А А теперь разберемся с тРНК

С Сначала разберемся, что такое 3' и 5' - концы нуклеиновых кислот

1. Нуклеиновые кислоты (НК) – это органические молекулы, полимеры, мономерами которых являются нуклеотиды. Напоминаем для тех, кто возможно забыл, что полимеры – это такие органические молекулы, которые состоят из повторяющихся элементов (мономеров). Существует две разновидности НК – ДНК и РНК. РНК бывают трех основных видов: информационные (матричные) РНК (иРНК, или мРНК), рибосомальные РНК (рРНК), транспортные РНК (тРНК).

2. Нуклеотиды, которые образуют цепи НК, в свою очередь, состоят из трех частей – углевода (в нуклеотидах ДНК – это дезоксирибоза, а в нуклеотидах РНК – рибоза), остатка фосфорной кислоты и одного из азотистых оснований (в ДНК – А, Т, Г или Ц; в РНК – А, У, Г или Ц).

Нуклеотид: А — азотистое основание; Б — углевод; В — остаток фосфорной кислоты

3. Дезоксирибоза (входящая в состав ДНК) и рибоза (входящая в состав нуклеотидов РНК) – это пентозы, т.е. пятиуглеродные моносахариды. В биохимии и молекулярной биологии для удобства описания связей принято нумеровать углероды в составе молекулы.

Дезоксирибоза

4. Два нуклеотида в цепи ДНК соединяются друг с другом с помощью остатков фосфорной кислоты. В формировании этой связи (фосфодиэфирной) опосредовано участвуют 3-й углерод пентозы одного нуклеотида и 5-й углерод пентозы другого (соседнего) нуклеотида. А на концах всей цепи молекулы НК остаются нуклеотиды с углеродами, незадействованными в образовании связей между нуклеотидами (назовем эти углероды условно свободными) – на одном конце молекулы ДНК остается нуклеотид со сводным 3-м углеродом (это и будет 3`-конец НК), а на другом — расположен нуклеотид со сводным 5-м углеродом (это будет, соответственно, 5`-конец НК).

5. Таким образом, у цепей молекулы ДНК, а также у всех видов РНК, есть два конца – 3` и 5`. При этом у двухцепочечной ДНК ориентация двух цепей относительно друг друга в составе молекулы различная: у одной цепи ДНК 3`-конец расположен слева, а 5`-конец – справа, а у другой – наоборот. Такое расположение называется антипараллельным.

6. Еще важное дополнение: одна полинуклеотидная цепь в составе ДНК называется кодирующей, или смысловой, с неё не считывается информация, т.е. она не транскрибируемая, а другая цепь ДНК — матричная — является матрицей (образцом), на основании которого и синтезируется РНК (или иРНК, или тРНК, или рРНК), т.е. именно с матричной цепи ДНК считывается информация, и она является транскрибируемой.

Обращаем ваше внимание, что РНК синтезируется на матричной цепи ДНК антипараллельно, т.е. если матричная цепь ДНК ориентирована от 3` к 5`-концу, то получаемая на основании ее молекула РНК будет ориентирована наоборот, от 5`-конца к 3`-концу.

А А теперь разберемся с тРНК

1. Транпортная РНК – это небольшая нуклеиновая кислота, цепь которой состоит примерно из 80 нуклеотидов (первичная структура). В клетках тРНК свернута в виде клеверного листа (вторичная структура). При этом ее 3` и 5`-концы оказываются рядом.

тРНК (первичная структура)

тРНК (вторичная структура)

2. В центральной части цепи тРНК, а в свернутом виде – в составе центральной петли, находится антикодон – три нуклеотида (триплет), который определяет конкретную и единственную аминокислоту, которую будет транспортировать данная тРНК.

3. Чтобы определить какую аминокислоту будет переносить тРНК, нужно сначала антикодон этой тРНК перевести в соответствующий (комплементарный) ему кодон иРНК. Но тут возникает проблема: как правильно ориентировать молекулы тРНК и иРНК? Немного позже ответим на этот вопрос.

4. Когда транспортная РНК участвует в синтезе белка, доставляя определенную аминокислоту к месту синтеза, она связывается с соответствующим её антикодону (по принципу комплементарности) кодоном на информационной РНК. А здесь особое внимание! тРНК присоединяется к иРНК антипараллельно, т.е. иРНК расположена в ориентации от 5`-конца к 3`-концу (только так, потому что считывание информации с иРНК при биосинтезе белка всегда начинается с 5`-конца), а тРНК ориентирована наоборот, в направлении от 3`-конца к 5`-концу. Т.е. кодон и антикодон – антипараллельны!

5. Теперь можем ответить на вопрос: как размещать (ориентировать) молекулы тРНК и иРНК, чтобы определить атикодон и кодон?

Ответ: так же, как они ориентированы друг относительно друга во время синтеза белка, т.е. антипараллельно: иРНК - от 5`-конца к 3`-концу; тРНК - от 3`-конца к 5`-концу. Именно в такой ориентации и удобно определять антикодон тРНК, чтобы по нему сразу определить кодон иРНК а по кодону, в свою очередь, в таблице генетического кода – аминокислоту.

6. Но и тут нас ждет проблема: в молекулярной биологии антикодон пишут и в ориентации 3`-5`, и в ориентации 5’-3’ (как, например, указано в ответе задания демоверсии 2020). С кодонами проще: их записывают только в ориентации 5’-3’ – именно так всегда ориентированы кодоны в таблице генетического кода.

7. Какой выход: антикодон записываем исходя из ориентации самой тРНК в задаче: либо 3’-5’, либо 5’-3’. А вот кодон должен быть всегда 5’-3’. При определении кодона учитываем, что он антипараллелен антикодону.

В Вернемся к заданиям 2019 и 2020

1. Попробуем понять логику составителей этих заданий, и ответить на вопрос: Почему ответы в этих одинаковых, на первый взгляд, заданиях демоверсии 2019 и демоверсии 2020 не совпадают?

2. В задании 2019 года (без указания 3` и 5`-концов) по умолчанию предполагалось, что молекула тРНК всегда ориентирована в направлении 3`-5`, поэтому по ее изначально правильно ориентированному антикодону по принципу комплементарности сразу находим кодон иРНК (и он будет в правильном 5`-3` направлении), а по нему находим аминокислоту.

ВЫВОД: если в вариантах КИМ-ов 2020 встретятся подобные задания формата 2019 года, решаем их так же, как и раньше.

3. В задании 2020 года (с указанием 3` и 5`-концов) антикодон записываем в том направлении как он получается в задаче. А кодон записываем только в направлении 5`-3`, кодон определяем, учитывая его антипараллельность антикодону:

a. В случае, если тРНК и ее антикодон указаны в направлении 3`-5`, как и в предыдущие годы, сразу же определяем по этому антикодону кодон иРНК.

б. А в случае, если тРНК и ее антикодон записаны наоборот, в направлении 5`-3`, как в задаче 2020, сначала переворачиваем антикодон в направлении 3`-5`, и уже по нему определяем кодон. При этом в ответах записываем и антикодон, и кодон в одном направлении 5`-3`, т.е. в такой записи они не будут выглядеть комплементарными.

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: