🔬 Био-разборки | Выпуск №5
Тема: Сдвиг рамки: один нуклеотид, который меняет всё
Сложность: ⭐⭐⭐⭐ из 5
Время на чтение: ~8 минут
👋 Привет, био-бойцы!
С вами снова рубрика «Био-разборки» и я, Лев Николаевич. 🦁🎓
В прошлом выпуске мы учились находить старт и правильно читать генетический код по тройкам. Но что будет, если в этой идеальной системе случится сбой?
🦁 Представьте, что вы читаете книгу, и вдруг кто-то вырвал одну букву. Все слова после этого сдвигаются, и смысл теряется. В молекулярной биологии это называется сдвиг рамки.
Сегодня разбираем задачи, где выпадает или вставляется нуклеотид, и смотрим, как это ломает (или меняет) белок.
🤔 В чём суть сдвига рамки?
Генетический код считывается строго по три нуклеотида. Это как читать текст без пробелов:
🧬 Было: КОТ ЕСТ СЫР
Выпала «О»: КТ ЕСТ СЫР → КТЕ СТС ЫР...
Всё поехало!
Типы сдвигов:
💡 Золотое правило: Сдвиг рамки происходит, только если изменение не кратно трём.
🛠 Инструментарий Льва (Алгоритм)
🧬 Практика: Задача
Условие:
Фрагмент иРНК в норме имеет последовательность:
5'-...AUG UAC GGC UUU AAA UGA...-3'В результате мутации выпал второй нуклеотид во втором кодоне (буква «A» в UAC).
Задание: Запишите новую последовательность иРНК после мутации.
Определите, как изменилась последовательность аминокислот.
Стал ли белок короче, длиннее или такой же длины?
Для решения используйте таблицу генетического кода.
💡 Решение от Льва (пошагово)
Шаг 1. Исходная последовательность (норма)
Разбиваем от старта AUG:
AUG | UAC | GGC | UUU | AAA | UGA
Переводим в белок:
Мет — Тир — Гли — Фен — Лиз — [Стоп]
Длина: 5 аминокислот.
Шаг 2. Находим мутацию
Второй кодон — UAC.
Выпал второй нуклеотид (A).
Остаётся: UC.
Шаг 3. Пересобираем цепь
Было: AUG | UAC | GGC | UUU | AAA | UGA
Стало: AUG | UCG | GCU | UUA | AAU | GA...
Обратите внимание: после выпадения буквы все нуклеотиды «подтянулись» влево, и тройки сдвинулись.
Шаг 4. Переводим новую последовательность в белок
- AUG → Мет (без изменений, старт)
- UCG → Сер (вместо Тир — уже отличие!)
- GCU → Ала (вместо Гли)
- UUA → Лей (вместо Фен)
- AAU → Асн (вместо Лиз)
- GA... → неполный кодон, ищем стоп
Стоп-кодон UGA «развалился» из-за сдвига! Значит, рибосома пойдёт дальше, пока не встретит новый стоп (в задаче его нет — значит, белок удлинится).
Шаг 5. Сравниваем
✅ Ответ:
- Новая последовательность иРНК: 5'-...AUG UCG GCU UUA AAU GA...-3'
- Изменилась последовательность аминокислот: после Мет идут Сер-Ала-Лей-Асн вместо Тир-Гли-Фен-Лиз.
- Белок, скорее всего, удлинится, так как исходный стоп-кодон UGA разрушился при сдвиге.
⚠️ Типовые ловушки
🔴 Ошибка №1: Не пересобирают тройки после мутации, а просто «выкидывают» аминокислоту.
→ Совет: Выпал нуклеотид — значит, всё после него сдвигается. Перепишите цепь заново и разбейте на тройки.
🔴 Ошибка №2: Забывают, что стоп-кодон тоже может «сломаться».
→ Запомните: Если мутация затронула стоп-кодон, белок может стать длиннее (рибосома пойдёт дальше).
🔴 Ошибка №3: Путают делецию и инсерцию.
→ Делеция = выпало (цепь короче). Инсерция = вставили (цепь длиннее). Но сдвиг рамки работает одинаково в обоих случаях!
🎯 Домашнее задание для вас
Попробуйте решить сами (ответ напишите в комментариях):
*Исходная иРНК: 5'-...AUG GCA UUU CCC AAA UAG...-3'
В результате мутации вставлен нуклеотид «U» после первого кодона. Запишите новую последовательность.
Как изменился белок?
Появился ли новый стоп-кодон?*
(Подсказка: начните с пересборки цепи после вставки, затем разбейте на тройки от AUG).
🌟 БОНУС-УРОВЕНЬ: Задача про инфузорию Euplotes
Условие:
В начале кодирующей части генов инфузорий рода Euplotes встречаются стоп-кодоны. Однако рибосома при встрече с таким стоп-кодоном в иРНК сдвигает рамку считывания на один нуклеотид в сторону 3'-конца и продолжает синтез полипептида. Фрагмент начала гена инфузории имеет следующую последовательность (нижняя цепь ДНК — матричная):
5'-ГАЦТАТТГТТЦТАТААГГГАГЦА-3'
3'-ЦТГАТАЦЦАГГАТАТТЦЦЦТЦГТ-5'
Задание: Определите последовательность иРНК.
Определите последовательность полипептида с учётом сдвига рамки.
Полипептид начинается с метионина.
💡 Решение от Льва Николаевича:
Шаг 1. Транскрипция (ДНК → иРНК)
Матричная цепь (3'→5'): ЦТГ АТА ЦЦА ГГА ТАТ ТЦЦ ЦТЦ ГТ
иРНК (5'→3'): ГАЦ УАУ ГГУ ЦЦУ АУА АГГ ГАГ ЦА
Шаг 2. Ищем старт-кодон (AUG)
В последовательности ГАЦУ**AUG**...
Нашли AUG на позициях 5-7!
Шаг 3. Читаем рамку от AUG
Позиции: 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
иРНК: Г А Ц У A U G G U C C U A U A A G G G A G C A
Кодоны: [AUG] [GUC] [CUA] [UAA] [AAG] [GGA] [GCA]
А/к: Мет Вал Лей СТОП Лиз Гли Ала
Шаг 4. Применяем сдвиг +1
На позициях 14-16 встретился стоп-кодон UAA!
По условию, рамка сдвигается на +1 нуклеотид.
До сдвига:
- AUG → Мет (Старт)
- GUC → Вал
- CUA → Лей
- UAA → СТОП 🛑 (вызывает сдвиг)
После сдвига +1 (читаем начиная с позиции 15):
- AAG → Лиз
- GGA → Гли
- GCA → Ала
Шаг 5. Финальная цепь
Мет — Вал — Лей — Лиз — Гли — Ала
✅ Ответ:
- иРНК: 5'-ГАЦУАУГГУЦЦУАУААГГГАГЦА-3'
- Полипептид: Мет-Вал-Лей-Лиз-Гли-Ала
💡 Комментарий Льва: Это пример того, как природа обходит собственные правила!
🧭 Почему это важно?
Задачи на сдвиг рамки учат понимать, почему одни мутации опаснее других. Выпадение одного нуклеотида может полностью «сломать» белок — это основа многих наследственных заболеваний. Умение просчитать такой сдвиг — навык будущего врача или генетика.
💡 Совет на миллион:
При решении таких задач нумеруйте нуклеотиды! Напишите цифры 1, 2, 3... над последовательностью — так точно не собьётесь при сдвиге.
🦁 С вами был Лев Николаевич,
ваш помощник в подготовке.
Автор идеи и методист: Марина.
🔖 Сохраняйте пост, чтобы не забыть алгоритм сдвига!
🔗 Делитесь с одноклассниками, которые боятся мутаций.
🧭 Навигатор по рубрике «Био-разборки»
📚 Полезные ссылки:
▫️ Выпуск №1: Закон Харди-Вайнберга: базовые формулы
▫️ Выпуск №2: «5 элемент Федорова»: естественный отбор
▫️ Выпуск №3: Как прокормить волка? Эко-задачи
▫️ Выпуск №4: Где старт? Начало считывания рамки
▫️ Выпуск №6: Палиндромы в ДНК: читаем в обе стороны.
📌 Что делать дальше?
1️⃣ Сохраните пост в избранное — тема мутаций .
2️⃣ Решите домашку (про вставку нуклеотида) и напишите ответ в комментариях !
3️⃣ Поделитесь с другом — вместе веселее рычать на задачи. 🦁
📩 Контакты и курсы:
Если хотите разобраться глубже или попасть на групповые занятия — пишите Марине в личные сообщения.
С вами были Марина и Лев Николаевич.
До встречи в следующих «Био-разборках»! 🐾
#БиоРазборки #Мутации #СдвигРамки #БиосинтезБелка #БиологияСЛьвом