ГАГ, ГАА)

Нормальный пептид (примерные кодоны):

1. Валин: ГУУ
2. Лейцин: УУЦ
3. Треонин: АЦУ
4. Пролин: ЦЦУ
5. Гистидин: ЦАУ
6. Лизин: ААА

Мутировавший пептид (примерные кодоны):

1. Валин: ГУУ
2. Гистидин: ЦАЦ
3. Лейцин: УУЦ
4. Треонин: АЦУ
5. Пролин: ЦЦУ
6. Глутаминовая кислота: ГАГ
7. Лизин: ААА

Изменения в ДНК:

Сравнивая кодоны, видим, что произошла замена нуклеотида в третьей позиции второго кодона (изменение в лейцине), и замена нуклеотида в третьей позиции шестого кодона (изменение в лизине).

Более точный анализ:

Перестановка лейцина и гистидина, а также замена треонина на глутаминовую кислоту указывают на множественные мутации. Произошли точечные замены нуклеотидов.

Пример возможных изменений в ДНК:

• Валин (ГУУ) остался прежним.
• Нормально: Лейцин (УУЦ) → Мутация: Гистидин (ЦАЦ) — замена нескольких нуклеотидов.
• Нормально: Треонин (АЦУ) → Мутация: Лейцин (УУЦ) — замена нескольких нуклеотидов.
• Пролин (ЦЦУ) остался прежним.
• Нормально: Гистидин (ЦАУ) → Мутация: Треонин (АЦУ) — замена нескольких нуклеотидов.
• Нормально: Лизин (ААА) → Мутация: Глутаминовая кислота (ГАГ) — замена нескольких нуклеотидов.

Вывод: Мутация привела к замене аминокислот и изменению последовательности аминокислот в пептиде. Это произошло в результате точечных замен нуклеотидов в кодирующей ДНК, что привело к изменению кодонов и, соответственно, к изменению структуры белка.

Ответ: Мутация привела к изменению последовательности аминокислот в четвертом пептиде гемоглобина. Произошла замена лейцина на гистидин, а треонина на глутаминовую кислоту. Эти изменения вызваны точечными заменами нуклеотидов в соответствующих участках ДНК, кодирующей данный пептид.