§ 23. Типи РНК. Синтез білка

• До змісту відповідей

ПОМІРКУЙТЕ Й ОБГОВОРІТЬ СИТУАЦІЮ

Послідовність амінокислот у білках зашифрована у вигляді послідовності нуклеотидів у ДНК, але сама молекула ДНК на може бути матрицею для синтезу білка, бо вона є дволанцюговою, великою за розміром і містить інформацію про чималу кількість білків. Які молекули можуть бути посередниками в процесі синтезу білків?

Такими посередниками є молекули РНК, передусім матрична РНК (мРНК, або іРНК). Вона зчитує інформацію з одного окремого гена ДНК у ядрі та переносить цю копію в цитоплазму до рибосом. Допоміжними молекулами-посередниками також є транспортні РНК (тРНК), які підносять амінокислоти, та рибосомні РНК (рРНК), що разом із білками утворюють самі рибосоми.

ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

1. Порівняйте мРНК та тРНК. Чим вони схожі? Чим різняться? Укладіть порівняльну таблицю.

мРНК і тРНК схожі тим, що вони побудовані з одного ланцюга рибонуклеотидів (аденін, урацил, гуанін, цитозин) і синтезуються в ядрі на матриці ДНК. Відмінності полягають у довжині ланцюга, просторовій формі та безпосередніх функціях під час утворення білка.

2. Які функції виконують різні типи РНК під час здійснення процесу трансляції?

Під час трансляції кожен тип РНК виконує окрему роль:

1. Матрична РНК (мРНК) слугує матрицею з інструкцією, триплети якої визначають порядок з’єднання амінокислот.
2. Транспортна РНК (тРНК) розпізнає кодони мРНК своїм антикодоном і доставляє відповідні амінокислоти до рибосоми.
3. Рибосомна РНК (рРНК) утворює структуру рибосоми, забезпечує контакт між мРНК і тРНК та допомагає з’єднувати амінокислоти пептидним зв’язком.

3. Які етапи синтезу білка ви знаєте? Що відбувається на кожному з них?

Синтез білка складається з двох послідовних етапів — транскрипції та трансляції:

1. Під час транскрипції в ядрі фермент РНК-полімераза синтезує копію гена у вигляді мРНК на матриці одного з ланцюгів ДНК за принципом комплементарності.
2. Під час трансляції на рибосомах у цитоплазмі зчитується послідовність триплетів мРНК і синтезується сам поліпептидний ланцюг білка (цей етап проходить стадії ініціації — початку зчитування, елонгації — нарощування ланцюга та термінації — зупинки синтезу на стоп-кодоні).

4. Яку функцію виконує антикодон у тРНК?

Антикодон розпізнає відповідний триплет (кодон) на молекулі мРНК і зв’язується з ним за принципом комплементарності. Завдяки цьому рибосома приєднує до поліпептидного ланцюга саме ту амінокислоту, яка чітко зашифрована в генетичному коді.

5. Використовуючи принцип комплементарності, добудуйте на наведеному ланцюзі ДНК (матриця) ланцюг молекули РНК (копію цього фрагмента ДНК).

Ланцюг ДНК: А-Т-Т-Ц-А-Г-Г-Ц-Ц-А-Т-Ц
Ланцюг РНК: У-А-А-Г-У-Ц-Ц-Г-Г-У-А-Г

6. Використовуючи принцип комплементарності, добудуйте на наведеному ланцюзі РНК два відповідні ланцюги молекули ДНК.

РНК: -У-У-Ц-Г-А-А-Ц-Г-А-У-А-Г-Ц-Ц-У-
1-й ланцюг ДНК: -А-А-Г-Ц-Т-Т-Г-Ц-Т-А-Т-Ц-Г-Г-А-
2-й ланцюг ДНК: -Т-Т-Ц-Г-А-А-Ц-Г-А-Т-А-Г-Ц-Ц-Т-

7. Установіть відповідність між структурою клітини, зображеною на малюнку (1–4), та біологічним процесом (А–Д), який вона забезпечує.

Відповідь: 1 — А, 2 — Б, 3 — Д, 4 — Г.

1 — рибосома: А (синтез білка)
2 — хлоропласт: Б (фотосинтез)
3 — клітинне ядро: Д (збереження спадкової інформації)
4 — мітохондрія: Г (здійснення процесів внутрішньоклітинного дихання)
(Зайвий варіант: В — накопичення й транспортування вуглеводів).

8. Розгляньте таблиці генетичного коду на с. 118. Ознайомтеся з інструкціями до роботи з ними. Зверніть увагу, що таблиці укладено для молекули РНК. Доведіть це.

Таблиці укладено саме для РНК, тому що серед нітрогенових основ у них записано урацил (У), а не тимін (Т), який характерний лише для ДНК.

А) Користуючись таблицею генетичного коду для РНК, визначте, якими триплетами кодується амінокислота лейцин; якими триплетами кодуються стоп-кодони.

Амінокислота лейцин (ЛЕЙ) кодується 6 триплетами: УУА, УУГ, ЦУУ, ЦУЦ, ЦУА, ЦУГ.

Стоп-кодони кодуються 3 триплетами (у таблиці позначені прочерком): УАА, УАГ, УГА.

Б) Користуючись круговою таблицею генетичного коду для РНК, визначте, якими триплетами кодується амінокислота триптофан; якими триплетами кодується амінокислота цистеїн.

Рухаючись від центру кругової таблиці до зовнішнього кола, знаходимо відповідні комбінації нуклеотидів:

1. Амінокислота триптофан (ТРИ) кодується лише одним триплетом — УГГ.
2. Амінокислота цистеїн (ЦИС) кодується двома триплетами — УГУ та УГЦ.