Пример №1
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, а также обсудим алгоритмы их решения. Поехали!
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:
-
По принципу комплементарности на основе транскрибируемой цепи ДНК построим молекулу иРНК;
-
Используя нуклеотидную последовательность молекулы иРНК и таблицу генетического кода, определим последовательность аминокислот во фрагменте полипептида.
Решение
|
Решение:
-
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: 3ʹ - ГТЦТЦТЦГТЦТТАТГ - 5ʹ
иРНК: 5’ - ЦАГАГАГЦАГААЦАЦ - 3’
Обратите внимание: направление цепи иРНК мы изменили в соответствии с принципом антипараллельности.
-
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: глн-арг-ала-глу-гис
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.
|
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.
Применимо к нашей задаче решение, которое нужно будет вписать в бланк ответов, будет выглядеть следующим образом:
|
Решение:
-
по принципу комплементарности на основе транскрибируемой цепи ДНК находим нуклеотидную последовательность молекулы иРНК:
5’ - ЦАГАГАГЦАГААЦАЦ - 3’;
-
на основе нуклеотидной последовательности молекулы иРНК, используя таблицу генетического кода, определим последовательность аминокислот во фрагменте полипептида: глн-арг-ала-глу-гис.
|
Пример №2
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, соответствующий этому триплету ДНК, а затем воспользуемся таблицей генетического кода и определим аминокислоту, соответствующую этому кодону иРНК.
Решение
|
Решение:
-
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: 3ʹ - АЦГ - 5ʹ
кодон иРНК: 5’ - УГЦ - 3’
Обратите внимание: направление кодона иРНК мы изменили в соответствии с принципом антипараллельности.
-
чтобы определить аминокислоту, которую кодирует этот кодон иРНК, воспользуемся таблицей генетического кода:
кодон иРНК: 5’ - УГЦ - 3’
аминокислота: цис.
|
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). Зная кодон иРНК, мы можем найти триплет ДНК, воспользовавшись принципом 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:
-
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.
-
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’ - АЦЦ - 5’. До мутации он имел другую последовательность нуклеотидов: 3ʹ - АЦГ - 5ʹ. Какие изменения произошли в ДНК в результате мутации? Как можно заметить, произошла замена последнего нуклеотида.
Теперь оформим решение как на экзамене.
|
Решение:
-
четвёртый триплет исходного фрагмента транскрибируемой ДНК: 3ʹ - АЦГ - 5ʹ, по принципу комплементарности определяем кодон иРНК: 5’ - УГЦ - 3’;
-
используя таблицу генетического кода, определяем, что кодон иРНК кодирует аминокислоту цис;
-
во фрагменте транскрибируемой цепи ДНК в четвёртом триплете 3ʹ - АЦГ - 5ʹ 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!
Онлайн картой