Как найти стоп кодон ирнк - Исправление недочетов и поиск решений вместе с Examum.ru

Текст и опубликованные материалы являются интеллектуальной собственностью Беллевича Юрия Сергеевича. Копирование, распространение
(в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов
без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов вопроса и разрешения их использования,
обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

Definition

A stop codon is a genetic code that signals the end of protein manufacturing inside the cell, like a period at the end of a sentence. The three stop codons are nucleotide base triplets that play an important role in intracellular protein synthesis; physiological and/or anatomical changes are possible if a stop codon is in the wrong position on a DNA or RNA strand, or if the code sequence is changed.

stop codon

Nucleotide bases in the genetic code

What is a Stop Codon?

A stop codon is a single nucleotide triplet that provides an end-point for protein synthesis. If you already know something about how proteins are made inside the cell (do ribosomes and transfer RNA ring a bell?), you can imagine the line of messenger RNA working its way through a ribosome. A stop codon tells the ribosome and transfer DNA that the process can stop and the new polypeptide chain can be released. If ribosomes and transfer DNA are still a mystery, either read on or visit the protein synthesis page.

Without stop codons, an organism is unable to produce specific proteins. The new polypeptide (protein) chain will just grow and grow until the cell bursts or there are no more available amino acids to add to it. Both start and stop codons in DNA and RNA, just as their names suggest, provide start and stop instructions that regulate the length of a polypeptide chain. Each chain is the result of single amino acids connected in a particular order, as seen below.

stop codon amino acid protein synthesis polypeptide chain

From simple amino acids to complex protein

Genes are chemical codes that give groups of cells the instructions for protein production (coding genes) or decide when to make these protein-producing codes available (non-coding genes). When we think of the word codon we should immediately think of protein synthesis and our DNA. All organisms have a lot of non-coding (non-protein producing) information in their DNA but this subject needs its own article. When learning about the stop codon, it is enough to know that a codon is a three-letter code. This code either matches an amino acid or tells the cell when it is time to start (start codon) or stop (stop codon) adding amino acids to a polypeptide chain.

All codons are made up of three nucleotide bases and named according to the order of these bases – for example, the stop codon TAG tells us that it is made up of thymine, followed by adenine, followed by guanine. To truly understand the importance of the stop codon it’s useful to refresh our knowledge of DNA construction and protein synthesis.

stop codon DNA structure nucleotide adenine guanine thymine cytosine

The basic structure of DNA – note the four bases.

Stop Codons in Protein Synthesis

In protein synthesis, stop codons play an essential role. Every organism’s DNA is constructed from sugar, phosphate, and the nucleotide bases cytosine (C), guanine (G), adenine (A), and thymine (T). DNA forms a double-helix structure of two connected strands; the nucleotide bases provide the connection points, each attaching to specific partners. Two identical bases cannot connect, such as thymine to thymine or adenine to adenine. These bases are also extremely limited as to their choice of partner. Thymine attaches to adenine, adenine to thymine, guanine bonds with cytosine, and cytosine with guanine. It is important to remember these fixed partners: TA/AT and CG/GC. Things get a little more complicated when portions of DNA code are copied onto a strand of RNA during the transcription process of protein synthesis. When this happens, uracil replaces thymine; the fixed partners in RNA are UA/AU and CG/GC.

stop codon DNA RNA differences structure nucleotide bases strands

DNA and RNA differences

Stop Codons and Transcription

Gene sequences often run up to thousands of nucleotides in length. This means that figuring out the genetic code of any organism can be a real headache for scientists. To make things easier, when they identify a gene or allele they give it the equivalent of a GPS code – a cytogenic location. For example, the gene that shows a cell how to manufacture type I keratin 9, a protein found in the skin of our hand palms and foot soles, is found at cytogenic location 17q21.2.

The cytogenic location tells scientists where to locate different protein-manufacturing instructions. It is also important to remember that, while every cell nucleus contains the instructions to produce a fully-functioning organism, most genes are only expressed (activated) in specific tissues; KRT-9 is expressed in the skin cells of the palms and soles, while a liver cell nucleus also contains the instructions for keratin 9 production but the gene is not expressed.

stop codon karyotype chromosome pairs

Human karyotype: see the long and short arms?

Only around 1% of the human genome codes for proteins; it is thought that the rest of the code regulates how and when these proteins are produced. Non-coding DNA – previously called junk DNA – is now understood to monitor and control protein synthesis. It is noncoding DNA in combination with certain protein factors that decides when it is time for the double-helix structure to unzip so that the recipe (KRT-9) for type I keratin 9 can be copied, taken out of the nucleus, and sent to a ribosome so that this protein can be produced. Once the DNA has unzipped, a single strand of pre-messenger RNA is produced, transcription factors dictate when the copying process ends, the DNA zips back up and the now-complete mRNA strand moves out of the nucleus.

Although lots of sources talk about a mirrored mRNA copy, they do not always mention that this is a mirrored copy of a mirrored copy and, therefore, an exact copy of the coding strand of DNA. This is easier to understand when you consider that DNA is constructed from two separate strands – the coding (sense) strand that runs one way and the template (antisense) strand that runs antiparallel to it. If, for example, the sense strand runs left to right, the antisense strand runs right to left. If the sense strand contains the sequence AAAGCC, the antisense strand will consist of partner nucleotides running in the opposite direction: GGCTTT. RNA then transcribes (copies) the code of the antisense strand in an antiparallel fashion, so from left to right – exactly like the sense strand. That means the code of the RNA will be AAAGCC – exactly the same as the code of the antisense strand of DNA. There is only one potential difference – the partner of adenine in DNA is thymine but in RNA, thymine is replaced with uracil.

Once these attachments have been made during the process of DNA transcription, the RNA strand is renamed messenger RNA or mRNA.

stop codon DNA RNA transcription nucleotide bases

The transcription process – highly simplified!

A DNA start codon usually carries the code ATG (in mRNA, this is AUG), although other codons have been discovered that also initiate the translation of genes such as GUG and UUG. The code AUG also produced an amino acid called methionine so other factors in the form of enzymes play a role in knowing when a start codon is, in fact, a start codon and not just another amino acid to add to the polypeptide chain. Messenger RNA does not understand the meaning of the start codon, whatever code this happens to be. It simply copies it. The start codon is only of use during the translation phase of protein synthesis and the same applies to the stop codon.

Scientists agree that there are three stop codons – also called nonsense codons or termination codons – in the human genetic code. These are TAG, TAA, and TGA (DNA) and UAG, UAA, and UGA (RNA). Again, TAG, TAA, and TGA do not act as stop codons during transcription but are copied (substituting thymine for uracil) by RNA. Stop codons neither code for an amino acid nor belong to the non-coding group of genes but are a separate entity. Their recognition is much simpler than the recognition of the start codon. While the start codon also codes for an amino acid called methionine, stop codon amino acids do not exist; their triplet nucleotide sequences do not encode part of a polypeptide chain but only act to end the transcription and translation processes.

stop start codon amino acid sequence chart nucleotide bases

Triplet codes for amino acids and stop codons

Stop Codons and Translation

The mRNA strand leaves the nucleus of the cell and travels to the cytoplasm, endoplasmic reticulum, or mitochondria where it enters between the subunits of a ribosome. The first codon ‘docking station’ inside a ribosome is the correct fit for methionine or one of the other nucleotide triplets that can play the part of start codon as well as code for an amino acid. This famous paper is two decades old, but we still don’t have a complete list of non-methionine start codons.

Once the start codon of the mRNA has been detected it is time for transfer RNA to bring the right amino acids in the same order as their associated nucleotide triplets. Each tRNA carries an amino acid that corresponds with a codon on the mRNA. Transfer RNA or tRNA ‘reads’ the codons of mRNA, which is why this step of protein synthesis is called translation. It is during the translation phase that start and stop codons function.

stop codon transfer RNA amino acid nucleotide bases anticodon

Each tRNA matches a codon to an amino acid

Each nucleotide triplet matches a single amino acid but most amino acids (except for methionine and tryptophan) match multiple codons. Leucine, serine, and arginine have six different codes per amino acid. This makes it less likely to produce the wrong protein in the presence of a genetic mutation. As the strand of mRNA makes its way through the ribosome, each amino acid links to the next to form a polypeptide chain (protein). The sequence of amino acids determines the type of protein, just as the sequence of nucleotide bases determines the type and order of the amino acids.

ribosomes stop codon polypeptide chain tRNA mRNA

Multiple ribosomes make more polypeptides

If no stop codons are present, a polypeptide chain continues to grow until there are no codons left on the mRNA strand. DNA transcription is not an exact process and the invisible stop codon in DNA (invisible because it is not understood or read) is followed by a long tail of nucleotide bases. The absence of a stop codon during the translation phase of protein synthesis would mean that these excess bases, if in groups of three or more, match to amino acids and so change the form of the polypeptide chain, the type of protein produced, and that protein’s function. For example, a missing or faulty stop codon would change the instructions for type I keratin 9 production and code for a different (and bigger) protein. Alternatively, premature termination of a gene sequence due to stop codon-forming changes during DNA repair and transcription might create shorter or truncated proteins. Many diseases are caused by premature stop codons that change the physiology and/or anatomy of an organism; in humans, one of the many genetic causes of cystic fibrosis is a stop codon mutation.

stop codon cystic fibrosis chromosome genetic gene

The chromosome responsible for cystic fibrosis

The detection of a stop codon signals the end of the translation process. The polypeptide chain is released from the ribosome and sent to where it can be used, either inside the cell or outside.

What are the Three Stop Codons?

The three stop codons are TAG, TAA, and TGA in sense DNA, and UAG, UAA, and UGA in mRNA.

TAG and UAG are called amber stop codons; TAA and UAA are known as ochre stop codons, and TGA and UGA are given the name of opal stop codons (or umber stop codons). The amber color code is attributed to the name of the scientist who first discovered it; the other colors simply continue this color-coded theme. Stop codons are also called nonsense codons or termination codons, the first of these terms because stop codons never code for amino acids, and the second due to stop codon function.

Stop Codon Mutations

Stop codon mutations can easily occur, especially when we consider the length of the genome and the thousands of different nucleotide triplets. Both transcription and translation processes are susceptible to a broad range of potential errors that may or may not lead to anatomical and physiological changes. The insertion of the wrong nucleotide in the KRT-9 gene in family members already predisposed to the disease has been found to contribute to the development of a skin disease known as epidermolytic palmoplantar keratoderma.

palmoplantar keratoderma genetic chromosome hand palm skin flaky

Palmoplantar keratoderma

Which type of mutation creates a stop codon? Radiation, chemicals, pollution, infection, and the aging process are just some ways in which the DNA can become damaged; attempts to repair this damage can accidentally insert the wrong nucleotide. This might change a triplet that would normally have coded for an amino acid into a stop codon. When this happens, the result is a nonsense mutation. A nonsense mutation specifically changes an amino acid-producing triplet into a stop codon and leads to premature termination of protein synthesis in the ribosome.

While all kinds of mutations occur during DNA to mRNA transcription, mRNA only copies what is written without ever needing to understand it. For the period where mRNA is not in contact with a ribosome, even multiple mutations will not cause an effect. Effects are only seen when the changed code is translated into a faulty protein This is why most mutations are labeled as being part of the translation process, where the edited code may or may not produce a different amino acid. The fact that most amino acids match up to six different nucleotide triplets means there is a chance that, even in the presence of a mutation, the same protein will be produced. We usually associate genetic mutations with illness; however, they are also responsible for successful evolution. Genetic mutations help organisms to adapt to their environment.

There are various forms of genetic mutation. Deletion mutations do not copy certain parts of the genome and so change the order of the nucleotides. A single base or multiple bases may be completely missed out. Insertion mutations add one or more nucleotides and also change the order of the genetic code. Substitution mutations (silent, missense, and nonsense) swap a single nucleotide (not multiple nucleotides) with a different base and this may or may not substitute a different amino acid in a polypeptide chain. If the same protein is produced, even in the presence of a mutation, it is called a silent mutation. In some cases, an entire section of DNA can swap between the two strands – this is called translocation.

If a different amino acid is added to the polypeptide chain that may or may not change its function, the cause is a missense mutation. Where substitution creates a stop codon by changing the code of a nucleotide triplet that matches an amino acid, it is called a nonsense mutation. The below image shows three types of mutation: A is the nonsense mutation, B the insertion mutation, and C and D show deletion mutations.

stop codon mutations gene nucleotide guanine adenine thymine cytosine deletion insertion frameshift silent nonsense missense

Types of genetic mutation

Quiz

Bibliography

Show/Hide

Austin C P, M.D. “Open Reading Frame”. National Human Genome Research Institute. Undated. Retrieved from https://www.genome.gov/genetics-glossary/Open-Reading-Frame
Hatfield D. “Transfer RNA in Protein Synthesis”. Taylor & Francis Group, 13 Dec 2017.
Various authors. “Substitution (DNA Mutation) – Definition & Examples”. Retrieved from https://www.expii.com/t/dna-mutations-substitution-10443

Источник

Определение

Стоп-кодон является генетический код что сигнализирует об окончании производства белка внутри клетка, как точка в конце предложения. Три стоп-кодона нуклеотид базовые триплеты, которые играют важную роль во внутриклеточном синтезе белка; физиологические и / или анатомические изменения возможны, если стоп-кодон находится в неправильном положении на цепи ДНК или РНК или если кодовая последовательность изменена.

Без стоп-кодонов организм не может производить конкретные белки. Новая полипептидная (белковая) цепь будет просто расти и расти до тех пор, пока клетка не лопнет или не исчезнет. аминокислоты добавить к этому. И стартовые, и стоп-кодоны в ДНК и РНК, как и предполагают их названия, предоставляют инструкции по запуску и остановке, которые регулируют длину полипептидной цепи. Каждая цепь является результатом отдельных аминокислот, связанных в определенном порядке, как показано ниже.

Все кодоны состоят из трех нуклеотидных оснований и названы в соответствии с порядком этих оснований – например, стоп-кодон TAG говорит нам, что он состоит из тимин затем аденин, затем гуанин. Чтобы по-настоящему понять важность стоп-кодона, полезно освежить наши знания о конструкции ДНК и синтезе белка.

Цитогенное местоположение говорит ученым, где найти различные инструкции по производству белка. Также важно помнить, что, хотя каждый клеточное ядро содержит инструкции для выработки полнофункционального организма, большинство генов экспрессируются (активируются) только в определенных тканях; KRT-9 экспрессируется в клетках кожи ладоней и подошв, а печень клеточное ядро также содержит инструкции по производству кератина 9, но ген не экспрессируется.

Хотя многие источники говорят о зеркальной копии мРНК, они не всегда упоминают, что это зеркальная копия зеркальной копии и, следовательно, точная копия кодирующей цепи ДНК. Это легче понять, если учесть, что ДНК состоит из двух отдельных цепей – кодирующей (смысловой) цепочки, которая проходит в одну сторону, и шаблонной (антисмысловой) цепочки, которая идет антипараллельно ей. Если, например, смысловая цепь проходит слева направо, антисмысловая цепь проходит справа налево. Если смысловая цепь содержит последовательность AAAGCC, антисмысловая цепь будет состоять из нуклеотидов-партнеров, идущих в противоположном направлении: GGCTTT. РНК затем транскрибирует (копирует) код антисмысловой цепи антипараллельно, то есть слева направо – точно так же, как смысловая цепь. Это означает, что код РНК будет AAAGCC – точно такой же, как код антисмысловой цепи ДНК. Существует только одна разность потенциалов – партнером аденина в ДНК является тимин, а в РНК тимин заменяется урацилом.

Как только эти присоединения были сделаны во время процесса транскрипции ДНК, цепь РНК переименовывается в мессенджер РНК или мРНК.

Ученые согласны с тем, что в генетическом коде человека есть три стоп-кодона – также называемые нонсенс-кодонами или терминирующими кодонами. Это TAG, TAA и TGA (ДНК) и UAG, UAA и UGA (РНК). Опять же, TAG, TAA и TGA не действуют как стоп-кодоны во время транскрипции, но копируются (заменяя тимин на урацил) РНК. Стоп-кодоны не кодируют аминокислоту и не относятся к некодирующей группе генов, но являются отдельным объектом. Их распознавание намного проще, чем распознавание стартового кодона. В то время как стартовый кодон также кодирует аминокислоту под названием метионин, аминокислоты стоп-кодона не существуют; их триплетные нуклеотидные последовательности не кодируют часть полипептидной цепи, а действуют только для завершения процессов транскрипции и трансляции.

После того как стартовый кодон мРНК обнаружен, наступает время для переноса РНК доставлять нужные аминокислоты в том же порядке, что и связанные с ними нуклеотидные триплеты. каждый тРНК несет аминокислоту, которая соответствует кодону на мРНК. Трансферная РНК или тРНК «читает» кодоны мРНК, поэтому этот этап синтеза белка называется трансляцией. Именно на этапе трансляции запускаются и останавливаются функции кодонов.

Какие три стоп-кодона?

Три стоп-кодона – это TAG, TAA и TGA в смысле ДНК и UAG, UAA и UGA в мРНК.

TAG и UAG называются янтарными стоп-кодонами; TAA и UAA известны как стоп-кодоны охры, а TGA и UGA – названия опаловых стоп-кодонов (или янтарных стоп-кодонов). Код янтарного цвета приписывается имени ученого, который первым его обнаружил; другие цвета просто продолжают эту цветовую тему. Стоп-кодоны также называют нонсенс-кодонами или терминирующими кодонами, первый из этих терминов, потому что стоп-кодоны никогда не кодируют аминокислоты, а второй – из-за функции стоп-кодонов.

Стоп кодонов мутаций

Мутации стоп-кодонов могут легко возникнуть, особенно если учесть длину генома и тысячи различных нуклеотидных триплетов. Как процессы транскрипции, так и трансляции подвержены широкому кругу потенциальных ошибок, которые могут или не могут привести к анатомическим и физиологическим изменениям. вставка неправильного нуклеотида в ген KRT-9 у членов семьи Было обнаружено, что уже предрасположенные к этому заболеванию способствуют развитию кожного заболевания, известного как эпидермолитическая пальмоплантарная кератодерма.

В то время как все виды мутаций происходят во время транскрипции ДНК в мРНК, мРНК копирует только то, что написано, даже не понимая этого. В течение периода, когда мРНК не контактирует с рибосомой, даже множественные мутации не будут вызывать эффекта. Эффекты видны только тогда, когда измененный код транслируется в дефектный белок. Именно поэтому большинство мутаций помечены как часть процесса трансляции, когда отредактированный код может производить или не производить другую аминокислоту. Тот факт, что большинство аминокислот соответствуют шести различным нуклеотидным триплетам, означает, что существует вероятность того, что даже при наличии мутации будет продуцироваться один и тот же белок. Мы обычно связываем генетические мутации с болезнью; однако они также несут ответственность за успешную эволюцию. Генетические мутации помогают организмам адаптироваться к окружающей среде.

Существуют различные формы генетической мутации. Мутации удаления не копируют определенные части генома и, таким образом, изменяют порядок нуклеотидов. Одна база или несколько баз могут быть полностью пропущены. Мутации вставки добавляют один или несколько нуклеотидов, а также изменяют порядок генетического кода. Заместительные мутации (молчащие, миссенс и нонсенс) заменяют один нуклеотид (не несколько нуклеотидов) другим основанием, и это может заменить или не заменить другую аминокислоту в полипептидной цепи. Если тот же белок продуцируется, даже в присутствии мутации, он называется тихая мутация, В некоторых случаях целый участок ДНК может меняться между двумя нитями – это называется транслокацией.

Если в полипептидную цепь добавлена другая аминокислота, которая может изменить или не изменить ее функцию, причиной является миссенс мутация, Если замещение создает стоп-кодон путем изменения кода нуклеотидного триплета, который соответствует аминокислоте, это называется нонсенс-мутацией. На рисунке ниже показаны три типа мутаций: A – нонсенс-мутация, B – инсерционная мутация, а C и D – делеционные мутации.

Список используемой литературы

Показать спрятать

Остин С.П., М.Д. «Открытая рамка для чтения». Национальный исследовательский институт генома человека. Недатированный. Получено с //www.genome.gov/генетика -glossary / Open-Reading-Frame
Хатфилд Д. «Трансферная РНК в синтезе белка». Taylor & Francis Group, 13 декабря 2017 г.
Разные авторы. «Замена (мутация ДНК) – определение и примеры». Получено с //www.expii.com/t/dna-mutations-substitution-10443

Источник

Биосинтез белка.

Синтез большого числа одинаковых белковых молекул возможен, так
как в молекулах ДНК записана информация обо всех белках клетки и организма в
целом.

Схема № 2

Белок синтезирующая система.

ДНК; и РНК, т РНК; р РНК ; рибосомы и ферменты.

Этапы синтеза белка:

1. Транскрипция.

Носителем генетической информации является ДНК, расположенная в
клеточном ядре. Сам же синтез белка происходит в цитоплазме на рибосомах. Из
ядра в цитоплазму информация о структуре белка поступает в виде информационной
РНК (иРНК). Для того чтобы синтезировать иРНК, участок двухцепочечной
ДНК раскручивается, а затем на одной из цепочек ДНК по принципу комплементарности
синтезируется и РНК.

В начале каждого гена находится особая специфическая
последовательность нуклеотидов, называемая промотором (АУГ). РНК-полимераза
«узнает» промотор, взаимодействует с ним и, таким образом, начинает синтез
цепочки иРНК с нужного места. Фермент продолжает синтезировать иРНК,
присоединяя к ней новые нуклеотиды, до тех пор, пока не дойдет до очередного
«знака препинания» в молекуле ДНК — терминатора.( УАА,
УАГ, УГА) Это последовательность нуклеотидов,
указывающая на то, что синтез иРНК нужно прекратить.
В цитоплазме обязательно должен иметься полный набор аминокислот, необходимых
для синтеза белков. Эти аминокислоты образуются в результате расщепления
белков, получаемых организмом с пищей, а некоторые могут синтезироваться в
самом организме.

2.Трансляция.

В цитоплазме происходит завершающий процесс синтеза белка – трансляция. Это
перевод последовательности нуклеотидов молекулы иРНК в последовательность
аминокислот молекулы белка. Важную роль здесь играют тРНК. Каждая тРНК
присоединяет определённую аминокислоту и транспортирует её к месту сборки
полипептида в рибосоме. В молекуле тРНК есть два активных участка: триплет-антикодон на
одном конце и акцепторный конец на другом. Антикодон считывает
информацию с иРНК, акцепторный конец является посадочной площадкой для
аминокислоты. Синтез полипептидной цепи белковой молекулы начинается с
активации аминокислот, которую осуществляют специальные ферменты. Каждой
аминокислоте соответствует как минимум один фермент. Фермент обеспечивает
присоединение аминокислоты к акцепторному участку тРНК с затратой энергии АТФ.

Этапы трансляции

1.
СТАДИЯ
ИНИЦИАЦИЯ (Начало синтеза цепи)

С тем концом и-РНК, с которого должен начаться синтез белка,
взаимодействует рибосома. При этом начало будущего белка обозначается
триплетом АУГ, который является знаком
начала трансляции— это точка промотор. Так как этот кодон кодирует
аминокислоту метионин, то все белки (за исключением специальных случаев)
начинаются с метионина.

2. СТАДИЯ ЭЛОНГАЦИЯ – удлинение

После связывания рибосома начинает двигаться по иРНК, задерживаясь
на каждом ее участке, который включает в себя два кодона (т. е. 3 + 3 = 6
нуклеотидов). Время задержки составляет всего 0,2 с. За это время молекула
тРНК, антикодон которой комплементарен кодону,
находящемуся в рибосоме, успевает распознать его. Та аминокислота, которая была
связана с этой т-РНК, отделяется от «черешка» и присоединяется с образованием
пептидной связи к растущей цепочке белка. В тот же самый момент к рибосоме
подходит следующая т-РНК, антикодон которой комплементарен следующему триплету
в иРНК, и следующая аминокислота, принесенная этой тРНК, включается в растущую
цепочку. После этого рибосома сдвигается по и-РНК, задерживается на следующих
нуклеотидах, и все повторяется

3. СТАДИЯ ТЕРМИНАЦИЯ

Завершение синтеза белка в участке-терминаторе, который узнается
РНК-полимеразой при участии особых белковых факторов терминации.
Рибосома доходит до одного из так называемых стоп-кодонов (УАА,
УАГ или УГА).

ДНК и РНК (3^/ и5^/)

Так как в задаче указывается концы ДНК иРНК (3^/И 5^/),
необходимо обязательно применить

Следующие принципы
факты о строении нуклеиновых кислот.

Принципы строения
ДНК: нерегулярность, антипараллельность, комплементарность, наличие регулярной
вторичной структуры.

5^/ А Ц Т Г 3^/

3^/ Т Г А Ц 5^/

Матрицей для синтеза всех видов РНК (иРНК, тРНК, рРНК,
регуляторной РНК) служит матричная, транскрибируемая цепь ДНК.

5^/ А Ц Ц Г Г А Т Г 3^/

3^/ Т Г Г Ц Ц Т А Ц 5^/

Первая цепочка ДНК является смысловой, кодирующей,
нетранскрибируемой. Вторая цепочка является антисмысловой, матричной,
транскрибируемой цепочкой ДНК.

При транскрибции РНК строится по матричной (транскрибируемой)
цепи ДНК.

РНК-полимераза движется по молекуле ДНК в направлении от 3^/— 5^/ концу.

Правила решения задач, следующие из этих принципов.

^1.Ход
решения задачи должен соответствовать последовательности процессов, протекающих
при реализации наследственной информации.

^2.ДНК
записывается в виде двух цепей: ВЕРХНЯЯ- смысловая,

кадирующая, нетранскрибируемая 5^{/ ________}3^/ .

^3.Нижняя-
антисмысловая, матричная, транскрибируемая 3^/_______5^/

^4.и- РНК
записывается в направлении 5^{/ ________}3^/ .
В таблицегенетического кода кодоны и РНК читаются в направлении 5^/

________3^/ .

^5. Антикодоны
т-РНК, которые участвуют в трансляции записываются в направлении 3^/—
5^/ -концы не указываются. Антикодоны отделяются запятой, так как
они пренадлежат разным малекулам тРНК.

^6.Отдельные
короткие последовательности ДНК и РНК ( отдельные триплеты ДНК, кадоны иРНК, и
антикодоны т-РНК) записываются в ответах всегда в направлении 5^/

________3^/ .

^7. ДНК—————-РНК———-
белок

·
Транскрибция
трансляция

ДНК смысловая 5/-Г Т Г А Г Г А Ц Ц Т Ц Г —3^/

ДНК транкрибируемая 3^/-Ц А Ц Т Ц Ц Т Г Г А Г Ц-5/

иРНК 5^{/ —}Г У Г А Г Г А Ц
Ц У Ц Г-3^/

тРНК 5^{/ —}Ц АЦ Ц Ц У Г Г У
Ц Г А-3^/

Назовите второй триплет смысловой цепи ДНК

ДНК 5/- А Г Г —3^/

Назовите второй триплет матричной цепи ДНК

ДНК 5/- ц ц т —3^/

Назовите второй кодон иРНК; 5/- А Г Г —3^/

Назовите второй антикодон
тРНК: ответ 5/- У Ц Ц —3^/

Правила
решения задач, следующие из этих принципов.

Если
в задачи даны антикодоны тРНК, то они по умолчанию записаны в направлении от 5^/  до3^/ и, чтобы получить по ним
правильную иРНК, необходимо их перевернуть в направлении от 3^/  к 5^/  и тогда получится антипараллельная комплементарная иРНК       от
5^/  до 3^/

Например:

Даны антикадоны тРНК: ГУА ЦЦУ АЦГ (по умолчанию от
5^/ до 3^/)

Переворачиваем их: 5^/АУГ
УЦЦ ГЦА 3^/ теперь они от 3^/ к 5^/

Кодоны иРНК 5^/УАЦ АГГ ЦГУ 3^/

Назовите
второй антикодон тРНК: 5^/-УЦЦ -3^/

Общие
правила решения задач

1. Внимательно прочитать текст задачи,
выделить все условия.

2. Каждое действие обосновать, теоретически
(кратко и полно).

3.Аккуратно оформить запись решения: цепи ДНК, иРНК , тРНК, белка- прямые, подписанные символы нуклеотидов чётко
расположенные на одной линии по горизонтали цепи ДНК, иРНК, тРНК, белка-прямые
подписанные.

-символы нуклеотидов чёткие,
расположены на одной линии по горизонтали;

-цепи ДНК, иРНК , тРНК размещать на одной строке без переноса;

-аминокислоты белка записывать
через дэфис.

4.Ответы дать на все вопросы и
выписать их в конце решения.

Задача№1 Даны антикадоны тРНК
Молекулы тРНК, несущие соответствующие антикадоны, входят в рибосому в
следующем порядке:

УАЦ; ГУА; УГЦ; ГЦА,

Определите последовательность
нуклеотидов смысловой транскрибируемой цепей ДНК, иРНК и аминокислот в
молекуле синтезируемого фрагмента белка. Ответ поясните. Для решения задания
используйте таблицу генетического кода. При выполнении задания учитывайте, что антикодоны
тРНК антипараллельны кодонам иРНК.

тРНК 5’-УАЦ-3’
5’-ГУА-3’ 5’-УГЦ-3’
5’-ГЦА-3’ 5’-УАЦ-3’

3’-ЦАУ-5’ 3’-АУГ-5’ 3’-АУГ-5’
3’-АЦГ-5’3’-УАЦ-5’

иРНК 5’Г У А У А
Ц Г Ц А У Г Ц3’

ДНКсмыс 5’Г Т А Т А Ц Г
Ц А Т Г Ц3’

ДНКтр 3’Ц А Т А Т Г
Ц Г Т А Ц Г5’

Аминокислоты
тир-вал-ала-цис.

Задача 2

Декодирующая и
кодирующая область гена. Открытая рамка считывания. Транскрибируемая цепь
известна. иРНК содержит более одного стоп-кодона.

Ген имеет кодирующую
и декодирующую области. Кодирующая область гена называется открытой
рамкой считывания. Фрагмент конца гена имеет следующую
последовательность нуклеотидов, (нижняя цепь транскрибируемая.

5’т г ц г ц г т АА
ц т г ц г А т г т г А г ц т А
т А ц ц3’

3’А Ц Г Ц Г Ц А Т т
Г А Ц Г Ц Т А Ц А Ц Т Ц Г А Т А Т Г Г 5’

1. Определите
верную открытую рамку считывания.

2. Найдите
последовательность аминокислот во фрагменте конца полипептидной цепи.

3. Известно
что, конечная часть полипептида, кодируемая этим геном, имеет длину более
четырёх аминокислот.

4. Объясните
последовательность решения задачи.

Принцип решения задачи.

1.
Строим иРНК (комплементарность и антипаралельность).

2.
Выписываем стоп-кодоны (по таблице генетического кода)

3.
Начиная с конца иРНК ищем все возможные антикадоны и выделяем их.

4.
Определяем тот антикодон, расположение которого удовлетворяет условиям
задачи.

5.
Определяем открытую рамку считывания.

6.
Записываем иРНК с    учётом найденной открытой рамки
считывания

7.
Учитываем, что стоп-кадон не
входит в открытую рамку считывания. Определяем аминокислотную
последовательность по таблице генетического кода.

8.
Записываем последовательность аминокислот.

Решение.

5’т г
ц г ц г т АА ц т г ц г А т г т
г А г ц т А т А
ц ц3’

3’А Ц Г Ц Г Ц А Т т
Г А Ц Г Ц Т А Ц А Ц Т Ц Г А Т А Т Г Г 5’

ДНК транскрибируемая

5’У Г Ц Г Ц Г У А А Ц
У Г Ц Г А У Г У Ц Г А У Г У Ц А Г ЦУАУАЦЦ3’

3’А Ц Г Ц Г Ц А Т Т Г А Ц Г Ц Т А Ц А Г Ц
Т А Ц А Г Т Ц Г А Т А Т Г Г5’

ДНК транскрибируемая

5’У Г Ц Г Ц Г У А А Ц
У Г Ц Г А У Г У Ц Г А У Г У Ц А Г ЦУАУАЦЦ3’

иРНК

стоп кодоны: 5’УАА3’, 5’УГА3’ 5’УАГ3’

1 случай Стоп кодон УГА. В этом случае кодонов
в цепи иРНК более 4-х, что удовлетворяет условию задачи.

2случай. Стоп-кодон УАА.В этом случае
кодонов в цепи иРНК только 2, что не удовлетворяет условию задачи.

Запишем иРНК, учитывая обнаруженную
открытую рамку считывания.

5’ЦГЦГУААЦУГЦГАУГ3’

Найдём
последовательность аминокислот.

арг-вал- тре- ала-мет

Задача 3

Декодирующая и
кодирующая область гена. Транскрибируемая область гена. Транскрибируемая цепь
ДНК не определена.

Ген имеет кодирующую
и некодирующую области.

Фрагмент
начала гена имеет следующую
последовательность нуклеотидов:

5’-ЦТТААЦГЦТААТЦАТЦАТАГ
3’

3’-ГААТТГЦГАТТАГТА ГТАТЦ5’

1.Определите
последовательность аминокислот во фрагменте полипептидной цепи.

2. Объясните
последовательность решения задачи.

3. При ответе
учитывайте, что полипептидная цепь начинается с аминокислоты Мет.

Принцип решения
задачи.

1.Кодон информационной
иРНК, соответствующий аминокислоте Мет-5’АУГ3’
(который можно определить по таблице генетического кода.

2. Найдём триплет в ДНК
транскрибируемой комплементарной и антипараллельной этому кодону -3’-ТАЦ-5’

3.Найдём этот триплет в
одной или другой цепи ДНК. Это будет начало гена.

4. Построим иРНК,
начиная с кодона АУГ.

5.Определим
последовательность аминокислоты по таблице генетического кода.

Решение

1.Предположим, что
нижняя цепь-транскрибируемая. В ней нет триплета ТАЦ.

2.Предположим, что
верхняя цеть — транскрибируемая. Перепишем её, начиная с 3’-конца.

3.Найдём триплет ТАЦ.
Начало гена-третий нуклеотид:

3’ЦАТАЦТААТААТЦГЦААТТЦ5’

ДНК транскрибируемая.

4.Запишем иРНК,
соответствующую открытой рамке считывания.

5’АУГАУУАУУАГЦГУУААГ3’
иРНК

Определим
последовательность аминокислоты по таблице генетического кода.

Мет-иле-иле- сер-вал-
лиз

Задача4

Задача Некоторые
вирусы в качестве генетического материала несут РНК. Такие вирусы, заразив
клетку, встраивают ДНК-копию своего генома в геном хозяйской клетки. В клетку
проникла вирусная РНК следующей последовательности:

5’ −
ГЦГГААААГЦГЦ − 3’.

Определите, какова
будет последовательность вирусного белка, если матрицей для синтеза иРНК служит
цепь, комплементарная вирусной РНК. Напишите последовательность двуцепочечного
фрагмента ДНК, укажите 5’ и 3’ концы цепей. Ответ поясните. Для решения задания
используйте таблицу генетического кода.

Генетический код (иРНК)

Первое

основание

Второе основание

Третье

основание

Фен

Лей

Сер

Тир

  —

Цис

  —

Три

Лей

Про

Гис

Глн

Арг

Иле

Мет

Тре

Асн

Лиз

Сер

Арг

Вал

Ала

Асп

Глу

Гли

1.  По принципу комплементарности находим
нуклеотидную последовательность участка ДНК:

5’ − ГЦГГААААГЦГЦ − 3’

3’  — ЦГЦЦТТТТЦГЦГ − 5’.

2.  По принципу комплементарности находим
нуклеотидную последовательность иРНК:

5’ − ГЦГГААААГЦГЦ − 3’.

3.  По таблице Генетического кода
определяем последовательность вирусного белка: АЛА-ГЛУ-ЛИЗ-АРГ.

Примечание. Алгоритм выполнения задания.

1.  По принципу комплементарности на
основе вирусной РНК находим нуклеотидную последовательность транскрибируемого
участка ДНК:

вирусная РНК: 5’ − ГЦГ-ГАА-ААГ-ЦГЦ − 3’

транскрибируемая ДНК 3’− ЦГЦ-ЦТТ-ТТЦ-ГЦГ − 5’.

Нуклеотидную последовательность
транскрибируемой и смысловой цепей ДНК также определяем по принципу
комплементарности (на основе данной РНК по принципу комплементарности строим
транскрибируемую ДНК, затем на её основе находим смысловую. В молекулярной
генетике принято смысловую ДНК писать сверху, транскрибируемую — снизу):

5’ − ГЦГ-ГАА-ААГ-ЦГЦ − 3’

3’  — ЦГЦ-ЦТТ-ТТЦ-ГЦГ − 5’.

2.  По принципу комплементарности на
основе транскрибируемой ДНК находим нуклеотидную последовательность иРНК:

ДНК: 3’  — ЦГЦ-ЦТТ-ТТЦ-ГЦГ −
5’

иРНК: 5’ − ГЦГ-ГАА-ААГ-ЦГЦ − 3’.

3.  По таблице Генетического кода на
основе иРНК определяем последовательность вирусного белка:

иРНК: 5’ − ГЦГ-ГАА-ААГ-ЦГЦ − 3’

белок: АЛА-ГЛУ-ЛИЗ-АРГ

Задача5

Фрагмент
молекулы ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов (верхняя цепь  —
смысловая, нижняя  — транскрибируемая):

5’ −
ГЦГГГЦТАТГАТЦТГ − 3’

3’ −
ЦГЦЦЦГАТАЦТАГАЦ − 5’

В результате замены
одного нуклеотида в ДНК третья аминокислота во фрагменте
полипептида заменилась на аминокислоту Гис. Определите
аминокислоту, которая кодировалась до мутации. Какие изменения произошли в ДНК,
иРНК в результате замены одного нуклеотида? Благодаря какому свойству
генетического кода одна и та же аминокислота у разных организмов кодируется
одним и тем же триплетом? Ответ поясните. Для выполнения задания используйте
таблицу генетического кода.

Генетический код (иРНК)

Первое

основание

Второе основание

Третье

основание

Фен

Лей

Сер

Тир

  —

Цис

  —

Три

Лей

Про

Гис

Глн

Арг

Иле

Мет

Тре

Асн

Лиз

Сер

Арг

Вал

Ала

Асп

Глу

Гли

1.  Третий триплет исходного фрагмента
смысловой цепи ДНК  — ТАТ (транскрибируемой цепи ДНК  — АТА), определяем
триплет иРНК: УАУ, по таблице генетического кода определяем, что он кодирует
аминокислоту Тир.

2.  Во фрагменте ДНК в третьем триплете
смысловой цепи ТАТ нуклеотид Т заменился на Ц (в транскрибируемой цепи в
триплете АТА нуклеотид А заменился на Г), а в иРНК в третьем кодоне (УАУ)
нуклеотид У заменился на Ц (ЦАУ).

3.  Свойство генетического кода  —
универсальность.

Наличие в ответе множества триплетов
считается ошибкой, так как в задании указано, что произошла замена одного
нуклеотида.

Примечание. Алгоритм выполнения задания.

1.  Третий триплет исходного фрагмента
смысловой цепи ДНК: 5′-ТАТ-3′ (транскрибируемой цепи ДНК: 5′-АТА-3′), определяем
триплет иРНК: 5′-УАУ-3′, по таблице генетического кода определяем, что он
кодирует аминокислоту Тир.

!!! Триплет иРНК: 5′-УАУ-3′ нашли по принципу комплементарности на
основе триплета транскрибируемой цепи ДНК 3′-АТА-5′. Для нахождения иРНК
сначала произведем запись триплета ДНК в обратном порядке от 3’ → к 5’ получим
3’-АТА- 5’

2.  По условию сказано, что «третья аминокислота
во фрагменте полипептида заменилась на аминокислоту Гис». По
таблице генетического кода находим, что аминокислота Гис кодируется
двуми нуклеотидами: ЦАУ и ЦАЦ;

НО в условии указано, что произошла
замена одного нуклеотида! т. е. в иРНК в третьем кодоне (5′-УАУ-3′)
нуклеотид У заменился на Ц (5′-ЦАУ-3′).

В ответ: В иРНК в третьем кодоне
(УАУ) нуклеотид У заменился на Ц (ЦАУ). Во фрагменте ДНК в третьем триплете
смысловой цепи 5′-ТАТ-3′ нуклеотид Т заменился на Ц (в транскрибируемой цепи в
триплете 5′-АТА-3′ нуклеотид А заменился на Г).

3.  Свойство генетического кода  —
универсальность (Код един для всех организмов живущих на Земле).

Задача
6

Антикодоны
тРНК, несущие соответствующие антикодоны, входят в рибосому в следующем
порядке: ГАГ, ЦЦУ, ЦЦЦ, УАУ. Используя таблицу генетического кода, определите
последовательность нуклеотидов матричной цепи ДНК, иРНК и аминокислот в
молекуле синтезируемого фрагмента белка. Ответ объясните.

Для решения задания
используйте таблицу генетического кода.

Генетический код (иРНК)

Первое

основание

Второе основание

Третье

основание

Фен

Лей

Сер

Тир

  —

Цис

  —

Три

Лей

Про

Гис

Глн

Арг

Иле

Мет

Тре

Асн

Лиз

Сер

Арг

Вал

Ала

Асп

Глу

Гли

По принципу комплементарности на основе
тРНК находим кодоны иРНК – ЦУЦАГГГГГАУА (в ориентации 5’→3′).

Примечание

тРНК присоединяется к иРНК антипараллельно, т. е. иРНК расположена
в ориентации от 5`-конца к 3`-концу, а тРНК ориентирована наоборот, в
направлении от 3`-конца к 5`-концу. Сначала записываем антикодоны в обратном
направлении (3’→5′), а потом по принципу комплементарности определяем кодон
иРНК (5’→3′).

2)  Нуклеотидную последовательность
транскрибируемой и смысловой цепей ДНК определяем по полученной иРНК также по
принципу комплементарности:

5’ − ЦТЦАГГГГГАТА − 3′

3’ − ГАГТЦЦЦЦЦТАТ − 5′.

3)  По таблице генетического кода на
основе иРНК определяем последовательность аминокислот: Лей-Арг-Гли-Иле.

Задача 7

Фрагмент начала гена
имеет следующую последовательность нуклеотидов (верхняя цепь  — смысловая,
нижняя  — транскрибируемая):

5’ − ААТГТЦЦАААТАЦ − 3′

3’ − ТТАЦАГГТТТАТГ − 5′

Ген содержит
информативную и неинформативную части для трансляции. Информативная часть гена
начинается с триплета, кодирующего аминокислоту Мет. С какого
нуклеотида начинается информативная часть гена? Определите последовательность
аминокислот во фрагменте полипептидной цепи. Ответ поясните. Для выполнения
задания используйте таблицу генетического кода.

Генетический код (иРНК)

Первое

основание

Второе основание

Третье

основание

Фен

Лей

Сер

Тир

  —

Цис

  —

Три

Лей

Про

Гис

Глн

Арг

Иле

Мет

Тре

Асн

Лиз

Сер

Арг

Вал

Ала

Асп

Глу

Гли

1)  По принципу комплементарности на
основе транскрибируемой цепи ДНК находим последовательность и-РНК:
5’ − ААУГУЦЦАААУАЦ − 3′;

2)  Информативная часть гена начинается со
второго нуклеотида Т (на транскрибируемой цепи, и второй нуклеотид А − на
смысловой цепи), так как кодон АУГ кодирует аминокислоту Мет;

Пояснение:

В цепи иРНК ищем последовательность АУГ: ААУГУЦЦАААУАЦ.
Кодон, кодирующий Мет, начинается со второго нуклеотида.

3)  Находим последовательность полипептида
по таблице генетического кода: Мет-Сер-Лиз-Тир.

Задача8

5’ −
ГЦГГААААГЦГЦ − 3’.

Генетический код (иРНК)

Первое

основание

Второе основание

Третье

основание

Фен

Лей

Сер

Тир

  —

Цис

  —

Три

Лей

Про

Гис

Глн

Арг

Иле

Мет

Тре

Асн

Лиз

Сер

Арг

Вал

Ала

Асп

Глу

Гли

ой РНК по принципу комплементарности
строим транскрибируемую ДНК, затем на её основе находим смысловую. В
молекулярной генетике принято смысловую ДНК писать свер1.  По принципу
комплементарности находим нуклеотидную последовательность участка ДНК:

5’ − ГЦГГААААГЦГЦ − 3’

3’  — ЦГЦЦТТТТЦГЦГ − 5’.

2.  По принципу комплементарности находим
нуклеотидную последовательность иРНК:

5’ − ГЦГГААААГЦГЦ − 3’.

3.  По таблице Генетического кода
определяем последовательность вирусного белка: АЛА-ГЛУ-ЛИЗ-АРГ.

Примечание. Алгоритм выполнения задания.

вирусная РНК: 5’ − ГЦГ-ГАА-ААГ-ЦГЦ − 3’

транскрибируемая ДНК 3’− ЦГЦ-ЦТТ-ТТЦ-ГЦГ − 5’.

Нуклеотидную последовательность
транскрибируемой и смысловой цепей ДНК также определяем по принципу
комплементарности (на основе данн ху, транскрибируемую — снизу):

5’ − ГЦГ-ГАА-ААГ-ЦГЦ − 3’

3’  — ЦГЦ-ЦТТ-ТТЦ-ГЦГ − 5’.

ДНК: 3’  — ЦГЦ-ЦТТ-ТТЦ-ГЦГ −
5’

иРНК: 5’ − ГЦГ-ГАА-ААГ-ЦГЦ − 3’.

3.  По таблице Генетического кода на
основе иРНК определяем последовательность вирусного белка:

иРНК: 5’ − ГЦГ-ГАА-ААГ-ЦГЦ − 3’

белок: АЛА-ГЛУ-ЛИЗ-АРГ

Задача
9

5’ −
ГЦГГГЦТАТГАТЦТГ − 3’

3’ −
ЦГЦЦЦГАТАЦТАГАЦ − 5’

Генетический код (иРНК)

Первое

основание

Второе основание

Третье

основание

Фен

Лей

Сер

Тир

  —

Цис

  —

Три

Лей

Про

Гис

Глн

Арг

Иле

Мет

Тре

Асн

Лиз

Сер

Арг

Вал

Ала

Асп

Глу

Гли

3.  Свойство генетического кода  —
универсальность.

Примечание. Алгоритм выполнения задания.

3.  Свойство генетического кода  —
универсальность (Код един для всех организмов живущих на Земле).

Задача10

Для решения задания
используйте таблицу генетического кода.

Генетический код (иРНК)

Первое

основание

Второе основание

Третье

основание

Фен

Лей

Сер

Тир

  —

Цис

  —

Три

Лей

Про

Гис

Глн

Арг

Иле

Мет

Тре

Асн

Лиз

Сер

Арг

Вал

Ала

Асп

Глу

Гли

По принципу комплементарности на основе
тРНК находим кодоны иРНК – ЦУЦАГГГГГАУА (в ориентации 5’→3′).

Примечание

5’ − ЦТЦАГГГГГАТА − 3′

3’ − ГАГТЦЦЦЦЦТАТ − 5′.

Задача11

5’ − ААТГТЦЦАААТАЦ − 3′

3’ − ТТАЦАГГТТТАТГ − 5′

Генетический код (иРНК)

Первое

основание

Второе основание

Третье

основание

Фен

Лей

Сер

Тир

  —

Цис

  —

Три

Лей

Про

Гис

Глн

Арг

Иле

Мет

Тре

Асн

Лиз

Сер

Арг

Вал

Ала

Асп

Глу

Гли

Пояснение:

3)  Находим последовательность полипептида
по таблице генетического кода: Мет-Сер-Лиз-Тир.

Задача 12

Известно, что
комплементарные цепи нуклеиновых кислот антипараллельны (5’ концу одной цепи
соответствует 3’ конец другой цепи). Синтез нуклеиновых кислот начинается с 5’
конца. Рибосома движется по иРНК в направлении от 5’ к 3’ концу. Ген имеет
кодирующую и некодирующую области. Кодирующая область гена называется открытой
рамкой считывания. Фрагмент конца гена имеет следующую последовательность
нуклеотидов: (нижняя цепь транскрибируемая):

5’-ТГЦГЦГТААЦТГЦГАТГТГАГЦТАТАЦЦ-3’

3’-АЦГЦГЦАТТГАЦГЦТАЦАЦТЦГАТАТГГ-5’

Определите верную
открытую рамку считывания и найдите последовательность аминокислот во фрагменте
конца полипептидной цепи. Известно, что итоговый полипептид, кодируемый этим
геном, имеет длину более четырёх аминокислот. Объясните последовательность решения
задачи. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода. При
написании последовательностей нуклеиновых кислот указывайте направление цепи.

Генетический код (иРНК от 5′ к 3′
концу)

Первое

основание

Второе основание

Третье

основание

Фен

Лей

Сер

Тир

  —

Цис

  —

Три

Лей

Про

Гис

Глн

Арг

Иле

Мет

Тре

Асн

Лиз

Сер

Арг

Вал

Ала

Асп

Глу

Гли

 По принципу комплементарности по
транскрибируемой цепи ДНК находим последовательность иРНК:

5’-УГЦГЦГУААЦУГЦГАУГУГАГЦУАУАЦЦ-3’

2.  По таблице генетического кода
определяем возможные стоп-кодоны: 5’-УГА-3’; 5’-УАА-3’; 5’-УАГ-3’

3.  В последовательности иРНК присутствует
стоп-кодон 5’-УАА-3’ (с 7 нуклеотида), но данная рамка не соответствует
условию, что закодировано 4 аминокислоты.

4.  В последовательности иРНК присутствует
стоп-кодон 5’-УГА-3’ (с 18 нуклеотида)

5.  По стоп-кодону находим открытую рамку
считывания.

5’-УГ-ЦГЦ-ГУА-АЦУ-ГЦГ-АУГ-УГА-ГЦУАУАЦЦ-3’

6.  По таблице генетического кода
последовательность полипептида: арг-вал-тре-ала-мет.

Примечание:

Если в явном виде на иРНК указано место
окончания синтеза полипептида (подчёркнут или обведён стоп-кодон, указан
стрелкой последний нуклеотид рамки считывания и т. п.), элемент ответа
засчитывается как верный. Аналогично, если на последовательности иРНК в явном
виде отмечена рамка считывания, элемент ответа засчитывается как верный. Важно:
написание в последовательности полипептида слова «стоп» (или аналогичного)
делает ПОСЛЕДНИЙ элемент ответа неверным.

Задача 13

Известно,
что комплементарные цепи нуклеиновых кислот антипараллельны (5’ концу одной
цепи соответствует 3’ конец другой цепи). Синтез нуклеиновых кислот начинается
с 5’ конца. Рибосома движется по иРНК в направлении от 5’ к 3’ концу. Фрагмент
молекулы ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет
следующую последовательность нуклеотидов (верхняя цепь матричная
(транскрибируемая)):

5’-АТЦАТГЦТТТАЦЦГА-3’

3’-ТАГТАЦГАААТГГЦТ-5’

Установите
нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется на данном
фрагменте ДНК. Укажите триплет, который является антикодоном, если данная тРНК
переносит аминокислоту ала. Ответ поясните. Для выполнения задания используйте
таблицу генетического кода. При написании последовательностей нуклеиновых
кислот указывайте направление цепи.

1.  Последовательность тРНК
5′-УЦГГУАААГЦАУГАУ-3′ ИЛИ 3′-УАГУАЦГАААУГГЦУ-5′

2.  Аминокислоту ала кодирует кодон иРНК
5′-ГЦУ-3′ (3′-УЦГ-5′, ГЦУ);

3.  Ему соответствует антикодон 5′-АГЦ-3′
(АГЦ, 3′-ЦГА-5′).

Задача14

Для решения задания
используйте таблицу генетического кода.

Генетический код (иРНК)

Первое

основание

Второе основание

Третье

основание

Фен

Лей

Сер

Тир

  —

Цис

  —

Три

Лей

Про

Гис

Глн

Арг

Иле

Мет

Тре

Асн

Лиз

Сер

Арг

Вал

Ала

Асп

Глу

Гли

По принципу комплементарности на основе
тРНК находим кодоны иРНК – ЦУЦАГГГГГАУА (в ориентации 5’→3′).

Примечание

тРНК присоединяется к иРНК антипараллельно, т. е. иРНК расположена
в ориентации от 5`-конца к 3`-концу, а тРНК ориентирована наоборот, в направлении
от 3`-конца к 5`-концу. Сначала записываем антикодоны в обратном направлении
(3’→5′), а потом по принципу комплементарности определяем кодон иРНК (5’→3′).

5’ − ЦТЦАГГГГГАТА − 3′

3’ − ГАГТЦЦЦЦЦТАТ − 5′.

Задача 14

5’ − ААТГТЦЦАААТАЦ − 3′

3’ − ТТАЦАГГТТТАТГ − 5′

Генетический код (иРНК)

Первое

основание

Второе основание

Третье

основание

Фен

Лей

Сер

Тир

  —

Цис

  —

Три

Лей

Про

Гис

Глн

Арг

Иле

Мет

Тре

Асн

Лиз

Сер

Арг

Вал

Ала

Асп

Глу

Гли

1)  По принципу комплементарности на
основе транскрибируемой цепи ДНК находим последовательность и-РНК: 5’ − ААУГУЦЦАААУАЦ − 3′;

Пояснение:

3)  Находим последовательность полипептида
по таблице генетического кода: Мет-Сер-Лиз-Тир.

Задача15

5’-ТГЦГЦГТААЦТГЦГАТГТГАГЦТАТАЦЦ-3’

3’-АЦГЦГЦАТТГАЦГЦТАЦАЦТЦГАТАТГГ-5’

Генетический код (иРНК от 5′ к
3′ концу)

Первое

основание

Второе основание

Третье

основание

Фен

Лей

Сер

Тир

  —

Цис

  —

Три

Лей

Про

Гис

Глн

Арг

Иле

Мет

Тре

Асн

Лиз

Сер

Арг

Вал

Ала

Асп

Глу

Гли

 По принципу комплементарности по
транскрибируемой цепи ДНК находим последовательность иРНК:

5’-УГЦГЦГУААЦУГЦГАУГУГАГЦУАУАЦЦ-3’

2.  По таблице генетического кода
определяем возможные стоп-кодоны: 5’-УГА-3’; 5’-УАА-3’; 5’-УАГ-3’

4.  В последовательности иРНК присутствует
стоп-кодон 5’-УГА-3’ (с 18 нуклеотида)

5.  По стоп-кодону находим открытую рамку
считывания.

5’-УГ-ЦГЦ-ГУА-АЦУ-ГЦГ-АУГ-УГА-ГЦУАУАЦЦ-3’

6.  По таблице генетического кода
последовательность полипептида: арг-вал-тре-ала-мет.

Примечание:

Задача16

Известно,
что комплементарные цепи нуклеиновых кислот антипараллельны (5’ концу одной
цепи соответствует 3’ конец другой цепи). Синтез нуклеиновых кислот начинается
с 5’ конца. Рибосома движется по иРНК в направлении от 5’ к 3’ концу. Фрагмент
молекулы ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет следующую
последовательность нуклеотидов (верхняя цепь матричная (транскрибируемая)):

5’-АТЦАТГЦТТТАЦЦГА-3’

3’-ТАГТАЦГАААТГГЦТ-5’

1.  Последовательность тРНК
5′-УЦГГУАААГЦАУГАУ-3′ ИЛИ 3′-УАГУАЦГАААУГГЦУ-5′

2.  Аминокислоту ала кодирует кодон иРНК
5′-ГЦУ-3′ (3′-УЦГ-5′, ГЦУ);

3.  Ему соответствует антикодон 5′-АГЦ-3′
(АГЦ, 3′-ЦГА-5′).

Указывать все кодоны, кодирующие данную аминокислоту, в ответе не
требуется, однако допускается указание множества верных кодонов, среди которых
в явном виде должен быть указан необходимый для решения задачи кодон. Простого
перечисления всех кодонов, кодирующих данную аминокислоту, недостаточно для
засчитывания второго элемента ответа. Если в явном виде на тРНК указан
антикодон (подчеркнут, обведен), третий элемент ответа засчитывается как
верный.

Источник

Задачи линии 28. Биосинтез белка

Андрианова А.А., учитель биологии МБОУ «СОШ №30»,

эксперт ЕГЭ по биологии

Транскрипция

Откуда взялись

штрих концы?

ДНК и РНК – нерегулярные полимеры

мономер – нуклеотид

состоит из 3 частей

3. азотистое основание

2. фосфат

1. сахар

Одинаковая часть

Сахар

2’

Рибоза

Сахар

2’

дезокси рибоза

2’ —

Фосфат

Азотистое основание

5’

1’

3’

Следующий нуклеотид цепочки

т-РНК

Оформление задач

1) У всех цепей и всех кодонов, выписываемых отдельно от цепи, пишем направление 5′-3′

2) Не забываем, что любые цепи антипараллельны:

-ДНК (транскр) и ДНК (смысл)

-ДНК (транскр) и иРНК

-ДНК (транскр) и тРНК (для генов тРНК)

-иРНК и антикодоны тРНК

3) Аминокислоты пишутся через дефис

4) Различные антикодоны тРНК, т.к. они относятся к разным молекулам, пишутся через запятую ( больше ничего через запятую писать нельзя ).

5) Если на конце цепи возникает стоп-кодон, то писать слово «стоп» в полипептидную цепь нельзя, т.к. все стоп-кодоны не кодируют аминокислот и отмечены прочерком в таблице генетического кода.

Стандартные пояснения

1) Когда записываем иРНК на матрице ДНК:

«По принципу комплементарности и антипараллельности на матрице транскрибируемой цепи ДНК запишем последовательность нуклеотидов в иРНК»

2) Когда ищем последовательность аминокислот в белке:

«По таблице генетического кода, используя кодоны иРНК, определим последовательность аминокислот в белке.

Типы задач на биосинтез белка

Первый тип
Определение смысловой (кодирующей цепи) ДНК

1) по таблице генетического кода опрделеяем кодон в иРНК, который шифрует данную аминокислоту
Далее есть два подхода к решению:
2) ищем смысловую цепь (иРНК по последовательности нуклеотидов и направлению цепи является точной копией смысловой цепи (только нуклеотид Т заменяется на У, а также используются рибонуклеотиды)
3) ищем транскрибируемую цепь (иРНК и транскрибируемая цепь ДНК антипараллельны и полностью комплементарны друг другу)

Задача №1

Задача №2

Задача №3 (ЕГЭ – 2022)

Известно, что комплементарные цепи нуклеиновых кислот антипараллельны (5′ концу одной цепи соответствует 3′ конец другой цепи). Синтез нуклеиновых кислот начинается с 5′ конца. Рибосома движется по иРНК в направлении от 5′ к 3′ концу. Ген имеет кодирующую и некодирующую области. Фрагмент начала гена имеет следующую последовательность нуклеотидов:

5′-ЦААТАТГЦГЦГГТАТТАТАГАГ-3′

3′-ГТТАТАЦГЦГЦЦАТААТАТЦТЦ-5′

Определите последовательность аминокислот начала полипептида, если синтез начинается с аминокислоты Мет. Объясните последовательность решения задачи. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода. При написании последовательностей нуклеиновых кислот указывайте направление цепи.

Схема решения задачи включает следующие элементы:

1) аминокислоте МЕТ соответствует кодон 5′-АУГ-3′ (АУГ);

2) комплементарный триплет на ДНК — 3′-ТАЦ-5′ (5′-ЦАТ-3′, ТАЦ);

3) такой триплет встречается на нижней цепи ДНК, значит, она является матричной (транскрибируемой);

ИЛИ

3) этому триплету соответствует триплет 5′-АТГ-3′ (АТГ) на ДНК;

4) такой триплет обнаруживается на верхней цепи ДНК, значит, нижняя цепь матричная (транскрибируемая);

5) последовательность иРНК:

5′-ЦААУАУГЦГЦГГУАУУАУАГАГ-3′

ИЛИ

5′-АУГЦГЦГГУАУУАУАГАГ-3′

6) фрагмент nолипептида: мет-арг-гли-иле-иле-глу.

Второй тип. Определение кодирующей и некодирующей части гена

В данном случае в последовательности иРНК необходимо найти триплет АУГ, который кодирует метионин (мет) и является старт-кодоном. Таким образом, все нуклеотиды до старт-кодона будут являться некодирующей последовательностью, а после – кодирующей белок. Кодирующую последовательность также называют открытой рамкой считывания.

Есть три варианта этой задачи:

1) определить, с какого нуклеотида начнется синтез белка (используем иРНК) (№4);

2) определить, с какого нуклеотида начинается информативная часть гена (используем двухцепочечную ДНК) (№5);

3) определить, с какого нуклеотида начинается информативная часть гена в случае, когда в цепи есть несколько старт-кодонов и стоп-кодон, который обрывает синтез первой цепи (№6).

Задача №4

Задача №5

Задача №6

5′-АТЦАТГТАТГГЦТАГАГЦТАТТ-3′

3′-ТАГТАЦАТАЦЦГАТЦТЦГАТАА-5’

Определите последовательность аминокислот во фрагменте начала полипептидной цепи, объясните последовательность решения задачи. При ответе учитывайте, что полипептидная цепь начинается с аминокислоты мет. Известно, что итоговый фрагмент полипептида, кодируемый этим геном, имеет длину более четырех аминокислот. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода. При написании последовательностей нуклеиновых кислот указывайте направление цепи.

Схема решения задачи включает:

1) последовательность иРНК: 5′-АУЦАУГУАУГГЦУАГАГЦУАУУ-3′;

2) аминокислоте мет соответствует кодон 5′-АУГ-3′ (АУГ);

3) при синтезе первого кодона 5′-АУГ-3′ (АУГ) фрагмент полипептида обрывается (в рамке считывания присутствует стоп-кодон);

4) синтез фрагмента полипептида начинается со второго кодона 5′-АУГ-3′ (АУГ) (синтез начинается с восьмого нуклеотида);

5) последовательность аминокислот во фрагменте полипептида находим по таблице генетического кода: мет-ала-арг-ала-иле.

Третий тип. Определение конца гена (кодирующей части)

В данном случае необходимо в последовательности иРНК найти один из трех возможных стоп-кодонов (УАА, УАГ, УГА) . Этот стоп-кодон указывает на конец открытой рамки считывания. Таким образом, все нуклеотиды до стоп-кодона будут являться кодирующей последовательностью, а после – некодирующей белок. При этом важно помнить, что стоп-кодон не кодирует аминокислоту, писать слово «стоп» в цепи полипептида нельзя.
Часто в задаче можно найти два возможных стоп-кодона. При этом, верным является тот, ДО которого можно определить не менее четырех (в зависимости от условия) аминокислот в последовательности полипептида. В обратной ситуации (например, в случае, когда закодировано менее четырех аминокислот) это будет противоречить условию задачи.

Задача №7

Известно, что комплементарные цепи нуклеиновых кислот антипараллельны (5’ концу одной цепи соответствует 3’ конец другой цепи). Синтез нуклеиновых кислот начинается с 5’ конца. Рибосома движется по иРНК в направлении от 5’ к 3’ концу. Ген имеет кодирующую и некодирующую области. Кодирующая область гена называется открытой рамкой считывания . Фрагмент конца гена имеет следующую последовательность нуклеотидов (нижняя цепь матричная (транскрибируемая)):

5’-ААГЦГЦТААТАГЦАТАТТАГАГЦТА-3’

3’-ТТЦГЦГАТТАТЦГТАТААТЦТЦГАТ-5’

Определите верную открытую рамку считывания и найдите последовательность аминокислот во фрагменте конца полипептидной цепи. Известно, что конечная часть полипептида, кодируемая этим геном, имеет длину более четырёх аминокислот. Объясните последовательность решения задачи. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода. При написании последовательностей нуклеиновых кислот указывайте направление цепи.

Схема решения задачи включает следующие элементы:

1) последовательность иРНК:

5’-ААГЦГЦУААУАГЦАУАУ УАГ АГЦУА-3’;

2) в последовательности иРНК присутствует стоп-кодон 5’-УАГ-3’ (УАГ);

3) по стоп-кодону находим открытую рамку считывания;

4) последовательность полипептида: ала-лей-иле-ала-тир.

Четвертый тип. Замена аминокислоты

В данном случае необходимо по таблице генетического кода сравнить триплеты, которые кодируют исходную аминокислоту и аминокислоту после мутации . Сравнивая два триплета, необходимо определить отличный нуклеотид, замена которого и привела к мутации. Также стоит указать не только замену триплета (нуклеотида) в иРНК, но и в двухцепочечной ДНК.

Задача №8

Пятый тип. Работа с вирусной РНК

В данном случае необходимо вспомнить, что РНК-содержащие вирусы обладают обратной транскрипцией , т.е. после проникновения в клетку синтезируют по принципу комплементарности на вирусной РНК вирусную ДНК, которая встраивается в ДНК клетки-хозяина. Затем запускаются клеточные механизмы синтеза белка, т.е. транскрипция и трансляция вирусных белков.
Таким образом, в данной задаче мы двигаемся в направлении:

1) вирусная РНК – первая цепь вирусной ДНК →

2) первая цепь вирусной ДНК-вторая цепь вирусной ДНК →

3) транскрибируемая цепь вирусной ДНК-иРНК →

4) иРНК → белок

Задача №9

Задача №10

Вирус бешенства относится к группе Рабдовирусов. Наследственная информация у данных вирусов представлена одноцепочечной молекулой РНК , на основе которой с помощью вирусной РНК-зависимой РНК-полимеразы осуществляется синтез в клетке РНК , кодирующих белок. В клетку проникла вирусная РНК следующей последовательности:
5’ГЦУЦАААУУЦЦЦУГУ-З’
Определите, какова будет последовательность вирусного белка, а также последовательность иРНК, кодирующей вирусный белок. Благодаря какому свойству генетического кода данный фрагмент нуклеиновой кислоты будет кодировать одинаковый фрагмент белка при инфицировании данным вирусом как человека, так и собаки ?

Схема решения задачи включает следующие элементы:

РНК вир.: 5′-ГЦУ-ЦАА-АУУ-ЦЦЦ-УГУ-З’
и-РНК: 5′-АЦА-ГГГ-ААУ-УУГ-АГЦ-3′
белок: тре-гли-асн-лей-сер
Свойство генетического кода — универсальность

Шестой тип. Определение последовательности иРНК и ДНК по антикодонам тРНК

Если в предыдущих задачах мы шли в направлении ДНК-иРНК-белок , то в данном случае мы двигаемся в обратном направлении:

антикодоны тРНК → иРНК → ДНК

Важно понимать, что все цепи нуклеиновых кислот антипараллельны друг другу, антикодоны тРНК и иРНК не исключение. При этом начало любой цепи начинается с 5’-конца, а заканчивается 3’-концом. Но т.к. иРНК мы привыкли записывать в том же направлении с 5’-конца, поэтому, учитывая принцип антипараллельности, нужно «перевернуть» антикодоны тРНК , т.е. если дан антикодон 5’-ЦГУ-3’, лучше записать его 3’-УГЦ-5’.
В данном типе задач есть : два варианта
1) определить последовательность нуклеотидов , двухцепочечной , иРНК, ДНК последовательность (№ 11-12); аминокислот
2) определить последовательность нуклеотидов и в иРНК аминокислот полипептиде до замены (триплета в иРНК/одного из антикодонов тРНК) и после (№26, 27).

Задача №11

Задача №12

Седьмой тип. Определение последовательности тРНК

Если ген кодирует белок , тогда в процессе транскрипции мы получим иРНК , а с нее последовательность аминокислот в белке.

Если же ген , как в данной задаче, кодирует тРНК , тогда в процессе транскрипции мы получим последовательность тРНК , которая никогда не является матрицей для синтеза белка, а участвует в переносе аминокислоты к рибосоме.

В данном типе задач возможно 3 варианта:

1) определить аминокислоту , которую будет переносить тРНК (№13),

2) определить антикодон тРНК (№14),

3) определение , , антикодона тРНК и палиндромов вторичной структуры аминокислоты, которую будет переносить данная тРНК (№15).

Чтобы узнать, какую аминокислоту будет переносить данная тРНК, необходимо напротив антикодона тРНК установить триплет иРНК, а дальше по нему, используя таблицу генетического кода, определить аминокислоту.

Таким образом, данном случае мы двигаемся в направлении:

1)ДНК-тРНК → 2)антикодон тРНК-кодон иРНК → 3) кодон иРНК -аминокислота

Чтобы определить антикодон тРНК , необходимо по таблице генетического кода определить какие возможные кодоны в иРНК кодируют соответствующую аминокислоту. Затем к этим кодонам по принципу комплементарности подобрать возможные антикодоны в тРНК, после чего искать один из этих антикодонов в цепи тРНК.

Таким образом, в данном случае мы двигаемся в направлении:

1)ДНК-тРНК → 2) аминокислота-кодоны иРНК →

3) кодоны иРНК — антикодон тРНК

Новый тип задач (обещано, что таких не будет)

Чтобы определить необходимо одновременно с 5′ и 3′- концов тРНК палиндромы, искать комплементарные группы нуклеотидов, которые во вторичной структуре образуют двухцепочечный фрагмент. При этом оставшаяся часть некомплементарных нуклеотидов в центре будет образовывать петлю с антикодоном. Чтобы его определить, от двух крайних нуклеотидов палиндромов необходимо «вычеркивать» по одному нуклеотиду до тех пор, пока не останется три последних, которые и являются антикодоном. Далее задача решается по типу 1.

Задача №13

Известно, что комплементарные цепи нуклеиновых кислот антипараллельны (5′ концу одной цепи соответствует 3′ конец другой цепи). Синтез нуклеиновых кислот начинается с 5′ конца. Рибосома движется по иРНК в направлении от 5′ к 3′ концу. Все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент молекулы ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов (верхняя цепь матричная (транскрибируемая)):

5′ -АЦТАЦГЦАТТЦАТЦГ-3′

3′ -ТГАТГЦГТААГТАГЦ-5′

Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется на данном фрагменте ДНК. Укажите, какой триплет является антикодоном, если данная тРНК переносит аминокислоту ала. Объясните последовательность решения задачи. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода. При написании последовательностей нуклеиновых кислот указывайте направление цепи.

Схема решения задачи включает:

1) последовательность тРНК: 5’-ЦГАУГАА УГЦ ГУАГУ-3’

или 3’-УГАУГЦГУААГУАГЦ-5’;

2) аминокислоту ала кодирует кодон иРНК 5’ГЦА-3’ (3’-АЦГ-5’, ГЦА);

3) ему соответствует антикодон 5’-УГЦ-3’(УГЦ, 3’-ЦГУ-5’).

Задача 14.

Известно, что комплементарные цепи нуклеиновых кислот антипараллельны (5′ концу одной цепи соответствует 3′ конец другой цепи). Синтез нуклеиновых кислот начинается с 5′ конца. Рибосома движется по иРНК в направлении от 5′ к 3′ концу. Все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент молекулы ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов (верхняя цепь матричная (транскрибируемая)):

5′ -АЦТАЦГЦАТТЦАТЦГ-3′

3′ -ТГАТГЦГТААГТАГЦ-5′

Схема решения задачи включает:

1) последовательность тРНК: 5’-ЦГАУГААУГЦГУАГУ-3’

или 3’-УГАУГЦГУААГУАГЦ-5’;

2) аминокислоту ала кодирует кодон иРНК 5’ТЦА-3’ (3’-АЦГ-5’, ГЦА);

3) ему соответствует антикодон 5’-УГЦ-3’(УГЦ, 3’-ЦГУ-5’).

Задача 15.

Известно, что комплементарные цепи нуклеиновых кислот антипараллельны (5′ концу в одной цепи соответствует 3′ конец другой цепи). Синтез нуклеиновых кислот начинается с 5′ конца. Рибосома движется по иРНК в направлении от 5′ к 3′ концу. Все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. В цепи РНК и ДНК могут иметься специальные комплементарные участки — палиндромы, благодаря которым у молекулы может возникать вторичная структура. Фрагмент молекулы ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов (нижняя цепь — матричная):

5’ — Г А А Т Т Ц Ц Т Г Ц Ц Г А А Т Т Ц — 3 ’

3’ — Ц Т Т А А Г Г А Ц Г Г Ц Т Т А А Г — 5 ’

Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется на данном фрагменте. Найдите на данном участке палиндром и установите вторичную структуру центральной петли тРНК. Определите аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка, если антикодон равноудален от концов палиндрома. Объясните последовательность решения задачи. Для решения используйте таблицу генетического кода. При написании нуклеиновых кислот указывайте направление цепи.