Как найти фрагмент полипептида

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.

Фрагмент молекулы ДНК имеет следующую последовательность:

5′-АТЦГГЦАТАГЦТАТГ-3′

3′-ТАГЦЦГТАТЦГАТАЦ-5′.

Определите последовательность фрагмента полипептида, кодируемого данным участком ДНК, если известно, что этот полипептид начинается с аминокислоты гис и имеет длину не менее четырёх аминокислот. Объяснитепоследовательность Ваших действий. Для решения задания используйте таблицу генетического кода. При написании нуклеиновых кислот указывайте направление цепи.

Генетический код (иРНК)

Первое

основание

Второе основание Третье

основание

У Ц А Г
У

Фен

Фен

Лей

Лей

Сер

Сер

Сер

Сер

Тир

Тир

  —

  —

Цис

Цис

  —

Три

У

Ц

А

Г

Ц

Лей

Лей

Лей

Лей

Про

Про

Про

Про

Гис

Гис

Глн

Глн

Арг

Арг

Арг

Арг

У

Ц

А

Г

А

Иле

Иле

Иле

Мет

Тре

Тре

Тре

Тре

Асн

Асн

Лиз

Лиз

Сер

Сер

Арг

Арг

У

Ц

А

Г

Г

Вал

Вал

Вал

Вал

Ала

Ала

Ала

Ала

Асп

Асп

Глу

Глу

Гли

Гли

Гли

Гли

У

Ц

А

Г

Спрятать пояснение

Пояснение.

Критерии ответа:

1.  Аминокислоте гис соответствует кодон 5’-ЦАУ-3’ (3’-УАЦ-5’, ЦАУ).

2.  Ему комплементарен триплет ДНК 3’-ГТА-5’ (5’-АТГ-3’, АТГ).

3.  Матричная (транскрибируемая)  — верхняя цепь ДНК.

4.  Последовательность иРНК: 5’-ЦАУАГЦУАУГЦЦГАУ-3’.

5.  Последовательность полипептида: гис-сер-тир-ала-асп.

Алгоритм выполнения задания (добавлен Баштанник Н. Е.):

1.  По таблице генетического кода определяем, что аминокислоте гис соответствует кодон иРНК 5’-ЦАУ-3’ (3’-УАЦ-5’, ЦАУ).

2.  По принципу комплементарности определяем триплет транскрибируемой ДНК. Триплету иРНК 5’-ЦАУ-3’ комплементарен триплет ДНК 3’-ГТА-5’ (5’-АТГ-3’, АТГ).

3.  Находим данный триплет на ДНК ориентируясь на 3’. Матричная (транскрибируемая)  — верхняя цепь ДНК.

4.  Переориентируем транскрибируемую ДНК в направлении 3’→5’. И определяем по принципу комплементарности на её основе и РНК

транскибируемая ДНК: 3’-ГТА-ТЦГ-АТА-ЦГГ-ЦТА-5’

Последовательность иРНК:5’-ЦАУ-АГЦ-УАУ-ГЦЦ-ГАУ-3’.

5.  По таблице генетического кода на основе иРНК определяем последовательность полипептида:

гис-сер-тир-ала-асп.

Примечание.

1)  - По таблице генетического кода определяем, что аминокислоте гис соответствует два кодона

иРНК 5’-ЦАУ-3’ ; 5’-ЦАЦ-3’

– По принципу комплементарности определяем триплет транскрибируемой ДНК.

Триплету иРНК 5’-ЦАУ-3’ комплементарен триплет ДНК 3’-ГТА-5’

Триплету иРНК 5’-ЦАЦ-3’ комплементарен триплет ДНК 3’-ГТГ-5’ , но данного триплета ни в нижней, ни в верхней цепи нет, значит, для решения используем кодон иРНК 5’-ЦАУ-3’

2)  для синтеза иРНК используем верхн… цепь ДНК – она транскрибируемая в направлении 3’→5’. В нижней цепи тоже есть триплет 3’-ГТА-5’, но нижняя цепь не подходит, тк в условии сказано, что должно быть не менее 4-х аминокислот. Если Вы возьмете нижнюю, то аминокислот всего 3.

Спрятать критерии

Критерии проверки:

Критерии оценивания выполнения задания Баллы
Ответ включает в себя все названные выше элементы, не содержит биологических ошибок 3
Ответ включает в себя три из названных выше элементов и не содержит биологических ошибок, ИЛИ ответ включает в себя четыре названных выше элемента, но содержит биологические ошибки 2
Ответ включает в себя два из названных выше элементов и не содержит биологических ошибок, ИЛИ ответ включает в себя три из названных выше элементов, но содержит биологические ошибки 1
Ответ включает в себя только один из названных выше элементов и не содержит биологических ошибок, ИЛИ ответ включает в себя два из названных выше элементов, но содержит биологические ошибки, ИЛИ ответ неправильный 0
Максимальный балл 3

Задачи линии 28.  Биосинтез белка Андрианова А.А., учитель биологии МБОУ «СОШ №30», эксперт ЕГЭ по биологии

Задачи линии 28. Биосинтез белка

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

эксперт ЕГЭ по биологии

Транскрипция

Транскрипция

Откуда взялись штрих концы?

Откуда взялись

штрих концы?

ДНК и РНК – нерегулярные  полимеры мономер – нуклеотид состоит из 3 частей 3. азотистое основание 2. фосфат  1. сахар Одинаковая часть

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’

Рибоза

Сахар 2’ H дезокси рибоза 2’ -

Сахар

2’

H

дезокси рибоза

2’ –

Фосфат Азотистое основание 5’ 1’ 3’ 3’ H Следующий нуклеотид цепочки

Фосфат

Азотистое основание

5’

1’

3’

3’

H

Следующий нуклеотид цепочки

т-РНК

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.

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.

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)

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 №1

Задача №2

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.

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.

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).

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 №4

Задача №5

Задача №5

Задача №6 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 (нижняя цепь матричная (транскрибируемая)): 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.

Задача №6

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 (нижняя цепь матричная (транскрибируемая)):

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.

  • 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.

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.

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.

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.

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

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

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 №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 ?

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

  • 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).

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 тРНКиРНКДНК
  • 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 №11

Задача №12

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).

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

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.

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.

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’).

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' 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.

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′

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’-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’).

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.

Схема решения задачи включает: 1) нуклеотидная последовательность участка тРНК: 5’-ГААУУЦЦУГЦЦГААУУЦ-3’; 2) палиндром в последовательности: 5’-ГААУУЦ-3’ (3’-ЦУУААГ-5’) 3) вторичная структура тРНК: 4) нуклеотидная последовательность антикодона в тРНК 5’-УГЦ-3’ (УГЦ) соответствует кодону на иРНК 3’-АЦГ-5’ (5’-ГЦА-З’, ГЦА); 5) по таблице генетического кода этому кодону соответствует аминокислота ала (аланин), которую будет переносить данная тРНК.

Схема решения задачи включает:

1) нуклеотидная последовательность участка тРНК: 5’-ГААУУЦЦУГЦЦГААУУЦ-3’;

2) палиндром в последовательности: 5’-ГААУУЦ-3’ (3’-ЦУУААГ-5’)

3) вторичная структура тРНК:

4) нуклеотидная последовательность антикодона в тРНК 5’-УГЦ-3’ (УГЦ) соответствует кодону на иРНК 3’-АЦГ-5’ (5’-ГЦА-З’, ГЦА);

5) по таблице генетического кода этому кодону соответствует аминокислота ала (аланин), которую будет переносить данная тРНК.

Репликация ДНК

Репликация ДНК

Использованные ресурсы: Материалы репетитора по биологии Алены Вербиной сообщества «Биология ЕГЭ 2023» (ссылка:https://vk.com/biolabege)

Использованные ресурсы:

  • Материалы репетитора по биологии Алены Вербиной сообщества «Биология ЕГЭ 2023» (ссылка:https://vk.com/biolabege)

Спасибо за внимание!

Спасибо за внимание!




Как решать задачи на биосинтез белка?

Как решать задачи на биосинтез белка?

Чтобы сдать ЕГЭ по биологии на 80+ баллов, нужно решить задания не только первой, но и второй части КИМа. Традиционно, самые «решаемые» задания – это №27, №28. За них можно легко получить баллы, если знать несколько основных правил и принципов. О них мы и будем говорить сегодня. 

25.png (27 KB)

Основные правила 

Итак, мы начинаем знакомство с основными правилами, которые важно использовать при работе с заданием №27. 

  1. Синтез новых цепей идет с транскрибируемой цепи ДНК

Вспомните: молекула ДНК представляет собой двойную спираль, то есть состоит из двух цепей. Они имеют собственные названия и направления синтеза. Одна из цепей – транскрибируемая (матричная), другая – смысловая (кодирующая). Транскрибируемая цепь строится в направлении от 3’-конца к 5’-концу, смысловая –  от 5’-конца к 3’-концу. 

Если в задании нужно синтезировать новую цепь, например иРНК, то в качестве матрицы (основы) для синтеза необходимо использовать транскрибируемую цепь ДНК. 

Однако это правило работает только в тех случаях, когда в условии задания обозначено, какая цепь является транскрибируемой, а какая – смысловой. 

24.png (37 KB)

  1. Все виды РНК синтезируются с транскрибируемой цепи ДНК

Любые виды РНК: информационная (иРНК), транспортная (тРНК), рибосомальная (рРНК) – синтезируются с транскрибируемой цепи ДНК. 

Если в задании нужно синтезировать какую-либо РНК, то в качестве матрицы (основы) для ее синтеза берется транскрибируемая цепь ДНК. 

  1. Последовательность аминокислот в полипептиде находится по нуклеотидной последовательности иРНК

Чтобы определить последовательность аминокислот во фрагменте полипептида, нужно использовать молекулу иРНК. Для этого мы используем знания нуклеотидной последовательности молекулы иРНК и таблицу генетического кода. 

Таблица генетического кода будет в условии задания на экзамене, поэтому учить ее не требуется. 

  1. Кодоны иРНК в таблице генетического кода указаны в направлении от 5’-конца к 3’-концу

При работе с таблицей генетического кода необходимо учитывать, что в ней указаны кодоны иРНК в направлении от 5’-конца к 3’-концу. Соответственно, использовать другие триплеты в другом направлении при работе с этой таблицей нельзя. 

19.png (21 KB)

Основные принципы

Для решения 27 задания нужно знать еще и два принципа построения цепи ДНК:  комплементарности и антипараллельности. 

  1. Принцип комплементарности 

Принцип комплементарности – это избирательное соединение нуклеотидов при образовании новых молекул нуклеиновых кислот. 

В процессе репликации (самоудвоения молекулы ДНК) синтез дочерних цепей идет на основе материнской цепи ДНК. При построении новых цепей ДНК нуклеотиды дочерней цепи подбираются не спонтанно, а избирательно: в строгом соответствии с последовательностью нуклеотидов в материнской цепи ДНК. 

Проще: Если в исходной цепи встречается определенный нуклеотид, то в дочерней цепи ему будет соответствовать другой определенный нуклеотид. 

Комплементарны друг другу следующие нуклеотиды: 

  • адениловый нуклеотид – тимидиловый нуклеотид (А-Т); 
  • гуаниловый нуклеотид – цитидиловый нуклеотид (Г-Ц). 

Принцип комплементарности используется не только при построении дочерних цепей ДНК, но и при построении любых новых молекул нуклеиновых кислот. Ниже приводится схема соответствия друг другу нуклеотидов разных молекул нуклеиновых кислот. 

1.png (13 KB)

  1. Принцип антипараллельности

Принцип антипараллельности: цепи в молекуле ДНК ориентированы антипараллельно. Одна строится в направлении 5՛-3՛, другая – в 3՛-5՛. 

Выше мы уже обсуждали, что молекула ДНК состоит из двух цепей, каждая из которых имеет свой направление синтеза. Важно запомнить, что транскрибируемая цепь строится в направлении от 3’-конца к 5’-концу, а смысловая – от 5’-конца к 3’-концу. Направление синтеза разное, поэтому говорят, что цепи антипараллельны. 

При синтезе дочерней цепи ДНК на основе материнской важно помнить не только про избирательное соединение нуклеотидов, но и про антипараллельность цепей. Если у нас есть одна цепь ДНК с определенной последовательностью нуклеотидов, то при синтезе с ее новой цепи ДНК нужно воспользоваться принципом комплементарности. А также правильно указать направления цепей в соответствии с принципом антипараллельности. Например, если исходная цепь имела направление 3՛-5՛, то дочерняя цепь будет иметь направление 5՛-3՛. 

Обратите внимание: в данном случае цепи не нужно переориентировать или «отзеркаливать». Необходимо указать направление дочерней цепи антипараллельно исходной. 

Принцип антипараллельности также используется при построении любых новых молекул нуклеиновых кислот. 

23.png (28 KB)

С основными правилами и принципами, которые нужно знать для решения задания №27, мы познакомились. Они помогут вам научиться решать простейшие задачи на биосинтез белка. Однако на реальном экзамене в задании №27 бывает много подвохов, о которых мы поговорим в следующий раз. До встречи! 




Решаем простейшие задачи на биосинтез белка

Решаем простейшие задачи на биосинтез белка

Решаем простейшие задачи на биосинтез белка

В прошлый раз мы обсуждали основные правила и принципы решения задач на биосинтез белка. Их важно использовать при работе с заданием №27 в КИМе. Сегодня мы продолжим разбирать задачи на биосинтез белка, рассмотрим простейшие задания и обсудим алгоритмы их решения. Поехали!

24.png (37 KB)

Пример №1

Фрагмент начала гена имеет следующую последовательность нуклеотидов (нижняя цепь матричная (транскрибируемая)):

5’ – ЦАГАГАГЦАГААТАЦ – 3ʹ
3ʹ – ГТЦТЦТЦГТЦТТАТГ – 5ʹ


Определите последовательность аминокислот во фрагменте полипептидной цепи, объясните последовательность решения задачи. 

Внимательно прочитаем условие и определим, что нам дано и что требуется найти. В задании речь идет о фрагменте гена, то есть перед нами участок молекулы ДНК. По условию требуется определить последовательность аминокислот во фрагменте полипептидной цепи и объяснить ход решения. 

Для того, чтобы определить последовательность аминокислот во фрагменте полипептидной цепи, мы должны знать последовательность нуклеотидов в цепи иРНК. Саму молекулу иРНК легко построить, используя транскрибируемую цепь ДНК. 

Итак, задача будет решаться в два шага: 

  1. По принципу комплементарности на основе транскрибируемой цепи ДНК построим молекулу иРНК; 
  2. Определим последовательность аминокислот во фрагменте полипептида с помощью  нуклеотидной последовательности молекулы иРНК и таблицы генетического кода.

Решение: 

  1. в качестве матрицы (основы) для синтеза иРНК берем транскрибируемую ДНК и далее по принципу комплементарности (А–У, Т–А, Г–Ц, Ц–Г) строим новую молекулу:

транскрибируемая ДНК: – ГТЦТЦТЦГТЦТТАТГ –
                              иРНК: 5’ – ЦАГАГАГЦАГААЦАЦ – 3’

Обратите внимание: направление цепи иРНК мы изменили в соответствии с принципом антипараллельности.

  1. чтобы определить последовательность аминокислот в полипептиде, воспользуемся таблицей генетического кода и полученной молекулой иРНК. Для этого разбиваем молекулу иРНК на отдельные триплеты, для которых будем искать в таблице генетического кода соответствующие аминокислоты.

    иРНК: 5’ – ЦАГ АГА ГЦА ГАА ЦАЦ – 3’

полипептид: глнаргалаглугис

Обратите внимание: между названиями аминокислот стоят дефисы. Их обязательно нужно писать, так как между аминокислотами в полипептиде имеются пептидные связи. Чтобы их обозначить, пишут дефисы. 

19.png (21 KB)

Все! На этом наша задача решена. Теперь обсудим, как писать решение на экзамене. В бланк ответов обычно сразу пишется решение, без «дано» и «ответа». Достаточно последовательно описать ход своих действий и ответить на все вопросы в задании. 

У нашей задачи решение, которое нужно будет вписать в бланк ответов, будет выглядеть следующим образом: 

Решение: 

  1. по принципу комплементарности на основе транскрибируемой цепи ДНК находим нуклеотидную последовательность молекулы иРНК:
    5’ – ЦАГАГАГЦАГААЦАЦ – 3’;
  2. на основе нуклеотидной последовательности молекулы иРНК и таблицы генетического кода определяем последовательность аминокислот во фрагменте полипептида: глнаргалаглугис. 

Пример №2

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

5’ – ГЦГГГЦТАТТГЦЦТГ – 3’

3’ – ЦГЦЦЦГАТААЦГГАЦ – 5’

В результате мутации в ДНК четвёртая аминокислота во фрагменте полипептида заменилась на аминокислоту три. Определите аминокислоту, которая кодировалась до мутации. Какие изменения произошли в ДНК в результате мутации? Ответ поясните.

Эта задача чуть сложнее, чем предыдущая, но гораздо интереснее! Сначала, по традиции, внимательно прочитаем условие и определим, что дано и что требуется найти. Речь идет о молекуле ДНК до и после мутации. До мутации четвертый триплет ДНК кодировал одну аминокислоту, после мутации стал кодировать другую (по условию, аминокислоту три). Нужно определить, какую аминокислоту кодировал четвертый триплет ДНК до мутации, а также указать, какие изменения произошли в структуре ДНК, чтобы она стала кодировать другую аминокислоту. 

Как определить, какую аминокислоту кодировал триплет ДНК до мутации? Так же, как и в предыдущей задаче. Сначала по принципу комплементарности находим кодон иРНК, который соответствует этому триплету ДНК. А затем воспользуемся таблицей генетического кода и определим аминокислоту, которая подходит этому кодону иРНК. 

Решение: 

  1. в качестве матрицы (основы) для синтеза иРНК берем транскрибируемую ДНК и далее по принципу комплементарности (А–У, Т–А, Г–Ц, Ц–Г) определим нуклеотидную последовательность кодона иРНК:

триплет транскрибируемой ДНК: – АЦГ –
                                  кодон иРНК: 5’ – УГЦ – 3’

Обратите внимание: направление кодона иРНК мы изменили в соответствии с принципом антипараллельности. 

  1. чтобы определить аминокислоту, которую кодирует этот кодон иРНК, воспользуемся таблицей генетического кода:

    кодон иРНК: 5’ – УГЦ – 3’
    аминокислота: цис.

20.png (17 KB)

Итак, триплет ДНК до мутации кодировал аминокислоту цис. После мутации этот же триплет стал кодировать аминокислоту три. Почему? Потому что в результате мутации изменилась нуклеотидная последовательность этого триплета. Если изменился триплет, то изменится и аминокислота, которую он кодирует. 

Как узнать, какие изменения произошли в нуклеотидной последовательности триплета ДНК? Очевидно, начать «с конца».

 Мы знаем, какую аминокислоту кодирует изменившийся триплет. Значит, можно определить, какой кодон иРНК соответствует этой аминокислоте (для этого надо посмотреть в таблицу генетического кода). Так  мы можем найти триплет ДНК по принципу комплементарности. Таким образом, мы получим триплет ДНК после мутации. Далее нужно сравнить триплет до и после мутации, а также сделать вывод о произошедших изменениях. 

Решение: 

  1. чтобы определить, какой кодон иРНК кодирует аминокислоту три, воспользуемся таблицей генетического кода: 

аминокислота: три
кодон иРНК: 5’ – УГГ – 3’

Обратите внимание: в данном случае аминокислота встречается в таблице всего лишь один раз, поэтому мы выписали только один кодон иРНК. Однако бывают задачи, когда аминокислота встречается в таблице несколько раз. В таком случае кодонов также будет несколько. 

  1. по принципу комплементарности на основе нуклеотидной последовательности кодона иРНК определим нуклеотидную последовательность триплета ДНК:

    кодон иРНК: 5’ – УГГ – 3’
    триплет транскрибируемой ДНК: 3’ – АЦЦ – 5’

Итак, после мутации триплет ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: 3’ – АЦЦ5’. До мутации он имел другую последовательность нуклеотидов: – АЦГ5ʹ. Какие изменения произошли в ДНК в результате мутации? Как можно заметить, произошла замена последнего нуклеотида. 

Теперь оформим решение как на экзамене. 

Решение: 

  1. четвёртый триплет исходного фрагмента транскрибируемой ДНК: – АЦГ – , по принципу комплементарности определяем кодон иРНК: 5’ – УГЦ – 3’; 

  1. используя таблицу генетического кода, определяем, что кодон иРНК кодирует аминокислоту цис; 

  1. во фрагменте транскрибируемой цепи ДНК в четвёртом триплете – АЦГ – произошла замена последнего нуклеотида (нуклеотид Г заменился на Ц). 

Как можно заметить, задачи на биосинтез белка не такие сложные, как кажется на первый взгляд. Главное – внимательно читать условие, решать последовательно и соблюдать все правила оформления. Кстати, именно о них мы поговорим подробнее в следующий раз. До встречи!  




Как оформлять задачи на биосинтез белка на ЕГЭ?

Как оформлять задачи на биосинтез белка на ЕГЭ?

В прошлый раз мы с вами обсуждали, как решать простейшие задачи на биосинтез белка. Сегодня нас ждет важный разговор о том, как оформлять 27 задание на ЕГЭ. Настоятельно советую не пренебрегать правилами, которые мы обсудим в этот раз, ведь от них зависит, сколько баллов за задание выставит эксперт на экзамене. Итак, поехали! 

21.png (45 KB)

Главное

В отличие от других заданий второй части задачи на биосинтез белка имеют четкую структуру и оцениваются максимально только при наличии всех элементов ответа, которые предусмотрены составителями. 

В бланке ответов обязательно должен быть представлен ход решения задачи. Иными словами, важно решать задачу последовательно, объяснять порядок своих действий, пояснять каждый шаг. 

Правила оформления

  1. В молекулах ДНК, иРНК, сплошной цепи тРНК нуклеотиды можно писать через тире, триплеты можно писать через тире; молекулы можно записать в виде сплошной последовательности

Допустимыми с позиции оформления являются следующие варианты записи: 


3’ -А-Г-А-Г-Ц-А-Г-Т-А-Г-Т-Т-Т-Г-А-Г-Ц-Ц- 5’

3’ – АГА-ГЦА-ГТА-ГТТ-ТГА-ГЦЦ – 5’

3’ – АГАГЦАГТАГТТТГАГЦЦ – 5’

При написании нуклеотидной последовательности цепей ДНК, иРНК, сплошной цепи тРНК можно записать нуклеотиды через тире, триплеты через тире. Почему? Между нуклеотидами имеются фосфодиэфирные связи, за счет которых нуклеотиды связываются друг с другом – тире обозначает эти связи. Также допустимо писать нуклеотиды без тире в виде сплошной последовательности. 

  1. В сплошной цепи ДНК, иРНК, тРНК триплеты нельзя разделять запятыми

Недопустимой с позиции оформления является следующая запись: 

3’ – АГА, ГЦА, ГТА, ГТТ, ТГА, ГЦЦ – 5’

Запятые в таком случае будут означать, что триплеты относятся к разным молекулам, в то время как триплеты составляют одну. Поэтому в сплошных цепях ДНК, иРНК, тРНК нельзя разделять триплеты запятыми. 

22.png (16 KB)

  1. Антикодоны разных молекул тРНК нельзя писать через тире между триплетами

Недопустимой с позиции оформления является следующая запись: 

3’ – АГА-ГЦА-ГАА-ГАА-АГА-ГЦЦ – 5’

Написание тире между триплетами при записи антикодонов тРНК является ошибкой. Это связано с тем, что антикодоны тРНК не связаны в единую цепь, они являются частями разных молекул. 

  1. Аминокислоты во фрагменте полипептида можно писать через тире, пробел, или без разделительных знаков

Допустимыми с позиции оформления являются следующие варианты записи: 


Мет-Ала-Глу-Три-Сер-Арг

Мет Ала Глу Три Сер Арг
МетАлаГлуТриСерАрг

Написание тире между аминокислотами допустимо, так как при образовании полипептида аминокислоты связываются друг с другом пептидными связями. Тире обозначают эти связи. 

  1. Аминокислоты во фрагменте полипептида нельзя писать через запятую или точку с запятой

Недопустимой с позиции оформления является следующая запись: 

Мет, Ала, Глу, Три, Сер, Арг

Мет; Ала; Глу; Три; Сер; Арг

  1. Писать в ответе нуклеотид или кодон молекулы иРНК в качестве гена нельзя

Ген – это участок молекулы ДНК. Соответственно, указание в ответе нуклеотида или кодона в молекуле иРНК как гена считается ошибкой. 

24.png (37 KB)

  1. В задачах с открытой рамкой считывания на иРНК необходимо в явном виде указывать место начала или окончания синтеза полипептида

Допустимыми с позиции оформления являются следующие варианты записи: 

3’ – АУГАГЦАГУАГУУЦААЦГАГЦЦ – 5’

3’ – АУГАГЦАГУАГУУЦААЦГАУАА – 5’

В 2022 году на ЕГЭ появился новый тип задач на биосинтез белка. В таких заданиях нужно самостоятельно определить открытую рамку считывания (участок иРНК, кодирующий полипептид) и указать место начала или окончания синтеза полипептида на молекуле иРНК. Вы можете подчеркнуть или обвести кодон, указать стрелкой на первый или последний нуклеотид рамки считывания. 

  1. При написании цепей ДНК, иРНК, тРНК, антикодонов тРНК нужно указывать направления цепей

При написании последовательностей нуклеиновых кислот важно не только верно написать саму последовательность, но и указать направление цепи, то есть обозначить 3’- и 5’-концы. Если концы цепей будут указаны неверно, баллы за решение будут снижены. 

20.png (17 KB)

Требований к оформлению 27 задания достаточно много. Не забывайте их учитывать при написании решения в бланк ответов. В случае, если участник экзамена неверно оформляет решение, баллы будут снижаться так же, как и в случае наличия в ответе биологических ошибок. Чтобы этого не произошло, не забывайте проверять свой ответ перед внесением его в бланк. Успехов! 

Определение последовательности аминокислот во фрагменте полипептидной цепи

Работа с таблицей «Генетический код»

Задача 161.
Какая последовательность аминокислот кодируется такой последовательностью азотистых оснований участка молекулы ДНК:
Ц Ц Т А Г Т Г Т Г А А Ц Ц А Г …, и какой станет последовательность аминокислот, если между шестым и седьмым основаниями вставить тимин?
Решение:
На основе кода участка молекулы ДНК строим иРНК, пользуясь принципом комплементарности (А – У, Г – Ц), получим (надо быть внимательными и помнить, что в иРНК отсутствует тимин, вместо него становится урацил):

 ДНК: Ц Ц Т А Г Т Г Т Г А А Ц Ц А Г
иРНК: Г Г А У Ц А Ц А Ц У У Г Г У Ц

Далее разбиваем полученную иРНК на триплеты (кодоны):

ГГА УЦА ЦАЦ УУГ ГУЦ

Перевод последовательности нуклеотидов молекулы иРНК в последовательность аминокислот полипептида — трансляция. 
Используя таблицу «Генетический код», можно построить белковую молекулу с соответствующими аминокислотами: 

глицин – серин – гистидин – лейцин – валин.

Построим последовательность триплетов в иРНК после вствки между шестым и седьмым тимина в участок ДНК, получим:

 ДНК: Ц Ц Т А Г Т Т Г Т Г А А Ц Ц А Г
иРНК: Г Г А У Ц А А Ц А Ц У У Г Г У Ц

Разбиваем полученную иРНК на триплеты (кодоны), получим:

ГГА УЦА АЦА ЦУУ ГГУ Ц

Используя таблицу «Генетический код», можно построить белковую молекулу с соответствующими аминокислотами: 

глицин – серин – треонин – лейцин – глицин.

Таким образом, последовательность аминокислот в исходном полипептиде: глицин – серин – гистидин – лейцин – валин, а в конечном полипептиде имеет вид:  

глицин – серин – треонин – лейцин – глицин.


 


Задача 162.
Укажите порядок аминокислот в белке если известно, что иРНК, по которой он строится имеет следующую последовательность нуклеотидов: А-А-А-Ц-А-А-Г-У-У-А-Ц-А-Г-А-У-У-У-Ц.
Решение:
Разобьем фрагмент иРНК на триплеты, получим:

иРНК: А-А-А-Ц-А-А-Г-У-У-А-Ц-А-Г-А-У-У-У-Ц
иРНК: ААА-ЦАА-ГУУ-АЦА-ГАУ-УУЦ

Используя таблицу «Генетический код», можно построить белковую молекулу с соответствующими аминокислотами, получим: 

лизин-глутамин-валин-треонин-аспарагиновая кислота-фенилаланин.


 


Задача 163.
Для выключения работы гена иногда используется так называемая антисмысловая малая регуляторная РНК. Спариваясь с мРНК, она не позволяет рибосомам синтезировать полипептид по этой РНК. Определите, какой олигопептид должна была синтезировать клетка, если бы в нее ввели фрагмент РНК следующего состава:
3`…УЦЦ АЦЦ УГЦ ААЦ ЦГА ЦУГ АУГ ЦУГ… 5`
Решение:
Используя таблицу «Генетический код», можно построить белковую молекулу с соответствующими аминокислотами, получим: 

серин-треонин-цистеин-аспарагин-аргинин-лейцин-метионин-лейцин.


 


Задача 164. 
Фрагмент начала гена имеет следующую последовательность нуклеотидов (верхняя цепь – смысловая, нижняя – транскрибируемая):
5’ -А-Т-Т-Г-Г-Г-Т-Т-Ц-Г-Ц-А-Т-Г-Ц-Г-Т-Т-Ц-Ц- 3’
3’ -Т-А-А-Ц-Ц-Ц-А-А-Г-Ц-Г-Т-А-Ц-Г-Ц-А-А-Г-Г- 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.
Решение:
Транскрипция — процесс синтеза молекулы иРНК, происходящий в ядре начинается с 3’ конца, поэтому матричная (транскрибируемая) цепь в нашем случае:

 
3’ -Т-А-А-Ц-Ц-Ц-А-А-Г-Ц-Г-Т-А-Ц-Г-Ц-А-А-Г-Г- 5’.

На основе кода матричной цепи ДНК строим иРНК, пользуясь принципом комплементарности (А – У, Г – Ц), получим (надо быть внимательными и помнить, что в иРНК отсутствует тимин, вместо него становится урацил):

 ДНК: 3’ -Т-А-А-Ц-Ц-Ц-А-А-Г-Ц-Г-Т-А-Ц-Г-Ц-А-А-Г-Г- 5’
иРНК: 5’ -А-У-У-Г-Г-Г-У-У-Ц-Г-Ц-А-У-Г-Ц-Г-У-У-Ц-Ц- 3’

Далее разбиваем полученную иРНК на триплеты (кодоны):

5’ -АУУ-ГГГ-УУЦ-ГЦА-УГЦ-ГУУ-ЦЦ- 3’

Перевод последовательности нуклеотидов молекулы иРНК в последовательность аминокислот полипептида — трансляция. 
Используя таблицу «Генетический код», можно построить белковую молекулу с соответствующими аминокислотами: 

изолейцин – глицин – фенилаланин – аланин – цистеин – валин.

Так как с Мет. начинается информативная часть гена, то синтез полипептида начнется с аденина на иРНК или с тимина на ДНК.


 


Определение количества аминокислот, кодируемое участком фрагмента молекулы ДНК

Задача 165.
Длина фрагмента молекулы ДНК бактерии равняется 106,08 нм сколько аминокислот будет в белке кодируемом данным фрагментом днк?
Решение:
Расстояние между нуклеотидами равно 0,34 нм. 
Рассчитаем число нуклеотидов на участке молекулы ДНК бактерии, получим:

N(нуклеотид) = (106,08/0,34) . 2 = 624 нуклеотида.

Так как 1 аминокислота кодируется тремя нуклеотидами, то число аминокислот, кодируемом данным фрагментом ДНК бактерии равно:

 
N(AK) = (624/2)/3 = 104..

Ответ: 104 аминокислоты в кодируемом белке.
 


Количество ДНК в ядрах клеток на стадии телофазы первого деления мейоза

Задача 166.
У быка в ядре соматической клетки на стадии профазы митоза содержится 13,68 . 10-9 мг ДНК. Какое количество ДНК будет в ядрах клеток на стадии телофазы первого деления мейоза?
Решение:
В схемах деления гаплоидный набор хромосом обозначают буквой n, а набор молекул ДНК (то есть хроматид) —  буквой с. Перед буквами указывают число гаплоидных наборов: 1n2с — гаплоидный набор удвоенных хромосом, 2n2с — диплоидный набор одиночных хромосом, 2n4с — диплоидный набор удвоенных хромосом.
Митоз имеет четыре подфазы: профаза, метафаза, анафаза, телофаза.
Профаза (2n4с) – двойной набор двойных хромосом) = 13,68 . 10-9 мг ДНК. 
В ядре соматической клетки на стадии профазы митоза содержится двойной набор хромосом и каждая хромосома состоит из двух хроматид. Двойной набор хромосом в профазе митоза можно записать так – 2n4с. 
Тогда по условию задачи – 2n4с =  13,68 . 10-9 мг ДНК.
На стадии телофазы первого деления мейоза завершается редукционноое деление. Появляется ядерная оболочка, которая окружает хромосомы. Затем возле ядер появляется перетяжка, которая делит клетку на две части. Образуются две гаплоидные клетки, хромосомный набор можно записать так: n2с.  

Тогда

n2с = 2n4с/2 = 13,68 х 10-9 мг/2 =  6,84 . 10-9 мг ДНК.


Добавить комментарий