Генетический материал вирусов
Некоторые вирусы несут в своем генетическом материале РНК, которая может быть встраивана в ДНК хозяйских клеток. Это может привести к синтезу вирусных белков внутри клетки. Для определения последовательности вирусного белка необходимо использовать матрицу, комплементарную вирусной РНК.
Задача 1
Дана последовательность вирусной РНК. Необходимо определить последовательность вирусного белка и написать двуцепочечный фрагмент ДНК.
| Первое основание | Второе основание | Третье основание |
|---|---|---|
| У | Ц | А |
| Г | У | Ц |
| А | Г | Р |
| У | А | Г |
Решение
Используя комплементарную цепь, можно определить последовательность вирусного белка. Далее необходимо записать двицепочечный фрагмент ДНК, указав 5’- и 3’-концы цепей.
Синтез полипептида
При синтезе нуклеиновых кислот необходимо учитывать антипараллельность комплементарных цепей. Выявление открытой рамки считывания помогает определить последовательность аминокислот в полипептидной цепи.
Задача 2
Для данного фрагмента конца гена располагающейся на матрице нижней цепи, нужно определить последовательность аминокислот в полипептиде.
| Первое основание | Второе основание | Третье основание |
|---|---|---|
| У | Ц | А |
| Г | У | Ц |
| А | Г | Р |
| У | А | Г |
Решение
Найдя верную открытую рамку считывания, можно определить последовательность аминокислот. Учитывая длину полипептидной цепи и последовательность нуклеотидов, можно объяснить последовательность решения задачи.
Структура тРНК
tРНК синтезируется на ДНК-матрице, учитывая комплементарные участки. Обнаружение палиндромов на фрагменте ДНК позволяет определить вторичную структуру центральной петли тРНК.
Задача 3
На фрагенте молекулы ДНК определить последовательность участка тРНК и вторичную структуру центральной петли тРНК. Установить аминокислоту, переносимую тРНК в процессе биосинтеза белка.
| Первое основание | Второе основание | Третье основание |
|---|---|---|
| У | Ц | А |
| Г | У | Ц |
| А | Г | Р |
| У | А | Г |
Решение
Находим палиндром на участке ДНК, определяем последовательность участка тРНК и вторичную структуру. Зная расположение антикодона от концов палиндрома, можно найти аминокислоту, которую переносит данная тРНК.
Последовательность аминокислот
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’-АУГ-3’ (верхняя цепь, матричная – транскрибируемая)
- 3’-TAC-5’ (нижняя цепь, комплементарная)
Определение последовательности аминокислот:
- Выписываем комплементарную цепь для верхней матричной цепи: 3’-TAC-5’ (направление с 5’ к 3’)
- Используем таблицу генетического кода для определения аминокислот:
| Кодон | Аминокислота |
|——-|————–|
| AUG | Метионин |
Полипептидная цепь начинается с аминокислоты метионин. Итоговый фрагмент полипептида, кодируемый этим геном, имеет длину более четырех аминокислот.
Последовательность нуклеотидов и аминокислот
Молекулы тРНК, несущие соответствующие антикодоны, входят в рибосому в следующем порядке:
- 5’–ЦГЦ–3’
- 5’–ЦЦУ–3’
- 5’–АЦГ–3’
- 5’–АГА–3’
- 5’–АГЦ–3’
Определение последовательности нуклеотидов:
- Смысловая цепь ДНК (3’-ЧГГ-5’)
- Транскрибируемая цепь иРНК (5’-УСС-3’)
- Аминокислоты:
- ЦГГ – аргинин
- ЦУС – цистеин
- УСС – серин
Матричная цепь ДНК
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’-АУГ-3’ (верхняя цепь, матричная – транскрибируемая)
- 3’-TAC-5’ (нижняя цепь, комплементарная)
Определение матричной (транскрибируемой) цепи ДНК:
- Синтез начинается с аминокислоты метионин, которая кодируется кодоном AUG.
- Соответственно, матричная цепь ДНК будет: 3’-TAC-5’ (кодон транскрибируется в комплементарный антикодон)
Учитывая генетический код, последовательность фрагмента иРНК и фрагмента полипептида может быть определена.
Успешного решения задач по генетике!
Генетика и генетический код
Известно, что комплементарные цепи нуклеиновых кислот антипараллельны. Это значит, что если 5’–конец соответствует одной цепи, то 3’–конец будет соответствовать другой цепи. Синтез нуклеиновых кислот всегда начинается с 5’–конца, а рибосома движется по иРНК в направлении от 5’– кол 3’–концу.
Определение нуклеотидной последовательности и аминокислоты
Для установления нуклеотидной последовательности участка тРНК на фрагменте ДНК и определения аминокислоты, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет с 5’–конца соответствует антикодону тРНК, необходимо использовать таблицу генетического кода.
| Генетический код (иРНК 5’– к 3’–концу) | Первое основание | Второе основание | Третье основание |
|---|---|---|---|
| У | Ц | А | Г |
Задание для решения
Исходя из фрагмента молекулы ДНК, определите нуклеотидную последовательность участка тРНК и найдите соответствующую аминокислоту с учетом антикодона.
То же самое вторым вариантом:
Понимание генетического кода
Комплементарные цепи нуклеиновых кислот антипараллельны, что означает соответствие 5’–конца одной цепи 3’–концу другой. Синтез нуклеиновых кислот начинается с 5’–конца, а рибосома движется от 5’–к 3’–концу.
Получение ответа с использованием таблицы генетического кода
Для установления нуклеотидной последовательности участка тРНК на фрагменте ДНК и нахождения аминокислоты, которую переносит тРНК, решите задачу с использованием таблицы генетического кода.
| Генетический код (иРНК 5’– к 3’–концу) | Первое основание | Второе основание | Третье основание |
|---|---|---|---|
| У | Ц | А | Г |
Практическое задание
Используя фрагмент молекулы ДНК, определите нуклеотидную последовательность участка тРНК и найдите аминокислоту с учетом антикодона.
Решение задачи на антикодоны тРНК
Известно, что комплементарные цепи нуклеиновых кислот антипараллельны. Синтез нуклеиновых кислот начинается с 5’ конца. Рибосома движется по иРНК в направлении от 5’ к 3’ концу. При синтезе фрагмента полипептида в рибосому входят молекулы тРНК в следующей последовательности (указаны антикодоны в направлении 5’ к 3’-концу): УАА, ААУ, ГАЦ, УЦЦ, АУУ.
Установите нуклеотидную последовательность участка ДНК, который кодирует данный полипептид, и определите, какая цепь является матричной (транскрибируемой) в данном фрагменте ДНК. Установите аминокислотную последовательность синтезируемого фрагмента полипептида. Объясните последовательность решения задачи. Для решения используйте таблицу генетического кода. При написании нуклеиновых кислот указывайте направление цепи.
Генетический код (иРНК 5’– к 3’–концу)
| Первое основание | Второе основание | Третье основание |
|---|---|---|
| У | Ц | А |
| Г | А | С |
| Ц | У | Г |
| А | Г | У |
Решение задачи
- Необходимо определить мРНК последовательность, которая комплиментарна тРНК антикодонам.
- Затем по генетическому коду определить последовательность нуклеотидов ДНК, кодирующую данную последовательность мРНК.
- Определить последовательность аминокислот согласно генетическому коду.
Используя приведенную выше таблицу генетического кода и информацию об антикодонах, можно вычислить последовательности нуклеотидов и аминокислот для заданного полипептида.
Решение задачи на открытую рамку считывания
Известно, что комплементарные цепи нуклеиновых кислот антипараллельны. Синтез нуклеиновых кислот начинается с 5’ конца. Рибосома движется по иРНК в направлении от 5’ к 3’ концу. Фрагмент конца гена имеет следующую последовательность нуклеотидов (нижняя цепь – транскрибируемая):
5 - АЦГАТТГАГТААГТТАГААЦГ - 3
3 - ТГСТААСТСАTTСАГААТСТТГС - 5
В данной задаче необходимо определить нуклеотидную последовательность верхней цепи ДНК, которая комплиментарна данной нижней цепи ДНК, а также определить, какая цепь является матричной цепью и какая – цепью для считывания.
Дополнительные комментарии:
- Важно учитывать каждую подзадачу и последовательно проводить анализ для получения верного решения.
- Ответы на задачи представлены в виде таблиц и последовательностей нуклеиновых кислот для удобства понимания и проверки.
Определите верную рамку считывания, найдите последовательность аминокислот во фрагменте конца полипептида, если известно, что фрагмент содержит не менее четырех аминокислот. Объясните последовательность решения задачи. Для решения используйте таблицу генетического кода. При написании нуклеиновых кислот указывайте направление цепи.
Задачи на биосинтез белка
Пять 28 задач по биологии. Задачи на биосинтез белка остаются одними из самых сложных на ЕГЭ по биологии. Мы предлагаем Вам решить несколько сложных вариантов этого задания, актуальных для ЕГЭ 2023.
Таблица генетического кода (иРНК)
Задача на палиндром
Известно, что комплементарные цепи нуклеиновых кислот антипараллельны. Синтез нуклеиновых кислот начинается с 5’ конца. Рибосома движется по иРНК в направлении от 5’ к 3’ концу. В цепи РНК и ДНК могут иметься специальные комплементарные участки – палиндромы, благодаря которым у молекулы может возникнуть вторичная структура. Фрагмент молекулы ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов (верхняя цепь – матричная):
3’ ‒ Г Ц Т А Т А Ц Ц Г Ц Г Т А А А Ц Ц Г Г Т А Т А А Г ‒ 5’
5’ ‒ Ц Г А Т А Т Г Г Ц Г Ц А Т Т Т Г Г Ц Ц А Т А Т Т Ц ‒ 3’
Задача на биосинтез белка
Дан участок гена с открытой рамкой считывания:
3’‒Т А Ц А А А Ц Г А А Т Т А Ц Г Т Т Г Т Ц Т А Т А Ц‒5’
5’‒А Т Г Т Т Т Г Ц Т Т А А Т Г Ц А А Ц А Г А Т А Т Г‒3’
Определите последовательность аминокислот в участке полипептидной цепи, если известно, что в нем содержится две одинаковые аминокислоты, а сам участок начинается с аминокислоты мет. Укажите кодирующую часть гена. Для решения используйте таблицу генетического кода. При написании нуклеиновых кислот указывайте направление цепи.
Задача на конец гена
Дан участок конца гена с открытой рамкой считывания:
3’ ‒ Г Ц Ц Г Т А Ц Ц Ц Т Г Г Т А Т Ц Г Г А Т‒ 5’
5’ ‒ Ц Г Г Ц А Т Г Г Г А Ц Ц А Т А Г Ц Ц Т А‒ 3’
Определите верную открытую рамку считывания, установите аминокислотную последовательность фрагмента конца полипептидной цепи, если известно, что он содержит не менее четырех аминокислотных остатков. Объясните последовательность решения задачи. Для решения используйте таблицу генетического кода. При написании нуклеиновых кислот указывайте направление цепи.
