Задача по молекулярной биологии:
Известно, что комплементарные цепи нуклеиновых кислот антипараллельны (5ʹ концу в одной цепи соответствует 3ʹ конец другой цепи). Синтез нуклеиновых кислот начинается с 5ʹ конца. Рибосома движется по иРНК в направлении от 5ʹ к 3ʹ концу. Все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. В цепи РНК и ДНК могут иметься специальные комплементарные участки - палиндромы, благодаря которым у молекулы может возникать вторичная структура. Фрагмент молекулы ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов (нижняя цепь матричная (транскрибируемая)):
5'-ЦАТТАТГЦГТГАТААТГ-3'
3'-ГТААТАЦГЦАЦТАТТАЦ-5'
Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется на данном фрагменте. Найдите на данном участке палиндром и установите вторичную структуру центральной петли тРНК. Определите аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка, если антикодон равноудалён от концов палиндрома. Ответ поясните. Для решения задания используйте таблицу генетического кода. При написании нуклеиновых кислот указывайте направление цепи.
Прежде чем нам начать решать задачи на палиндром, следует вспомнить немного теории.
Во-первых, нужно иметь в виду, что все виды РНК (информационная, транспортная и рибосомная) синтезируются на матрице ДНК. Когда синтезируется информационная РНК, она отправляется в цитоплазму, находит там рибосому и начинается синтез белка.
При синтезе транспортной РНК, та принимает вторичную структуру (которая по форме похожа на клеверный лист) и участвует в синтезе белка, перенося аминокислоты к рибосомам. У транспортной РНК существует так называемая антикодоновая петля, нуклеотиды которой комплементарны друг другу и образуют палиндром, который нам и нужно определить.
Итак, в задаче от нас требуется:
1. Установить структуру тРНК
2. Найти палиндром
3. Нарисовать вторичную структуру тРНК
4. Определить аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК
Шаг 1. Установим последовательность тРНК, которая комплементарна транскрибируемой цепи ДНК:
5'-ЦАУУАУГЦГУГАУААУГ-3'
Шаг 2. Найдем палиндром. Это будут последовательности, которые находятся на разных концах тРНК и комплементарны друг другу. Для этого обратите внимание на первый и последний нуклеотиды, второй и предпоследний, третий с начала и конца, четвертые нуклеотиды и т.д. (На схеме они выделены жирным шрифтом)
5'-ЦАУУАУГЦГУГАУААУГ-3'
Это и есть палиндром.
Шаг 3. Нарисуем вторичную структуру данной антикодоновой петли (на рисунке ниже).
Обратите внимание, что здесь мы обязательно указываем направление цепи (5' и 3' концы), а комплементарное связывание нуклеотидов в палиндроме мы обозначаем черточки, которые символизируют данную связь.
Шаг 4. Теперь нам нужно определить, какую аминокислоту будет переносить данная тРНК. Для того, чтобы ответить на данный вопрос, нам нужно сначала найти антикодон. В условии задачи про него сказано, что он равноудален от концов палиндрома. Иными словами, антикодон этой тРНК:
5'-ЦГУ-3'.
Но поскольку аминокислоту мы можем определить только по таблице генетического кода (то есть зная кодон иРНК), нам сначала нужно определить соответствующий кодон (кодон тоже должен иметь направление 5'—3'):
кодон иРНК: 5'-АЦГ-3'.
Данному кодону соответствует аминокислота тре. Именно ее и будет переносить данная тРНК.
А вот видео, на котором записан разбор данной задачи:
Список статей, опубликованных по данной теме:
1. Какие молекулы являются основными участниками процесса (ДНК, РНК, белки)
2. Основные принципы матричного синтеза (комплементарность и антипараллельность)
4. Фазы синтеза белка: транскрипция
5. Фазы синтеза белка: трансляция
6. Задачи типа ДНК - иРНК - белок (основы)
7. Задачи типа ДНК - тРНК - аминокислота (задача на палиндром)
8. Задачи на кодирующую и некодирующую области