Задача №1704
Автор: А. С. Бердичевский
Язык: (генетический код) / NA_(генетический код) /
Условие
Одним из самых значительных достижений генетики стала
расшифровка генетического кода — создание мРНК–полипептидного словаря. Полипеп-
тиды (белки) являются строительным материалом для всех живых организмов. Моле-
кулы полипептидов — это цепочки, которые состоят из аминокислот (обозначаемых как
Arg, Leu, Phe и т. д.). Именно порядок аминокислот в полипептиде определяет его свой-
ства. Когда клетки синтезируют полипептиды, они следуют инструкциям, записанным в
молекулах матричной рибонуклеиновой кислоты (мРНК), цепочках, которые состоят из
четырех нуклеотидов (обозначаемых как U, C, A, G).
Если клетка использует как матрицу следующую цепочку мРНК:
AUGUCGAGAAGUCACACCCCACCUUCCGAAUCUAGCCUCAAGAAUCUAGCUCGUGGCCGGAUCUAUACACGAU
GAAUGAGGUGGUGUCUUGUGUGCGAGUUAUUCUAAAUGAACCGCUAGAUGGGUCAUGCGCCGGACGUAGGAUU
GUUUCAGGCACCCACUAUUCUGUACGUCCAAAUAGAUAAAGUUGCCUCA,
то будут синтезированы следующие полипептиды:
Met-Ser-Arg-Ser-His-Thr-Pro-Pro-Ser-Glu-Ser-Ser-Leu-Lys-Asn-Leu-Ala-Arg-Gly-Arg-Ile-
•
Tyr-Thr-Arg
Met-Arg-Trp-Cys-Leu-Val-Cys-Glu-Leu-Phe
•
Met-Asn-Arg
•
Met-Gly-His-Ala-Pro-Asp-Val-Gly-Leu-Phe-Gln-Ala-Pro-Thr-Ile-Leu-Tyr-Val-Gln-Ile-Asp-
•
Lys-Val-Ala-Ser
(a) Клетка использует следующую цепочку мРНК:
AUGUUAACGUUCUAAAUGUGGGGGGGACACCAG
Какой полипептид (какие полипептиды) она синтезирует?
(b) Клетка синтезировала следующий полипептид:
Met-Lys-Cys-Ile
Какую цепочку (какие цепочки) мРНК она могла использовать?
(c) Парынуклеотидовиногданазываюткорнямииразделяютнадвегруппы:сильные
корни и слабые корни. Примерами сильных корней являются CU, GU, AC, GG. При-
мерами слабых корней являются AU, UA, UG, AA. Классифицируйте все остальные
корни.
! Представленные здесь данные несколько упрощены.
!
—Александр БердичевскийВосьмая Международная олимпиада по лингвистике (2010). 4
Задачи индивидуального соревнования
расшифровка генетического кода — создание мРНК–полипептидного словаря. Полипеп-
тиды (белки) являются строительным материалом для всех живых организмов. Моле-
кулы полипептидов — это цепочки, которые состоят из аминокислот (обозначаемых как
Arg, Leu, Phe и т. д.). Именно порядок аминокислот в полипептиде определяет его свой-
ства. Когда клетки синтезируют полипептиды, они следуют инструкциям, записанным в
молекулах матричной рибонуклеиновой кислоты (мРНК), цепочках, которые состоят из
четырех нуклеотидов (обозначаемых как U, C, A, G).
Если клетка использует как матрицу следующую цепочку мРНК:
AUGUCGAGAAGUCACACCCCACCUUCCGAAUCUAGCCUCAAGAAUCUAGCUCGUGGCCGGAUCUAUACACGAU
GAAUGAGGUGGUGUCUUGUGUGCGAGUUAUUCUAAAUGAACCGCUAGAUGGGUCAUGCGCCGGACGUAGGAUU
GUUUCAGGCACCCACUAUUCUGUACGUCCAAAUAGAUAAAGUUGCCUCA,
то будут синтезированы следующие полипептиды:
Met-Ser-Arg-Ser-His-Thr-Pro-Pro-Ser-Glu-Ser-Ser-Leu-Lys-Asn-Leu-Ala-Arg-Gly-Arg-Ile-
•
Tyr-Thr-Arg
Met-Arg-Trp-Cys-Leu-Val-Cys-Glu-Leu-Phe
•
Met-Asn-Arg
•
Met-Gly-His-Ala-Pro-Asp-Val-Gly-Leu-Phe-Gln-Ala-Pro-Thr-Ile-Leu-Tyr-Val-Gln-Ile-Asp-
•
Lys-Val-Ala-Ser
(a) Клетка использует следующую цепочку мРНК:
AUGUUAACGUUCUAAAUGUGGGGGGGACACCAG
Какой полипептид (какие полипептиды) она синтезирует?
(b) Клетка синтезировала следующий полипептид:
Met-Lys-Cys-Ile
Какую цепочку (какие цепочки) мРНК она могла использовать?
(c) Парынуклеотидовиногданазываюткорнямииразделяютнадвегруппы:сильные
корни и слабые корни. Примерами сильных корней являются CU, GU, AC, GG. При-
мерами слабых корней являются AU, UA, UG, AA. Классифицируйте все остальные
корни.
! Представленные здесь данные несколько упрощены.
!
—Александр БердичевскийВосьмая Международная олимпиада по лингвистике (2010). 4
Задачи индивидуального соревнования
Решение
Четыре полипептида в условии состоят из 24, 10, 3 и 25 аминокислот, а
цепочка мРНК содержит 195 = ((24 + 10 + 3 + 25) + 3) 3 нуклеотидов. Кажется ве-
×
роятным, что три нуклеотида (триплет) обозначают одну аминокислоту или являются
разделителем полипептидов (на самом деле символом остановки синтеза). Всего суще-
ствует 43 = 64 возможных триплета (все, кроме двух, представлены в условии) и лишь
20 разных аминокислот. Значит, некоторые триплеты имеют одинаковое значение.
...U... ...C... ...A... ...G...
UUU Phe UCU Ser UAU Tyr UGU Cys
→ → → →
UUC Phe UCC Ser UAC Tyr UGC Cys
U... → → → →
UUA Leu UCA Ser UAA stop UGA stop
→ → → →
UUG Leu UCG Ser UAG stop UGG Trp
→ → → →
CUU Leu CCU Pro CAU His CGU Arg
→ → → →
CUC Leu CCC Pro CAC His CGC Arg
C... → → → →
CUA Leu CCA Pro CAA Gln CGA Arg
→ → → →
CUG Leu CCG Pro CAG Gln CGG Arg
→ → → →
AUU Ile ACU Thr AAU Asn AGU Ser
→ → → →
AUC Ile ACC Thr AAC Asn AGC Ser
A... → → → →
AUA Ile ACA Thr AAA Lys AGA Arg
→ → → →
AUG Met ACG ? AAG Lys AGG Arg
→ → → →
GUU Val GCU Ala GAU Asp GGU Gly
→ → → →
GUC Val GCC Ala GAC Asp GGC Gly
G... → → → →
GUA Val GCA Ala GAA Glu GGA Gly
→ → → →
GUG Val GCG Ala GAG Glu GGG ?
→ → → →
Все цепочки мРНК начинаются с AUG Met.
→
AUG UUA ACG UUC UAA AUG UGG GGG GGA CAC CAG
↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
(a) Met-Leu-?Thr-Phe stop Met-Trp-?Gly-Gly-His-Gln. Цепочка содержит два три-
плета, которые в условии не даны, так что мы не можем быть уверены в своем
ответе. Мы, однако, получим ему подтверждение, когда решим задачу до конца.
AUU
AAA UGU
(b) Met-Lys-Cys-Ile AUG AUC (1 2 2 3 = 12 возможностей).
← ! AAG "! UGC " AUA × × ×
(c) Корень XY называется сильным, если XYA, XYG,XYC и XYU кодируют одну и ту же
аминокислоту (UC, CC, CG, GC). Корень называется слабым, если это не так (UU, CA,
AG, GA).Восьмая Международная олимпиада по лингвистике (2010). 4
Решения задач индивидуального соревнования
цепочка мРНК содержит 195 = ((24 + 10 + 3 + 25) + 3) 3 нуклеотидов. Кажется ве-
×
роятным, что три нуклеотида (триплет) обозначают одну аминокислоту или являются
разделителем полипептидов (на самом деле символом остановки синтеза). Всего суще-
ствует 43 = 64 возможных триплета (все, кроме двух, представлены в условии) и лишь
20 разных аминокислот. Значит, некоторые триплеты имеют одинаковое значение.
...U... ...C... ...A... ...G...
UUU Phe UCU Ser UAU Tyr UGU Cys
→ → → →
UUC Phe UCC Ser UAC Tyr UGC Cys
U... → → → →
UUA Leu UCA Ser UAA stop UGA stop
→ → → →
UUG Leu UCG Ser UAG stop UGG Trp
→ → → →
CUU Leu CCU Pro CAU His CGU Arg
→ → → →
CUC Leu CCC Pro CAC His CGC Arg
C... → → → →
CUA Leu CCA Pro CAA Gln CGA Arg
→ → → →
CUG Leu CCG Pro CAG Gln CGG Arg
→ → → →
AUU Ile ACU Thr AAU Asn AGU Ser
→ → → →
AUC Ile ACC Thr AAC Asn AGC Ser
A... → → → →
AUA Ile ACA Thr AAA Lys AGA Arg
→ → → →
AUG Met ACG ? AAG Lys AGG Arg
→ → → →
GUU Val GCU Ala GAU Asp GGU Gly
→ → → →
GUC Val GCC Ala GAC Asp GGC Gly
G... → → → →
GUA Val GCA Ala GAA Glu GGA Gly
→ → → →
GUG Val GCG Ala GAG Glu GGG ?
→ → → →
Все цепочки мРНК начинаются с AUG Met.
→
AUG UUA ACG UUC UAA AUG UGG GGG GGA CAC CAG
↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
(a) Met-Leu-?Thr-Phe stop Met-Trp-?Gly-Gly-His-Gln. Цепочка содержит два три-
плета, которые в условии не даны, так что мы не можем быть уверены в своем
ответе. Мы, однако, получим ему подтверждение, когда решим задачу до конца.
AUU
AAA UGU
(b) Met-Lys-Cys-Ile AUG AUC (1 2 2 3 = 12 возможностей).
← ! AAG "! UGC " AUA × × ×
(c) Корень XY называется сильным, если XYA, XYG,XYC и XYU кодируют одну и ту же
аминокислоту (UC, CC, CG, GC). Корень называется слабым, если это не так (UU, CA,
AG, GA).Восьмая Международная олимпиада по лингвистике (2010). 4
Решения задач индивидуального соревнования
Комментарии