Задачи на построение молекулы и-РНК

Задачи на построение молекулы и-РНК, антикодонов т-РНК и последовательности аминокислот в полипептидной цепи.

• Транскрипция (от лат, transcriptio — переписывание) — синтез РНК с использованием ДНК в качестве матрицы.
• Транскрипция осуществляется по правилу комплементарности.
• Трансляция (от лат, translatio — перевод) — процесс синтеза белка из аминокислот на матрице информационной (матричной) РНК (иРНК, мРНК), осуществляемый рибосомой
• Молекула т-РНК синтезируется на ДНК по правилу комплементарности.
• Не забудьте, что в состав РНК вместо тимина входит урацил.
• Антикодон — это последовательность из трех нуклеотидов, комплементарных нуклеотидам кодона в и-РНК. В состав т-РНК и и-РНК входят одни те же нуклеотиды.
• При построении ДНК необходимо учитывать два важных момента. Во-первых, в ДНК вместо У (урацила) должен стоять Т (тимин). Во-вторых, обратная транскрипция матричной цепи ДНК будет осуществляется с вирусной РНК антипараллельно, то есть 5′-концу РНК будет соответствовать 3′-конец ДНК. Смысловая цепь ДНК и иРНК достраиваются по матричной цепи ДНК с соблюдением принципов комплементарности и антипараллельности.
• При определении последовательности вирусного белка необходимо также учитывать два момента. Во-первых, трансляция осуществляется с 5′-конца иРНК. Во-вторых, между аминокислотами необходимо ставить дефис, обозначающий пептидную связь.

Алгоритм решения задач:

1. Антикодоны т-РНК комплементарны кодонам и-РНК, поэтому строим цепь и-РНК
2. Последовательность нуклеотидов и-РНК комплементарна одной из цепей ДНК, поэтому строим одну цепь ДНК
3. Достраиваем вторую цепь ДНК
4. Считаем количество нуклеотидов в двух цепях ДНК
5. Записываем ответ

Задача №1. В состав РНК вместо тимина входит урацил. В биосинтезе белка участвовали т-РНК с антикодонами: УУА, ГГЦ, ЦГЦ, АУУ, ЦГУ. Определите нуклеотидную последовательность участка каждой цепи молекулы ДНК, который несет информацию о синтезируемом полипептиде, и число нуклеотидов, содержащих аденин, гуанин, тимин, цитозин в двухцепочечной молекуле ДНК.

Решение:

1. Антикодоны т-РНК комплементарны кодонам и-РНК
   • т-РНК: УУА, ГГЦ, ЦГЦ, АУУ, ЦГУ
   • и-РНК: ААУ-ЦЦГ-ГЦГ-УАА-ГЦА
2. Последовательность нуклеотидов и-РНК комплементарна одной из цепей ДНК

• • 1 цепь ДНК: ТТА-ГГЦ-ЦГЦ-АТТ-ЦГТ
  • 2 цепь ДНК: ААТ-ЦЦГ-ГЦГ-ТАА-ГЦА

Ответ: В молекуле ДНК: число А=Т=7, число Г=Ц=8.

Алгоритм решения задач:

1. По принципу комплементарности находим нуклеотидную последовательность участка ДНК.
2. По принципу комплементарности находим нуклеотидную последовательность иРНК.
3. По таблице генетического кода определяем последовательность вирусного белка.
4. Записываем ответ.

Задача №2. Некоторые вирусы в качестве генетического материала несут РНК. Такие вирусы, заразив клетку, встраивают ДНК-копию своего генома в геном хозяйской клетки. В клетку проникла вирусная РНК следующей последовательности: 5’–ГАУЦГАУГЦАУГЦУУ–3′. Определите, какова будет последовательность вирусного белка, если матрицей для синтеза иРНК служит цепь, комплементарная вирусной РНК. Напишите последовательность двуцепочечного фрагмента ДНК, укажите 5′ и 3′ концы цепей. Ответ поясните. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.

Решение:

• • 5’–ГАУЦГАУГЦАУГЦУУ–3′-вирусная РНК
  • 5,-ГАТ…………………….-3,-ДНК(смысловая)
  • 3,-ЦТА…………………….-5,-ДНК(транскрибуемая)
  • 5,-ГАУ…………………….-3,-и РНК

1. По принципу комплементарности находим нуклеотидную последовательность участка ДНК:
   • 5’–ГАТЦГАТГЦАТГЦТТ–3′
   • 3’–ЦТАГЦТАЦГТАЦГАА–5′;
2. По принципу комплементарности находим нуклеотидную последовательность иРНК:
   • 5’–ГАУЦГАУГЦАУГЦУУ–3′;
3. По таблице генетического кода определяем последовательность вирусного белка: асп-арг-цис-мет-лей

Ответ: асп-арг-цис-мет-лей..

Алгоритм решения задач:

1. По принципу комплементарности на основе матричной цепи ДНК определяем последовательность участка т-РНК.
2. Находим нуклеотидную последовательность антикодона т-РНК, которая соответствует кодону на и-РНК.
3. Кодон и-РНК записан в ориентации от 5′ конца к 3′ концу. Для нахождения и-РНК сначала производим запись в обратном порядке от 3’ → к 5’.
4. По таблице генетического кода находим этому кодону соответствующую аминокислоту.
5. Записываем ответ.

Задача №3. Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент цепи ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли т-РНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов: 5′ − ТГЦЦАТТААЦГАТАГ − 3′ и 3′ − АЦГГТААТТГЦТАТЦ − 5′. 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. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.

Решение:

1. По принципу комплементарности на основе матричной цепи ДНК определяем последовательность участка т-РНК: 5′ −  УГЦЦАУУААЦГАУАГ − 3′;
2. Нуклеотидная последовательность антикодона УАА (третий триплет) соответствует кодону на и-РНК УУА;
   • Кодон и-РНК записан в ориентации от 5′ конца к 3′ концу. Кодон и-РНК соответствует третьему триплету т-РНК 5’- УАА-3’, поэтому для нахождения и-РНК сначала производим запись в обратном порядке от 3’ → к 5’ и получаем 3’-ААУ-5’, тогда и-РНК в направлении 5’→ 3′ будет УУА.
3. По таблице генетического кода этому кодону соответствует аминокислота Лей, которую будет переносить данная т-РНК.