какая пара нуклеотидов не соответствует принципу комплементарности

Описание спирали

Воспроизведение молекулы ДНК основано на следующем — цепочку можно использовать в качестве матрицы для сборки новой молекулы. В результате деления происходит самопроизведение либо репликация. Сущность процесса заключается в получении каждой дочерней клеткой копии материнского ДНК. Главная роль соединения — передача наследственной информации.

Сама молекула состоит из следующих форм РНК:

Они, в отличие от ДНК, обладают следующими признаками: нет азотистого основания тимина, вместо него используется урацил. Отсутствует сахар, но есть рибоза. Определение структуры односпиральных белков зависит от набора и порядка расположения аминокислот в пептидных цепочках. Подобная информация зашифрована при помощи генетического кода (ГК).

Он представлен в виде единой системы записи наследственной информации. Подобная последовательность нуклеотидов в ДНК определяет цепочку аминокислот в белке. Структурная единица ГК представлена в виде кодирующего тринуклеотида. Пара кодов должна соответствовать последовательности аминокислот белка.

Так как существует 4 разных нуклеотида, суммарное количество кодов равняется 64. Информация о некоторых аминокислотах может удерживаться только в 61 аминокислоте. Остальные 3 стоп-кода указывают на остановку трансляции полипептидной цепи.

Свойства и катаболизм

В старших классах на биологии изучаются свойства ГК. Один код может образовать только одну аминокислоту. Чтобы записать мРНК, «запятые» не используются. При шифровке должно соблюдаться следующее условие — одна аминокислота кодируется различными кодами. Примеры других свойств молекул:

Чтобы разобраться, в чем заключается принцип комплементарности, необходимо рассмотреть некоторые процессы: всасывание и переваривание нуклеиновых кислот (НК), катаболизм (энергетический обмен). Учёные доказали, что организм способен переварить до 1 гр НК в сутки. Процесс переваривания осуществляется в тонком кишечнике. Предварительно НК под воздействием ферментов превращаются в мононуклеотиды.

В тонком кишечнике от веществ отщепляется фосфорная кислота. Образуются нуклеозиды. Некоторая часть распадается на углеводы и азотистые основания. Удерживать НК — задача печени. Процесс энергетического обмена, диссимиляции либо катаболизма заключается в распаде сложных компонентов на более простые. Наблюдается окисление любого вещества. Явление сопровождается освобождением энергии в виде молекулы АТФ с теплом.

В клетках обмен РНК протекает интенсивнее, чем обмен ДНК. На последнем этапе процесса НК расщепляются на следующие компоненты:

Пуриновые АС при катаболизме теряют аминогруппу, окисляясь, превращаясь в мочевую кислоту. Пиримидиновые АС подвергаются глубокому расщеплению до воды, углекислого газа и аммиака. Углеводы переходят в глюкозу. Фосфорная кислота не подвергается распаду. Она принимает участие в реакциях фосфорилирования и фосфолиза либо при избытке выделяется из организма с уриной.

Закон взаимодополнения

Термином «комплементарность» в биологии обозначают взаимное соответствие молекул биополимеров, которые обеспечивают связь между комплементарными (пространственно взаимодополняющими) частями молекул вследствие любых супрамолекулярных взаимодействий (водородных, гидрофобных). Правило комплементарности ДНК и РНК заключается в следующем — водородная связь и двойная спираль образуются только тогда, когда более крупное основание А в одной цепи имеет в качестве партнёра во второй цепи меньшее по параметрам пиримидиновое основание Т, а Г связан с Ц. Такой закон можно записать следующим образом:

Подобная закономерность часто отображается в виде таблицы. Соответствие А Т и Г Ц — правило комплементарности, а цепи — комплементарными. С учётом закона содержание А в ДНК всегда совпадает с количеством Т, а объём Г равен числу Ц. Две цепи ДНК могут отличаться химически, но они несут одну информацию, так как по правилу Уотсона и Крика следует, что одна цепочка задаёт другую.

Структура РНК считается менее упорядоченной, чем ДНК. Чаще это простая молекула, только некоторые вирусы состоят из двух цепей. Последняя структура считается более гибкой, чем ДНК. Определённые участки в молекуле РНК взаимно комплементарны, а при изгибании они спариваются. Таким способом образуются двухцепочечные структуры. Подобной характеристикой обладают транспортные РНК.

Функции и возобновление

Принцип комплементарности лежит в основе взаимодействия, удвоения либо репликации молекул ДНК. По нему образуется дочерняя цепочка. При последующем делении материнской клетки каждая дочерняя получает по 1 копии молекулы ДНК. Она идентична структуре матери. Процесс обеспечивает тонкую передачу генетической информации между поколениями.

От правильности репликации зависит точность соответствия комплементарных пар оснований. Другие характеристики явления:

Репликация протекает в несколько этапов. Предварительно расплетаются молекулы с помощью фермента хеликазы. Образуются матрицы, на которых будет осуществляться синтез новых линий. На следующем этапе происходит фиксация новых нуклеотидов по принципу комплементарности. Новые клетки расходятся, скручиваясь в спираль. За одну секунду происходит репликация 750 нуклеотидов.

Главная функция молекулы заключается в хранении и передаче следующему поколению наследственной информации, записанной в ней. За счёт принципа комплементарности репликация создаёт точную копию первичной молекулы. Таким способом образуются новые клетки, идентичные материнским.

Значение принципа

Взаимодополняемость считается важным процессом при формировании белков. Без него невозможен синтез дочерних клеток. Явление играет важную роль в делении молекул, так как каждый новый организм получает по одной одинаковой копии ДНК. За счёт комплементарности обеспечивается передача генетической информации от поколения к поколению.

Изучив принцип, можно понять механизм образования мутаций, способы их предупреждения. Из закона вытекает следующее следствие: репликация дезоксирибонуклеиновой кислоты — важное событие в делении клеток и синтезе белка. На основе принципа комплементарности работает практическая медицина ДНК-технологий.

Закон позволил подробно изучить механизм развития заболеваний, которые передаются наследственным путём, проанализировав их патогенез.

Области генетики и медицины, в которых успешно применяется закон:

Перспективы комплементарности

За счёт современного развития генетики и медицины взаимодополняемость получает широкое применение в разных исследованиях. Принцип способствовал установлению и внедрению в лечебную практику теории функционирования живого организма, его саморегуляцию, взаимоотношение функциональных систем.

Комплементарность позволяет применять некоторые методики лечения, направленные на устранение внутренних патологических процессов с использованием компенсаторных возможностей. Процесс изучения нуклеотидов предоставляет шанс внедрять в главные терапевтические методы самые последние достижения генной инженерии. Подобная возможность позволяет побороть тяжёлые наследственные патологии, обеспечив пациентам полноценную жизнь.

При проведении исследований учёные выявили некоторые интересные факты. В геноме существует более трёх миллиардов нуклеотидов, но только около одного процента участвует в кодировке белков. Всего у человека найдено свыше 20 000 генов, при этом каждый из них хранится в соответствующей клетке. Около 4/5 генома переписывается на РНК. В ДНК сосредоточено несколько дополнительных участков, которые контролируют кодировку и синтез белка.

Источник

Какая пара нуклеотидов не соответствует принципу комплементарности

Некоторые вирусы в качестве генетического материала несут РНК. Такие вирусы, заразив клетку, встраивают ДНК-копию своего генома в геном хозяйской клетки. В клетку проникла вирусная РНК следующей последовательности:

5’ − АУГГЦУУУУГЦА − 3’.

Определите, какова будет последовательность вирусного белка, если матрицей для синтеза иРНК служит цепь, комплементарная вирусной РНК. Напишите последовательность двуцепочечного фрагмента ДНК, укажите 5’ и 3’ концы цепей. Ответ поясните. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.

Генетический код (иРНК)

Правила пользования таблицей

Первый нуклеотид в триплете берётся из левого вертикального ряда, второй — из верхнего горизонтального ряда и третий — из правого вертикального. Там, где пересекутся линии, идущие от всех трёх нуклеотидов, и находится искомая аминокислота.

1. По принципу комплементарности находим нуклеотидную последовательность участка ДНК:

5’ − АТГГЦТТТТГЦА − 3’

3’ — ТАЦЦГААААЦГТ − 5’.

2. По принципу комплементарности находим нуклеотидную последовательность иРНК:

5’ − АУГГЦУУУУГЦА − 3’.

3. По таблице Генетического кода определяем последовательность вирусного белка: МЕТ-АЛА-ФЕН-АЛА.

Примечание. Алгоритм выполнения задания.

1. По принципу комплементарности на основе вирусной РНК находим нуклеотидную последовательность транскрибируемого участка ДНК:

вирусная РНК: 5’ − АУГ-ГЦУ-УУУ-ГЦА − 3’

транскрибируемая ДНК 3’− ТАЦ-ЦГА-ААА-ЦГТ − 5’.

5’ − АТГ-ГЦТ-ТТТ-ГЦА − 3’

3’ — ТАЦ-ЦГА-ААА-ЦГТ − 5’.

2. По принципу комплементарности на основе транскрибируемой ДНК находим нуклеотидную последовательность иРНК:

ДНК: 3’ — ТАЦ-ЦГА-ААА-ЦГТ − 5

иРНК: 5’ − АУГ-ГЦУ-УУУ-ГЦА − 3’.

3. По таблице Генетического кода на основе иРНК определяем последовательность вирусного белка:

иРНК: 5’ − АУГ-ГЦУ-УУУ-ГЦА − 3’

Некоторые вирусы в качестве генетического материала несут РНК. Такие вирусы, заразив клетку, встраивают ДНК-копию своего генома в геном хозяйской клетки. В клетку проникла вирусная РНК следующей последовательности:

5’ − ГЦГГААААГЦГЦ − 3’.

Определите, какова будет последовательность вирусного белка, если матрицей для синтеза иРНК служит цепь, комплементарная вирусной РНК. Напишите последовательность двуцепочечного фрагмента ДНК, укажите 5’ и 3’ концы цепей. Ответ поясните. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.

Генетический код (иРНК)

Правила пользования таблицей

Первый нуклеотид в триплете берётся из левого вертикального ряда, второй — из верхнего горизонтального ряда и третий — из правого вертикального. Там, где пересекутся линии, идущие от всех трёх нуклеотидов, и находится искомая аминокислота.

1. По принципу комплементарности находим нуклеотидную последовательность участка ДНК:

5’ − ГЦГГААААГЦГЦ − 3’

3’ — ЦГЦЦТТТТЦГЦГ − 5’.

2. По принципу комплементарности находим нуклеотидную последовательность иРНК:

5’ − ГЦГГААААГЦГЦ − 3’.

3. По таблице Генетического кода определяем последовательность вирусного белка: АЛА-ГЛУ-ЛИЗ-АРГ.

Примечание. Алгоритм выполнения задания.

1. По принципу комплементарности на основе вирусной РНК находим нуклеотидную последовательность транскрибируемого участка ДНК:

вирусная РНК: 5’ − ГЦГ-ГАА-ААГ-ЦГЦ − 3’

транскрибируемая ДНК 3’− ЦГЦ-ЦТТ-ТТЦ-ГЦГ − 5’.

5’ − ГЦГ-ГАА-ААГ-ЦГЦ − 3’

3’ — ЦГЦ-ЦТТ-ТТЦ-ГЦГ − 5’.

2. По принципу комплементарности на основе транскрибируемой ДНК находим нуклеотидную последовательность иРНК:

ДНК: 3’ — ЦГЦ-ЦТТ-ТТЦ-ГЦГ − 5’

иРНК: 5’ − ГЦГ-ГАА-ААГ-ЦГЦ − 3’.

3. По таблице Генетического кода на основе иРНК определяем последовательность вирусного белка:

иРНК: 5’ − ГЦГ-ГАА-ААГ-ЦГЦ − 3’

Некоторые вирусы в качестве генетического материала несут РНК. Такие вирусы, заразив клетку, встраивают ДНК-копию своего генома в геном хозяйской клетки. В клетку проникла вирусная РНК следующей последовательности:

5’ − ГУГАГГАЦЦУЦГ − 3’.

Определите, какова будет последовательность вирусного белка, если матрицей для синтеза иРНК служит цепь, комплементарная вирусной РНК. Напишите последовательность двуцепочечного фрагмента ДНК, укажите 5’ и 3’ концы цепей. Ответ поясните. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.

Генетический код (иРНК)

Правила пользования таблицей

Первый нуклеотид в триплете берётся из левого вертикального ряда, второй — из верхнего горизонтального ряда и третий — из правого вертикального. Там, где пересекутся линии, идущие от всех трёх нуклеотидов, и находится искомая аминокислота.

1. По принципу комплементарности находим нуклеотидную последовательность участка ДНК:

5’ − ГТГАГГАЦЦТЦГ − 3’

2. По принципу комплементарности находим нуклеотидную последовательность иРНК:

5’ − ГУГАГГАЦЦУЦГ − 3’.

3. По таблице Генетического кода определяем последовательность вирусного белка: ВАЛ-АРГ-ТРЕ-СЕР

Примечание. Алгоритм выполнения задания.

1. По принципу комплементарности на основе вирусной РНК находим нуклеотидную последовательность транскрибируемого участка ДНК:

вирусная РНК: 5’ − ГУГ-АГГ-АЦЦ-УЦГ − 3’

транскрибируемая ДНК 3’− ЦАЦ-ТЦЦ-ТГГ-АГЦ − 5’

5’ − ГТГ-АГГ-АЦЦ-ТЦГ − 3’

2. По принципу комплементарности на основе транскрибируемой ДНК находим нуклеотидную последовательность иРНК:

ДНК: 3’ — ЦАЦ-ТЦЦ-ТГГ-АГЦ − 5’

иРНК: 5’ − ГУГ-АГГ-АЦЦ-УЦГ− 3’

3. По таблице Генетического кода на основе иРНК определяем последовательность вирусного белка:

иРНК: 5’ − ГУГ-АГГ-АЦЦ-УЦГ − 3’

Известно, что комплементарные цепи нуклеиновых кислот антипараллельны (5’ концу в одной цепи соответствует 3’конец другой цепи). Синтез нуклеиновых кислот начинается с 5’ конца. Рибосома движется по иРНК в направлении от 5’ к 3’ концу. Ретровирус в качестве генома содержит молекулу РНК. При заражении клетки он создаёт ДНК-копию своего генома и встраивает её в геном клетки-мишени. Фрагмент генома ретровируса имеет следующую последовательность:

Определите последовательность фрагмента ДНК-копии, которая будет встроена в геном клетки-мишени. Определите последовательность фрагмента белка, синтезируемого на данном фрагменте ДНК-копии, если цепь, комплементарная исходной молекуле РНК, будет служить матрицей для синтеза иРНК. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода. При написании последовательностей нуклеиновых кислот указывайте направление цепи.

Генетический код (иРНК от 5’ – к 3’ – концу)

основаниеВторое основаниеТретье

основаниеУЦАГ

Правила пользования таблицей

Первый нуклеотид в триплете берётся из левого вертикального ряда; второй — из верхнего горизонтального ряда и третий — из правого вертикального. Там, где пересекутся линии, идущие от всех трёх нуклеотидов, и находится искомая аминокислота.

Схема решения задачи включает:

1. По принципу комплементарности на основе вирусной РНК находим транскрибируемую цепь ДНК, на основе транскрибируемой цепи ДНК находим смысловую ДНК.

Последовательность фрагмента ДНК-копии, которая будет встроена в геном клетки-мишени:

5′-АЦГТАТГЦТАГАТГЦ-3′ (смысловая цепь)

3′-ТГЦАТАЦГАТЦТАЦГ-5′ (транскрибируемая цепь)

2. По принципу комплементарности на основе транскрибируемой цепи ДНК находим иРНК.

Нуклеотидная последовательность иРНК:

3. По таблице генетического кода определяем аминокислотную последовательность фрагмента белка:

1. Цепь ДНК-копии находится по принципу комплементарности (А=Т(У), Г=Ц). Из условия узнаём, что цепь, комплементарная исходной молекуле РНК, будет служить матрицей для синтеза иРНК, следовательно, это транскрибируемая цепь ДНК. Достраиваем нуклеотиды смысловой цепи.

(При наличии в ответе только одной цепи ДНК элемент 1 незасчитывается.)

РНК вируса имеет последовательность АЦА-ГЦЦ-ГГУ-УУГ-ГГА. Какова будет последовательность нуклеотидов двухцепочечной ДНК, кодируемая этим участком?

Какова последовательность нуклеотидов иРНК при условии, что матрицей является цепь ДНК, комплементарная РНК вируса. Определите белок, который закодирован в РНК вируса.

Генетический код (иРНК)

основаниеВторое основаниеТретье

основаниеУЦАГ

1) По принципу комплементарности на основе РНК вируса найдем первую цепь ДНК.

вирусная РНК: АЦА-ГЦЦ-ГГУ-УУГ-ГГА

ДНК I: ТГТ-ЦГГ-ЦЦА-ААЦ-ЦЦТ

2) По принципу комплементарности на основе ДНК I найдем вторую цепь ДНК:

ДНК I: ТГТ-ЦГГ-ЦЦА-ААЦ-ЦЦТ

3) По принципу комплементарности на основе ДНК I найдем цепь иРНК (т.к. ДНК I комплементарна вирусной РНК):

ДНК I: ТГТ-ЦГГ-ЦЦА-ААЦ-ЦЦТ

4) По таблице генетического кода на основе иРНК найдем белок вируса:

Пункт 3, а следовательно и пункт 4 решены не правильно. В условии четко написано, что “матрицей для синтеза иРНК является цепь ДНК, комплементарная РНК вируса”. ДНК I комплементарна РНК вируса, значит синтез иРНК проходит на основе ДНК I, т.е. полученная в ответе иРНК должна быть копией геномной вирусной РНК. И белок, соответственно, должен быть другим в ответе.

Спасибо. Конечно! Исправили.

Генетический аппарат вируса представлен молекулой РНК. Фрагмент этой молекулы имеет нуклеотидную последовательность: АЦАГЦЦГГУУУГГГА.

Определите нуклеотидную последовательность фрагмента двухцепочечной молекулы ДНК, которая синтезируется в результате обратной транскрипции на РНК вируса. Установите последовательность нуклеотидов в иРНК и аминокислот во фрагменте белка вируса. Матрицей для синтеза иРНК, на которой идёт синтез вирусного белка, является вторая цепь ДНК, которая комплементарна первой цепи ДНК, найденной по вирусной РНК. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.

Правила пользования таблицей

Первый нуклеотид в триплете берётся из левого вертикального ряда, второй — из верхнего горизонтального ряда и третий — из правого вертикального ряда. Там, где пересекутся линии, идущие от всех трёх нуклеотидов, и находится искомая аминокислота.

1. РНК вируса: АЦА-ГЦЦ-ГГУ-УУГ-ГГА

ДНК 1 цепь: ТГТ-ЦГГ-ЦЦА-ААЦ-ЦЦТ

ДНК 2 цепь: АЦА-ГЦЦ-ГГТ-ТТГ-ГГА

2. иРНК УГУ-ЦГГ-ЦЦА-ААЦ-ЦЦУ (построена по принципу комплементарности

по второй цепи молекулы ДНК)

по таблице генетического кода (иРНК).

1) По принципу комплементарности на основе РНК вируса найдем первую цепь ДНК.

вирусная РНК: АЦА-ГЦЦ-ГГУ-УУГ-ГГА

ДНК I: ТГТ-ЦГГ-ЦЦА-ААЦ-ЦЦТ

2) По принципу комплементарности на основе ДНК I найдем вторую цепь ДНК:

ДНК I: ТГТ-ЦГГ-ЦЦА-ААЦ-ЦЦТ

ДНК II: АЦА-ГЦЦ-ГГТ-ТТГ-ГГА

3) По принципу комплементарности на основе ДНК II найдем цепь иРНК:

ДНК II: АЦА-ГЦЦ-ГГТ-ТТГ-ГГА

4) По таблице генетического кода на основе иРНК найдем белок вируса:

Источник