С какой из цепочек считывается мРНК для этого полипептида? Обозначьте концы цепочек ДНК. Какова последовательность аминокислот в этом полипептиде?

Как Вы думаете, почему природе пришлось «изобретать» матричный принцип для синтеза биополимеров? Почему нельзя было обойтись обычной ферментативной реакцией, без матрицы?

Почему природе пришлось "изобретать" матричный синтез.
Для функционирования живых организмов, даже самых простейших, необходимо большое число функциональных молекул разной, но строго определённой структуры. По современным представлениям это молекулы РНКовой и пептидной природы.

Простейшие системы со стабильной «сетью» химических реакций (аналог метаболизма) не требуют матричного синтеза. Например, многие геохимические циклические реакции. Однако эти геохимические циклы относительно простые и содержат очень малое количество химических реакций по сравнению даже с простейшими организмами.
Эволюция таких систем стала возможной благодаря усложнению и совершенствованию каталитического аппарата (конкретно каталитической функции молекул РНКовой и пептидной природы).

В ранних живых системах в результате изменчивости метаболизма могли появляться новые катализаторы. Возникновение более "совершенного" катализатора или какой-то другой функциональной молекулы создавало преимущество для породившей его протоклетки только в том случае, если появившееся определенное сочетание аминокислотных остатков в полипептиде могло быть передано дочерним протоклеткам. При отсутствии такой способности возникшее "удачное" сочетание аминокислотных и рибонуклеотидныхостатков в полипептиде и РНК терялось при последующем разрастании протоклеток. Таким образом, для дальнейшей эволюции протоклеток необходимо было создание специального аппарата, который обеспечивал бы в ряду их поколений ТОЧНОЕ (это слово ключевое) воспроизведение биологических полимеров (РНК и полипептидов) с определенно закрепленным расположением аминокислотных и рибонуклеотидных остатков. Это привело к формированию принципиально нового механизма синтеза - матричного синтеза, в основе которого лежит использование свойств нового класса органических соединений –полинуклеотидов.

Матричный синтез в отличие от нематричного ферментативного синтеза дал следующие преимущества:
1. Точность воспроизведения.

2. Большое разнообразие воспроизводимых функциональных молекул (через посредство полинуклеотидов, а далее через матрично ими кодируемыхполипептидов). В отсутствие матричного синтеза для каждой функциональной молекулы требовалось бы «создавать» очень ГРОМОЗДКИЙ пул метаболических реакций.

УНИВЕРСАЛЬНОСТЬ (второе ключевое слово) аппарата матричного синтеза позволяет синтезировать большое количество макромолекул (РНК и белков, а в будущем и ДНК), ограничиваясь ОТНОСИТЕЛЬНО НЕБОЛЬШИМ набором ферментов и других функциональных белков, что создало предпосылку для дальнейшего усложнения первых живых систем.

Как известно, последовательность аминокислот в белках записана последовательностью нуклеотидов, которые читаются тройками – кодонами. Поэтому последовательностью из 9 нуклеотидов можно зашифровать олигопептид из 3 аминокислот: (123)(456)(789). Физик Г.Гамов, исходя из математических закономерностей, в свое время предположил, что генетический код должен быть триплетным. Но он полагал, что последовательность нуклеотидов может читаться со сдвигом на один нуклеотид: (123)(234)(345)(456)(567)(678)(789). Как мы видим, при таком способе чтения девятью нуклеотидами можно закодировать не 3, а 7 аминокислот. Как Вы думаете, почему природа «предпочла» более расточительный способ записи информации – неперекрывающийся генетический код?

Не смотря на иформационную ёмкость кода Гамова, он позволяет кодировать лишь очень ограниченный круг последовательности аминокислот.В перекрывающемся коде второй и третий нуклеотид каждого кодона предопределяет структуру следующих двух кодонов.

Второй и третий нуклеотид предшествующего кодона является первым и вторым нуклеотидом следующего кодона. Результат: следующий кодон может быть не одним из 64 возможных для триплета, а только одним из четырёх возможных, то есть возможное разнообразие кодонов уменьшается в 16 раз, и, как следствие после первой аминокислоты возможно кодирование не любых из 20, а только максимум 4 аминокислоты (или меньше, так как

код вырожден).

3. В графу «что это такое?» таблицы внесите краткое определение термина, в следующие графы – имеются ли указанные структуры у прокариот и эукариот.
Что это такое? Прокариоты Эукариоты

Оператор
Энхансер

Теломераза

* - На самом деле интроны конечно есть и у прокариот вопреки многим учебникам, в частности в генах тРНК и рРНК, но я не знаю, на каком уровне вас спрашивают.

** - Есть бактерии с линейными хромосомами, но там используются другие механизмы восстановления длинной молекулы ДНК после репликации.

4. В следующем участке ДНК закодировано начало полипептидной цепи:

ЦГТАТАЦАГТАГТГЦГГГГАГ
ГЦАТАТГТЦАТЦАЦГЦЦЦЦТЦ

С какой из цепочек считывается мРНК для этого полипептида? Обозначьте концы цепочек ДНК. Какова последовательность аминокислот в этом полипептиде?

Решение.

Будем надеяться, что спрашивают про ЕДИНСТВЕННЫЙ стартовый кодон АТГ (у эукариот возможен реже кодон ГТГ и ещё реже другие, тогда задача усложняется). Вообще, автор поленилась сформулировать задачу точнее.

Возможны два варианта ДНК дуплексов:

5’-ЦГТАТАЦАГТАГТГЦГГГГАГ-3’
3’-ГЦАТАТГТЦАТЦАЦГЦЦЦЦТЦ-5’

и

3’-ЦГТАТАЦАГТАГТГЦГГГГАГ-5’
5’-ГЦАТАТГТЦАТЦАЦГЦЦЦЦТЦ-3’

Ищем последовательность 5’-АТГ-3’ в каждой цепидля каждого из двух вариантов. Для первого варианта стартовых кодонов не находим.

Для второго варианта находим три стартовых кодонов.

3’-ЦГТАТАЦАГТАГТГЦГГГГАГ-5’
5’-ГЦАТАТГТЦАТЦАЦГЦЦЦЦТЦ-3’

Дляжёлтого стартового кодона по таблице генкода находим последовательность аминокислот (использую однобуквенный код): МSSRPS. Последовательность считывается с нижней цепи.

Для зелёного стартового кодона: MTYA. Последовательность считывается с верхней цепи.

Для красного стартового кодона мы можем знать только одну первую аминокислоту M. (последовательность считывается с верхней цепи).

Вообще, такое впечатление, что автор поленилась что-то уточнить или условие переписано не полностью. Например, можно было уточнить, сколько именно аминокислот здесь кодируется и тогда ответ был бы один.

По опыту знаю, что преподаватели в НГУ очень часто ошибаются.