Решения заданий ФИПИ ЕГЭ по биологии: «Молекулярная генетика» — с ответами

Так как нижняя цепь ДНК является матричной и имеет направление $3' \to 5'$, иРНК синтезируется комплементарно ей в направлении $5' \to 3'$.$$5'-АУУЦГГАУЦГГЦАУУ-3'$$

Разделим последовательность иРНК на кодоны, начиная с $5'$-конца: АУУ–ЦГГ–АУЦ–ГГЦ–АУУ.

Записываем цепь ДНК, комплементарную исходной молекуле РНК. Из-за антипараллельности она имеет направление 3’→5’.$$5'-АЦГУАУГЦУАГАУГЦ-3' \longrightarrow 3'-ТГЦАТАЦГАТЦТАЦГ-5'$$

Вторая цепь ДНК-копии комплементарна первой и имеет направление 5’→3’. В ней урацил заменён тимином.$$5'-АЦГТАТГЦТАГАТГЦ-3'$$

Так как антикодоны тРНК указаны в направлении от 5ʹ к 3ʹ, комплементарные им кодоны иРНК необходимо записать в противоположном направлении с учётом антипараллельности цепей.$$5ʹ-ГЦА-3ʹ \leftrightarrow 3ʹ-УЦГ-5ʹ = 5ʹ-ГЦУ-3ʹ$$

Для каждого антикодона определяем соответствующий кодон иРНК.$$5ʹ-ГЦА-3ʹ \to 5ʹ-УГЦ-3ʹ;\quad 5ʹ-УЦЦ-3ʹ \to 5ʹ-ГГА-3ʹ;\quad 5ʹ-ЦАЦ-3ʹ \to 5ʹ-ГУГ-3ʹ;\quad 5ʹ-АЦГ-3ʹ \to 5ʹ-ЦГУ-3ʹ;\quad 5ʹ-ЦЦУ-3ʹ \to 5ʹ-АГГ-3ʹ$$

Чтобы получить иРНК, синтезируемую в направлении $5ʹ \to 3ʹ$, матричной должна быть верхняя цепь, записанная в направлении $5ʹ \to 3ʹ$. иРНК будет комплементарна ей и антипараллельна.$$5ʹ\text{-ЦГАТГЦГЦГТАТЦГЦАТТТАЦГАГЦ-}3ʹ \to 5ʹ\text{-ГЦУЦГУАААУГЦГАУАЦГЦГЦАУЦГ-}3ʹ$$

В иРНК находим стартовый кодон $\mathrm{АУГ}$, с которого начинается трансляция.$$5ʹ\text{-ГЦУЦГУААА}\underline{\mathrm{АУГ}}\text{-ЦГАУАЦГЦГЦАУЦГ-}3ʹ$$

Разделим фрагмент ДНК на триплеты:$$\mathrm{ЦГЦ\ ЦЦГ\ АТА\ ЦТА\ ГАЦ}$$

Построим последовательность иРНК по принципу комплементарности: Ц—Г, Г—Ц, А—У, Т—А.$$\mathrm{ГЦГ\ ГГЦ\ УАУ\ ГАУ\ ЦУГ}$$

В предложении 3 триплет ошибочно определён как состав нуклеотида. Триплет — это последовательность из трёх нуклеотидов, а нуклеотид состоит из азотистого основания, пентозы и остатка фосфорной кислоты.

В предложении 4 универсальность генетического кода ошибочно объяснена его однозначностью. Универсальность означает, что одним и тем же триплетам у большинства организмов соответствуют одни и те же аминокислоты.

Синтез иРНК начинается с 5’ конца, поэтому матричная цепь ДНК должна считываться в противоположном направлении — от 3’ к 5’. Верхняя цепь уже записана в направлении 5’ → 3’, значит при её считывании справа налево образуется иРНК…$$5'-ГЦТЦАГЦТЦАГЦТГАЦАТТГТЦ-3'$$

Верхняя цепь является матричной. Ей комплементарна иРНК, записанная в направлении 5’ → 3’: вместо тимина в РНК используется урацил.$$5'-ГЦТЦАГЦТЦАГЦТГАЦАТТГТЦ-3' \to 5'-GACAAUGUCAGCUGAGCUGAGC-3'$$

В предложении 3 неверно указан фермент, катализирующий синтез РНК. Транскрипцию осуществляет РНК-полимераза, а протеиназа расщепляет белки.

В предложении 6 неверно указана матрица для синтеза тРНК. Все виды РНК, включая тРНК, синтезируются в процессе транскрипции на участке ДНК.

В последовательности ДНК находим триплет АТГ, кодирующий аминокислоту метионин (Мет). Он начинается с восьмого нуклеотида.$$1\,2\,3\,4\,5\,6\,7\,\mathbf{8}\,9\,10$$

Начиная с восьмого нуклеотида, последовательность разбивается на триплеты:$$\mathrm{АТГ\text{–}АЦТ\text{–}АГА\text{–}АТЦ}$$

При синтезе участка тРНК на ДНК-матрице нуклеотиды соединяются по принципу комплементарности: А—У, Т—А, Г—Ц, Ц—Г.$$АЦГЦГАЦГТГГТЦГА \rightarrow УГЦГЦУГЦАЦЦАГЦУ$$

Полученную последовательность участка тРНК разбиваем на триплеты.$$УГЦ\;ГЦУ\;ГЦА\;ЦЦА\;ГЦУ$$

При обратной транскрипции на вирусной РНК синтезируется комплементарная цепь ДНК. Заменяем урацил РНК на тимин в ДНК и подбираем комплементарные основания.$$АУГГЦУУУУГЦААУА \rightarrow \mathrm{ТAЦЦГAAAАЦГTTAT}$$

Вторая цепь ДНК комплементарна первой и совпадает по последовательности с вирусной РНК, если в ней заменить урацил на тимин.$$\mathrm{ТАЦЦГААААЦГТТАТ} / \mathrm{АТГГЦТТТТГЦААТА}$$

Данная последовательность является матричной цепью ДНК, поскольку при её транскрипции образуется иРНК, содержащая стартовый кодон АУГ.$$ДНК: \mathrm{ТГТАЦЦЦТАГГАТАТАГЦГЦ}$$

По принципу комплементарности определяем последовательность иРНК: тимину ДНК соответствует аденин иРНК, аденину — урацил, цитозину — гуанин, гуанину — цитозин.$$\mathrm{ДНК: ТГТАЦЦЦТАГГАТАТАГЦГЦ} \rightarrow \mathrm{иРНК: АЦАУГГГАУЦЦУАУАУЦГЦ}$$

иРНК синтезируется на матричной цепи ДНК по принципу комплементарности: А соответствует У, Т — А, Г — Ц, Ц — Г.$$5′-АЦТТЦАТГТЦАЦААТААТЦГТТЦТ-3′ \rightarrow 5′-АЦУУЦАУГУЦАЦААУААУЦГУУЦУ-3′$$

Стартовый кодон $АУГ$ находится в начале участка $АУГУЦАЦААУААУЦГУУЦУ$. При считывании без сдвига рамки получаются кодоны $АУГ\ УЦА\ ЦАА\ УАА$, причём $УАА$ является стоп-кодоном.

Поскольку в приведённой последовательности нет триплета АТГ, кодирующего метионин в кодирующей цепи, последовательность рассматривается как матричная цепь ДНК. Триплету иРНК АУГ комплементарен триплет ДНК ТАЦ.$$АУГ \leftrightarrow \mathrm{ТАЦ}$$

Нумеруем нуклеотиды исходной последовательности. Триплет ТАЦ расположен начиная с третьего нуклеотида.$$\mathrm{ЦГ\mathbf{ТАЦ}ЦЦГАГАЦЦТАГАТЦЦ}$$

иРНК синтезируется на матричной цепи ДНК по принципу комплементарности и антипараллельности. Она совпадает с верхней кодирующей цепью ДНК, но вместо тимина содержит урацил.$$5’-ЦТТГАТГЦАТТААЦЦЦГАЦТТЦА-3’ \rightarrow 5’-ЦУУГАУГЦАУУААЦЦЦГАЦУУЦА-3’$$

Рибосома начинает трансляцию с кодона АУГ, который кодирует метионин. Далее в исходной рамке считываются кодоны ЦАУ и УАА.$$\mathrm{АУГ\text{-}ЦАУ\text{-}УАА} = \mathrm{Мет\text{-}Гис\text{-}стоп}$$

Матричной является нижняя цепь ДНК, направленная от 3ʹ к 5ʹ концу. Поэтому синтезируемая РНК комплементарна ей и совпадает по последовательности с верхней цепью ДНК, за исключением замены тимина на урацил.$$5ʹ-АЦГААУУЦЦУГЦАГААУУЦААГЦАУАУААУГААЦ-3ʹ$$

В участке тмРНК выделяются комплементарные последовательности, которые могут спариваться за счёт образования водородных связей между А–У и Г–Ц. При их сближении формируется шпилечная структура: спаренный стебель и неспаренная петля.$$А=У, Г≡Ц$$

При транскрипции РНК синтезируется комплементарно нижней матричной цепи ДНК и антипараллельно ей. Тимин в РНК заменяется урацилом.$$3'-ГТААТАЦГЦАЦТАТТАЦ-5' \rightarrow 5'-ЦАУУАУГЦГУГАУААУГ-3'$$

В полученной последовательности находятся комплементарные инвертированные участки: первый участок записан как $5'$-АУУА-$3'$, а второй — как $3'$-УААУ-$5'$.$$5'-АУУА-3'\\3'-УААУ-5'$$

иРНК синтезируется комплементарно некодирующей цепи и совпадает с кодирующей цепью по последовательности, если тимин заменить на урацил. В данном фрагменте стартовый кодон $АУГ$ появляется при чтении нижней цепи в направлении 5’ к 3’.

Нижнюю цепь необходимо записать в противоположном направлении:$$5’-ЦТAAAТГТАЦЦГЦААТАГЦГЦГ-3’$$

Аминокислоте Мет в иРНК соответствует стартовый кодон $\mathrm{АУГ}$. Приведённая последовательность является матричной цепью ДНК, поэтому этому кодону соответствует комплементарный триплет $\mathrm{ТАЦ}$.$$\mathrm{ТАЦ}\leftrightarrow\mathrm{АУГ}$$

Триплет $\mathrm{ТАЦ}$ начинается с третьего нуклеотида последовательности $\mathrm{ЦАТАЦАТГЦТТАТАГЦГТАТ}$.