Файл: Линия 28. Задачи на синтез белка основные типы задач Подсказки Пояснения.pdf

Алёна Вербина https://vk.com/biolabege
Страница 1
ЛИНИЯ 28. ЗАДАЧИ НА СИНТЕЗ БЕЛКА
Основные типы задач
Подсказки
Пояснения
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) (№1-3).
Все пояснения и оформление задач стандартные
Оформление:
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
ВТОРОЙ ТИП
Определение кодирующей части начала 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 (или открытой рамкой считывания).
Есть три варианта этой задачи:
1) определить, с какого нуклеотида начнется синтез белка (используем иРНК) (№ 4,5);
2) определить, с какого нуклеотида начинается информативная часть гена
(используем двухцепочечную ДНК) (№ 6-8);
3) определить, с какого нуклеотида начинается информативная часть гена
(открытая рамка считывания) в случае, когда в цепи есть несколько старт-кодонов и стоп- кодон, который обрывает синтез первой цепи
(№9).
ТРЕТИЙ ТИП
Определение кодирующей части конца гена
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 (№ 10-13).
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 (№14-17).

Алёна Вербина https://vk.com/biolabege
Страница 2
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
(№18-22). аминокислот в белке.
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, советую «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
иРНК
, двухцепочечной
ДНК
, последовательность
аминокислот
(№23-25);
2) определить последовательность нуклеотидов
иРНК
и
аминокислот
в полипептиде
до замены
(триплета в иРНК/одного из антикодонов тРНК)
и после
(№26,27).
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 данной задаче есть три варианта:
1) определить
аминокислоту
, которую будет переносить данная тРНК (№ 28-30),
2) определить
антикодон
в цепи тРНК (№31),
3) определить
палиндромы
в тРНК,
вторичную структуру
(двухцепопчечный фрагмент+петля), антикодон тРНК,
аминокислоту, которую будет переносить данная тРНК (№ 32, 33).

Алёна Вербина https://vk.com/biolabege
Страница 3
Первый тип. Определение смысловой (кодирующей цепи) ДНК
1.
В данном случае есть
два подхода к решению таких задач:
1) ищем
смысловую цепь
(иРНК является точной копией смысловой цепи (только нуклеотид Т заменяется на У, а также используются рибонуклеотиды, но визуально при записи АААЦЦЦГГГ это не видно).
2) ищем
транскрибируемую цепь
(иРНК и транскрибируемая цепь антипараллельны и полностью комплементарны друг другу).

Алёна Вербина https://vk.com/biolabege
Страница 4 2.

Алёна Вербина https://vk.com/biolabege
Страница 5 3.
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.

Алёна Вербина https://vk.com/biolabege
Страница 6
Второй тип. Определение кодирующей и некодирующей части гена
4.
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)
(№4,5);
2) определить, с какого нуклеотида начинается
информативная часть гена
(используем двухцепочечную ДНК) (№6-8);
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 (№9).

Алёна Вербина https://vk.com/biolabege
Страница 7 5.
6.

Алёна Вербина https://vk.com/biolabege
Страница 8 7.
8.

Алёна Вербина https://vk.com/biolabege
Страница 9 9. 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.

Алёна Вербина https://vk.com/biolabege
Страница 10
Третий тип. Определение конца гена (кодирующей части)
10.
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’-ААГЦГЦУААУАГЦАУАУУАГАГЦУА-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.
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.

Алёна Вербина https://vk.com/biolabege
Страница 11 11.
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’-ТГЦГЦГТААЦТГЦГАТГТГАГЦТАТАЦЦ-3’
3’-АЦГЦГЦАТТГАЦГЦТАЦАЦТЦГАТАТГГ-5’
Определите верную открытую рамку считывания и найдите последовательность аминокислот во фрагменте конца полипептидной цепи. Известно, что итоговый полипептид, кодируемый 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’-УГЦГЦГУААЦУГЦГАУГУГАГЦУАУАЦЦ-3’;
2) в последовательности иРНК присутствует стоп-кодон 5’-УГА-3’ (УГА);
3) по стоп-кодону находим открытую рамку считывания;
4) последовательность полипептида: арг-вал-тре-ала-мет.
12.
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’-АГЦАТГТААГЦТТТАЦТГАГЦТГЦ-3’
3’-ТЦГТАЦАТТЦГАААТГАЦТЦГАЦГ-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.

Алёна Вербина https://vk.com/biolabege
Страница 12
Схема решения задачи включает следующие элементы:
1) последовательность иРНК:
5’-АГЦАУГУААГЦУУУАЦУГАГЦУГЦ-3’
2) в последовательности иРНК присутствует стоп-кодон 5’-УАГ-3’ (УАГ)
3) по стоп-кодону находим открытую рамку считывания;
4) последовательность полипептида: ала-цис-лиз-лей-тир.
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.
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’-ЦТЦГАТТГАГГЦАТТАТАГАГЦАТЦГ-3’
3’-ГАГЦТААЦТЦЦГТААТАТЦТЦГТАГЦ-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’-ЦУЦГАУУГАГГЦАУУАУАГАГЦАУЦГ-3’;
2) в последовательности иРНК присутствует стоп-кодон 5’-УАГ-3’ (УАГ);
3) по стоп-кодону находим открытую рамку считывания;
4) последовательность полипептида: сер-иле-глу-ала-лей.

Алёна Вербина https://vk.com/biolabege
Страница 13
Четвертый тип. Замена аминокислоты
14.
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.

Алёна Вербина https://vk.com/biolabege
Страница 14 15.
16.

Алёна Вербина https://vk.com/biolabege
Страница 15 17.

Алёна Вербина https://vk.com/biolabege
Страница 16
Пятый тип. Работа с вирусной РНК
18.
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