Все темы: Биология

Биосинтез белка (транскрипция, трансляция). Матричный синтез

Биосинтез белка — это матричный синтез в два этапа: при транскрипции в ядре на цепи ДНК строится иРНК, а при трансляции рибосома собирает по иРНК полипептид. На ЕГЭ тема нужна в задании 3 (расчёт, 1 балл), а также в заданиях 5–8 (рисунок, признаки, последовательность этапов), 22 и 27 (развёрнутая задача).

Транскрипция переписывает ДНК в иРНК, трансляция переводит иРНК в белок через генетический код. Эти два матричных процесса проверяют расчётом в задании 3, по рисунку и признакам в заданиях 5–7, последовательностью этапов в задании 8 и развёрнутой задачей в задании 27. Тема держится на направлениях цепей 5′ и 3′ и на вырожденности кода: без них не сходятся ни антикодоны, ни число аминокислот.

Задание 3 КИМ (1 балл, базовый уровень); также 5–8, 22, 27 Макс. 1 балл ~3 минутыОбновлено

Матричный синтез: один принцип для иРНК и белка

Слово «матричный» в биологии значит не «типовой», а буквальное: синтез идёт по готовому шаблону — матрице, а не собирается из мономеров в случайном порядке. Матрицей может быть одна из цепей ДНК, а может быть уже готовая иРНК. Последовательность нового полимера каждый раз задаёт не фермент, а именно матрица: он лишь читает её и присоединяет мономеры по правилу комплементарности.

Реакций матричного синтеза в клетке три. Репликация: матрица — обе цепи ДНК, продукт — новая ДНК, фермент — ДНК-полимераза (подробно она разобрана в теме про нуклеиновые кислоты). Транскрипция: матрица — одна цепь ДНК, продукт — иРНК (мРНК), фермент — РНК-полимераза, идёт в ядре. Трансляция: матрица — иРНК, продукт — полипептид, собирает его рибосома в цитоплазме. У ретровирусов встречается ещё обратная транскрипция (РНК → ДНК), но это исключение из темы про вирусы.

В этой теме подробно разобраны транскрипция и трансляция. В трансляции комплементарность работает не напрямую: между иРНК и аминокислотой стоит молекула-переходник, которая подбирает нужную аминокислоту. Как она устроена, разберём ниже. Оба процесса объединяет одно правило: направление цепи имеет значение, и терять его нельзя.

Прежде чем разбирать каждый процесс, зафиксируй общий приём: у любой цепи ДНК или РНК есть два разных конца, 5′ и 3′, и все правила комплементарности в этой теме работают только при условии, что цепи антипараллельны — направлены навстречу друг другу. Если при решении задания 27 не подписать концы у каждой последовательности, решение теряет опору, даже когда сама последовательность найдена верно.

Как при транскрипции на ДНК строится иРНК?

У молекулы ДНК в конкретном гене работает только одна цепь — матричная (её также называют транскрибируемой). РНК-полимераза движется вдоль неё от 3′-конца к 5′-концу и строит на ней иРНК по правилу комплементарности. иРНК антипараллельна матрице: матрица читается 3′→5′, а иРНК наращивается 5′→3′, в ту же сторону, куда движется фермент. Противоположна только полярность цепей, а не направление движения. Напротив аденина ДНК в иРНК встаёт урацил: тимина в РНК нет.

Правило замены оснований при транскрипции: А(ДНК)→У(РНК), Т(ДНК)→А(РНК), Г(ДНК)→Ц(РНК), Ц(ДНК)→Г(РНК). Матричная цепь читается 3′→5′, а иРНК растёт 5′→3′. Поэтому если записать обе цепи друг под другом слева направо, 3′-конец матрицы окажется над 5′-концом иРНК.

У второй цепи ДНК в этом же гене — кодирующей (смысловой) — своя роль: фермент её не читает, зато она почти совпадает с иРНК по последовательности, только вместо урацила в ней тимин. Кодирующая цепь записывается 5′→3′, как и иРНК. Если в задаче дана именно она, вторую комплементарную операцию можно пропустить — иРНК получается простой заменой Т на У с тем же направлением.

Матричность — не постоянное свойство одной и той же цепи ДНК, а роль, которую она играет для конкретного гена: для одного гена на хромосоме матричной может служить одна цепь, а для соседнего гена — другая.

матричная цепь ДНК3′5′иРНК5′3′цепи антипараллельны, фермент идёт вправоЦепи антипараллельны: матрица читается от 3′ к 5′, иРНК наращивается от 5′ к 3′, и обе стрелки смотрят в сторону движения фермента

Какие свойства у генетического кода?

Кодон — тройка (триплет) соседних нуклеотидов иРНК, кодирующая одну аминокислоту. Три нуклеотида дают 4³ = 64 варианта кодонов, а стандартных аминокислот в белках всего 20. Отсюда главное свойство кода: он вырожденный (избыточный) — почти каждую аминокислоту кодирует не один, а несколько кодонов.

Из 64 кодонов 61 кодируют аминокислоты, а три — УАА, УАГ и УГА — не кодируют ничего: это стоп-кодоны, они останавливают трансляцию. Кодон АУГ двойной по смыслу: он и кодирует метионин, и служит стартовым сигналом: рибосома начинает читать иРНК тройками именно с этого места. Всего два кодона во всём коде — АУГ (метионин) и УГГ (триптофан) — не имеют дублёров: это единственные аминокислоты с одним-единственным кодоном.

Вырожденность объясняет, почему не каждая замена нуклеотида меняет белок. Чаще всего «свободна» третья позиция кодона: замена в ней нередко даёт кодон-синоним той же аминокислоты — такую мутацию называют молчащей (синонимичной). Замена во второй позиции всегда меняет аминокислоту, в первой — как правило (исключения есть у лейцина и аргинина). А если новый кодон окажется стоп-кодоном — трансляция оборвётся раньше срока, и белок получится укороченным.

Полный список свойств кода, который спрашивают в задании 7: триплетность (аминокислоту кодирует тройка нуклеотидов), однозначность (специфичность: один кодон соответствует только одной аминокислоте), вырожденность (одной аминокислоте может соответствовать несколько кодонов), универсальность (код один и тот же почти у всех живых организмов), неперекрываемость (соседние кодоны не делят между собой нуклеотиды) и непрерывность (кодоны читаются без промежутков, строго по три нуклеотида подряд от стартового АУГ).

Однозначность и вырожденность легко перепутать, потому что обе говорят о связи кодона и аминокислоты. Смотри на направление: от кодона к аминокислоте путь один (однозначность), от аминокислоты к кодонам путей бывает несколько (вырожденность).

Саму таблицу соответствия кодон-аминокислота на экзамене выдают прямо в тексте задания: запоминать её не нужно, важно уметь ею пользоваться.

Как рибосома собирает белок при трансляции?

Трансляция идёт на рибосоме в цитоплазме. Рибосома продвигается вдоль иРНК кодон за кодоном, а к каждому кодону по очереди подходит тРНК, несущая на одном конце нужную аминокислоту, а на другом — антикодон, тройку нуклеотидов, комплементарную кодону.

Направление снова важно, и именно здесь чаще всего путают концы. Кодон иРНК записан 5′→3′, а его антикодон комплементарен и антипараллелен — значит записывается в обратном направлении, 3′→5′, хотя порядок самих букв не переставляется. Например, кодону 5′-ГГЦ-3′ соответствует антикодон 3′-ЦЦГ-5′: если подписать его под кодоном, буквы идут в том же порядке. Ту же молекулу можно записать и от 5′-конца, 5′-ГЦЦ-3′, но тогда и буквы идут в обратном порядке. Обе записи верны, если концы подписаны. Направление входит в условие критерия: без 5′ и 3′ балл за антикодон могут не засчитать, даже когда буквы верные.

Рибосома соединяет аминокислоты соседних тРНК пептидной связью, наращивая полипептидную цепь. Как только на рибосоме оказывается стоп-кодон, для него нет ни одной подходящей тРНК — трансляция останавливается, и готовый белок отделяется от рибосомы. Отсюда простой, но часто теряемый вывод. Если в иРНК n кодонов, кодирующих аминокислоты (без учёта стоп-кодона), в полипептиде будет n аминокислот. А пептидных связей на одну меньше, n − 1: связь образуется между соседями, а не при каждой аминокислоте отдельно.

кодон иРНКГ Г Ц5′3′Ц Ц Г3′5′антикодон тРНК: комплементарен, концы наоборотКодон иРНК читается 5′→3′, антикодон тРНК комплементарен ему и записан 3′→5′

Кто участвует: ДНК, иРНК, тРНК, рибосома, ферменты

В задании 6 по рисунку просят приписать признаки структурам, а в задании 5 узнать структуру на схеме. Поэтому держи в голове отличительные признаки каждого участника.

ДНК (матричная цепь гена). Нуклеотиды с дезоксирибозой, есть тимин, молекула двуцепочечная. Хранится в ядре и служит матрицей при транскрипции.

иРНК (мРНК). Одна цепь, нуклеотиды с рибозой, вместо тимина урацил. Копия гена, несёт кодоны и служит матрицей при трансляции. Выходит из ядра в цитоплазму.

тРНК. Небольшая молекула РНК, на схемах её рисуют в форме «клеверного листа». На центральной петле расположен антикодон, а к акцепторному 3′-концу присоединяется аминокислота. Переносит аминокислоту к рибосоме и узнаёт кодон иРНК.

Рибосома. Немембранный органоид из большой и малой субъединиц, состоит из рРНК и белков. Удерживает иРНК и тРНК и соединяет аминокислоты пептидными связями. Рибосомы бывают свободными в цитоплазме или сидят на мембранах шероховатой ЭПС: на фотографии ниже клетка, которая вырабатывает много белка на экспорт, почти целиком заполнена такими мембранами. Несколько рибосом, одновременно транслирующих одну иРНК, образуют полисому.

Ферменты. РНК-полимераза соединяет рибонуклеотиды при транскрипции. Аминоацил-тРНК-синтетаза присоединяет каждую аминокислоту к своей тРНК, на это тратится энергия АТФ.

Быстрый ключ к заданию 6: «дезоксирибоза» — это ДНК, «антикодон» и «переносит аминокислоту» — тРНК, «две субъединицы» и «пептидные связи» — рибосома, «кодоны» и «матрица трансляции» — иРНК.

АКаминокислота3′5′антикодонцентральная петляСхема тРНК: аминокислота присоединяется к 3′-концу, антикодон находится на центральной петле напротив него
Срез клетки: крупное ядро, вокруг него плотные ряды параллельных мембран и тёмные круглые гранулы
Клетка поджелудочной железы млекопитающего, которая производит белки-ферменты, просвечивающий электронный микроскоп, чёрно-белый снимок. В центре — крупное ядро: здесь идёт транскрипция. Вокруг ядра плотными параллельными рядами лежат мембраны шероховатой ЭПС, их покрывают рибосомы — там идёт трансляция. Тёмные круглые гранулы справа и слева внизу — запас готовых ферментов перед выводом из клетки.

Автор: Louisa Howard, общественное достояние, источник: Wikimedia Commons, изменения: кадрировано: убрана нижняя служебная полоса с масштабом и номером снимка

От предшественника к зрелой иРНК: экзоны и интроны

У эукариот транскрипция даёт не готовую иРНК, а её предшественник — пре-иРНК. Ген эукариот устроен мозаично: кодирующие участки, экзоны, чередуются с некодирующими вставками, интронами. Пре-иРНК копирует ген целиком, вместе со всеми интронами.

Прежде чем покинуть ядро, пре-иРНК проходит сплайсинг — интроны вырезаются, а оставшиеся экзоны сшиваются друг с другом подряд. Результат называется зрелой иРНК: именно она выходит в цитоплазму и переводится рибосомой в белок. Если считать длину полипептида по пре-иРНК вместе с интронами, ответ окажется завышенным — на трансляцию попадают только экзоны.

Отсюда практическое следствие для задания 27. Если условие даёт таблицу участков гена «в порядке расположения» и просит найти зрелую иРНК, сначала определи, какие участки — экзоны, а какие интроны (обычно это видно из условия). И только потом переводи в иРНК и белок оставшиеся экзоны.

Этапы биосинтеза белка

Где идёт каждый этап, что служит матрицей и что получается
ЭтапГде идётМатрицаРезультат
Транскрипцияядроматричная цепь ДНК, читается от 3′ к 5′иРНК, растёт от 5′ к 3′; у эукариот сначала пре-иРНК со всеми интронами
Сплайсинг (у эукариот)ядро, до выхода иРНК в цитоплазмупре-иРНКзрелая иРНК: интроны вырезаны, экзоны сшиты
Трансляциярибосома в цитоплазмезрелая иРНК, читается кодонами от стартового АУГполипептид: n кодонов дают n аминокислот и n − 1 пептидных связей

Участники биосинтеза белка

Как узнать каждого участника и что он делает — ключ к заданиям 5 и 6
УчастникКак узнатьРоль
ДНКнуклеотиды с дезоксирибозой, есть тимин, две цепихранится в ядре, служит матрицей при транскрипции
иРНКодна цепь, рибоза, урацил вместо тиминанесёт кодоны, служит матрицей при трансляции
тРНКформа «клеверного листа», антикодон на центральной петлепереносит аминокислоту к рибосоме и узнаёт кодон иРНК
Рибосоманемембранный органоид из большой и малой субъединиц, рРНК и белкиудерживает иРНК и тРНК, соединяет аминокислоты пептидными связями
РНК-полимеразафермент транскрипциисоединяет рибонуклеотиды при синтезе иРНК
Аминоацил-тРНК-синтетазаферментприсоединяет каждую аминокислоту к своей тРНК с затратой АТФ

Разбор: расчёт в формате задания 3

Пример
Фрагмент белка состоит из 120 аминокислот. Сколько нуклеотидов содержит двуцепочечный участок гена, который кодирует этот фрагмент? Стоп-кодон не учитывай. В ответ запиши только число.
Каждую аминокислоту кодирует один триплет, значит кодонов в иРНК столько же, сколько аминокислот: 120. Нуклеотидов в иРНК втрое больше: 120 × 3 = 360.Матричная цепь гена тоже содержит 360 нуклеотидов (120 триплетов). Ген двуцепочечный, вторая цепь такой же длины, поэтому в участке гена 360 × 2 = 720 нуклеотидов.Внимательно читай, что спрашивают: в том же условии могли спросить нуклеотиды иРНК (360) или число молекул тРНК, доставивших аминокислоты (120 — каждая тРНК приносит одну аминокислоту). Если велят учесть стоп-кодон, к нуклеотидам иРНК прибавь 3, к нуклеотидам гена — 6.Ответ: 720.

Разбор: последовательность этапов биосинтеза белка (задание 8)

Пример
Установи последовательность процессов, происходящих при биосинтезе белка в эукариотической клетке. 1) присоединение тРНК с первой аминокислотой к стартовому кодону 2) выход зрелой иРНК из ядра в цитоплазму 3) синтез пре-иРНК на матричной цепи ДНК 4) образование пептидной связи между первой и второй аминокислотами 5) вырезание интронов при сплайсинге 6) попадание стоп-кодона в рибосому и отделение полипептида Запиши соответствующую последовательность цифр.
Начинаем в ядре: сначала транскрипция — синтез пре-иРНК по матричной цепи (3), затем созревание, вырезание интронов (5).Только зрелая иРНК покидает ядро (2). В цитоплазме рибосома находит стартовый кодон АУГ, к нему подходит тРНК с метионином (1).Когда рядом встаёт вторая тРНК, рибосома соединяет аминокислоты первой пептидной связью (4). Заканчивается всё на стоп-кодоне: тРНК для него нет, полипептид отделяется (6).Ответ — шесть цифр без пробелов. Две ошибки в позициях ещё дают 1 балл из 2, поэтому даже при сомнении в середине цепочки держи верными начало и конец.Ответ: 352146.

Разбор: от матричной цепи до аминокислот (формат задания 27)

Пример
Фрагмент матричной цепи гена имеет последовательность 3′-ТАЦ-ЦГА-ГЦТ-ЦЦГ-АТТ-5′. Найди последовательность иРНК, антикодоны тРНК, которые участвуют в трансляции, и аминокислотную последовательность фрагмента полипептида. Для каждой последовательности укажи направление цепи. Стоп-кодон аминокислоту не кодирует.
Матрица дана от 3′ к 5′, а иРНК антипараллельна ей и записывается 5′→3′, по правилу А(ДНК)→У(РНК), Т(ДНК)→А(РНК), Г(ДНК)→Ц(РНК), Ц(ДНК)→Г(РНК). Достраиваем комплемент триплет за триплетом: 5′-АУГ-ГЦУ-ЦГА-ГГЦ-УАА-3′.Первый триплет иРНК — АУГ, стартовый кодон: с него рибосома начинает читать иРНК, и он же кодирует первую аминокислоту — метионин.Антикодон комплементарен кодону и тоже антипараллелен ему: кодон записан 5′→3′, антикодон подписываем под ним 3′→5′, буквы в том же порядке. Подбираем антикодоны для четырёх кодонов, кодирующих аминокислоты (АУГ, ГЦУ, ЦГА, ГГЦ): 3′-УАЦ-ЦГА-ГЦУ-ЦЦГ-5′. У стоп-кодона УАА подходящей тРНК нет — на нём трансляция останавливается.По таблице генетического кода: АУГ — метионин, ГЦУ — аланин, ЦГА — аргинин, ГГЦ — глицин. УАА — стоп-кодон, аминокислоту не кодирует и в полипептид не входит.Аминокислот в фрагменте четыре, а пептидная связь образуется между каждой парой соседних аминокислот — значит связей на одну меньше: 4 − 1 = 3 пептидные связи.Ответ: иРНК: 5′-АУГ-ГЦУ-ЦГА-ГГЦ-УАА-3′; антикодоны: 3′-УАЦ-ЦГА-ГЦУ-ЦЦГ-5′; полипептид: метионин — аланин — аргинин — глицин; пептидных связей — 3.

Разбор: замена нуклеотида и её последствия (формат задания 27)

Пример
Матричная цепь гена: 3′-ТАЦ-ГТТ-ЦАГ-ААЦ-5′. В результате мутации во втором триплете один нуклеотид заменился, и триплет стал 3′-АТТ-5′. Определи иРНК и аминокислоты до мутации, иРНК после мутации и объясни, как изменится белок. Указывай направление цепей.
иРНК до мутации строим по комплементарности, антипараллельно матрице: 5′-АУГ-ЦАА-ГУЦ-УУГ-3′.По таблице кода: АУГ — метионин, ЦАА — глутамин, ГУЦ — валин, УУГ — лейцин. Исходный фрагмент: метионин — глутамин — валин — лейцин.После замены Г на А второй триплет матрицы 3′-АТТ-5′ даёт кодон УАА. иРНК после мутации: 5′-АУГ-УАА-ГУЦ-УУГ-3′.УАА — стоп-кодон, аминокислоту он не кодирует. Трансляция обрывается после метионина, дальнейшие кодоны не читаются. Белок становится укороченным и, как правило, теряет свою функцию.Для сравнения: если бы тот же триплет изменился на 3′-ГТЦ-5′, получился бы кодон ЦАГ. Это тоже глутамин, белок бы не изменился. Такая замена — пример вырожденности кода.Ответ: До мутации: иРНК 5′-АУГ-ЦАА-ГУЦ-УУГ-3′, метионин — глутамин — валин — лейцин. После мутации: иРНК 5′-АУГ-УАА-ГУЦ-УУГ-3′; второй кодон стал стоп-кодоном, синтез обрывается после метионина, белок укорачивается.

Разбор: какую аминокислоту переносит тРНК (формат задания 27)

Пример
Все виды РНК синтезируются на матрице ДНК. Участок матричной цепи ДНК, по которому строится центральная петля тРНК, имеет последовательность 3′-ЦГТ-АГЦ-ЦАА-ТГЦ-5′. Третий триплет петли — антикодон. Найди участок тРНК, антикодон, соответствующий ему кодон иРНК и аминокислоту, которую переносит эта тРНК. Указывай направление цепей.
тРНК строится по матрице так же, как иРНК, комплементарно и антипараллельно: 5′-ГЦА-УЦГ-ГУУ-АЦГ-3′.Третий триплет — антикодон: 5′-ГУУ-3′.Кодон комплементарен антикодону и антипараллелен ему. Под 5′-ГУУ-3′ пишем 3′-ЦАА-5′, а в привычном направлении это кодон 5′-ААЦ-3′.По таблице кода ААЦ — аспарагин. Частая ошибка — взять кодон ЦАА, не развернув его. ЦАА — это глутамин, и ответ будет неверным.Ответ: Участок тРНК: 5′-ГЦА-УЦГ-ГУУ-АЦГ-3′; антикодон 5′-ГУУ-3′; кодон иРНК 5′-ААЦ-3′; тРНК переносит аспарагин.

Как решать задачу на транскрипцию и трансляцию в задании 27?

  1. 1Определи, что дано — матричную или кодирующую цепь. Матричная цепь обычно записана от 3′ к 5′, кодирующая — от 5′ к 3′ и почти совпадает с иРНК. Направление и роль цепи экзамен обычно называет прямо в условии.
  2. 2Дострой иРНК по правилу комплементарности. От матричной цепи — полной заменой оснований с разворотом направления, от кодирующей — простой заменой Т на У с тем же направлением 5′→3′. У каждой записанной последовательности сразу подписывай 5′ и 3′: направление входит в условие критерия, и без него балл за верную по буквам последовательность могут не засчитать.
  3. 3Найди антикодоны, если их спрашивают. Антикодон комплементарен кодону и антипараллелен ему. Проще всего подписать его под кодоном как 3′→5′, тогда буквы идут в том же порядке. Если разворачиваешь запись в 5′→3′, разверни и буквы.
  4. 4Даны антикодоны или участок тРНК — иди в обратную сторону. По антикодонам 3′→5′ восстанови кодоны иРНК 5′→3′, а по иРНК — матричную цепь ДНК 3′→5′. Если дан участок ДНК, по которому строится петля тРНК, сначала построй тРНК, найди в ней антикодон (номер триплета указан в условии), затем кодон с учётом направления и только потом аминокислоту.
  5. 5Переведи кодоны в аминокислоты строго по таблице генетического кода из задания. Не полагайся на память: таблицу дают специально, чтобы её использовали. Дошёл до стоп-кодона — останавливайся, дальше аминокислоты не идут.
  6. 6Посчитай аминокислоты и пептидные связи по отдельности. Число аминокислот равно числу кодонов без стоп-кодона. Пептидных связей на одну меньше: они соединяют соседей, а не считаются на каждую аминокислоту отдельно.
  7. 7В задаче на мутацию сравни «до» и «после». Запиши иРНК до и после замены, переведи оба варианта и назови итог: аминокислота не изменилась (вырожденность), заменилась другой или на месте кодона появился стоп-кодон и белок укоротился.

Проверь себя

Пять вопросов по тем местам, где на ЕГЭ теряют балл, в том числе в форматах заданий 3 и 7. Отвечай, не подглядывая в текст выше.

1.У фрагмента гена дана кодирующая (смысловая) цепь ДНК: 5′-ААТ-ГЦЦ-3′. Как правильно получить иРНК?

Кодирующая цепь уже совпадает с иРНК по последовательности и направлению — иРНК получают простой заменой тимина на урацил, направление 5′→3′ то же самое. Полную комплементарную замену с разворотом направления делают только от матричной цепи.

2.Точечная мутация заменила третий нуклеотид одного из кодонов иРНК, но аминокислота в белке не изменилась. Чем это объясняется?

Генетический код вырожден: у большинства аминокислот несколько кодонов-синонимов, чаще всего отличающихся именно третьим нуклеотидом. Такую мутацию называют молчащей — белок остаётся прежним, хотя ген изменился.

3.Какие три признака относятся к трансляции? 1) идёт в цитоплазме на рибосомах; 2) продуктом служит иРНК; 3) аминокислоты доставляют тРНК; 4) мономеры соединяет РНК-полимераза; 5) матрицей служит иРНК; 6) в цепь включаются рибонуклеотиды.

Трансляция идёт на рибосомах в цитоплазме (1), аминокислоты приносят тРНК (3), матрица — иРНК (5). Варианты 2, 4 и 6 описывают соседний процесс, транскрипцию: там продукт — иРНК, работает РНК-полимераза и собирается цепь из рибонуклеотидов.

4.Фрагмент полипептида состоит из 85 аминокислот. Сколько нуклеотидов содержит участок иРНК, который его кодирует (без стоп-кодона)?

Каждую аминокислоту кодирует триплет, поэтому нуклеотидов в иРНК втрое больше: 85 × 3 = 255. Число 510 — это нуклеотиды двуцепочечного участка гена, а не иРНК.

5.Зрелая иРНК содержит 16 кодонов, кодирующих аминокислоты, и один стоп-кодон следом за ними. Сколько пептидных связей будет в собранном полипептиде?

Аминокислот столько же, сколько кодонов, кодирующих аминокислоты, — 16. Пептидная связь образуется между каждой парой соседних аминокислот, поэтому связей на одну меньше: 16 − 1 = 15.

Какие ошибки делают в задачах на биосинтез белка?

Ошибка 1

Путают матричную и кодирующую цепь ДНК. От матричной цепи иРНК получают полной заменой оснований и разворотом направления, от кодирующей — просто меняют Т на У, направление то же. Перепутал роль цепи — верного ответа не выйдет, даже если правило комплементарности применено правильно.

Ошибка 2

Не подписывают направление 5′/3′ у иРНК и антикодонов. Направление входит в условие элемента решения: без 5′/3′ балл за верную по буквам последовательность могут не засчитать.

Ошибка 3

Путают порядок букв и подпись концов в антикодоне. Антикодон можно записать под кодоном как 3′→5′ (буквы в том же порядке) или развернуть в 5′→3′ (тогда и буквы в обратном порядке). Ошибка — перевернуть буквы и оставить прежнюю подпись концов или не подписать их вовсе.

Ошибка 4

Считают, что любая замена нуклеотида меняет белок. Из-за вырожденности кода замена в третьей позиции кодона часто даёт кодон-синоним — та же аминокислота, тот же белок. Мутация точно меняет белок, только если новый кодон кодирует другую аминокислоту или становится стоп-кодоном.

Ошибка 5

Путают число аминокислот и число пептидных связей. Стоп-кодон не кодирует аминокислоту, поэтому аминокислот столько, сколько кодонов до стоп-кодона, а пептидных связей на одну меньше — они соединяют соседей, а не считаются на каждую аминокислоту отдельно.

Ошибка 6

Переводят кодон в аминокислоту по памяти, а не по таблице задания. Таблицу генетического кода дают в самом задании специально для этого. Аминокислота, названная по памяти, часто оказывается неверной, а это ошибка в критерии, даже если кодон найден правильно.

Запомни для ЕГЭ

1А(ДНК)→У(РНК), Т(ДНК)→А(РНК), Г(ДНК)→Ц(РНК), Ц(ДНК)→Г(РНК)
2Матричная цепь ДНК: 3′→5′. иРНК и кодирующая цепь: 5′→3′
3Кодон иРНК 5′→3′ — антикодон тРНК 3′→5′, порядок букв тот же
464 кодона = 61 значащий + 3 стоп (УАА, УАГ, УГА). АУГ — старт и метионин одновременно
5Аминокислот = кодонов до стоп-кодона. Пептидных связей = аминокислот − 1
6Метионин (АУГ) и триптофан (УГГ) — единственные аминокислоты с одним кодоном каждая
7Транслируется только зрелая иРНК: интроны вырезаны сплайсингом, остались экзоны
8Нуклеотидов в иРНК = аминокислот × 3; в двуцепочечном участке гена — вдвое больше
9Матричный синтез: репликация, транскрипция, трансляция

На экзамене

  • В части 1 тема встречается в заданиях 3 и 5 (по 1 баллу), 6, 7 и 8 (по 2 балла). Задание 6 идёт по рисунку задания 5: признаки относят к структурам с рисунка (например, тРНК и рибосоме), одна неверная позиция — 1 балл. Задание 7 — выбор трёх верных из шести, порядок не важен, одна ошибка — 1 балл. Задание 8 — последовательность этапов (транскрипция, созревание иРНК, трансляция), до двух неверных позиций — 1 балл. В задании 3 сначала выпиши, что дано и что ищешь: аминокислоты, кодоны, нуклеотиды иРНК или гена.
  • В классической задаче 27 (3 балла, высокий уровень) на транскрипцию и трансляцию элементы решения такие: иРНК с направлением, антикодоны с направлением, аминокислоты по таблице с пояснением перехода, по 1 баллу за каждый. В задачах на мутацию и на зрелую иРНК элементы другие: иРНК до и после замены, изменение белка, число пептидных связей. Пиши решение в порядке вопросов условия, так проще не пропустить шаг.
  • Направление 5′/3′ подписывай у каждой последовательности сразу, как только её записал, а не в конце решения — тогда не забудешь ни для иРНК, ни для антикодонов.
  • В задании 7 на выбор трёх верных признаков дистракторы почти всегда берут характеристики соседнего процесса: если спрашивают про трансляцию, минимум один неверный вариант описывает транскрипцию (матрица — ДНК, работает РНК-полимераза), и наоборот. Перед ответом проверяй, о каком именно процессе говорит каждый вариант.
  • Таблицу генетического кода дают в самом задании — пользуйся строго ею, а не памятью.
  • В задании 22 тема может появиться как эксперимент: например, бактериям добавляют вещество, которое блокирует их рибосомы. Независимая переменная — наличие вещества, зависимая — скорость синтеза белка или рост культуры, контроль — такая же культура без вещества при тех же условиях.
Эксперимент

Лаборатория: биосинтез белка

Главное уже разобрано выше: транскрипция достраивает иРНК по матричной цепи ДНК с разворотом направления, а трансляция переводит кодоны иРНК в аминокислоты через антикодоны тРНК — не забывай подписывать 5′ и 3′ у каждой последовательности.

Открыть лабораторию в веб-кабинете

Словарь темы

Транскрипция
Синтез иРНК на матрице одной из цепей ДНК (матричной) с участием РНК-полимеразы; идёт в ядре.
Трансляция
Синтез полипептида на рибосоме по матрице иРНК: тРНК подбирает аминокислоты по соответствию антикодон-кодон.
Матричная (транскрибируемая) цепь
Цепь ДНК, которая служит шаблоном для транскрипции конкретного гена; читается ферментом от 3′ к 5′.
Кодирующая (смысловая) цепь
Вторая цепь ДНК того же гена; не читается РНК-полимеразой, но по последовательности и направлению (5′→3′) совпадает с иРНК, кроме замены Т на У.
Кодон
Триплет нуклеотидов иРНК, кодирующий одну аминокислоту или служащий сигналом старта либо остановки трансляции.
Антикодон
Триплет нуклеотидов тРНК, комплементарный и антипараллельный кодону иРНК.
Вырожденность генетического кода
Свойство кода, при котором одну аминокислоту кодируют несколько разных кодонов-синонимов, обычно отличающихся третьим нуклеотидом.
Экзон
Кодирующий участок гена эукариот, который остаётся в зрелой иРНК после сплайсинга.
Интрон
Некодирующая вставка в гене эукариот, вырезаемая из пре-иРНК при сплайсинге.
Сплайсинг
Процесс созревания пре-иРНК: вырезание интронов и сшивание экзонов в зрелую иРНК, способную к трансляции.

Частые вопросы

Что такое биосинтез белка?

Биосинтез белка — матричный синтез полипептида в два этапа. Транскрипция — синтез иРНК на матрице одной из цепей ДНК с участием РНК-полимеразы, в ядре. Трансляция — синтез полипептида на рибосоме по матрице иРНК.

Чем транскрипция отличается от трансляции?

Транскрипция — синтез иРНК на матричной цепи ДНК; идёт в ядре с участием РНК-полимеразы. Трансляция — синтез полипептида по матрице иРНК; идёт на рибосоме в цитоплазме, аминокислоты подносят тРНК.

Что такое кодон и антикодон?

Кодон — триплет нуклеотидов иРНК, который кодирует одну аминокислоту или служит сигналом старта либо остановки трансляции. Антикодон — триплет тРНК, комплементарный и антипараллельный кодону: кодону 5′-ГГЦ-3′ соответствует антикодон 3′-ЦЦГ-5′.

Сколько кодонов в генетическом коде?

64: 61 кодирует аминокислоты, три — УАА, УАГ и УГА — стоп-кодоны. Кодон АУГ одновременно кодирует метионин и служит стартовым. Код вырожденный: почти каждую аминокислоту кодирует несколько кодонов.

Что такое транскрипция?

Синтез иРНК на матрице одной из цепей ДНК (матричной) с участием РНК-полимеразы; идёт в ядре.

Источники и проверка

4 документа
  1. Демоверсия, спецификация и кодификатор ЕГЭ 2027 по биологии (архив ФИПИ). ФИПИ, проект 2027 года.
  2. ФИПИ: демоверсии, спецификации и кодификаторы ЕГЭ 2027. ФИПИ, проект 2027 года.
  3. Федеральный государственный образовательный стандарт среднего общего образования (приказ Минобрнауки России от 17.05.2012 № 413, в редакции приказа Минпросвещения России от 12.08.2022 № 732) — на него опирается кодификатор ЕГЭ.
  4. Федеральная образовательная программа среднего общего образования (приказ Минпросвещения России от 18.05.2023 № 371) — на него опирается кодификатор ЕГЭ.

Соответствие кодификатору ЕГЭ 2027 (проект ФИПИ от 28.08.2026, сверено ): 2.5 «Реакции матричного синтеза. Генетический код. Транскрипция и трансляция». В элемент 2.5 кодификатора 2027 входят также вирусы и регуляция активности генов.

Что сверено по документам

  • Тема соответствует коду 2.5 кодификатора ФИПИ по биологии: транскрипция, трансляция, матричный синтез.
  • Задание 3 относится к части 1: базовый уровень, 1 первичный балл.
  • Матричная цепь ДНК читается РНК-полимеразой от 3′ к 5′, иРНК синтезируется антипараллельно и комплементарно от 5′ к 3′; правило замены оснований А-У, Т-А, Г-Ц, Ц-Г.
  • Кодирующая (смысловая) цепь ДНК совпадает с иРНК по направлению и последовательности, кроме замены Т на У.
  • Кодон — триплет нуклеотидов иРНК; всего 64 кодона (4³), из них 61 значащий и 3 стоп-кодона (УАА, УАГ, УГА); АУГ — стартовый кодон и одновременно кодирует метионин.
  • Генетический код вырожден: большинство аминокислот кодируется несколькими кодонами-синонимами; метионин (АУГ) и триптофан (УГГ) — единственные аминокислоты с одним кодоном каждая.
  • Антикодон тРНК комплементарен кодону иРНК и антипараллелен ему: записывается в противоположном направлении (3′→5′ против 5′→3′ у кодона), порядок букв не переставляется.
  • Число пептидных связей в полипептиде равно числу аминокислот минус один, потому что связь образуется между соседними аминокислотами.
  • Реакции матричного синтеза — репликация, транскрипция и трансляция; у ретровирусов встречается ещё обратная транскрипция.
  • Признаки ДНК, тРНК и рибосомы (дезоксирибоза, антикодон, перенос аминокислоты, большая и малая субъединицы, образование пептидных связей) — материал для задания 6 (соответствие характеристик структурам на рисунке задания 5).
  • Задачи задания 27 по теме бывают на мутацию (замена триплета, стоп-кодон) и на зрелую иРНК; по стандартной таблице генетического кода ЦАА и ЦАГ — глутамин, ГУЦ — валин, УУГ — лейцин, ААЦ — аспарагин, УАА — стоп.
  • Форматы и баллы заданий: 3 и 5 — по 1 баллу (Б); 6 — соответствие по рисунку задания 5 (П, 2); 7 — выбор трёх из шести (Б, 2); 8 — последовательность этапов, в том числе биосинтеза белка (П, 2); 22 — методология эксперимента (П, 3); 27 — задача по таблице генетического кода (В, 3).
  • У эукариот ген мозаичен (экзоны и интроны); транскрипция даёт пре-иРНК со всеми интронами, сплайсинг вырезает интроны и сшивает экзоны в зрелую иРНК, которая единственная транслируется.
  • Признаки, отличающие трансляцию от транскрипции (рибосомы, антикодон, пептидные связи — против матрицы-ДНК и РНК-полимеразы), проверяют в задании 7.
  • Порядок этапов биосинтеза белка у эукариот: транскрипция (пре-иРНК) → сплайсинг → выход зрелой иРНК из ядра → присоединение инициаторной тРНК к стартовому кодону → образование пептидных связей → терминация на стоп-кодоне.
  • Иллюстрация: электронная микрофотография ацинарной клетки поджелудочной железы млекопитающего (ядро, шероховатая ЭПС, гранулы с ферментами) взята с Wikimedia Commons, PD (PD-author).

Утверждения сверены со спецификацией и кодификатором ФИПИ, проверено редакцией НейроМиши, обновлено . Как мы готовим материалы.

Прогресс сохранится на этом устройстве.

Закрепи на тренажёре

Прочитал теорию — реши задания по теме. Миша подберёт уровень и разберёт ошибки.

Ещё по заданию 3

Разбор задания 3 на ЕГЭЧто проверяют, сколько баллов, как оформлять

Таблицы и шпаргалки по теме

К списку темВсе темы ЕГЭ по биологии