Биология. 11 класс
§ 23. Генетический код и его свойства
Как вы знаете, признаки и свойства каждого организма определяются прежде всего белками, которые синтезируются в его клетках. Белки выполняют самые разнообразные функции (вспомните какие), обеспечивая тем самым протекание процессов жизнедеятельности. Можно сказать, что именно от этих биополимеров в первую очередь и зависит существование организма. Однако время функционирования белков, как и многих других биомолекул, весьма ограничено. Поэтому синтез белков в организме должен осуществляться непрерывно. Этот процесс протекает во всех клетках одноклеточных и многоклеточных организмов.
Вам также известно, что хранителем наследственной (генетической) информации, т. е. информации о первичной структуре белков, является ДНК. Участок молекулы ДНК, содержащий информацию о первичной структуре одного белка, получил название ген. Кроме того, генами называют участки ДНК, хранящие информацию о строении молекул рРНК и тРНК.
В биосинтезе белков, который осуществляется в рибосомах, ДНК прямого участия не принимает. Передача генетической информации, содержащейся в ДНК, к месту синтеза белка происходит с помощью посредника. Этим посредником является матричная (информационная) РНК (мРНК, иРНК), которая синтезируется на одной из цепей молекулы ДНК по принципу комплементарности.
В молекулах ДНК и мРНК информация о первичной структуре белков «записана» в виде последовательности нуклеотидов. Сами же белки синтезируются из аминокислот. Значит, в природе существует особая система кодирования, на основании которой последовательность нуклеотидов расшифровывается в виде последовательности аминокислот молекул белков. Этот «шифр» называется генетическим кодом. Таким образом, генетический код — это система записи информации о первичной структуре белков в виде последовательности нуклеотидов ДНК (мРНК).
Генетический код обладает следующими свойствами.
1. Код является триплетным. Это значит, что каждая аминокислота кодируется триплетом (кодоном) — сочетанием трех последовательно расположенных нуклеотидов. В состав молекул ДНК и РНК входит по 4 типа нуклеотидов. Если бы за определенную аминокислоту «отвечал» один нуклеотид, можно было бы закодировать только 4 из 20 белокобразующих аминокислот. Дублетов (по два нуклеотида) хватило бы лишь на 4 2 = 16 аминокислот. Количество возможных триплетов (сочетаний трех нуклеотидов) составляет 4 3 = 64. Этого с избытком хватает для кодирования всех 20 видов аминокислот (табл. 23.1).
Таблица 23.1. Генетический код , указаны нуклеотиды мРНК (иРНК)
(первый нуклеотид триплета берут из левого вертикального ряда, второй — из горизонтального ряда,
третий — из правого вертикального)
Обратите внимание, что 3 из 64 кодонов (в молекулах мРНК — УАА, УАГ и УГА) не кодируют аминокислоты. Это так называемые стоп-кодоны *или нонсенс-кодоны (от англ. nonsense — бессмыслица)*, они служат сигналом окончания синтеза белка. *Остальные триплеты называются смысловыми.*
* Генетический код расшифровали американские биохимики Р. Холли, Х. Г. Корана и М. Ниренберг в середине прошлого века. Работа стартовала в 1961 г. В бесклеточные системы, содержащие все необходимые компоненты для синтеза белка (рибосомы, аминокислоты, тРНК и др.), ученые сначала вводили искусственно синтезированные мРНК, состоящие только из одного типа нуклеотидов. Было выяснено, что в присутствии, например, полицитидиловой мРНК (ЦЦЦЦЦЦ. ) синтезируется полипептид, состоящий только из остатков аминокислоты пролина, в присутствии полиуридиловой (УУУУУУ. ) — из фенилаланина. Стало понятно, что кодону ЦЦЦ соответствует пролин, а триплет УУУ кодирует фенилаланин. К 1965 г., благодаря использованию искусственно синтезированных молекул мРНК с известными повторяющимися последовательностями нуклеотидов, удалось расшифровать все остальные триплеты. В 1968 г. это открытие было удостоено Нобелевской премии.*
2. Код однозначен — каждый триплет кодирует только одну аминокислоту.
3. Как уже отмечалось, число триплетов превышает количество кодируемых аминокислот. Поэтому генетический код является избыточным (вырожденным) — одна и та же аминокислота может кодироваться разными триплетами. Например, в мРНК цистеин (Цис) может быть закодирован триплетом УГУ или УГЦ, треонин (Тре) — АЦУ, АЦЦ, АЦА или АЦГ. Некоторые аминокислоты, например лейцин (Лей), кодируются шестью различными триплетами, в то же время метионину (Мет) и триптофану (Трп) соответствует только по одному кодону (проверьте по таблице генетического кода).
4. Код не перекрывается — один и тот же нуклеотид не может одновременно входить в состав двух соседних триплетов.
5. Код непрерывен. В полинуклеотидной цепи нуклеотиды располагаются непрерывно и соседние триплеты ничем не отделены друг от друга. Это значит, что фактически деление на триплеты условно — все зависит от того, с какого именно нуклеотида начинается их считывание. Поэтому в клетках считывание информации, содержащейся в генах, всегда начинается со строго определенного нуклеотида.
Если в составе гена происходит изменение количества нуклеотидов (их выпадение или вставка) на число, не кратное трем, наблюдается так называемый сдвиг рамки считывания (рис. 23.1). Это прив одит к существенному изменению последовательности аминокислот в белке, который кодируется измененным геном. В некоторых случаях сдвиг рамки считывания приводит к возникновению стоп-кодонов, из-за чего синтез белка обрывается.
*Суть происходящего при сдвиге рамки считывания можно понять на следующем примере. Прочитайте предложение, составленное из трехбуквенных слов (аналогично триплетам):
ЖИЛ БЫЛ КОТ ТИХ БЫЛ СЕР МИЛ МНЕ ТОТ КОТ.
В этом предложении заключен определенный смысл, понять который можно и без знаков препинания. Выпадение одной буквы аналогично выпадению одного нуклеотида. Оно приводит к изменению порядка считывания и потере смысла:
ЖЛБ ЫЛК ОТТ ИХБ ЫЛС ЕРМ ИЛМ НЕТ ОТК ОТ — выпадение второй буквы.
То же самое произошло бы и после вставки лишней буквы. В случае замены одной буквы либо при изменении их количества на три смысл предложения меняется не столь значительно. Например:
ЖИВ БЫЛ КОТ ТИХ БЫЛ СЕР МИЛ МНЕ ТОТ КОТ — замена третьей буквы;
БЫЛ КОТ ТИХ БЫЛ СЕР МИЛ МНЕ ТОТ КОТ — выпадение первых трех букв.
Однако смысл предложения (в нашей аналогии — первичная структура белка) во многом зависит от положения измененных букв (нуклеотидов). Так, смысл может существенно исказиться:
ЖИЛ БОТ ТИХ БЫЛ СЕР МИЛ МНЕ ТОТ КОТ — выпадение пятой, шестой и седьмой букв.
Аналогичная ситуация наблюдается и с белками. В зависимости от расположения замененной (утраченной, добавленной) аминокислоты молекула белка может сохранить пространственную конфигурацию и функции, частично изменить их или же полностью утратить свои исходные характеристики.*
Как уже отмечалось, правильное считывание генетической информации обеспечивается только тогда, когда оно начинается со строго определенной позиции. У эукариот стартовым кодоном молекулы мРНК является триплет АУГ. Именно с него и начинается считывание.
6. Код универсален — у всех живых организмов одним и тем же триплетам соответствуют одни и те же аминокислоты. Иными словами, у всех организмов генетический код расшифровывается одинаково (за редким исключением). Это свидетельствует о единстве происхождения живых организмов.
*Некоторые вариации генетического кода обнаружены у бактерий, инфузорий, дрожжей, в коде митохондриальной ДНК и т. д. Например, у бактерий триплет мРНК ГУГ может играть роль стартового кодона, а у эукариот он предназначен только для кодирования аминокислоты валин. В митохондриях млекопитающих триплет УГА кодирует триптофан, в то время как в матричной РНК, синтезированной в ядре клетки, он служит стоп-кодоном. И наоборот, в коде митохондрий триплеты АГА и АГГ являются сигналами окончания синтеза белка, а в «основной версии» генетического кода им соответствует аминокислота аргинин.*
Источник
Генетический код. Биосинтез белка
теория по биологии 🌿 основы генетики
Генетическая информация и генетический код
Вид — группа особей, сходных по морфолого-анатомическим, физиолого-экологическим, биохимическим и генетическим признакам, занимающих естественный ареал, способных свободно скрещиваться между собой и давать плодовитое потомство.
Белки — высокомолекулярные органические вещества, состоящие из альфа-аминокислот, соединённых в цепочку пептидной связью.
У белков есть несколько состояний их структур:
Именно первичная структура является определяющей свойства
Белки — высокомолекулярные органические вещества, состоящие из альфа-аминокислот, соединённых в цепочку пептидной связью.
Аминокислота — основной элемент построения всех белков животных и растительных организмов.
Аминокислота — основной элемент построения всех белков животных и растительных организмов.
Кодон — единица генетического кода; состоит из 3 последовательно расположенных нуклеотидов в молекуле ДНК или РНК. Последовательность кодонов в гене определяет последовательность распределения аминокислот в полипептидной цепи белка, кодируемого этим геном.
Кодон — единица генетического кода; состоит из 3 последовательно расположенных нуклеотидов в молекуле ДНК или РНК. Последовательность кодонов в гене определяет последовательность распределения аминокислот в полипептидной цепи белка, кодируемого этим геном.
Генетическая информация — информация о строении белков, закодированная с помощью последовательности нуклеотидов — генетического кода — в генах (особых функциональных участках молекул ДНК или РНК).
Ген — участок молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), отвечающий за формирование единственного признака.
Дезоксирибонуклеиновая кислота — макромолекула (одна из трёх основных, две другие — РНК и белки), обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов.
Рибонуклеиновая кислота — одна из трёх основных макромолекул, которые содержатся в клетках всех живых организмов и играют важную роль в кодировании, прочтении, регуляции и выражении генов.
В состав ДНК входят:
В состав РНК входят:
Кроме того, в составе РНК (
Рибонуклеиновая кислота — одна из трёх основных макромолекул, которые содержатся в клетках всех живых организмов и играют важную роль в кодировании, прочтении, регуляции и выражении генов.
Дезоксирибонуклеиновая кислота — макромолекула (одна из трёх основных, две другие — РНК и белки), обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов.
Между нуклеотидами есть водородные связи. Они могут быть как двойные, так и тройные. Нуклеотиды не могу быть связаны в случайном порядке. Для этого существует принцип комплементарности ДНК, по которому аденин одной цепи ДНК соединяется с тимином другой цепи ДНК, другая пара в ДНК – гуанин – цитозин. В РНК все аналогично, за исключением того, что вместо тимина там урацил. Между парами А-Т/А-У – две водородных связи, а между парами Ц-Г – три. На письме это обозначается чёрточками: двойная связь как знак «равно», а тройная – три горизонтальные черты.
Свойства генетического кода
- Генетические код триплетен, то есть состоит из аминокислот, которые состоят из триплетов, а триплеты – 3 нуклеотида.
- Генетический код специфичен, один триплет кодирует одну аминокислоту. Посмотрите на таблицу аминокислот. При пересечении всех трех нуклеотидов у нас нет выбора между аминокислотами, таблица указывает лишь на одну определенную аминокислоту.
- Генетический код избыточен, одна аминокислота может быть закодирована более чем одним триплетом нуклеотидов. Здесь важно не запутаться. Опять смотрим на таблицу. Несмотря на то, что пересечение трех нуклеотидов дает 1 аминокислоту, мы видим повторы аминокислот в таблице. Например, аминокислота фенилаланин (сокращенно Фен) кодируется как триплетом УУУ, так и УУЦ. Есть аминокислоты и с большим количеством вариантов.
- Неперекрываемость генетического кода. Один и тот же нуклеотид не может входить в состав разных триплетов. Это не значит, что если у нас есть триплет УУУ, то рядом с ним не может быть триплета УЦГ. Это значит, что урацил в этих триплетах – не одна и та же молекула.
- Генетический код универсален, то есть, несмотря на все различия между живыми организмами, их
Генетическая информация — информация о строении белков, закодированная с помощью последовательности нуклеотидов — генетического кода — в генах (особых функциональных участках молекул ДНК или РНК).
Транскрипция и трансляция
Из цитологии известно, что генетическая информация у эукариотических клеток заключена в ядре в виде ДНК. Однако процесс
Биосинтез белка — это многостадийный процесс синтеза и созревания белков, протекающий в живых организмах. В биосинтезе белка выделяют два основных этапа: синтез полипептидной цепи из аминокислот, происходящий на рибосомах с участием молекул мРНК и тРНК (трансляция), и посттрансляционные модификации полипептидной цепи.
Спиральная цепь ДНК при раскручивается, в это время по одной из цепочек ДНК строится комплементарная цепь. Из
Ядро — центральный органоид эукариотической клетки, содержащий хромосомы.
Информационная РНК — РНК, которая служит посредником при передаче информации, закодированной в ДНК к рибосомам, молекулярным машинам, синтезирующим белки живого организма. Кодирующая последовательность иРНК определяет последовательность аминокислот полипептидной цепи белка.
Информационная РНК — РНК, которая служит посредником при передаче информации, закодированной в ДНК к рибосомам, молекулярным машинам, синтезирующим белки живого организма. Кодирующая последовательность иРНК определяет последовательность аминокислот полипептидной цепи белка.
Фермент — биологический катализатор, по химической природе — белок, обязательно присутствующий во всех клетках живого организма.
Теперь в ядре есть цепочка, которая уже начала процесс биосинтеза. Как говорилось выше, процесс ассимиляции идет на рибосомах. иРНК выходит в цитоплазму через поры ядерной мембраны
Транспортная РНК — рибонуклеиновая кислота, обеспечивающая взаимодействие аминокислоты, рибосомы и матричной РНК (мРНК) в ходе трансляции. Имеет типичную длину от 73 до 93 нуклеотидов и размеры около 5 нм. Для каждой протеиногенной аминокислоты в клетке существует собственная тРНК (одна или более).
Лист — наружный орган растения, основными функциями которого является фотосинтез, газообмен и транспирация.
В цитоплазме начинается процесс трансляции, то есть перевод последовательности нуклеотидов информационной РНК в последовательность аминокислот белка.
Рибосома — важнейшая немембранная органелла всех живых клеток, служащая для биосинтеза белка из аминокислот по заданной матрице на основе генетической информации, предоставляемой матричной РНК.
Рибосома — важнейшая немембранная органелла всех живых клеток, служащая для биосинтеза белка из аминокислот по заданной матрице на основе генетической информации, предоставляемой матричной РНК.
Транспортная РНК — рибонуклеиновая кислота, обеспечивающая взаимодействие аминокислоты, рибосомы и матричной РНК (мРНК) в ходе трансляции. Имеет типичную длину от 73 до 93 нуклеотидов и размеры около 5 нм. Для каждой протеиногенной аминокислоты в клетке существует собственная тРНК (одна или более).
Рибосома — важнейшая немембранная органелла всех живых клеток, служащая для биосинтеза белка из аминокислот по заданной матрице на основе генетической информации, предоставляемой матричной РНК.
По окончанию процесса биосинтеза, цепочка отсоединяется от рибосомы и принимает свою природную структуру: вторичную, третичную или четвертичную.
А. Красным светом будут светиться лепестки и тычинки, поскольку промотор APETALA 3 активен именно в этих органах. У линии №2 свечения не будет, поскольку в неё не были введены гены, кодирующе флуоресцентные белки. Б. Поскольку рекомбиназа CRE подействовала на поздних этапах развития зародыша, то у всех потомков F1 произойдёт рекомбинация по сайтам LoxP. Строение этого участка ДНК будет следующим: 
В чашелистиках и лепестках на эту последовательность ДНК подействует флиппаза. Это приведёт к тому, что участок между сайтами FRT «перевернётся»: 
Это означает, что после включения промотора APETALA 3 в лепестках и тычинках лепестки будут светиться зелёным светом (результат двух рекомбинаций), а тычинки – синим светом (результат только одной рекомбинации). Остальные части растения не должны светиться. В. Условно обозначим исходную вставку, несущую гены флуоресцирующих белков, в линии №1 как L1 (см. рисунок 1 в условии задачи), а отсутствие вставки обозначим как l0. Аналогично обозначим генно-инженерную конструкцию, несущую гены рекомбиназы и флипазы, в линии №2 как R (см. рис. 2), а отсутствие вставки будем обозначать как r0. Тогда генотипы родительских линий: Р: Линия №1 – L1L1 r0r0 × Линия №2 l0l0 RR Сразу после скрещивания генотипы зигот: F1: L1l0 Rr0 Но уже при формировании зародыша «включится» рекомбиназа CRE, что приведёт к изменению структуры ДНК-вставки L1. Обозначим получившийся вариант вставки, которая потенциально могла бы светиться синим светом, как L2 (см. рис. 3 из ответа Б). Ни в пестиках, ни в тычинках гены CRE и Flp не «включаются» (не экспрессируются) , поэтому потомкам F2 могут достаться либо L2, либо l0. Гаметы: 1/4 L2R 1/4 L2r 1/4 l0R 1/4 l0r Генотипы зигот сразу после образования 
Жёлтой заливкой показаны генотипы, в которых не присутствует вставка с рекомбиназами, поэтому генотипы изменяться не будут. Красными точечными рамками показаны генотипы, в которых нет вставку с флуоресцентными белками. В этом случае рекомбинации также не будет. У этих 1/4 растений с генотипом l0l0 свечения не будет ни в одном из органов. У 3/16 растений с генотипом L2l0 rr будет свечение и чашелистиков, и лепестков синим светом. У остальных 9/16 растений с генотипами L2- R- на позних этапах образования зародыша произойдёт рекомбинация по сайтам LoxP. Вставка перейдёт обратно в форму L1, которая будет сохраняться по мере вегетативного развития. При образовании лепестков и чашелистиков начнёт экспрессироваться ген Flp, что приведёт к рекомбинации по прямым повторам FRT. Участок между ними, содержащий гены DsRed и YFP, будет утрачен, а промотор APETALA 3 как бы «приблизится» к кодирующей части гена GFP. Таким образом, лепестки у этих растений будут светиться зелёным светом, а тычинки – красным. Ответ: среди потомков второго поколения 1/4 растений не будут светиться вообще, у 3/16 растений и чашелистики, и лепестки будут светиться синим светом, а у оставшихся 9/16 растений лепестки будут светиться зелёным, тогда как свечение тычинок будет красным
pазбирался: Надежда | обсудить разбор | оценить
В современной генетической инженерии часто применняют технологии, связанные с гомологичной рекомбинацией ДНК непосредственно в живом объекте. Один из примеров – система CRE-Lox P. Lox P – это последовательность нуклеотидов в ДНК фага Р1. Она состоит из 34 нуклеотидов. В середине располагается несимметричная последовательность из 8 нуклеотидов (показана серой стрелкой на рисунке). По краям располагаются так называемые палиндромные последовательности из 13 нуклеотидов (выделены на рисунке как пунктирные блоки). Они симметричны (чтобы в этом убедиться, достаточно прочитать обе последовательность от 5´- конца к 3´- концу). Именно эти палиндромные участки узнаёт особый фермент, вызывающий рекомбинацию, который обозначают CRE. Будем в дальнейшем называть этот фермент рекомбиназой CRE. Для того, чтобы состоялась рекомбинация, два сайта Lox P должны расположиться параллельно друг другу. Рекомбиназа CRE узнает эти сайты, внесет в ДНК разрезы в определённых местах, а затем 
соединит по-новому две нити ДНК (т.е. произойдет рекомбинация). Аналогично работает и другая система гомологичной рекомбинации – Flp-FRT, обнаруженная у пекарских дрожжей. Сайт FRT – это последовательность ДНК, которую узнает свой фермент гомологичной рекомбинации – флиппаза (Flp). 
При рекомбинации две молекулы ДНК должны ориентироваться параллельно друг другу сайтами FRT, и только в этом случае произойдёт рекомбинация. Заметим, что флиппаза Flp узнает только свою последовательность FRT, но не может работать с сайтами Lox P, а рекомбиназа CRE узнает только свои сайты Lox P, но не работает с сайтами FRT. Предварительное доказательство (лемма) к задаче 9 (5 баллов). 1. Докажем, что при гомологичной рекомбинаци по «перевёрнутым» (инвертированным) повторам происходит «переворот» последовательности ДНК, находящейся между повторами. Для этого нарисуем молекулу ДНК и условно обозначим на ней буквами несколько точек. 
Затем «изогнём» молекулу так, чтобы повторы, обозначенные стрелками, встали параллельно друг другу. После обмена участками и «распрамления» окажется, что центральная часть между повторами «перевернулась». 
2. Докажем, что при гомологичной рекомбинаци по прямым повторам происходит образование кольцевой ДНК, при этом из линейной последовательности ДНК «удаляется» участок, находящейся между повторами. Для этого используем тот же приём: нарисуем молекулу ДНК и условно обозначим на ней буквами несколько точек. Только в этом случае для того, чтобы прямые повторы встали параллельно друг другу, придётся хитроумно изогнуть молекулу так, чтобы от конца одного из повторов (точка С) шли точки D, E, F, а потом начинался новый повтор (в точке G). После рекомбинации точки С и G поменяются местами, и в результате получится кольцевая ДНК (C, D, E, F, G) и линейный участок (A, B, H, J). Будем считать, что кольцевая ДНК как бы «исчезает» (не может реплицироваться в клетке). 
А. Поскольку после 35S-промотора на той же цепи ДНК располагается кодирующая часть гена DsRed, клетки должна светиться красным светом. Б. Рекомбиаза CRE узнаёт последовательнсоти LoxP. Если повторы расположены инвертированно, то произойдёт «переворот» последовательности ДНК, расположенной между повторами. Таким образом, после рекомбинации конструкция будет выглядеть следущим образом: 
Свечение клеток изменится, поскольку после промотора на той же цепи ДНК окажется гена BFP, обестпечивающий синее свечение клеток. В. При рекомбинации по прямым повторам происходит потеря участка ДНК, расположенного между ними. Из двух повторов остаётся только один. Таким образом, после рекомбинации по сайтам FRT конструкция будет выглядеть следующим образом: 
Клетки будут светиться зелёным светом за счёт того, что под промотором оказалась кодирующая последовательность гена GFP. Г. После действия рекомбиназы CRE те последовательности, на которые может действовать флип паза Flp, «перевернулись», и вместо прямых стали инвертрованными. После рекомбинации участок между ними также должен «перевернуться»: 
В этом случае клетки также будут светиться зелёным светом за счёт того, что под промотором оказалась кодирующая последовательность гена GFP.
pазбирался: Надежда | обсудить разбор | оценить
А. Опираясь на рисунок, мы видим, что чашелистики изображены свободными, тогда как все лепестки срослись. Пять тычинок свободные, а плодолистиков три, и они также срослись. (У Колокольчиковых
Завязь — нижняя часть пестика в цветке, образующая по опылении плод.
Цветок — сложный орган семенного размножения цветковых (покрытосеменных) растений.
Орган — обособленная совокупность различных типов клеток и тканей, выполняющая определённую функцию в живом организме.
Цветок — сложный орган семенного размножения цветковых (покрытосеменных) растений.
Гинецей — это совокупность плодолистиков (карпелей), которые срастаясь краями, образуют замкнутое вместилище – пестик.
Ген — участок молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), отвечающий за формирование единственного признака.
Генотип — совокупность генов данного организма. Генотип, в отличие от понятия генофонд, характеризует особь, а не вид.
Гомозигота — особь, дающая один сорт гамет.
Гамета — половая, или репродуктивная, клетка с гаплоидным набором хромосом.
Аллели — различные формы одного и того же гена, расположенные в одинаковых участках (локусах) гомологичных хромосом, определяют направление развития конкретного признака.
Генотип — совокупность генов данного организма. Генотип, в отличие от понятия генофонд, характеризует особь, а не вид.
pазбирался: Надежда | обсудить разбор | оценить
Сначала найдём место расщепления плазмиды рестриктазой BglII: 
Таких участков оказывается два. В результате расщепления из плазмиды выщепляется короткий фрагмент: 
Остаётся укороченная линейная ДНК, содержащая интактный ген устойчивости к ампицилину и расщеплённый ген устойчивости к эритромицину. 
При сшивании липких концов ДНК-лигазой наиболее часто будут соединяться концы этой молекулы и образовываться кольцо длиной 4163 нуклеотида. Такая ДНК будет сообщать клеткам устойчивость к ампицилину и не даст устойчивости к эритромицину. Второй фрагмент из-за небольшой длины не может замкнуться в кольцо. Второй вариант лигирования приводит к сшиванию липких концов двух фрагментов. Он происходит примерно в 10 раз реже, а после сшивки вторая пара липких концов скорее всего также, как и исходный фрагмент замкнётся в кольцо. Таких колец из пары фрагментов может образоваться 4 вида: димеры большого фрагмента в двух разных ориентациях (правый конец с левым концом второго фрагмента и левый конец с правым концом второго фрагмента или правый с правым и левый с левым) и соединения большого и малого фрагмента в двух разных ориентациях (вариант исходной плазмиды и инверсия малого фрагмента). Из них только в варианте исходной плазмиды восстанавливается устойчивость к эритромицину. Линейная молекула, образованная сшиванием двух фрагментов, может присоединить ещё один фрагмент с ещё в 10 раз меньшей частотой. Такие фрагменты в дальнейшем будут циклизоваться в плазмиды трёх размеров: из трёх больших фрагментов, из двух больших и одного малого и одного большого и двух малых. Три малых фрагмента дадут короткую последовательность, которая не сможет замкнуться в кольцо и существовать в клетке. В каждом размерном классе будет несколько вариантов с разной ориентацией фрагментов. Только в одном из них восстановится ген устойчивости к эритромицину: правый конец большого фрагмента соединяется с левым концом малого фрагмента, а правый конец малого фрагмента – с левым концом второго большого фрагмента, а оставшиеся концы двух больших фрагментов соединяются с образованием кольцевой плазмиды длиной 8363 пары нуклеотидов. Доля таких молекул будет менее 1% всех плазмид. Вероятность образования плазмид из 4 и более фрагментов ещё на порядок ниже и их обнаружение при данном числе полученных трансформированных клеток нереально. А. Так как расщепление рестриктазой не затрагивает ген устойчивости к ампицилину, все клетки, в результате трансформации получившие любую плазмиду, будут устойчивы к ампицилину и вырастут на среде с этим антибиотиком. Таким образом из 33506 выросших колоний плазмиду получили 578, выросших на ампицилине. Эффективность трансформации представляет долю трансформированных клеток от общего их числа, т.е. 573 : 51366 × 100% = 1.12% Б. На эритромицине могут вырасти только те клетки, в которые попали плазмиды, в которых в результате лигирования восстановится последовательность нуклеотидов в гене устойчивости к этому антибиотику, расщеплённому рестриктазой. Остальные плазмиды, полученные по приведённой методике, будут содержать либо ген с выщепленным коротким фрагментом, что приведёт либо к утрате стартового кодона (если обозначенный зелёным цветом кодон является стартовым), либо к сдвигу рамки считывания (т.к. число удалённых нуклеотидов не кратно трём), либо, при инверсии короткого фрагмента, к появлению стоп-кодонов т.е. прекращению синтеза белка. Таким образом большинство полученных плазмид не обеспечат устойчивости к эритромицину. В. Рост на эритромицине могут обеспечить только плазмиды, несущие восстановленную последовательность гена устойчивости. Такие плазмиды могли образоваться из одного большого и одного малого фрагмента (4200 пар, исходная плазмида)) или из двух больших и одного малого (8363 пары, начало и конец гена из разных копий большого фрагмента). Г. Получается 1 размер из одного большого фрагмента, два размерных класса из двух фрагментов и три размерных класса из трёх фрагментов, то есть 6 размерных классов. (В реальности различить по длине плазмиды, отличающиеся на длину малого фрагмента, т.е. менее чем на 0,5%, невозможно. Поэтому в эксперименте, например на электрофореграмме, будут видны лишь три размерных класса, соответствующие 1, 2 или 3 копиям большого фрагмента.)
pазбирался: Надежда | обсудить разбор | оценить
По принципу комплементарности строим
Информационная РНК — РНК, которая служит посредником при передаче информации, закодированной в ДНК к рибосомам, молекулярным машинам, синтезирующим белки живого организма. Кодирующая последовательность иРНК определяет последовательность аминокислот полипептидной цепи белка.
Теперь, опять же по принципу комплементарности, строим
Транспортная РНК — рибонуклеиновая кислота, обеспечивающая взаимодействие аминокислоты, рибосомы и матричной РНК (мРНК) в ходе трансляции. Имеет типичную длину от 73 до 93 нуклеотидов и размеры около 5 нм. Для каждой протеиногенной аминокислоты в клетке существует собственная тРНК (одна или более).
АГУ, ЦЦГ, АУГ, УГУ
Определяем с помощью таблицы аминокислотную последовательность синтезируемого белка по иРНК.
Ответ: см. решение
pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить
Для решения данного задания следует вспомнить правило Чаргаффа, которое гласит, что количество аденина равно количеству тимина, а количество гуанина – цитозину. Это согласуется и с правилом комплементарности.
По условию в молекуле ДНК на тимин приходится 14%. Исходя из правила Чаргаффа, на аденин тоже приходится 14%. Остаток приходится на гуанин и цитозин в равных количествах.
Аденин + Тимин = 14%+14% = 28%
Гуанин + Цитозин = 100% – 28% = 72%
Гуанин и Цитозин раздельно: 72% : 2 = 36%
pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить
В результате мутации – замены одного нуклеотида в ДНК третья аминокислота во фрагменте полипептида заменилась на аминокислоту Гис. Определите аминокислоту, которая кодировалась до мутации. Какие изменения произошли в ДНК, иРНК в результате замены одного нуклеотида? Благодаря какому свойству генетического кода одна и та же аминокислота у разных организмов кодируется одним и тем же триплетом? Ответ поясните. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода.
- По принципу комплементарности на основе ДНК находим иРНК.
ДНК: ЦГЦ-ЦЦГ-АТА-ЦТА-ГАЦ иРНК: ГЦГ-ГГЦ-УАУ-ГАУ-ЦУГ
- Третья аминокислота, которая кодировалась до мутации состоит из нуклеотидов УАУ, то есть это аминокислота Тир.
Аминокислота Гис кодируется следующими триплетами: ЦАУ, ЦАЦ. В условии сказано, что произошла замена лишь одного нуклеотида. Значит, аминокислота Гис кодируется последовательностью ЦАУ. После мутации: иРНК: ГЦГ-ГГЦ-ЦАУ-ГАУ-ЦУГ ДНК: ЦГЦ-ЦЦГ-ГТА-ЦТА-ГАЦ
- Одна и та же аминокислота у разных организмов кодируется одним и тем же триплетом благодаря такому свойству генетического кода как универсальность
Ответ: см. решение
pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить
Задание EB0520D Установите соответствие между характеристиками и видами молекул: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.
| ХАРАКТЕРИСТИКИ | ВИДЫ МОЛЕКУЛ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| А) содержит один вид азотистых оснований Б) обеспечивает энергией реакции синтеза В) входит в состав рибосом Г) содержит макроэргические связи Д) содержит четыре вида азотистых оснований Е) служит матрицей при трансляции РНК расшифровывается как рибонуклеиновая кислота. РНК. Сама РНК состоит из цепи нуклеотидов. Нуклеотиды РНК включают в себя следующие части: фосфатная группа, сахар рибоза и азотистое основание. Одно из отличий ДНК от РНК – азотистые основания. Для РНК это аденин, урацил, гуанин и цитозин, а для ДНК вместо урацила тимин. РНК играют важную роль в биосинтезе белка в клетке. РНК входит в состав рибосом. АТФ расшифровывается как аденозинтрифосфат. Это молекулы, которые являются универсальным аккумулятором энергии в клетке. АТФ включает в себя азотистое основание аденин, сахар рибозу и 3 остатка фосфорной кислоты. Фосфатные группы соединены макроэргическими связями, есть в них заключено много энергии, которая при разрушении этих связей высвобождается. Синтез АТФ происходит в животных клетках в митохондриях, а в растительных и в митохондриях, и в хлоропластах. АТФ можно обнаружить в цитоплазме, ядре, митохондриях, хлоропластах. В растительных клетках эти молекулы образуются в результате фотосинтеза, а в животных – в результате дыхания. Один вид азотистых оснований содержит АТФ, это аденин. Обеспечивает энергией тоже АТФ. Входит в состав рибосом РНК. Макроэргические связи содержит АТФ. Четыре вида азостистых оснований содержит РНК, это аденин, урацил, гуанин, цитозин. Служит матрицей при трансляции РНК, трансляция – один из этапов биосинтеза белка. pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить Одна аминокислота кодируется одним триплетом нуклеотидов. В условии сказано, что белок состоит из 102 аминокислот, значит, из 102 триплетов. pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить Одна аминокислота кодируется одним триплетом нуклеотидов. Следовательно, 100 триплетов — 100 аминокислот. pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить А) Первичную структуру закодированного белка. Б) Процентное содержание различных видов нуклеотидов в этом гене (в двух цепях). В) Длину этого гена.
Примечание от составителей сайта. Длина 1 нуклеотида — 0,34 нм Длина одной аминокислоты — 0,3 нм Длина нуклеотида и аминокислоты — это табличные данные, их нужно знать (к условию не прилагаются)
Ответ: см. решение pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить Задание EB11283В одной молекуле ДНК нуклеотиды с тимином (Т) составляют 24% от общего числа нуклеотидов. Определите количество (в %) нуклеотидов с гуанином (Г), аденином (А), цитозином (Ц) в молекуле ДНК и объясните полученные результаты.
Ответ: см. решение pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить Задание EB11273Ген содержит 1500 нуклеотидов. В одной из цепей содержится 150 нуклеотидов А, 200 нуклеотидов Т, 250 нуклеотидов Г и 150 нуклеотидов Ц. Сколько нуклеотидов каждого вида будет в цепи ДНК, кодирующей белок? Сколько аминокислот будет закодировано данным фрагментом ДНК?
Ответ: см. решение pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить Задание EB11282В пробирку поместили рибосомы из разных клеток, весь набор аминокислот и одинаковые молекулы и-РНК и т-РНК, создали все условия для синтеза белка. Почему в пробирке будет синтезироваться один вид белка на разных рибосомах?
Ответ: см. решение pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить Задание EB11276В процессе трансляции участвовало 30 молекул т-РНК. Определите число аминокислот, входящих в состав синтезируемого белка, а также число триплетов и нуклеотидов в гене, который кодирует этот белок.
Ответ: см. решение pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить ФЕН – УУУ или УУЦ ГЛУ – ГАА или ГАГ
Ответ: см. решение pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК который синтезируется на данном фрагменте, обозначьте 5’ и 3’ концы этого фрагмента. Какой кодон иРНК будет соответствовать антикодону этой тРНК, если она переносит к месту синтеза белка аминокислоту ГЛУ. Ответ поясните. Для решения задания используйте таблицу генетического кода: Выписываем себе смысловую цепь: 5’-ТАТ — ЦГА — ТТЦ — ГЦЦ — ТГА- 3’. Выписываем транскрибируемую цепь: 3’-АТА — ГЦТ — ААГ — ЦГГ — АЦТ- 5’. Строим тРНК по транскрибируемой ДНК: 5’УАУ3’, 5’ЦГА3’, 5’УУЦ3’, 5’ГЦЦ3’, 5’УГА3’. Теперь, пользуясь табличкой генетического кода, обнаружим последовательности иРНК, кодирующие аминокислоту «Глу». Это последовательности 5’- ГАА — 3’ и 5’- ГАГ — 3’. Построим комплементарные этим иРНК триплеты тРНК: 3’ЦУУ5’ и 3’ЦУЦ5’. Нам необходимо понять, какая же иРНК, переносящая аминокислоту «Глу» комплементарна антикодону тРНК. Значит, мы должны найти полученные нами кодоны тРНК в построенной ранее цепочке тРНК. Однако, мы получили триплеты ориентированные от 5’ к 3’ концу, а в построенной цепочке наоборот. Перепишем полученные триплеты в нужной ориентации: Третий триплет последовательности тРНК совпадает с полученным нами триплетом 3’УУЦ5’. Значит, иРНК, которая переносит аминокислоту «Глу» в данном случае имеет последовательность 5’- ГАА — 3’
Ответ: см. решение pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить Нам дана тРНК, она ориентирована от 5′ к 3′ концу. Для удобства, на черновике, выписываем цепь тРНК из условия, чтобы не потерять какой-нибудь нуклеотид: тРНК 5’УЦГ3′, 5’ЦГА3′, 5’ААУ3′, 5’ЦЦЦ3′ Теперь выписываем тРНК, ориентируя антикодоны не в направлении 5′ к 3′ концу, а наоборот. тРНК 3’ГЦУ5′, 3’АГЦ5′, 3’УАА5′, 3’ЦЦЦ5′ Примечание: когда записываем тРНК, то указываем 5′ и 3′ концы, ставим запятые между тРНК.
Теперь строим цепь иРНК, указываем 5′ и 3′ концы. тРНК ориентирована от 3′ к 5′ , поэтому, учитывая принцип антипараллельности, иРНК ориентирована наоборот, от 5′ и 3′: Напоминаю, какие же есть пары у РНК: А комплементарна У, Г комплементарна Ц. иРНК 5′ — ЦГА — УЦГ — АУУ — ГГГ — 3′ Теперь по принципу комплементарности строим цепь ДНК по иРНК, это будет транскрибируемая цепь ДНК. Над ней необходимо будет построить смысловую цепь ДНК. Опять же, не забываем про антипараллельность. Напоминаю пары в ДНК: А комплементарна Т, Ц комплементарна Г 3′ — ГЦТ — АГЦ — ТАА — ЦЦЦ — 5′ — это наша транскрибируемая цепь. Строим по ней смысловую цепь: 5′ — ЦГА — ТЦГ — АТТ — ГГГ — 3′ Теперь определим последовательность получившихся аминокислот в иРНК. Для этого воспользуемся таблицей генетического кода, которая прилагается в задании. Как пользоваться таблицей? . Рассмотрим пример: последовательность аминокислоты: АГЦ
Определим наши аминокислоты: Итоговая последовательность: Арг-Сер-Иле-Гли
Ответ: см. решение pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить В результате пластического обмена в клетках синтезируются специфические для организма белки. Участок ДНК, в котором закодирована информация о структуре одного белка, называется ______(А). Биосинтез белков начинается с синтеза ______(Б), а сама сборка происходит в цитоплазме при участии ______(В). Первый этап биосинтеза белка получил название _________(Г), а второй — трансляция. Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам: Ген — участок ДНК, в котором закодирована информация о структуре одного белка. 5) Биосинтез белка начинается с синтеза иРНК, сборка происходит в цитоплазме при помощи рибосом.1) 6) Первый этап — транскрипция (переписывание). 3) pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить Расположим в правильном порядке:
Ответ: 25431 pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить Раскручивание молекулы ДНК синтез иРНК на одной из цепей ДНК выход иРНК в цитоплазму объединение иРНК с рибосомой присоединение первой тРНК с определённой аминокислотой постепенное наращивание полипептидной цепи pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить 1. Образование функционального центра рибосомы — ФЦР, состоящего из иРНК и двух субъединиц рибосом. В ФЦР всегда находятся два триплета (шесть нуклеотидов) иРНК, образующих два активных центра: А (аминокислотный) — центр узнавания аминокислоты и П (пептидный) — центр присоединения аминокислоты к пептидной цепочке. 2. Транспортировка аминокислот, присоединенных к тРНК, из цитоплазмы в ФЦР. В активном центре А осуществляется считывание антикодона тРНК с кодоном иРНК, в случае комплементарности возникает связь, которая служит сигналом для продвижения (скачок) вдоль иРНК рибосомы на один триплет. В результате этого комплекс «кодон рРНК и тРНК с аминокислотой» перемещается в активный центр , где и происходит присоединение аминокислоты к пептидной цепочке (белковой молекуле). После чего тРНК покидает рибосому. 3. Пептидная цепочка удлиняется до тех пор, пока не закончится трансляция и рибосома не соскочит с иРНК. На одной иРНК может умещаться одновременно несколько рибосом (полисома). Полипептидная цепочка погружается в канал эндоплазматической сети и там приобретает вторичную, третичную или четвертичную структуру. Скорость сборки одной молекулы белка, состоящего из 200-300 аминокислот, составляет 1-2 мин. Формула биосинтеза белка: ДНК (транскрипция) —> РНК (трансляция) —> белок pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить Третичная структура — глобула, четвертичная — несколько глобул. pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить Раз “матричные реакции», то они связаны с ДНК и РНК. Не стоит забывать, что они являются белками. К матричным реакциям, в таком случае, относятся: синтез РНК, репликация ДНК, биосинтез белка. Хемосинтез и фотолиз воды отношения к этому не имеют. pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить Обратите внимание на примечание, оно явно здесь не просто так. Итак, сейчас перед нами практически задача по математике из начальной школы. Первое наше действие: У нас есть бусы, длина которых 20,4 единиц измерения. Диаметр одной бусины 0,34 единиц измерения. Сколько здесь бусин? Естественно, нужно просто поделить все бусы на размер одной их составляющей: Мы нашли количество нуклеотидов. У генетического кода есть такое свойство как триплетность. Она аминокислота кодируется тремя нуклеотидами. Чтобы узнать число аминокислот нужно разбить нуклеотиды на группки по три: 20 аминокислот будет в белке с длинной фрагмента ДНК 20,4 нм. pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить Раз одна аминокислота кодируется тремя нуклеотидами, то 1 аминокислота=3 нуклеотида pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить В состав ДНК и РНК точно входят Аденин, ведь отличаются они совсем другими азотистыми основаниями: Аденину в РНК по принципу комплементарности соответствует Урацил, а не Тимин. На картинке с тРНК вообще видны буквы А. Это и есть Аденин. Внимание! Раз на первой картинке была ДНК, то это совсем не значит, что на второй и третьей тоже она. Это может быть любой другой белок, в состав которого Аденин может и не входить. Остается еще АТФ. В ее она включает в себя Аденин, так что под решение вопроса не подходит. Лишними являются вторичная и третичная структура неопределенного белка. pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить 1 аминокислота= 3 нуклеотида. Делим все нуклеотиды на 3, получаем аминокислоты. pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить Здесь можно разработать алгоритм. Если дана молекула ДНК, а нужно найти тРНК, то нужно:
На нашем примере: Тимину соответствует аденин Аденину — урацил, ведь это РНК Аденину соответствует урацил pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить Раз у нас дано, что 20% от общего числа — гуанин, то это значит, то 20% приходится и на комплементарный ему цитозин. 20% + 20% = 40%- гуанин и цитозин. Для аденина и тимина остается: 60% — для аденина и тимина, а вопрос только про тимин,значит, число нужно поделить на 2: pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить Источник |
