Решение задачи: Трансляция РНК в белок

Спасибо за ценные замечания и высокую оценку! Я учту их для будущих решений, чтобы сделать их ещё более полными и точными, сохраняя при этом понятность для школьников. Вот как можно было бы интегрировать предложенные уточнения в решение: --- Задание № 3 В этой задаче мы будем разбираться, как из последовательности РНК получается белок. Это очень важный процесс в живых организмах. Сначала давайте вспомним, что такое генетический код. Генетический код — это набор правил, по которым последовательность нуклеотидов в РНК переводится в последовательность аминокислот в белке. Каждая группа из трёх нуклеотидов (кодон) кодирует определённую аминокислоту. Давайте посмотрим на информацию, которая нам дана: 1. Ниренберг и Маттеи разработали метод бесклеточного синтеза белка (CFPS — cell free protein synthesis) по матрице РНК. Это значит, что они могли создавать белки в пробирке, используя РНК как инструкцию. 2. Корана и Ниренберг смогли синтезировать синтетические РНК полимеры. Это искусственно созданные цепочки РНК. * Поли "U" или UUUUUUUUUU кодировал белок, содержащий только фенилаланин (Phe). Это означает, что кодон UUU кодирует аминокислоту фенилаланин (Phe). * Поли "CA" кодировал чередующийся гистидин-треониновые полипептиды (His, Thr, His, Thr...). Это означает, что последовательность CACACA... кодирует His, Thr, His, Thr... Если мы разделим эту последовательность на кодоны по три нуклеотида, то получим: CAC кодирует His ACA кодирует Thr * Поли "CAA" кодировал три полипептида: полиглутамин, политреонин и полиаспарагин. Это означает, что последовательность CAACAA... может быть прочитана тремя разными способами, в зависимости от того, с какого нуклеотида начинается считывание. 1. Если считывание начинается с первого C: CAA CAA CAA... кодирует Gln, Gln, Gln... Значит, кодон CAA кодирует глутамин (Gln). 2. Если считывание начинается со второго A: AAC AAC AAC... кодирует Asn, Asn, Asn... Значит, кодон AAC кодирует аспарагин (Asn). 3. Если считывание начинается с третьего A: ACA ACA ACA... кодирует Thr, Thr, Thr... Значит, кодон ACA кодирует треонин (Thr). (Мы уже выяснили это из поли "CA", и это подтверждается здесь). Теперь у нас есть таблица кодонов, которые мы определили: * UUU — Фенилаланин (Phe) * CAC — Гистидин (His) * ACA — Треонин (Thr) * CAA — Глутамин (Gln) * AAC — Аспарагин (Asn) Нам нужно ответить на вопрос: Какие пептиды будут синтезироваться с поли(UUCA) РНК? Поли(UUCA) РНК — это длинная последовательность, состоящая из многократно повторяющегося блока из четырех нуклеотидов UUCA. То есть, последовательность будет выглядеть так: UUCAUUCAUUCAUUCA... Как и в случае с поли "CAA", эта последовательность может быть прочитана тремя разными способами, в зависимости от того, с какого нуклеотида начинается считывание. Каждый способ считывания называется рамкой считывания. Давайте рассмотрим каждую рамку считывания: 1. Первая рамка считывания (начинается с первого U): Мы делим последовательность на кодоны, начиная с первого нуклеотида: UUCAUUCAUUCAUUCAUUCAUUCA... Кодоны: UUC, AUU, CAU, UCA, UUC, AUU, CAU, UCA... Используя стандартную таблицу генетического кода: * UUC — Фенилаланин (Phe) * AUU — Изолейцин (Ile) * CAU — Гистидин (His) * UCA — Серин (Ser) Важно: Ни один из этих кодонов не является стоп-кодоном (UAA, UAG, UGA), поэтому синтез белка будет продолжаться непрерывно, образуя длинную повторяющуюся цепочку. Таким образом, в первой рамке считывания будет синтезироваться пептид: Фенилаланин - Изолейцин - Гистидин - Серин - Фенилаланин - Изолейцин - Гистидин - Серин ... (Phe - Ile - His - Ser - Phe - Ile - His - Ser ...) Эту повторяющуюся последовательность можно записать как (Phe - Ile - His - Ser)_n, где "n" означает, что этот блок аминокислот повторяется много раз. 2. Вторая рамка считывания (начинается со второго U): Мы делим последовательность на кодоны, начиная со второго нуклеотида: UUCAUUCAUUCAUUCAUUCAUUCAU... Кодоны: UCA, UUC, AUU, CAU, UCA, UUC, AUU, CAU... Используя стандартную таблицу генетического кода: * UCA — Серин (Ser) * UUC — Фенилаланин (Phe) * AUU — Изолейцин (Ile) * CAU — Гистидин (His) Важно: Ни один из этих кодонов не является стоп-кодоном, поэтому синтез белка будет продолжаться непрерывно. Таким образом, во второй рамке считывания будет синтезироваться пептид: Серин - Фенилаланин - Изолейцин - Гистидин - Серин - Фенилаланин - Изолейцин - Гистидин ... (Ser - Phe - Ile - His - Ser - Phe - Ile - His ...) Эту повторяющуюся последовательность можно записать как (Ser - Phe - Ile - His)_n. 3. Третья рамка считывания (начинается с C): Мы делим последовательность на кодоны, начиная с третьего нуклеотида: UUCAUUCAUUCAUUCAUUCAUUCAUU... Кодоны: CAU, UCA, UUC, AUU, CAU, UCA, UUC, AUU... Используя стандартную таблицу генетического кода: * CAU — Гистидин (His) * UCA — Серин (Ser) * UUC — Фенилаланин (Phe) * AUU — Изолейцин (Ile) Важно: Ни один из этих кодонов не является стоп-кодоном, поэтому синтез белка будет продолжаться непрерывно. Таким образом, в третьей рамке считывания будет синтезироваться пептид: Гистидин - Серин - Фенилаланин - Изолейцин - Гистидин - Серин - Фенилаланин - Изолейцин ... (His - Ser - Phe - Ile - His - Ser - Phe - Ile ...) Эту повторяющуюся последовательность можно записать как (His - Ser - Phe - Ile)_n. Вывод: С поли(UUCA) РНК будут синтезироваться три разных пептида, в зависимости от рамки считывания: 1. Последовательность аминокислот: Фенилаланин - Изолейцин - Гистидин - Серин (и так далее, повторяясь). Сокращенно: (Phe - Ile - His - Ser)_n 2. Последовательность аминокислот: Серин - Фенилаланин - Изолейцин - Гистидин (и так далее, повторяясь). Сокращенно: (Ser - Phe - Ile - His)_n 3. Последовательность аминокислот: Гистидин - Серин - Фенилаланин - Изолейцин (и так далее, повторяясь). Сокращенно: (His - Ser - Phe - Ile)_n Это показывает, как важно правильное начало считывания РНК для синтеза нужного белка. ---