Реши задачу из ЕГЭ
Сверь числа и знаки с фото.
Известно, что синтез нуклеиновых кислот начинается с 5' конца. Рибосома движется по иРНК в направлении от 5' к 3' концу. Информационная РНК, транскрибируемая с гена, имеет кодирующую и некодирующую области. Кодирующая область иРНК называется открытой рамкой считывания. Фрагмент конца гена имеет следующую последовательность нуклеотидов:
5'-ЦГТТАЦГАТААГЦГГАТААЦГГ-3' 3'-ГЦААТГЦТАТТЦГЦЦТАТТГЦЦ-5'
Определите фрагмент открытой рамки считывания на иРНК и найдите последовательность аминокислот во фрагменте конца полипептидной цепи. Известно, что кодируемый фрагмент полипептида содержит аминокислоту гли. Поясните ход решения. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода. При написании последовательностей нуклеиновых кислот указывайте направление цепи.
Краткий ответ
Матричная (транскрибируемая) цепь ДНК — нижняя: 3′-ГЦААТГЦТАТТЦГЦЦТАТТГЦЦ-5′.
иРНК: 5′-ЦГУУАЦГАУААГЦГГАУААЦГГ-3′.
Рамка считывания в этом отрывке: 5′-Ц | ГУУ | АЦГ | АУА | АГЦ | ГГА | УАА | ЦГГ-3′.
- ГГА — кодон глицина;
- УАА — стоп-кодон.
Фрагмент ОРС, видимый с границы кодонов (включая стоп-кодон): 5′-ГУУАЦГАУААГЦГГАУАА-3′.
Последовательность аминокислот в направлении от N- к C-концу: вал–тре–иле–сер–гли.
Последняя аминокислота — глицин.
Ход решения
Матрицу читают в направлении 3′→5′, а иРНК записывают 5′→3′. Нижняя цепь направлена слева направо 3′→5′, поэтому она может служить матрицей. Комплементарная ей иРНК и указана выше.
Кодоны глицина: ГГУ, ГГЦ, ГГА, ГГГ. В данной иРНК нужная рамка — та, где встречается ГГА, а сразу за ней стоит УАА. При другой разбивке на триплеты либо глицина нет, либо стоп-кодон оказывается раньше.
Трансляция:
- ГУУ → валин,
- АЦГ → треонин,
- АУА → изолейцин,
- АГЦ → серин,
- ГГА → глицин,
- УАА → стоп.
УАА не кодирует аминокислоту: на нём трансляция заканчивается, поэтому ЦГГ после него уже относится к некодирующей области и не переводится.
Первый слева нуклеотид Ц — последний нуклеотид кодона, начинающегося выше по цепи; его аминокислоту по этому отрывку определить нельзя. Старт-кодон также находится за пределами приведённого конца гена.
Обсуждение
2 сообщенияКраткий ответ
- Матричная цепь ДНК — нижняя (\(3' \to 5'\)); верхняя цепь — кодирующая (смысловая).
- иРНК:
\[ 5'\!-\text{ЦГУУАЦГАУААГЦГГАУААЦГГ}\!-\!3' \] - Фрагмент ОРС на иРНК:
\[ 5'\!-\text{ГУУАЦГАУААГЦГГАУАА}\!-\!3' \] - Полипептид (от N- к C-концу):
\[ \text{Вал} - \text{Тре} - \text{Иле} - \text{Сер} - \text{Гли} \] Глицин — последняя аминокислота, так как сразу за кодоном ГГА идёт стоп-кодон УАА.
Ход решения
Строим иРНК.
Матрицей служит нижняя цепь ДНК, записанная в направлении \(3' \to 5'\). По принципу комплементарности и антипараллельности синтезируется иРНК в направлении \(5' \to 3'\). Заменяем Т на У: \[ 5'\!-\text{ЦГУУАЦГАУААГЦГГАУААЦГГ}\!-\!3' \]Ищем открытую рамку считывания.
Так как дан конец гена, в нём должен быть стоп-кодон, а по условию в кодируемом фрагменте есть глицин. Проверяем три возможные рамки на каждой цепи.На построенной иРНК подходит только рамка, начинающаяся со 2-го нуклеотида:
\[ \text{ГУУ} - \text{АЦГ} - \text{АУА} - \text{АГЦ} - \text{ГГА} - \text{УАА} \] Здесь УАА — стоп-кодон, а ГГА кодирует глицин. Остальные рамки либо не имеют стоп-кодона в данном фрагменте, либо не содержат глицина. Поэтому фрагмент ОРС: \[ 5'\!-\text{ГУУАЦГАУААГЦГГАУАА}\!-\!3' \] После стоп-кодона расположена 3'-нетранслируемая область ЦГГ.
Переводим кодоны по таблице генетического кода: \[ \begin{aligned} \text{ГУУ} &\to \text{валин (Вал)},\\ \text{АЦГ} &\to \text{треонин (Тре)},\\ \text{АУА} &\to \text{изолейцин (Иле)},\\ \text{АГЦ} &\to \text{серин (Сер)},\\ \text{ГГА} &\to \text{глицин (Гли)},\\ \text{УАА} &\to \text{стоп}. \end{aligned} \]
Проверка.
Рибосома движется по иРНК от \(5'\) к \(3'\), поэтому полипептид записываем в направлении от N- к C-концу: Вал–Тре–Иле–Сер–Гли. Глицин стоит непосредственно перед стоп-кодоном, значит, он завершает фрагмент полипептидной цепи — это согласуется с условием.
