Как найти кодон ирнк по трнк

Молекулы тРНК, несущие соответствующие антикодоны, входят в рибосому в следующем порядке: ГАА, ГЦА, ААА, АЦЦ. Определите последовательность нуклеотидов смысловой и 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.

Генетический код (иРНК)

Правила пользования таблицей

Первый нуклеотид в триплете берётся из левого вертикального ряда, второй  — из верхнего горизонтального ряда и третий  — из правого вертикального. Там, где пересекутся линии, идущие от всех трёх нуклеотидов, и находится искомая аминокислота.

И транскрипция, и трансляция относятся к матричным биосинтезам. Матричным биосинтезом называется синтез
биополимеров (нуклеиновых кислот, белков) на матрице — нуклеиновой кислоте ДНК или РНК. Процессы матричного биосинтеза относятся к пластическому обмену: клетка расходует энергию АТФ.

Матричный синтез можно представить как создание копии исходной информации на несколько другом или новом
«генетическом языке». Скоро вы все поймете — мы научимся достраивать по одной цепи ДНК другую, переводить РНК в ДНК
и наоборот, синтезировать белок с иРНК на рибосоме. В данной статье вас ждут подробные примеры решения задач, генетический словарик пригодится — перерисуйте его себе

Возьмем 3 абстрактных нуклеотида ДНК (триплет) — АТЦ. На иРНК этим нуклеотидам будут соответствовать — УАГ (кодон иРНК).
тРНК, комплементарная иРНК, будет иметь запись — АУЦ (антикодон тРНК). Три нуклеотида в зависимости от своего расположения
будут называться по-разному: триплет, кодон и антикодон. Обратите на это особое внимание.

Репликация ДНК — удвоение, дупликация (лат. replicatio — возобновление, лат. duplicatio — удвоение)

Процесс синтеза дочерней молекулы ДНК по матрице родительской ДНК. Нуклеотиды достраивает фермент ДНК-полимераза по
принципу комплементарности. Переводя действия данного фермента на наш язык, он следует следующему правилу: А (аденин) переводит в Т (тимин), Г (гуанин) — в Ц (цитозин).

Удвоение ДНК происходит в синтетическом периоде интерфазы. При этом общее число хромосом не меняется, однако каждая из них
содержит к началу деления две молекулы ДНК: это необходимо для равномерного распределения генетического материала между
дочерними клетками.

Транскрипция (лат. transcriptio — переписывание)

Транскрипция представляет собой синтез информационной РНК (иРНК) по матрице ДНК. Несомненно, транскрипция происходит
в соответствии с принципом комплементарности азотистых оснований: А — У, Т — А, Г — Ц, Ц — Г (загляните в «генетический словарик»
выше).

До начала непосредственно транскрипции происходит подготовительный этап: фермент РНК-полимераза узнает особый участок молекулы ДНК — промотор и связывается с ним. После связывания с промотором происходит раскручивание молекулы ДНК, состоящей из двух
цепей: транскрибируемой и смысловой. В процессе транскрипции принимает участие только транскрибируемая цепь ДНК.

Транскрипция осуществляется в несколько этапов:

• Инициация (лат. injicere — вызывать)

Образуется несколько начальных кодонов иРНК.

• Элонгация (лат. elongare — удлинять)

Нити ДНК последовательно расплетаются, освобождая место для передвигающейся РНК-полимеразы. Молекула иРНК
быстро растет.

• Терминация (лат. terminalis — заключительный)

Достигая особого участка цепи ДНК — терминатора, РНК-полимераза получает сигнал к прекращению синтеза иРНК. Транскрипция завершается. Синтезированная иРНК направляется из ядра в цитоплазму.

Трансляция (от лат. translatio — перенос, перемещение)

Куда же отправляется новосинтезированная иРНК в процессе транскрипции? На следующую ступень — в процесс трансляции.
Он заключается в синтезе белка на рибосоме по матрице иРНК. Последовательность кодонов иРНК переводится в последовательность
аминокислот.

Перед процессом трансляции происходит подготовительный этап, на котором аминокислоты присоединяются к соответствующим молекулам тРНК. Трансляцию можно разделить на несколько стадий:

• Инициация

Информационная РНК (иРНК, синоним — мРНК (матричная РНК)) присоединяется к рибосоме, состоящей из двух субъединиц.
Замечу, что вне процесса трансляции субъединицы рибосом находятся в разобранном состоянии.

Первый кодон иРНК, старт-кодон, АУГ оказывается в центре рибосомы, после чего тРНК приносит аминокислоту,
соответствующую кодону АУГ — метионин.

• Элонгация

Рибосома делает шаг, и иРНК продвигается на один кодон: такое в фазу элонгации происходит десятки тысяч раз.
Молекулы тРНК приносят новые аминокислоты, соответствующие кодонам иРНК. Аминокислоты соединяются друг с другом: между ними образуются пептидные связи, молекула белка растет.

Доставка нужных аминокислот осуществляется благодаря точному соответствию 3 нуклеотидов (кодона) иРНК 3 нуклеотидам (антикодону) тРНК. Язык перевода между иРНК и тРНК выглядит как: А (аденин) — У (урацил), Г (гуанин) — Ц (цитозин).
В основе этого также лежит принцип комплементарности.



Движение рибосомы вдоль молекулы иРНК называется транслокация. Нередко в клетке множество рибосом садятся на одну молекулу
иРНК одновременно — образующаяся при этом структура называется полирибосома (полисома). В результате происходит одновременный синтез множества одинаковых белков.



• Терминация

Синтез белка — полипептидной цепи из аминокислот — в определенный момент завершатся. Сигналом к этому служит попадание
в центр рибосомы одного из так называемых стоп-кодонов: УАГ, УГА, УАА. Они относятся к нонсенс-кодонам (бессмысленным), которые не кодируют ни одну аминокислоту. Их функция — завершить синтез белка.

Существует специальная таблица для перевода кодонов иРНК в аминокислоты. Пользоваться ей очень просто, если вы запомните, что
кодон состоит из 3 нуклеотидов. Первый нуклеотид берется из левого вертикального столбика, второй — из верхнего горизонтального,
третий — из правого вертикального столбика. На пересечении всех линий, идущих от них, и находится нужная вам аминокислота

Давайте потренируемся: кодону ЦАЦ соответствует аминокислота Гис, кодону ЦАА — Глн. Попробуйте самостоятельно найти
аминокислоты, которые кодируют кодоны ГЦУ, ААА, УАА.

Кодону ГЦУ соответствует аминокислота — Ала, ААА — Лиз. Напротив кодона УАА в таблице вы должны были обнаружить прочерк:
это один из трех нонсенс-кодонов, завершающих синтез белка.

Примеры решения задачи №1

Без практики теория мертва, так что скорее решим задачи! В первых двух задачах будем пользоваться таблицей генетического кода (по иРНК),
приведенной вверху.

«Фрагмент цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ЦГА-ТГГ-ТЦЦ-ГАЦ. Определите последовательность нуклеотидов
во второй цепочке ДНК, последовательность нуклеотидов на иРНК, антикодоны
соответствующих тРНК и аминокислотную последовательность соответствующего фрагмента молекулы белка, используя таблицу генетического кода»

Объяснение:

По принципу комплементарности мы нашли вторую цепочку ДНК: ГЦТ-АЦЦ-АГГ-ЦТГ. Мы использовали следующие правила при нахождении второй нити
ДНК: А-Т, Т-А, Г-Ц, Ц-Г.

Вернемся к первой цепочке, и именно от нее пойдем к иРНК: ГЦУ-АЦЦ-АГГ-ЦУГ. Мы использовали следующие правила при переводе ДНК в иРНК:
А-У, Т-А, Г-Ц, Ц-Г.

Зная последовательность нуклеотидов иРНК, легко найдем тРНК: ЦГА, УГГ, УЦЦ, ГАЦ. Мы использовали следующие правила перевода иРНК в тРНК:
А-У, У-А, Г-Ц, Ц-Г. Обратите внимание, что антикодоны тРНК мы разделяем запятыми, в отличие кодонов иРНК. Это связано с тем, что
тРНК представляют собой отдельные молекулы (в виде клеверного листа), а не линейную структуру (как ДНК, иРНК).

Пример решения задачи №2

«Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент цепи ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет
следующую последовательность нуклеотидов: ТАГ-ЦАА-АЦГ-ГЦТ-АЦЦ. Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется
на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет соответствует антикодону
тРНК»

Обратите свое пристальное внимание на слова «Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент цепи ДНК, на которой
синтезируется участок центральной петли тРНК «. Эта фраза кардинально меняет ход решения задачи: мы получаем право напрямую и сразу
синтезировать с ДНК фрагмент тРНК — другой подход здесь будет считаться ошибкой.

Итак, синтезируем напрямую с ДНК фрагмент молекулы тРНК: АУЦ-ГУУ-УГЦ-ЦГА-УГГ. Это не отдельные молекулы тРНК (как было
в предыдущей задаче), поэтому не следует разделять их запятой — мы записываем их линейно через тире.

Третий триплет ДНК — АЦГ соответствует антикодону тРНК — УГЦ. Однако мы пользуемся таблицей генетического кода по иРНК,
так что переведем антикодон тРНК — УГЦ в кодон иРНК — АЦГ. Теперь очевидно, что аминокислота кодируемая АЦГ — Тре.

Пример решения задачи №3

Длина фрагмента молекулы ДНК составляет 150 нуклеотидов. Найдите число триплетов ДНК, кодонов иРНК, антикодонов тРНК и
аминокислот, соответствующих данному фрагменту. Известно, что аденин составляет 20% в данном фрагменте (двухцепочечной
молекуле ДНК), найдите содержание в процентах остальных нуклеотидов.

Один триплет ДНК состоит из 3 нуклеотидов, следовательно, 150 нуклеотидов составляют 50 триплетов ДНК (150 / 3). Каждый триплет ДНК
соответствует одному кодону иРНК, который в свою очередь соответствует одному антикодону тРНК — так что их тоже по 50.

По правилу Чаргаффа: количество аденина = количеству тимина, цитозина = гуанина. Аденина 20%, значит и тимина также 20%.
100% — (20%+20%) = 60% — столько приходится на оставшиеся цитозин и гуанин. Поскольку их процент содержания равен, то
на каждый приходится по 30%.

Теперь мы украсили теорию практикой. Что может быть лучше при изучении новой темы?

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 таблице генетического 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)

 Г

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)

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)

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)

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

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)

 Г

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.

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 данн ху, 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

Задача
9

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)

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).

Задача10

 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)

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.

Задача11

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)

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.

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)

 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

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)

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 14

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)

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.

Задача15

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)

 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.

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’

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′).

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.

Решение задач по цитологии на применение знаний о генетическом коде

Учитель биологии МАОУ «Кваркенская СОШ» Безлюдная М. А.

Задачи по цитологии, которые встречаются в ЕГЭ, можно разбить на несколько типов. Они встречаются как в части 1 (задание 3), так и в части 2.

Мы с вами подробнее разберем 27 задание. Нас с вами интересуют задания по цитологии, которые учащиеся решают с применение знаний о генетическом коде.

Задание 27 включает задачи по цитологии, связанные с процессами реализации наследственной информации и делением клетки. Эти задачи хороши тем, что вопросы в них конкретны и точны. С другой стороны, они достаточно сложны и требуют глубокого понимания тех процессов, о которых идет речь. Важным моментом при решении этих заданий является объяснение выполняемых действий, особенно если в задаче так и написано: «Ответ поясните». Наличие пояснений позволяет проверяющему сделать вывод о понимании учащимся данной темы, а их отсутствие может привести к потере очень важного балла.

Задание 27 оценивается в три балла, которые начисляются в случае полностью верного решения. Поэтому, приступая к задаче, в первую очередь необходимо выделить все вопросы. Количество ответов должно им соответствовать, иначе можно также лишиться балла.

При решении ряда задач данного раздела необходимо пользоваться таблицей генетического кода. Правила пользования таблицей обычно указываются в задании, но лучше научиться этому заранее. 

Задачи на количественные соотношения

при реализации наследственной информации:

При решении задач этого типа необходимо помнить и обязательно указывать в пояснениях следующее:

• каждая аминокислота доставляется к рибосомам одной тРНК, следовательно, количество аминокислот в белке равно количе­ству молекул тРНК, участвовавших в синтезе белка;

• каждая аминокислота кодируется тремя нуклеотидами (одним триплетом, или кодоном), поэтому количество кодирующих ну­клеотидов всегда в три раза больше, а количество триплетов (ко­донов) равно количеству аминокислот в белке;

• каждая тРНК имеет антикодон, комплементарный кодону иРНК, поэтому количество антикодонов, а значит и в целом молекул тРНК равно количеству кодонов иРНК;

• иРНК комплементарна одной из цепей ДНК, поэтому количество нуклеотидов иРНК равно количеству нуклеотидов ДНК. Количе­ство триплетов, разумеется, также будет одинаковым.

Задача 1. В трансляции участвовало 75 молекул тРНК. Определите число аминокислот, входящих в состав синтезируемого белка, а также число триплетов и нуклеотидов в гене, который кодирует данный белок.

Решение.

1. Одна молекула тРНК доставляет к рибосоме одну аминокисло­ту. В трансляции участвовало 75 молекул тРНК, следовательно, в состав синтезированного белка входит 75 аминокислот.

2. Каждая аминокислота кодируется одним триплетом ДНК, поэто­му участок ДНК, кодирующий данный белок, содержит 75 триплетов.

3. Каждый триплет — это три нуклеотида, следовательно, указан­ный участок ДНК содержит 75 х 3 = 225 нуклеотидов.

Ответ: 75 аминокислот, 75 триплетов ДНК, 225 нуклеотидов ДНК.

Задачи на построение молекулы иРНК, антикодонов тРНК и определение аминокислот в белке.

При решении задач этого типа необходимо помнить и обязательно указывать в пояснениях следующее:

• нуклеотиды иРНК комплементарны нуклеотидам ДНК;

• вместо тимина во всех видах РНК записывается урацил;

• нуклеотиды иРНК пишутся подряд, без запятых, т. к. имеется в виду одна молекула;

• антикодоны тРНК пишутся через запятую, т. к. каждый антикодон принадлежит отдельной молекуле тРНК;

• аминокислоты находим по таблице генетического кода;

• если дана таблица генетического кода для иРНК, значит, исполь­зуем кодоны иРНК:

• аминокислоты в белке пишутся через дефис, т. к. имеется в виду, что они уже соединились и образовали первичную структуру белка.

Задача 2. Фрагмент цепи ДНК имеет последовательность АЦГТТГЦЦЦААТ. Определите последовательность нуклеотидов иРНК, антикодоны тРНК и последовательность аминокислот в синтезируемом белке.

Решение.

Пояснения. иРНК строим комплементарно ДНК; антикодоны тРНК комплементарны кодонам иРНК; аминокислоты находим по кодонам иРНК, используя таблицу генетического кода.

Задания на определение аминокислотной последовательности в белке

до и после изменений в ДНК.

При решении задач этого типа главное правильно убрать или, наоборот, добавить в зависимости от условий указанный нуклео­тид или, возможно, целый триплет.

Задача 3. С какой последовательности аминокислот начинается белок, если он закодирован такой последовательностью нукле­отидов: ГАЦЦГАТГТАТГАГА. Каким станет начало цепочки, если под влиянием облучения четвертый нуклеотид окажется выби­тым из молекулы ДНК? Как это отразится на свойствах синтези­руемого белка?

Решение.

2).Получаем измененную последовательность нуклеотидов. Для этого считаем слева направо, находим четвертый нуклеотид и уби­раем его. Оставшаяся последовательность будет на один нуклеотид короче, поэтому последний триплет будет неполным. Значит, и по­следовательность аминокислот будет короче на одну аминокислоту.

3).Первичная структура белка изменилась (изменилось число ами­нокислот и их последовательность), что отразится на пространствен­ной структуре молекулы, а значит, и на ее свойствах и функциях.

Задачи на определение структуры тРНК и переносимой ее аминокислоты

При решении задач данного типа следует помнить следующее:

• тРНК синтезируются прямо на матрице ДНК по принципу комплементарности и без участия иРНК (обычно это указывается в условии задачи);

• указанный в условии триплет тРНК является антикодоном;

• чтобы узнать, какую аминокислоту переносит тРНК, необходимо построить кодон иРНК, комплементарный антикодону тРНК;

• по кодону иРНК с помощью таблицы генетического кода опреде­ляем аминокислоту.

Задача 4. Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК- матрице. Фрагмент молекулы ДНК, на которой синтезировался участок центральной петли тРНК, имеет следующую последо­вательность нуклеотидов: ЦГЦГАЦГТГГТЦГАА. Установите ну­клеотидную последовательность участка тРНК, который синте­зируется на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет соответствует антикодону тРНК. Ответ поясните.

Решение.

Задачи на количественное соотношение нуклеотидов в молекуле ДНК и на расчет числа водородных связей между ними

При решении подобных задач необходимо помнить:

• количество адениловых (А) нуклеотидов равно количеству тими- диловых (Т), а количество гуаниловых (Г) — количеству цитиди- ловых (Ц);

• между аденином и тимином две водородные связи, между гуани­ном и цитозином — три.

Задача 5. Фрагмент молекулы ДНК состоит из 2000 нуклеотидов, при этом количество гуаниловых в полтора раза больше тими- диловых. Сколько нуклеотидов А, Т, Г и Ц содержится в данном фрагменте ДНК?

Решение.

1. Примем за X число тимидиловых нуклеотидов, тогда число аде- ниловых — тоже X, число гуаниловых — 1,5Х, число цитидиловых тоже 1,5Х.

2. X + X + 1,5Х + 1,5Х = 2000, X = 400.

3. Следовательно, количество Т = 400, А = 400, Г = 600, Ц = 600.

4. Ответ: Т = 400, А = 400, Г = 600, Ц = 600.

Задача 6. Фрагмент цепи ДНК имеет последовательность АЦТАТАГЦА. Определите нуклеотидную последовательность второй цепи и общее количество водородных связей, которые образуются между двумя цепями.

Решение.

2)Считаем количество пар аденин — тимин и умножаем на 2, т. к. между аденином и тимином образуются две водородные связи. 6×2 = 12 водородных связей.

3) Считаем количество пар гуанин — цитозин и умножаем на 3, т. к. между гуанином и цитозином образуются три водородные связи. 3×3 = 9 водородных связей.

4) Общее количество водородных связей в этом фрагменте 12 + 9 = 21.

Ответ: 21 водородная связь

В 2020 году появились следующие виды задач:

Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент молекулы ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов (верхняя цепь смысловая, нижняя транскрибируемая).

5’-ЦГААГГТГАЦААТГТ-3’

3’-ГЦТТЦЦАЦТГТТАЦА-5’

Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется на данном фрагменте, обозначьте 5’ и 3’ концы этого фрагмента и определите аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет с 5’ конца соответствует антикодону тРНК. Ответ поясните. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.

Схема решения задачи включает:

1. Нуклеотидная последовательность участка тРНК (верхняя цепь по условию смысловая):

ДНК: 3’-ГЦТ-ТЦЦ-АЦТ-ГТТ-АЦА-5’

тРНК: 5’-ЦГА-АГГ-УГА-ЦАА-УГУ-3’

2. Нуклеотидная последовательность антикодона УГА (по условию третий триплет) соответствует кодону на иРНК УЦА;

3. По таблице генетического кода этому кодону соответствует аминокислота -Сер, которую будет переносить данная тРНК.

Примечание.

1. По фрагменту молекулы ДНК, определяем нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется на данном фрагменте.

ДНК: 3’-ГЦТ-ТЦЦ-АЦТ-ГТТ-АЦА-5’

тРНК: 5’-ЦГА-АГГ-УГА-ЦАА-УГУ-3’

На ДНК с 3′ конца строится тРНК с 5′ — конца.

2. Определяем кодон иРНК, который будет комплементарен триплету тРНК в процессе биосинтеза белка.

Если третий триплет соответствует антикодону тРНК 5’- УГА-3’ , для нахождения иРНК сначала произведем запись в обратном порядке от 3’ → к 5’ получим 3’-АГУ- 5’, определяем иРНК: 5’–УЦА–3′.

3. По таблице генетического кода кодону 5′-УЦА-3′ соответствует аминокислота -Сер, которую будет переносить данная тРНК.

Пояснение к строению ДНК в условии:

Двойная спираль ДНК. Две антипараллельные ( 5’- конец одной цепи располагается напротив 3’- конца другой) комплементарные цепи полинуклеотидов, соединенной водородными связями в парах А-Т и Г-Ц, образуют двухцепочечную молекулу ДНК. Молекула ДНК спирально закручена вокруг своей оси. На один виток ДНК приходится приблизительно 10 пар оснований.

Смысловая цепь ДНК — Последовательность нуклеотидов в цепи кодирует наследственную информацию.

Транскрибируемая (антисмысловая) цепь по сути является копией смысловой цепи ДНК. Служит матрицей для синтеза иРНК (информацию о первичной структуре белка), тРНК, рРНК, регуляторной РНК.

Задача 2.

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

5’ − ТААТГАЦЦГЦАТАТАТЦЦАТ −3’

3’ − АТТАЦТГГЦГТАТАТАГГТА −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.

Ответ:

1. По принципу комплементарности находим цепь иРНК:

5’ − УААУГАЦЦГЦАУАУАУЦЦАУ − 3’.

2. Информативная часть начинается с третьего нуклеотида Т на ДНК, так как кодон АУГ кодирует аминокислоту Мет.

3. Последовательность аминокислот находим по кодонам иРНК в таблице генетического кода:

Мет-Тре-Ала-Тир-Иле-Гис.

Примечание. Алгоритм выполнения задания.

1. По принципу комплементарности на основе транскрибируемой цепи ДНК находим цепь иРНК:

ДНК 3’ − АТТАЦТГГЦГТАТАТАГГТА −5’

иРНК 5’ − УААУГАЦЦГЦАУАУАУЦЦАУ − 3’

2. По условию сказано, что синтез начинается с кодона, которым закодирована аминокислота МЕТ, по таблице генетического находим триплет иРНК, который кодирует МЕТ: АУГ (5’ −АУГ− 3’)

По принципу комплементарности определяем, что информативная часть гена в транскрибируемой цепи ДНК будет начинаться с нуклеотида Т (триплет 3’−ТАЦ−5’)

В ответ: Информативная часть начинается с третьего нуклеотида Т на ДНК, так как кодон АУГ кодирует аминокислоту Мет.

3. Последовательность аминокислот находим по кодонам иРНК в таблице генетического кода (начиная с триплета АУГ, т.е. «откидываем» два нуклеотида):

иРНК 5’ − АУГ-АЦЦ-ГЦА-УАУ-АУЦ-ЦАУ − 3’

белок: Мет-Тре-Ала-Тир-Иле-Гис