Решение задач четвертого типа. Определение антикодона – т РНК, последовательности аминокислотного состава белка с использованием генетического года.
Справочная информация:
Антикодон — это последовательность из трех нуклеотидов в т-РНК, комплементарных нуклеотидам кодона и-РНК. В состав т-РНК и и-РНК входят одни те же нуклеотиды.
Молекула и-РНК синтезируется на ДНК по правилу комплементарности.
В состав ДНК вместо урацила входит тимин.
Пример 1. Фрагмент цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ТТАЦАГГТТТАТ. Определите последовательность нуклеотидов на иРНК, антикодоны соответствующих тРНК и аминокислотную последовательность соответствующего фрагмента молекулы белка, используя таблицу генетического кода.
Элементы ответа:
1) ДНК ТТА-ЦАГ-ГТТ-ТАТ
2) Антикодоны тРНК УУА, ЦАГ, ГУУ, УАУ.
3) Последовательность аминокислот: асн-вал-глн-иле.
Пример 2. Фрагмент цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ТАЦЦЦТЦАЦТТГ. Определите последовательность нуклеотидов на иРНК, антикодоны соответствующих тРНК и аминокислотную последовательность соответствующего фрагмента молекулы белка, используя таблицу генетического кода.
Элементы ответа:
ДНК ТАЦ ЦЦТ ЦАЦ ТТГ
1) По принципу комплементарности на основе ДНК находим иРНК; иРНК АУГ ГГА ГУГ ААЦ.
2) По принципу комплементарности на основе иРНК находим тРНК; Антикодоны тРНК УАЦ, ЦЦУ, ЦАЦ, УУГ.
3) С помощью таблицы генетического кода на основе иРНК находим последовательность аминокислот: мет-гли-вал-асн.
Пример 3. Определите:последовательность нуклеотидов на и-РНК, антикодоны соответствующих т-РНК и аминокислотную последовательность соответствующего фрагмента молекулы белка (используя таблицу генетического кода),
если фрагмент цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ГТГТАТГГААГТ.
Элементы ответа:
1) По принципу комплементарности на основе ДНК находим иРНК: ЦАЦ-АУА-ЦЦУ-УЦА — и-РНК.
2) По принципу комплементарности на основе иРНК находим триплеты тРНК: ГУГ; УАУ; ГГА; АГУ — антикодоны т-РНК.
3) С помощью таблицы генетического кода на основе иРНК (ЦАЦ-АУА-ЦЦУ-УЦА) находим последовательность аминокислот. Аминокислоты: Гис-иле-про-сер
Пример 4. В биосинтезе белка участвовали т-РНК с антикодонами: УУА, ГГЦ, ЦГЦ, АУУ, ЦГУ. Определите нуклеотидную последовательность участка каждой цепи молекулы ДНК, который несет информацию о синтезируемом полипептиде, и число нуклеотидов, содержащих аденин, гуанин, тимин, цитозин в двухцепочечной молекуле ДНК.
Элементы ответа:
1) Антикодоны т-РНК комплементарны кодонам и-РНК, а последовательность нуклеотидов и-РНК комплементарна одной из цепей ДНК.
2) т-РНК: УУА, ГГЦ, ЦГЦ, АУУ, ЦГУ
1 цепь ДНК: ТТА-ГГЦ-ЦГЦ-АТТ-ЦГТ
2 цепь ДНК: ААТ-ЦЦГ-ГЦГ-ТАА-ГЦА.
3) В молекуле ДНК А=Т=7, число Г=Ц=8.
Пример 5. В биосинтезе полипептида участвуют молекулы т-РНК с антикодонами УГА, АУГ, АГУ, ГГЦ, ААУ. Определите нуклеотидную последовательность участка каждой цепи молекулы ДНК, который несет информацию о синтезируемом полипептиде, и число нуклеотидов, содержащих аденин (А), гуанин (Г), тимин (Т), цитозин (Ц) в двухцепочечной молекуле ДНК. Ответ поясните.
Элементы ответа:
1) и-РНК: АЦУ – УАЦ – УЦА – ЦЦГ – УУА (по принципу комплементарности).
2) ДНК: 1-ая цепь: ТГА – АТГ – АГТ – ГГЦ – ААТ
2-ая цепь: АЦТ – ТАЦ –ТЦА –ЦЦГ — ТТА
3) количество нуклеотидов: А — 9 (30%), Т — 9 (30%),
так как А=Т; Г — 6 (20%), Ц — 6 (20%), так как Г=Ц.
Пример 6. Определите последовательность нуклеотидов на и-РНК, антикодоны т-РНК и аминокислотную последовательность соответствующего фрагмента молекулы белка (используя таблицу генетического кода), если фрагмент цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ГТГЦЦГТЦАААА.
Элементы ответа:
По принципу комплементарности определяем последовательность иРНК (с ДНК) и тРНК (с иРНК)
1) Последовательность на и-РНК: ЦАЦГГЦАГУУУУ;
2) антикодоны на т-РНК: ГУГ,ЦЦГ,УЦА,ААА;
3) аминокислотная последовательность: Гис-гли-сер-фен.
Транскрипция и трансляция
Удвоение ДНК происходит в синтетическом периоде интерфазы. При этом общее число хромосом не меняется, однако каждая из них содержит к началу деления две молекулы ДНК: это необходимо для равномерного распределения генетического материала между дочерними клетками.
Транскрпиция (лат. transcriptio — переписывание)
Образуется несколько начальных кодонов иРНК.
Нити ДНК последовательно расплетаются, освобождая место для передвигающейся РНК-полимеразы. Молекула иРНК быстро растет.
Трансляция (от лат. translatio — перенос, перемещение)
Рибосома делает шаг, и иРНК продвигается на один кодон: такое в фазу элонгации происходит десятки тысяч раз. Молекулы тРНК приносят новые аминокислоты, соответствующие кодонам иРНК. Аминокислоты соединяются друг с другом: между ними образуются пептидные связи, молекула белка растет.
Примеры решения задачи №1
Без практики теория мертва, так что скорее решим задачи! В первых двух задачах будем пользоваться таблицей генетического кода (по иРНК), приведенной вверху.
«Фрагмент цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ЦГА-ТГГ-ТЦЦ-ГАЦ. Определите последовательность нуклеотидов во второй цепочке ДНК, последовательность нуклеотидов на иРНК, антикодоны соответствующих тРНК и аминокислотную последовательность соответствующего фрагмента молекулы белка, используя таблицу генетического кода»
По принципу комплементарности мы нашли вторую цепочку ДНК: ГЦТ-АЦЦ-АГГ-ЦТГ. Мы использовали следующие правила при нахождении второй нити ДНК: А-Т, Т-А, Г-Ц, Ц-Г.
Вернемся к первой цепочке, и именно от нее пойдем к иРНК: ГЦУ-АЦЦ-АГГ-ЦУГ. Мы использовали следующие правила при переводе ДНК в иРНК: А-У, Т-А, Г-Ц, Ц-Г.
Зная последовательность нуклеотидов иРНК, легко найдем тРНК: ЦГА, УГГ, УЦЦ, ГАЦ. Мы использовали следующие правила перевода иРНК в тРНК: А-У, У-А, Г-Ц, Ц-Г. Обратите внимание, что антикодоны тРНК мы разделяем запятыми, в отличие кодонов иРНК. Это связано с тем, что тРНК представляют собой отдельные молекулы (в виде клеверного листа), а не линейную структуру (как ДНК, иРНК).
Пример решения задачи №2
«Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент цепи ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов: ТАГ-ЦАА-АЦГ-ГЦТ-АЦЦ. Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет соответствует антикодону тРНК»
Пример решения задачи №3
Длина фрагмента молекулы ДНК составляет 150 нуклеотидов. Найдите число триплетов ДНК, кодонов иРНК, антикодонов тРНК и аминокислот, соответствующих данному фрагменту. Известно, что аденин составляет 20% в данном фрагменте (двухцепочечной молекуле ДНК), найдите содержание в процентах остальных нуклеотидов.
Теперь мы украсили теорию практикой. Что может быть лучше при изучении новой темы? 🙂
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Anticodon – определение, функции и примеры
Anticodon Определение
Антикодоны представляют собой последовательности нуклеотидов, которые комплементарны кодонам. Они содержатся в тРНК и позволяют тРНК приводить правильную аминокислоту в соответствие с мРНК во время производства белка.
Во время производства белка, аминокислоты связаны в одну нитку, как бусы на ожерелье. Важно, чтобы правильные аминокислоты использовались в правильных местах, потому что аминокислоты имеют разные свойства. Помещение неправильного в место может сделать белок бесполезным, или даже опасным для клетка.
На этом рисунке показана растущая белковая цепь. Внизу слева вы можете увидеть тРНК, несущие аминокислоты, поступающие в рибосома сложный. Если все идет хорошо, только тРНК с правильными антикодонами будут успешно связываться с экспонированной мРНК, поэтому будут добавлены только правильные аминокислоты:
тРНК ответственны за внесение правильных аминокислот, которые будут добавлены к белку, в соответствии с инструкциями мРНК. Их антикодоны, которые связываются с кодонами мРНК, позволяют им выполнять эту функцию.
Функция антикодонов
Функция антикодонов состоит в том, чтобы собрать правильные аминокислоты для создания белка, основываясь на инструкциях, содержащихся в мРНК.
каждый тРНК несет одну аминокислоту и имеет один антикодон. Когда антикодон успешно соединяется с мРНК-кодоном, клеточный механизм знает, что в растущем белке должна быть добавлена правильная аминокислота.
Анти-кодоны необходимы для завершения процесса превращения информации, хранящейся в ДНК, в функциональные белки, которые клетка может использовать для выполнения своих жизненных функций.
Как работают антикодоны
Когда генетическая информация должна быть превращена в белок, последовательность событий выглядит следующим образом:
Правила сопряжения RNA Base
Каждый РНК-нуклеотид может только водородно связываться с одним другим нуклеотидом. Именно связывая правильные нуклеотиды вместе, ДНК и РНК успешно передают и используют информацию.
Четырьмя основаниями РНК являются аденин, цитозин, гуанин и урацил. Эти базы часто называются только их первой буквой, чтобы упростить показ последовательностей многих оснований. Основные правила сопряжения для РНК:
Проще говоря, в РНК нуклеотиды A всегда связываются с нуклеотидами U, а нуклеотиды C всегда связываются с нуклеотидами G.
Различия между РНК и ДНК
Следует отметить, что в ДНК основание «урацил» представляет собой немного другую основу, называемую «тимин «. В ДНК А и Т пара. РНК-аденин будет также соединяться с тимином ДНК, а ДНК-аденин будет сочетаться с урацилом РНК.
Разница между урацилом и тимином заключается в том, что тимин имеет дополнительную метильную группу, что делает его более стабильным, чем урацил.
Считается, что ДНК использует тимин вместо урацила, потому что, как «основные чертежи» клетки, информация, хранящаяся в ДНК, должна оставаться стабильной в течение длительного периода времени. РНК являются только копиями ДНК, созданными для определенных целей, и используются клеткой только в течение короткого периода времени, прежде чем их выбрасывают.
Примеры антикодонов
Давайте посмотрим на некоторые примеры триплетов оснований ДНК, кодонов мРНК и кодонов тРНК, чтобы увидеть, сможете ли вы заполнить недостающую информацию, используя правила сопряжения оснований.
Возможно, вам будет полезно использовать карандаш и бумагу, чтобы вы могли транскрибировать каждый нуклеотидный комплемент вместо того, чтобы делать это в своем глава.
1. мРНК-кодон: GCUЧто такое анти-кодон тРНК, который будет связываться с этим кодоном мРНК?
Ответ на вопрос № 1
CGA. Кодон GCU кодирует аминокислоту аланин, поэтому тРНК с соответствующим антикодоном будет нести эту аминокислоту.
2. кодон мРНК: ACAЧто представляет собой соответствующий анти-кодон тРНК?
Ответ на вопрос № 2
УК. Кодон CGA кодирует аминокислоту цистеин, поэтому тРНК с антикодоном UCU будет нести цистеин.
3. Основание ДНК триплет: CTTЧто такое кодон мРНК, который будет транскрибироваться из этого триплета ДНК?
Ответ на вопрос № 3
GAA. Этот кодон мРНК кодирует глутамат аминокислоты.
4. Исходя из информации, приведенной в ответах на вопрос выше, что является одним антикодоном для тРНК, которая несет глутамат?
Ответ на вопрос № 4
CUU. Этот антикодон, который дополняет кодон мРНК для глутамата.
викторина
1. Что из перечисленного НЕ относится к антикодонам?A. Они найдены на тРНК.B. Они дополняют кодоны.C. Они имеют РНК-эквивалент той же нуклеотидной последовательности, что и исходные инструкции ДНК для аминокислоты.D. Они имеют ту же нуклеотидную последовательность, что и кодоны.
Ответ на вопрос № 1
D верно. Антикодоны дополняют кодоны, а не их.
2. Какая из следующих последовательностей дополняет: GCUCGUA. GGAGCAB. CCACGAC. CGAGCAD. CGUGCU
Ответ на вопрос № 2
С верно. Полезно транскрибировать последовательность букв за буквой, прежде чем отвечать на вопросы с несколькими вариантами ответов, подобные этим.
3. Что из нижеперечисленного не кодируется кодоном?A. глутаминB. глюкозаC. аланинD. Остановить производство белка
Ответ на вопрос № 3
В верно. тРНК не содержат сахара. Сахары могут быть добавлены к белкам позже, чтобы сформировать важные вещества, такие как гликопротеины, но это делается на более поздней стадии переработки белка.
Задачи на построение молекулы иРНК, антикодонов тРНК и определение последовательности аминокислот в белке
Задачи на построение молекулы иРНК, антикодонов тРНК и определение последовательности аминокислот в белке
Ген — участок молекулы ДНК, кодирующей синтез одной мРНК (и соответственно полипептида), рРНК или тРНК.
Транскриптон — это ген (с точки зрения молекулярной биологии).
Процессинг — процесс формирования зрелой мРНК из ее предшественника пре-мРНК.
Этапы биосинтеза белка
Процесс биосинтеза белка включает два этапа: транскрипцию и трансляцию.
Транскрипция (от лат. transcriptio — переписывание) — синтез РНК с использованием ДНК в качестве матрицы. В результате образуются иРНК, тРНК и рРНК. Процесс транскрипции требует больших затрат энергии в виде АТФ и осуществляется ферментом РНК-полимеразой.
Транскрипция, как и репликация, основана на способности азотистых оснований нуклеотидов к комплементарному связыванию. На время транскрипции двойная цепь ДНК разрывается, и синтез РНК осуществляется по одной цепи ДНК.
В процессе транскрипции последовательность нуклеотидов ДНК переписывается на синтезирующуюся молекулу мРНК, которая выступает в качестве матрицы в процессе биосинтеза белка.
Гены прокариот состоят только из кодирующих нуклеотидных последовательностей. Гены эукариот состоят из чередующихся кодирующих (экзонов) и не кодирующих (интронов) участков. После транскрипции участки мРНК, соответствующие интронам, удаляются в ходе сплайсинга, являющегося составной частью процессинга.
Он включает два основных события:
присоединение к концам мРНК коротких последовательностей нуклеотидов, обозначающих место начала и место конца трансляции; сплайсинг — удаление неинформативных последовательностей мРНК, соответствующих интронам ДНК. В результате сплайсинга молекулярная масса мРНК уменьшается в 10 раз.
При решении задач данного типа нужно помнить и указывать в пояснениях следующее:
- нуклеотиды иРНК комплементарны нуклеотидам ДНК; вместо тимина во всех видах РНК – урацил; нуклеотиды иРНК пишутся подряд, без запятых. Имеется в виду одна молекула;
антикодоны тРНК пишутся через запятую, т. к. каждый антикодон принадлежит отдельной молекуле тРНК;
- аминокислоты находим по таблице генетического кода; если дана таблица генетического кода для иРНК, значит, используем кодоны иРНК; если дана таблица генетического кода для ДНК, значит, используем кодоны ДНК; аминокислоты в белке пишутся через дефис, т. к. имеется ввиду, что они уже соединились и образовали первичную структуру белка.
- если таблица генетического года дана следующего вида (см. ниже), то нуклеотиды стоящие в скобках принадлежат для ДНК, перед скобками – для иРНК.
Задача 1. Фрагмент цепи ДНК имеет последовательность АЦГТТГЦЦЦААТ. Определите последовательность нуклеотидов иРНК, антикодоны тРНК и последовательность аминокислот в синтезируемом белке.
Решение: иРНК строим комплементарно ДНК; антикодоны тРНК комплементарны кодонам иРНК; аминокислоты находим по кодонам иРНК, используя таблицу генетического кода
Исходная ДНК: АЦГ Т Т Г ЦЦЦ ААТ
иРНК: УГЦ ААЦ Г Г Г УУА
тРНК АЦГ УУГ ЦЦЦ AAУ
Задача 2. С какой последовательности аминокислот начинается белок, если он закодирован такой последовательностью нуклеотидов: ГАЦЦГАТГТАТГАГА. Каким станет начало цепочки, если под влиянием облучения четвертый нуклеотид окажется выбитым из молекулы ДНК? Как это отразится на свойствах синтезируемого белка?
1. Исходная (нормальная) ДНК: ГАЦ ЦГА ТГТ АТГ АГА
иРНК: ЦУГ ГЦУ АЦА УАЦ УЦУ
2. Получаем измененную последовательность нуклеотидов. Для этого считаем слева направо, находим четвертый нуклеотид и убираем его. Оставшаяся последовательность будет на один нуклеотид короче, поэтому последний триплет будет неполным. Значит, и последовательность аминокислот будет короче на одну аминокислоту.
Измененная (мутантная) ДНК: ГАЦ ГАТ ГТА ТГА ГА
иРНК: ЦУГ ЦУА ЦАУ АЦУ ЦУ
белок: лей – лей – гис – тре-…
3. Первичная структура белка изменилась (изменилось число аминокислот и их последовательность), что отразится на пространственной структуре молекулы, а значит, и на ее свойствах и функциях.
Антикодон: описание, функции и отличие от кодона
Содержание:
А антикодон представляет собой последовательность из трех нуклеотидов, которая присутствует в молекуле РНК-переносчика (тРНК), функция которой заключается в распознавании другой последовательности из трех нуклеотидов, которая присутствует в молекуле матричной РНК (мРНК).
Это распознавание между кодонами и антикодонами антипараллельно; то есть один расположен в направлении 5 ‘-> 3’, а другой соединен в направлении 3 ‘-> 5’. Это распознавание между последовательностями из трех нуклеотидов (триплетов) необходимо для процесса трансляции; то есть в синтезе белков в рибосоме.
Таким образом, во время трансляции молекулы информационной РНК «считываются» благодаря распознаванию их кодонов антикодонами транспортных РНК. Эти молекулы названы так потому, что они передают определенную аминокислоту молекуле белка, которая образуется на рибосоме.
Есть 20 аминокислот, каждая из которых кодируется определенным триплетом. Однако некоторые аминокислоты кодируются более чем одним триплетом.
Кроме того, некоторые кодоны распознаются антикодонами в молекулах транспортной РНК, к которым не присоединены никакие аминокислоты; это так называемые стоп-кодоны.
Описание
Антикодон состоит из последовательности из трех нуклеотидов, которые могут содержать любое из следующих азотистых оснований: аденин (A), гуанин (G), урацил (U) или цитозин (C) в комбинации из трех нуклеотидов таким образом, что он работает как код.
Антикодоны всегда находятся в молекулах транспортной РНК и всегда расположены в направлении 3 ‘-> 5’. Структура этих тРНК подобна структуре клевера, так что она подразделяется на четыре петли (или петли); в одной из петель находится антикодон.
Антикодоны необходимы для распознавания кодонов информационной РНК и, следовательно, для процесса синтеза белка во всех живых клетках.
Характеристики
Поскольку транскрипция (синтез копий информационной РНК) происходит в направлении 5 ‘-> 3’, кодоны информационной РНК имеют эту ориентацию. Следовательно, антикодоны, присутствующие в молекулах транспортной РНК, должны иметь противоположную ориентацию, 3 ‘-> 5’.
Этот союз обусловлен дополнительностью. Например, если кодоном является 5′-AGG-3 ‘, антикодоном является 3′-UCC-5’. Этот тип специфического взаимодействия между кодонами и антикодонами является важным шагом, который позволяет нуклеотидной последовательности в информационной РНК кодировать аминокислотную последовательность в белке.
Различия между антикодоном и кодоном
— Антикодон находится в антикодоновом плече молекулы тРНК, в отличие от кодонов, которые расположены в молекуле ДНК и мРНК.
— Антикодон является дополнительным к соответствующему кодону. Вместо этого кодон в мРНК комплементарен триплету нуклеотидов определенного гена в ДНК.
— тРНК содержит антикодон. Напротив, мРНК содержит ряд кодонов.
Гипотеза качелей
Гипотеза качания предполагает, что соединения между третьим нуклеотидом кодона информационной РНК и первым нуклеотидом антикодона транспортной РНК менее специфичны, чем соединения между двумя другими нуклеотидами триплета.
Крик описал это явление как «раскачивание» в третьей позиции каждого кодона. Что-то происходит в этом положении, что позволяет суставам быть менее строгими, чем обычно. Это также известно как колебание или колебание.
Эта гипотеза криковского колебания объясняет, как антикодон данной тРНК может сочетаться с двумя или тремя различными кодонами мРНК.
Крик предположил, что, поскольку спаривание оснований (между основанием 59 антикодона в тРНК и основанием 39 кодона в мРНК) менее жесткое, чем обычно, на этом участке допускается некоторое «колебание» или пониженное сродство.
В результате одна тРНК часто распознает два или три связанных кодона, которые определяют данную аминокислоту.
Обычно водородные связи между основаниями антикодонов тРНК и кодонами мРНК подчиняются строгим правилам спаривания оснований только для первых двух оснований кодона. Однако этот эффект проявляется не во всех третьих положениях всех кодонов мРНК.
РНК и аминокислоты
Основываясь на гипотезе колебания, было предсказано существование по крайней мере двух РНК переноса для каждой аминокислоты с кодонами, демонстрирующими полную вырожденность, что оказалось правдой.
Эта гипотеза также предсказывала появление трех РНК переноса для шести кодонов серина. Действительно, для серина были охарактеризованы три тРНК:
— тРНК серина 1 (антикодон AGG) связывается с кодонами UCU и UCC.
— тРНК серина 2 (антикодон AGU) связывается с кодонами UCA и UCG.
— тРНК серина 3 (антикодон UCG) связывается с кодонами AGU и AGC.
Эти специфичности были подтверждены путем стимулирования связывания очищенных тринуклеотидов аминоацил-тРНК с рибосомами in vitro.
Наконец, несколько транспортных РНК содержат основание инозин, которое состоит из пуринового гипоксантина. Инозин продуцируется посттранскрипционной модификацией аденозина.
Гипотеза Крика предсказывает, что когда инозин присутствует на 5′-конце антикодона (положение колебания), он будет спариваться с урацилом, цитозином или аденином на кодоне.
Фактически, очищенная аланил-тРНК, содержащая инозин (I) в 5′-положении антикодона, связывается с рибосомами, активированными тринуклеотидами GCU, GCC или GCA.
Тот же результат был получен с другими тРНК, очищенными инозином в 5′-положении антикодона. Таким образом, гипотеза крикового колебания очень хорошо объясняет отношения между тРНК и кодонами с учетом генетического кода, который является вырожденным, но упорядоченным.
Ссылки
Синтром: что это такое, показания и побочные эффекты
Анатомическая планиметрия: плоскости, оси, условия ориентации