Как найти последовательность аминокислот в ирнк

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? 🙂

Как найти аминокислотную последовательность

Содержание

• Что такое аминокислота
• Несколько шагов, чтобы найти аминокислотную последовательность

Что такое аминокислота

Аминокислоты являются основными строительными блоками всех белков в нашем организме. Пусть это будет гормон, фермент, структурный белок, такой как кератин, все они состоят из аминокислот. Аминокислоты полимеризуются с образованием белков. Поскольку каждая аминокислота имеет основной конец -NH2 и кислотный конец -COOH, эти терминалы реагируют друг с другом, образуя цепочку аминокислот, которая называется полипептидом. Полипептид может содержать множество аминокислот. В зависимости от порядка аминокислот, также известного как аминокислотная последовательность, белки могут отличаться друг от друга. Секвенирование имеет первостепенное значение, потому что оно определяет, правильно ли функционирует белок.

Аминокислоты не полимеризуются случайно. Этот процесс строго регламентирован. Код каждого белка хранится в последовательности ДНК, которая сначала транскрибируется в последовательность м-РНК (у высших организмов ДНК сплайсируется перед преобразованием в м-РНК, где удаляются нежелательные последовательности ДНК, лежащие между генами), а затем m- РНК транслируется в аминокислотную последовательность.

(A = аденин, T = тимин, G = гуанин, C = цитозин, U = урацил в м-РНК t заменен на U)

Если мы рассматриваем ДНК как четырехбуквенный алфавит и она может составлять трехбуквенные слова, эти трехбуквенные слова называются кодонами. Каждый из этих кодонов обозначает определенную аминокислоту. Следовательно, если предоставлена ​​последовательность ДНК или м-РНК, мы можем предсказать аминокислотную последовательность. Реальная проблема заключается в том, что ДНК представляет собой линейный массив информации, поэтому у нас должны быть некоторые правила для начала и остановки в правильном положении.

Несколько шагов, чтобы найти аминокислотную последовательность

• ШАГ 1– Знай, какая нить ДНК дана. Есть две цепи: кодирующая цепь или некодирующая цепь.

Можно либо прочитать кодирующую цепь от 3 ‘до 5’, либо прочитать матричную цепь от 5 ‘до 3’ при создании соответствующей цепи м-РНК.

• ШАГ 2– Напишите соответствующую цепь мРНК.

Используя кодирование: (A = U, T = A, G = C, C = G) Считайте слева направо

Использование шаблона: (T = U) Читать слева направо

Мы можем видеть, что мы достигаем той же последовательности независимо от используемой цепи.

• ШАГ 3– Конвертировать м-РНК в виде последовательности кодонов. ВСЕГДА начинайте с кодона AUG и НИКОГДА не считайте один и тот же нуклеотид дважды!

• ШАГ 4– Используйте приведенную ниже таблицу, чтобы найти соответствующую аминокислотную последовательность.

Также помните,
а. Стартовый кодон AUG обозначает метионин.
б. Если вы встретите стоп-кодон UAA, UGA, UAG, вам следует прекратить последовательность.

Проверьте, если вы в конечном итоге с ответом, показанным ниже:

Met- Leu- Asp- Val- Phe-STOP 

Скачать материал

без ожидания

Скачать материал

без ожидания

Описание презентации по отдельным слайдам:

• 

  1 слайд

  Решение задач с использованием таблицы генетического кода

• 

  2 слайд

  Повторение:
  Какие процессы описаны в данной схеме? Как они взаимосвязаны?

• 

  3 слайд

  В одной цепи молекулы ДНК следующая последовательность нуклеотидов: ТТАААЦЦАТТТГ.
  Используя принцип комплементарности, постройте вторую цепь и и-РНК, комплементарную ей.
  -Т – Т – А – А- А – Ц – Ц- А- Т- Т – Т – Г –
  I I I I I I I I I I I I
  -А – А – Т – Т – Т- Г – Г – Т – А – А – А – Ц-
  (ДНК)

    -У – У – А –А – А –Ц – Ц – А – У – У –У – Г-
  (и- РНК)

• 

  4 слайд

  Таблица генетического кода (и-РНК)

• 

  5 слайд

  Основные типы задач, решение которых предполагает использование таблицы генетического кода
  Построение молекулы и-РНК, антикодонов т-РНК и последовательности аминокислот в белке

  Определение структуры т-РНК и переносимой ею аминокислоты

  Определение аминокислотной последовательности в белке до и после изменений в ДНК

  Краткая теория
  Задача 1
  Задача 2
  Задача 3
  Задача 4
  Задача 5
  Задача 6
  Задача 8
  Задача 7
  Завершить работу
  Краткая теория
  Информационные источники
  самостоятельно:
  самостоятельно:

• 

  6 слайд

  нуклеотиды и-РНК комплементарны нуклеотидам ДНК;
  вместо тимина ДНК во всех видах РНК записывается урацил;
  нуклеотиды и-РНК пишутся подряд, без запятых, т. к. имеется в виду одна молекула;
  кодон и-РНК комплементарен антикодону т-РНК
  антикодоны т-РНК пишутся через запятую, т. к. каждый антикодон принадлежит отдельной молекуле т-РНК;
  Основной теоретический материал
  Построение молекулы и-РНК, антикодонов т-РНК и последовательности аминокислот в белке

• 

  7 слайд

  аминокислоты находим по таблице генетического кода;
  аминокислоты в белке пишутся через дефис, т. к. имеется в виду, что они уже соединились и образовали первичную структуру белка;
  3 нуклеотида =1 триплет (кодон) = 1 аминокислота = 1 т-РНК

  Основной теоретический материал
  Построение молекулы и-РНК, антикодонов т-РНК и последовательности аминокислот в белке

• 

  8 слайд

  аминокислоты находим по таблице генетического кода;
  аминокислоты в белке пишутся через дефис, т. к. имеется в виду, что они уже соединились и образовали первичную структуру белка;
  3 нуклеотида =1 триплет (кодон) = 1 аминокислота = 1 т-РНК

  Основной теоретический материал
  Построение молекулы и-РНК, антикодонов т-РНК и последовательности аминокислот в белке

• 

  9 слайд

  Задача 1.
  Фрагмент цепи ДНК имеет последовательность
  А-Ц-Г-Т-Т-Г-Ц-Ц-Ц-А-А-Т.
  Определите последовательность нуклеотидов и-РНК, антикодоны т-РНК и последовательность аминокислот в синтезируемом белке.

• 

  10 слайд

  и-РНК строим комплементарно ДНК;
  антикодоны т-РНК комплементарны кодонам и-РНК;
  аминокислоты находим по кодонам и-РНК, используя таблицу генетического кода.
  Основные этапы решения задачи. План рассуждений.

• 

  11 слайд

  фрагмент цепи ДНК:
  А-Ц-Г-Т-Т-Г-Ц-Ц-Ц-А-А-Т
  кодоны и-РНК:
  У-Г-Ц-А-А-Ц-Г-Г-Г-У-У-А
  антикодоны т-РНК
  А-Ц-Г,У-У-Г,Ц-Ц-Ц,А-А-У
  Основные этапы решения задачи. Оформление.

• 

  12 слайд

  фрагмент цепи ДНК:
  АЦГ-ТТГ-ЦЦЦ-ААТ
  кодоны и-РНК:
  УГЦ-ААЦ-ГГГ-УУА
  антикодоны т-РНК
  АЦГ,УУГ,ЦЦЦ, ААУ
  Основные этапы решения задачи. Краткое оформление.

• 

  13 слайд

  кодоны и-РНК: УГЦ-ААЦ-ГГГ-УУА

• 

  14 слайд

  Таблица генетического кода (и-РНК)

• 

  15 слайд

  последовательность аминокислот в белке:
  цис-асн-гли-лей
  (кодоны и-РНК:
  УГЦ-ААЦ-ГГГ-УУА)

  Основные этапы решения задачи. Определение аминокислот по таблице генетического кода.

• 

  16 слайд

  Задача 2.
  Последовательность аминокислот во фрагменте молекулы белка фен-глу-мет.
  Определите, пользуясь таблицей генетического кода, возможные триплеты ДНК, которые кодируют этот фрагмент белка

• 

  17 слайд

  Триплеты и-РНК: Фен-Глу-Мет
  Фен – УУУ или УУЦ
  Глу – ГАА или ГАГ
  Мет – АУГ
  Находим триплеты ДНК:
  Фен – ААА или ААГ
  Глу – ЦТТ или ЦТЦ
  Мет – ТАЦ
  Основные этапы решения задачи. Решение задачи. Оформление.

• 

  18 слайд

  Триплеты и-РНК: Фен-Глу-Мет
  Фен – УУУ или УУЦ
  Глу – ГАА или ГАГ
  Мет – АУГ
  Находим триплеты ДНК:
  Фен – ААА или ААГ
  Глу – ЦТТ или ЦТЦ
  Мет – ТАЦ
  Основные этапы решения задачи. Решение задачи. Оформление.

• 

  19 слайд

  Задача 3.
  В биосинтезе белка участвовали т-РНК с антикодонами
  УУА, ГГЦ, ЦГЦ, АУА, ЦГУ.
  Определите структуру двухцепочечного участка молекулы ДНК, несущего информацию о синтезируемом полипептиде, и последовательность аминокислот в нем.

• 

  20 слайд

  Ответы на задачу № 3

• 

  21 слайд

  Задача 4.
  Матрицей для синтеза белка послужил фрагмент и-РНК, имеющий последовательность
  АУГ-ГЦУ-ААА-ЦЦГ.
  Определите антикодоны т-РНК, участвовавшие в трансляции, первичную структуру синтезированного белка и последовательность нуклеотидов в гене, кодирующем данный белок.

• 

  22 слайд

  Ответы на задачу № 4

• 

  23 слайд

  т-РНК синтезируются прямо на матрице ДНК по принципу комплементарности и без участия и-РНК (обычно это указывается в условии задачи);
  чтобы узнать, какую аминокислоту переносит т-РНК, необходимо построить кодон и-РНК;
  по кодону и-РНК с помощью таблицы генетического кода определяем аминокислоту;
  указанный в условии триплет т-РНК является антикодоном.

  Определение структуры т-РНК и переносимой ею аминокислоты

• 

  24 слайд

  т-РНК синтезируются прямо на матрице ДНК по принципу комплементарности и без участия и-РНК (обычно это указывается в условии задачи);
  чтобы узнать, какую аминокислоту переносит т-РНК, необходимо построить кодон и-РНК;
  по кодону и-РНК с помощью таблицы генетического кода определяем аминокислоту;
  указанный в условии триплет т-РНК является антикодоном.

  Определение структуры т-РНК и переносимой ею аминокислоты

• 

  25 слайд

  Задача 5.
  Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК – матрице. Фрагмент молекулы ДНК, на которой синтезировался участок центральной петли т-РНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов:
  ЦГЦ-ГАЦ-ГТГ-ГТЦ-ГАА.
  Установите нуклеотидную последовательность участка т-РНК, который синтезируется на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта т-РНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет соответствует антикодону т-РНК.
  Ответ поясните.

• 

  26 слайд

  1) Находим последовательность нуклеотидов участка центральной петли т-РНК:
  участок ДНК: ЦГЦ-ГАЦ-ГТГ-ГТЦ-ГАА
  т-РНК: ГЦГ-ЦУГ-ЦАЦ-ЦАГ-ЦУУ
  2) Подчеркнутый триплет по условию задачи соответствует антикодону. Антикодон
  т-РНК: ЦАЦ. Ему соответствует кодон
  и-РНК: ГУГ.
  3) По таблице генетического кода находим аминокислоту: вал.
  Основные этапы решения задачи. План рассуждений. Оформление.

• 

  27 слайд

  1) Находим последовательность нуклеотидов участка центральной петли т-РНК:
  участок ДНК: ЦГЦ-ГАЦ-ГТГ-ГТЦ-ГАА
  т-РНК: ГЦГ-ЦУГ-ЦАЦ-ЦАГ-ЦУУ
  2) Подчеркнутый триплет по условию задачи соответствует антикодону. Антикодон
  т-РНК: ЦАЦ. Ему соответствует кодон
  и-РНК: ГУГ.
  3) По таблице генетического кода находим аминокислоту: вал.
  Основные этапы решения задачи. План рассуждений. Оформление.

• 

  28 слайд

  Задача 6.
  Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК – матрице. Фрагмент молекулы ДНК, на которой синтезировался участок центральной петли т-РНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов:
  АТА­ГЦТ­ГАА- ЦГГ-АЦТ.
  Установите нуклеотидную последовательность участка т-РНК, который синтезируется на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта т-РНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет соответствует антикодону т-РНК.
  Ответ поясните.

• 

  29 слайд

  Ответ:
  1) нуклеотидная последовательность участка тРНК:
  УАУ-ЦГА-ЦУУ-ГЦЦ-УГА;
  2) нуклеотидная последовательность антикодона ЦУУ (третий триплет) соответствует кодону на и-РНК: ГАА;
  3) по таблице генетического кода этому кодону соответствует аминокислота глу, которую будет переносить данная т-РНК
  Условие: Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК – матрице. Фрагмент молекулы ДНК, на которой синтезировался участок центральной петли т-РНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов: АТА­ГЦТ­ГАА- ЦГГ-АЦТ

• 

  30 слайд

  Ответ:
  1) нуклеотидная последовательность участка тРНК:
  УАУ-ЦГА-ЦУУ-ГЦЦ-УГА;
  2) нуклеотидная последовательность антикодона ЦУУ (третий триплет) соответствует кодону на и-РНК: ГАА;
  3) по таблице генетического кода этому кодону соответствует аминокислота глу, которую будет переносить данная т-РНК
  Условие: Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК – матрице. Фрагмент молекулы ДНК, на которой синтезировался участок центральной петли т-РНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов: АТА­ГЦТ­ГАА- ЦГГ-АЦТ

• 

  31 слайд

  Оцените себя:

  0 ошибок – 3 балла
  1 ошибка – 2 балла
  2 ошибки – 1 балл

• 

  32 слайд

  Задача 7.
  С какой последовательности аминокислот начинается белок, если он закодирован такой последовательностью нуклеотидов: ГАЦ-ЦГА-ТГТ-АТГ-АГА.
  Каким станет начало цепочки, если под влиянием облучения четвертый нуклеотид окажется выбитым из молекулы ДНК?
  Как это отразится на свойствах синтезируемого белка?

• 

  33 слайд

  1) Исходная ДНК:
  ГАЦ-ЦГА-ТГТ-АТГ-АГА
  и-РНК:
  ЦУГ-ГЦУ-АЦА-УАЦ-УЦУ
  последовательность аминокислот:
  лей-ала-тре-тир-сер
  Основные этапы решения задачи. План рассуждений. Оформление.

• 

  34 слайд

  2) Оставшаяся последовательность будет на один нуклеотид короче, поэтому последний триплет будет неполным. Значит, и последовательность аминокислот будет короче на одну аминокислоту.
  Измененная (мутантная) ДНК:
  ГАЦ-ГАТ-ГТА-ТГА-ГА
  и- РНК: ЦУГ-ЦУА-ЦАУ-АЦУ-ЦУ
  последовательность аминокислот:
  лей-лей-гис-тре-…
  Основные этапы решения задачи. План рассуждений. Оформление.

• 

  35 слайд

  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.
  Основные этапы решения задачи. План рассуждений. Оформление.

• 

  36 слайд

  Задача 8.
  В результате мутации во фрагменте молекулы белка аминокислота треонин (тре) заменилась на глутамин (глн).
  Определите аминокислотный состав фрагмента молекулы нормального и мутированного белка и фрагмент мутированной и-РНК, если в норме и-РНК имеет последовательность:
  ГУЦ-АЦА­ГЦГ-АУЦ-ААУ.
  Ответ поясните. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.

• 

  37 слайд

  1) и-РНК: ГУЦ−АЦА-ГЦГ- АУЦ-ААУ;
  нормальный белок: ……………………………………..;
  2) После мутации фрагмент молекулы белка будет иметь состав: ………………………………..;
  3) Глутамин кодируется двумя кодонами …… и ……., следовательно, мутированная и-РНК будет …………………..….. или …………………….……..
  Скорее всего произошла …………………………………
  ………………………., т.е. ….поменялись с …. — триплет …….. превратился в ……. и тогда мутированная и-РНК будет:………………………
  Основные этапы решения задачи. План рассуждений.

• 

  38 слайд

  1) и-РНК: ГУЦ−АЦА-ГЦГ- АУЦ-ААУ;
  нормальный белок: вал-тре-ала-иле-асн;
  2) После мутации фрагмент молекулы белка будет иметь состав: вал-глн-ала-иле-асн;
  3) Глутамин кодируется двумя кодонами ЦАА и ЦАГ, следовательно, мутированная и-РНК будет ГУЦ−ЦАА−ГЦГ−АУЦ−ААУ или . ГУЦ−ЦАГ−ГЦГ−АУЦ−ААУ
  Скорее всего произошла инверсия — поворот нуклеотидов на 180°, т.е. А поменялись с Ц — триплет АЦА превратился в ЦАА и тогда мутированная и-РНК будет: ГУЦ−ЦАА−ГЦГ−АУЦ−ААУ

• 

  39 слайд

  1) и-РНК: ГУЦ−АЦА-ГЦГ- АУЦ-ААУ;
  нормальный белок: вал-тре-ала-иле-асн;
  2) После мутации фрагмент молекулы белка будет иметь состав: вал-глн-ала-иле-асн;
  3) Глутамин кодируется двумя кодонами ЦАА и ЦАГ, следовательно, мутированная и-РНК будет ГУЦ−ЦАА−ГЦГ−АУЦ−ААУ или . ГУЦ−ЦАГ−ГЦГ−АУЦ−ААУ
  Скорее всего произошла инверсия — поворот нуклеотидов на 180°, т.е. А поменялись с Ц — триплет АЦА превратился в ЦАА и тогда мутированная и-РНК будет: ГУЦ−ЦАА−ГЦГ−АУЦ−ААУ

• 

  40 слайд

  Оцените себя:

  0 ошибок – 3 балла
  1 ошибка – 2 балла
  2 ошибки – 1 балл

• 

  41 слайд

  Таблица генетического кода (и-РНК)

• 

  42 слайд

  Список использованных источников
  https://ru.wikipedia.org/wiki – Таблица генетического кода;
  http://bio.reshuege.ru – Задачи по цитологии С5;
  http://ege-study.ru/materialy-ege/podborka-zadanij-po-citologii – Д. А. Соловков, ЕГЭ по биологии, задача С5. Подборка заданий по цитологии;
  http://keramikos.ru/table.php?ap=table1000304 – Задание С5. Решение задач по цитологии на применение знаний в новой;
  http://www.myshared.ru/slide/357298 – Решение задач части С5.

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

6 258 055 материалов в базе

• Выберите категорию:

• Выберите учебник и тему

• Выберите класс:

• Тип материала:

  • Все материалы

  • Статьи

  • Научные работы

  • Видеоуроки

  • Презентации

  • Конспекты

  • Тесты

  • Рабочие программы

  • Другие методич. материалы

Найти материалы

Вам будут интересны эти курсы:

• Курс повышения квалификации «Организация и руководство учебно-исследовательскими проектами учащихся по предмету «Биология» в рамках реализации ФГОС»

• Курс повышения квалификации «ФГОС общего образования: формирование универсальных учебных действий на уроке биологии»

• Курс повышения квалификации «Медико-биологические основы безопасности жизнедеятельности»

• Курс повышения квалификации «Методические аспекты реализации элективного курса «Антропология и этнопсихология» в условиях реализации ФГОС»

• Курс повышения квалификации «Государственная итоговая аттестация как средство проверки и оценки компетенций учащихся по биологии»

• Курс повышения квалификации «Нанотехнологии и наноматериалы в биологии. Нанобиотехнологическая продукция»

• Курс повышения квалификации «Основы биоэтических знаний и их место в структуре компетенций ФГОС»

• Курс повышения квалификации «Гендерные особенности воспитания мальчиков и девочек в рамках образовательных организаций и семейного воспитания»

• Курс профессиональной переподготовки «Биология и химия: теория и методика преподавания в образовательной организации»

• Курс профессиональной переподготовки «Организация производственно-технологической деятельности в области декоративного садоводства»

• Курс повышения квалификации «Инновационные технологии обучения биологии как основа реализации ФГОС»

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.

1. 

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