Как найти антикодоны соответствующих трнк

Популярное на сайте:

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах. 

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте. 

Как быстро и эффективно исправить почерк?  Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью. 

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? 🙂

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.

Матричные процессы — это синтез биополимеров на основе матрицы.

Приятного изучения справочника! Хочешь узнать, как прошло поступление в этом году? Мы подготовили подборку проходных баллов (тыкай и забирай в лс структурированный файл)

Репликация — удвоение молекул ДНК

Основой матрицы в данном случае является ДНК. В результате репликации, происходящей во время интерфазы (синтетический период), происходит удвоение количества молекул ДНК.

Как это происходит: ДНК-хеликаза (фермент) расшивает спираль ДНК на 2 отдельные цепи, в то время как ДНК-полимераза (фермент) достраивает новые цепи по принципу комплементарности и антипараллельности.

То есть напротив аденина всегда стоит тимин, напротив гуанина — цитозин. И наоборот. А принцип антипараллельности заключается в том, что при синтезе любой нуклеиновой цепи штрих-концы новой цепочки противоположны материнской (напротив 3′ — 5′, и наоборот).

В результате получаются 2 абсолютно одинаковые цепи ДНК и хромосомный набор клетки из 2n2c становится 2n4c. Происходит всё это дело в ядре.

Если говорить простым языком, репликация нужна для того, чтобы клетка снова могла поделиться: однохроматидная хромосома (слева) не сможет разорваться во время анафазы деления, потому что состоит лишь из одной хроматиды. После репликации образуются двухроматидные хромосомы, хроматиды которых смогут разойтись во время анафазы.

Транскрипция — синтез РНК

Матрицей для транскрипции также служит цепочка ДНК. Синтез происходит с помощью фермента РНК-полимеразы. Данный фермент присоединяется к участку гена (ген — это участок цепи ДНК), который необходимо транскрибировать, далее он раскручивает ДНК и присоединяет новые нуклеотиды. После образуется предшественник РНК (незрелая преРНК), которая дозревает в ядре. После дозревания РНК выходит из ядра.

Всего с ДНК можно синтезировать 3 вида РНК: информационную (матричную), рибосомальную и транспортную. Данные процессы происходят в ядре. О функциях каждой из РНК мы рассказали здесь.

Транскрипция происходит по принципу комплементарности и антипараллельности. Изначально ДНК состоит из двух цепей: одна из них транскрибируемая, другая — смысловая. Синтез РНК происходит по транскрибируемой цепи.

Давайте приведём пример: мы имеем ДНК, у которой часть транскрибируемой цепи состоит из таких нуклеотидов:
5′ АТТ-ГЦЦ-ААА-АГГ 3′. Нас просят синтезировать иРНК по этой цепи. По принципу комплементарности мы знаем, что напротив А всегда стоит Т (в ДНК) или У (в РНК), напротив Ц всегда стоит Г. По принципу антипараллельности мы обязаны поменять штрих-концы местами при синтезе новой нуклеиновой кислоты.

Давайте построим цепочку иРНК, комплементарную данной цепи ДНК.

ДНК: 5′-АТТ-ГЦЦ-ААА-АГГ-3′
иРНК: 3′-УАА-ЦГГ-УУУ-УЦЦ-5′

Цепь иРНК комплементарна и антипараллельна транскрибируемой ДНК.

Трансляция — синтез белка

Трансляция происходит в рибосомах. Матрицей для трансляции служит иРНК.

Очень важно: трансляция идёт с 5′ конца на 3′ конец, то есть рибосома читает иРНК с 5′ конца!!!

1) На малую субъединицу рибосомы приходит иРНК. Далее иРНК скользит по малой субъединице, пока та не обнаружит старт-кодон. Старт-кодон (обычно АУГ) — это 3 нуклеотида, с которого начинается (инициируется) процесс синтеза белка. Далее субъединицы рибосом спаиваются, и к этому кодону подходит антикодон тРНК с аминокислотой.

Кодон всегда комплементарен и антипараллелен антикодону. Что это значит? Это значит, что действует правило комплементарности — напротив аденина всегда стоит урацил, а напротив гуанина — цитозин. (А-У, Г-Ц). Поэтому для кодона 5′-ААА-3′ антикодоном будет 3′-УУУ-5′, для кодона 5′-ГГЦ-3′ антикодоном будет 3′-ЦЦГ-5′, для кодона
5′-ЦГА -3′ антикодоном будет 3′-ГЦУ-5′ и так далее…

2) Ко 2-му кодону иРНК подходит следующая тРНК с другой аминокислотой. Между аминокислотами образуется пептидная связь.

3) иРНК сдвигается на один кодон вперёд. Самая первая тРНК больше не помещается в рибосому и уходит, оставляя свою аминокислоту (она связана пептидной связью). К третьему кодону иРНК подходит тРНК с новой аминокислотой. Она связывается со 2 аминокислотой пептидной связью.

4) Такой цикл повторяется многократно до тех пор, пока в рибосому не зайдёт стоп-кодон иРНК. К нему не подходит ни одна тРНК — не подходит и аминокислота, поэтому синтезированный белок покидает рибосому.

Решение типовых задач на синтез белка

Определите: последовательность нук­лео­ти­дов на иРНК, ан­ти­ко­до­ны со­от­ветству­ю­щих тРНК и ами­но­кис­лот­ную по­сле­до­ва­тель­ность со­от­вет­ству­ю­ще­го фраг­мен­та мо­ле­ку­лы белка (используя таб­ли­цу ге­не­ти­че­ско­го кода), если фраг­мент транскрибируемой цепи ДНК имеет сле­ду­ю­щую по­сле­до­ва­тель­ность нуклеотидов:

5′ ГТГ-ТАТ-ГГА-АГТ 3′

Решение задачи:

1) Зная, что иРНК синтезируется на ДНК по принципу комплементарности и антипараллельности, построим цепь иРНК на имеющейся цепи ДНК.

5′-ГТГ-ТАТ-ГГА-АГТ-3′ — трДНК.
3′-ЦАЦ-АУА-ЦЦУ-УЦА-5′ — кодоны иРНК.

2) Зная, что антикодоны тРНК комплементарны и антипараллельны кодонам иРНК, мы можем найти и их:

3′-ЦАЦ-АУА-ЦЦУ-УЦА-5′ — кодоны иРНК.
5′-ГУГ-3′ ; 5′-УАУ-3′ ; 5′-ГГА-3′ ; 5′-АГУ-3′ — ан­ти­ко­до­ны тРНК (записываем через точку с запятой, так как антикодоны — не цепочка).

3) Теперь воспользуемся таблицей. Обратите внимание: белок синтезируется на основе иРНК, а не тРНК!

Первый нуклеотид в триплете берется 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.

3′-ЦАЦ-АУА-ЦЦУ-УЦА-5′ — кодоны иРНК. Ещё раз обращаю внимание, что рибосома считывает иРНК с 5′ конца. Поэтому читаем мы эту последовательность справа налево!!!

ТРЕ-СЕР-ИЛЕ-ГИС — аминокислотная последовательность. Задача решена: найдены иРНК, тРНК и аминокислоты.

Антикодоны тРНК по­сту­па­ют к ри­бо­со­мам в сле­ду­ю­щей последовательности нук­лео­ти­дов 3′-УЦГ-5′ , 3′-ЦГА-5′ , 3′- ААУ-5′ , 3′-ЦЦЦ-5′. Опре­де­ли­те последовательность нук­лео­ти­дов на иРНК, по­сле­до­ва­тель­ность нуклеотидов на ДНК, ко­ди­ру­ю­щих определенный белок и по­сле­до­ва­тель­ность аминокислот во фраг­мен­те молекулы син­те­зи­ру­е­мо­го белка, ис­поль­зуя таблицу ге­не­ти­че­ско­го кода:

Решение задачи:

1) Сейчас от нас требуются обратные действия: через антикодоны тРНК найти иРНК, а после по иРНК найти ДНК и белок. Всё по порядку, давайте сначала по принципу антипараллельности и комплементарности найдём кодоны иРНК.

3′-УЦГ-5′ , 3′-ЦГА-5′ , 3′-ААУ-5′ , 3′-ЦЦЦ-5′ — антикодоны тРНК
5′-АГЦ-ГЦУ-УУА-ГГГ-3′ — кодоны иРНК

2) Теперь, когда мы знаем кодоны иРНК, мы можем найти и ДНК по принципу комплементарности и антипараллельности.

5′-АГЦ-ГЦУ-УУА-ГГГ-3′ — кодоны иРНК.
3′-ТЦГ-ЦГА-ААТ-ЦЦЦ-5’— транскрибируемая цепь ДНК
5′-АГЦ-ГЦТ-ТТА-ГГГ-3′ — смысловая цепь ДНК.

3) Теперь по иРНК, пользуясь таблицей, ищем последовательность аминокислот.

5′-АГЦ-ГЦУ-УУА-ГГГ-3′ — кодоны иРНК. Читаем слева направо (от 5′ к 3′)

СЕР-АЛА-ЛЕЙ-ГЛИ — последовательность аминокислот. Задача решена.

— В чём смысл всего этого?

Существует такая штука — экспрессия генов. В ДНК закодирована информация: её нужно как-то прочитать. С помощью матричных процессов эта информация переносится, читается и «превращается» в белок. Синтез белков — вот конечная цель существования генетического кода. Экспрессия генов — это путь от ДНК к признаку. Пример: в ДНК закодирован чёрный цвет кожи. Во время экспрессии генов эта информация реализуется, и после синтеза белка и его преобразования человек получает меланин — пигмент чёрного цвета.

Хочешь узнать, как прошло поступление в этом году? Мы подготовили подборку проходных баллов медицинских вузов (тыкай и забирай полный файл ВКонтакте)

Получить тест по теме в ЛС →

Примерное время выполнения: 1 час.

Полноценный тест с автоматической проверкой. Мы используем сервис «РЕШУ ЕГЭ» как самый удобный в коммуникации между учителем и учеником. На сервисе возможна авторизация через ВК.