Матричные реакции: репликация, транскрипция, трансляция и задачи
Принцип комплементарности, генетический код и полный алгоритм задачи по молекулярной биологии.
Биосинтез белка — самая алгоритмизируемая тема экзамена. Задача с таблицей генетического кода встречается в части 1 и в задании 27, и решается по жёсткой схеме без вариантов.
Три матричных процесса
| Процесс | Матрица | Продукт | Где идёт |
|---|---|---|---|
| Репликация | обе цепи ДНК | две дочерние ДНК | ядро, перед делением |
| Транскрипция | кодирующая (матричная) цепь ДНК | иРНК | ядро |
| Трансляция | иРНК | полипептид | рибосома в цитоплазме |
| Обратная транскрипция | РНК | ДНК | у ретровирусов |
ДНК–ДНК: А–Т, Т–А, Г–Ц, Ц–Г; ДНК–иРНК (транскрипция): А–У, Т–А, Г–Ц, Ц–Г; иРНК–тРНК (антикодон): А–У, У–А, Г–Ц, Ц–Г; тРНК несёт антикодон, комплементарный кодону иРНК; 1 триплет ДНК = 1 кодон иРНК = 1 антикодон тРНК = 1 аминокислота; n аминокислот кодируются 3n нуклеотидами иРНК и 3n нуклеотидами в одной цепи ДНК (6n во всей ДНК)
Свойства генетического кода
- Триплетность: одна аминокислота кодируется тремя нуклеотидами.
- Вырожденность (избыточность): одна аминокислота может кодироваться несколькими триплетами (кроме метионина и триптофана).
- Однозначность (специфичность): один триплет кодирует только одну аминокислоту.
- Неперекрываемость: триплеты читаются подряд, нуклеотид входит только в один триплет.
- Универсальность: код одинаков у всех живых организмов.
- Наличие стоп-кодонов: УАА, УАГ, УГА не кодируют аминокислот и обрывают синтез.
- Старт-кодон АУГ кодирует метионин и начинает трансляцию.
Алгоритм задачи: 1) выписать данную цепь; 2) по комплементарности получить нужную (вторую цепь ДНК, иРНК или антикодоны тРНК); 3) разбить иРНК на триплеты слева направо; 4) по таблице генетического кода найти аминокислоты; 5) ответить на вопрос задачи. Таблица кода всегда даётся в КИМ — учить её не нужно, но нужно уметь ей пользоваться.
Фрагмент кодирующей цепи ДНК имеет последовательность ТАЦ ГГА ЦТТ ААГ. Определите последовательность иРНК, антикодоны тРНК и число аминокислот в полипептиде. иРНК строится комплементарно кодирующей цепи ДНК: АУГ ЦЦУ ГАА УУЦ. Антикодоны тРНК комплементарны кодонам иРНК: УАЦ ГГА ЦУУ ААГ. Число аминокислот: 4 триплета, значит 4 аминокислоты (первый АУГ — метионин, старт). Обратите внимание: антикодоны совпадают с исходной цепью ДНК, только Т заменён на У — это удобная проверка. Второй разбор: белок состоит из 120 аминокислот. Сколько нуклеотидов в кодирующем его гене и какова длина этого участка ДНК? Нуклеотидов в одной цепи: 120 · 3 = 360. В двух цепях гена 720. Длина считается по одной цепи: 360 · 0,34 = 122,4 нм.
1) При транскрипции пишут иРНК как копию кодирующей цепи с заменой Т на У — иРНК строится комплементарно, а не копируется. Внимательно читайте, какая цепь дана: транскрибируемая (матричная) или смысловая. 2) В РНК ставят тимин вместо урацила. 3) Длину гена считают по общему числу нуклеотидов в двух цепях. 4) Стоп-кодон считают за аминокислоту. 5) Забывают, что мутация замены одного нуклеотида может не изменить белок из-за вырожденности кода. 6) Сдвиг рамки считывания при вставке или удалении одного нуклеотида меняет весь белок после точки мутации — этого не учитывают.
- ✓Всегда проверяю, какая цепь ДНК дана в условии
- ✓В РНК пишу У вместо Т
- ✓Длину ДНК считаю по одной цепи
- ✓Знаю все семь свойств генетического кода
- ✓Помню соотношение: 1 аминокислота — 3 нуклеотида иРНК — 6 нуклеотидов двухцепочечной ДНК