Транскрипция: тест на понимание причин, терминов и процессов
В транскрипции легко выучить слова «РНК-полимераза» и «промотор», но сложнее проследить причинную цепочку: какую цепь выбрали матрицей, в каком направлении идёт синтез, почему РНК похожа на кодирующую цепь и что изменится при нарушении промотора. Именно эти связи составляют основу теста.
Содержание статьи4 раздела
Логика процесса
Промотор→инициация→локальное раскрытие ДНК→синтез РНК 5′→3′→терминация
Для каждого вопроса сначала определите: речь о выборе участка, о комплементарности, о направлении синтеза или о регуляции количества транскрипта.
Причина → молекулярное событие → следствие
1. Какой процесс называют транскрипцией?
Правильный ответ: D — Синтез РНК на матрице ДНК. При транскрипции информация определённого участка ДНК копируется в последовательность РНК. Синтез белка по мРНК называется трансляцией.
2. Какой фермент непосредственно синтезирует РНК при транскрипции?
Правильный ответ: B — РНК-полимераза. РНК-полимераза связывается с регуляторной областью и добавляет рибонуклеотиды по матрице ДНК. ДНК-лигаза участвует в соединении участков ДНК, а не в транскрипции.
3. Что такое промотор в контексте транскрипции?
Правильный ответ: A — Участок ДНК, где собирается транскрипционный аппарат и определяется начало транскрипции. Промотор расположен рядом с транскрибируемым участком и содержит последовательности для связывания факторов транскрипции и/или РНК-полимеразы. Он не переводится как аминокислота.
4. Как называется цепь ДНК, по которой РНК-полимераза непосредственно строит комплементарную РНК?
Правильный ответ: C — Матричная цепь. Для конкретного гена одна из цепей используется как матрица. РНК комплементарна этой цепи и почти совпадает по последовательности с кодирующей цепью, если заменить T на U.
5. В каком направлении синтезируется новая РНК?
Правильный ответ: D — 5′→3′. РНК-полимераза присоединяет новый нуклеотид к 3′-концу растущей РНК. Поэтому синтез идёт в направлении 5′→3′.
6. В каком направлении РНК-полимераза считывает матричную цепь ДНК?
Правильный ответ: A — 3′→5′. Чтобы синтезировать РНК 5′→3′, полимераза перемещается по матрице в противоположном направлении 3′→5′. Это следствие антипараллельности цепей.
7. Как спаривается аденин матричной ДНК при синтезе РНК?
Правильный ответ: B — С урацилом в РНК. В РНК вместо тимина используется урацил, поэтому A матричной ДНК направляет включение U в РНК. G и C остаются взаимно комплементарными.
8. Матричная цепь ДНК имеет участок 3′-TACGG-5′. Какая РНК будет синтезирована?
Правильный ответ: C — 5′-AUGCC-3′. РНК комплементарна матрице и антипараллельна ей: T→A, A→U, C→G, G→C. Поэтому получается 5′-AUGCC-3′.
9. Кодирующая цепь ДНК имеет участок 5′-ATGCC-3′. Какая последовательность будет у соответствующего участка мРНК?
Правильный ответ: A — 5′-AUGCC-3′. Последовательность мРНК совпадает с кодирующей цепью по направлению и основаниям, кроме замены T на U. Матрицей при этом служит противоположная цепь.
10. Почему для одного гена обычно транскрибируется только одна из двух цепей ДНК?
Правильный ответ: D — Промотор и ориентация транскрипционного аппарата задают, какая цепь будет матрицей. Направление и положение промотора определяют ориентацию РНК-полимеразы. Поэтому для конкретной транскрипционной единицы матрицей служит определённая цепь.
11. Что происходит с ДНК в области транскрипционного пузыря?
Правильный ответ: C — Небольшой участок двойной спирали временно раскрывается для считывания матрицы. РНК-полимераза локально раздвигает цепи в небольшой области. Позади фермента ДНК снова спаривается, поэтому не нужно расплетать всю хромосому.
12. Нужно ли РНК-полимеразе обязательно иметь РНК-праймер, как ДНК-полимеразе при репликации?
Правильный ответ: B — Нет, транскрипция может начинаться без такого праймера. Важное различие: РНК-полимераза способна инициировать синтез РНК de novo после сборки транскрипционного комплекса. ДНК-полимеразам для репликации обычно нужен готовый 3′-конец праймера.
13. Если мутация сильно ухудшила связывание транскрипционного аппарата с промотором гена, какое последствие наиболее вероятно?
Правильный ответ: D — Количество транскрипта этого гена уменьшится. Промотор важен для эффективного запуска транскрипции. Если аппарат плохо распознаёт его, частота инициации обычно снижается, поэтому образуется меньше РНК.
14. Что чаще всего называют фазами транскрипции?
Правильный ответ: A — Инициация, элонгация и терминация. Транскрипция начинается сборкой комплекса и запуском синтеза, затем РНК удлиняется, после чего происходит завершение и освобождение транскрипта. Это отдельный процесс от деления клетки.
15. Где в эукариотической клетке транскрибируется большинство ядерных генов?
Правильный ответ: C — В ядре. Ядерная ДНК находится в ядре, и транскрипция этих генов происходит там. После процессинга мРНК экспортируется в цитоплазму для трансляции.
16. Почему у прокариот транскрипция и трансляция могут идти почти одновременно?
Правильный ответ: B — У них нет отделённого мембраной ядра, поэтому рибосомы могут работать с возникающей мРНК. У бактерий нет ядерной оболочки, разделяющей ДНК и цитоплазму. Поэтому рибосомы могут начинать перевод мРНК ещё до полного завершения её синтеза.
17. Какой тип РНК-полимеразы у эукариот в основном транскрибирует белок-кодирующие гены в пре-мРНК?
Правильный ответ: A — РНК-полимераза II. В эукариотических ядрах РНК-полимераза II синтезирует пре-мРНК большинства белок-кодирующих генов. Другие РНК-полимеразы специализируются на рРНК и части малых РНК.
18. Ученик говорит: «транскрипция обязательно создаёт только мРНК». В чём ошибка?
Правильный ответ: D — Транскрипцией синтезируются также рРНК, тРНК и многие другие РНК. Транскрипция — общий процесс синтеза РНК на ДНК-матрице. Продукт зависит от гена: это может быть мРНК, рРНК, тРНК или регуляторная РНК.
19. После транскрипции эукариотического белок-кодирующего гена в пре-мРНК остались интроны. Какой процесс должен устранить их перед нормальной трансляцией?
Правильный ответ: B — Сплайсинг. Интроны вырезаются, а экзоны соединяются в ходе сплайсинга. Это этап процессинга РНК и не равен самой транскрипции, хотя может быть тесно с ней связан по времени.
20. Что произойдёт, если РНК-полимераза ошибочно включит комплементарно неправильный нуклеотид в транскрипт?
Правильный ответ: C — Последовательность конкретной РНК изменится, но геномная ДНК от этой единичной ошибки не изменится. Ошибка транскрипции затрагивает отдельную молекулу РНК и обычно не становится изменением ДНК. Это отличает временную ошибку экспрессии от мутации в геноме.
21. Почему клетка может транскрибировать одни гены активно, а другие почти не транскрибировать?
Правильный ответ: D — Активность транскрипции регулируется доступностью ДНК, факторами транскрипции и регуляторными последовательностями. Регуляция экспрессии позволяет клетке использовать нужные гены в нужное время. Важны регуляторные белки, состояние хроматина и последовательности ДНК.
22. Какое утверждение лучше всего отличает транскрипцию от репликации?
Правильный ответ: A — Транскрипция копирует выбранные участки ДНК в РНК, а репликация копирует весь набор ДНК перед делением. Транскрипция связана с экспрессией конкретных генов и может происходить многократно по потребности. Репликация обеспечивает удвоение генетического материала перед клеточным делением.
Разбор типичных путаниц
- «Кодирующая цепь — матрица»: нет, матрицей служит противоположная цепь; мРНК похожа на кодирующую.
- «Транскрипция = трансляция»: первый процесс создаёт РНК, второй — полипептид.
- «Нужен праймер как при репликации»: РНК-полимераза способна начинать синтез без РНК-праймера.
- «Транскрибируется вся ДНК сразу»: клетка регулирует отдельные гены и транскрипционные единицы.
Что повторить по ошибкам: матричная/кодирующая цепи; промотор; 5′/3′; этапы транскрипции; различия прокариот и эукариот.
Мини-задачи
- Дана кодирующая цепь 5′-GCTAAT-3′. Запишите соответствующую РНК. Критерий: та же ориентация, T заменить на U.
- Почему мутация промотора может изменить количество РНК, не меняя саму кодирующую последовательность? Критерий: роль инициации.
- Чем ошибка транскрипции отличается от мутации ДНК по наследуемости? Критерий: временная РНК против изменения генома.
- Почему в бактериях возможна сопряжённая транскрипция и трансляция? Критерий: отсутствие ядерной оболочки.
Ключ и объяснения
- D — Синтез РНК на матрице ДНК. При транскрипции информация определённого участка ДНК копируется в последовательность РНК. Синтез белка по мРНК называется трансляцией.
- B — РНК-полимераза. РНК-полимераза связывается с регуляторной областью и добавляет рибонуклеотиды по матрице ДНК. ДНК-лигаза участвует в соединении участков ДНК, а не в транскрипции.
- A — Участок ДНК, где собирается транскрипционный аппарат и определяется начало транскрипции. Промотор расположен рядом с транскрибируемым участком и содержит последовательности для связывания факторов транскрипции и/или РНК-полимеразы. Он не переводится как аминокислота.
- C — Матричная цепь. Для конкретного гена одна из цепей используется как матрица. РНК комплементарна этой цепи и почти совпадает по последовательности с кодирующей цепью, если заменить T на U.
- D — 5′→3′. РНК-полимераза присоединяет новый нуклеотид к 3′-концу растущей РНК. Поэтому синтез идёт в направлении 5′→3′.
- A — 3′→5′. Чтобы синтезировать РНК 5′→3′, полимераза перемещается по матрице в противоположном направлении 3′→5′. Это следствие антипараллельности цепей.
- B — С урацилом в РНК. В РНК вместо тимина используется урацил, поэтому A матричной ДНК направляет включение U в РНК. G и C остаются взаимно комплементарными.
- C — 5′-AUGCC-3′. РНК комплементарна матрице и антипараллельна ей: T→A, A→U, C→G, G→C. Поэтому получается 5′-AUGCC-3′.
- A — 5′-AUGCC-3′. Последовательность мРНК совпадает с кодирующей цепью по направлению и основаниям, кроме замены T на U. Матрицей при этом служит противоположная цепь.
- D — Промотор и ориентация транскрипционного аппарата задают, какая цепь будет матрицей. Направление и положение промотора определяют ориентацию РНК-полимеразы. Поэтому для конкретной транскрипционной единицы матрицей служит определённая цепь.
- C — Небольшой участок двойной спирали временно раскрывается для считывания матрицы. РНК-полимераза локально раздвигает цепи в небольшой области. Позади фермента ДНК снова спаривается, поэтому не нужно расплетать всю хромосому.
- B — Нет, транскрипция может начинаться без такого праймера. Важное различие: РНК-полимераза способна инициировать синтез РНК de novo после сборки транскрипционного комплекса. ДНК-полимеразам для репликации обычно нужен готовый 3′-конец праймера.
- D — Количество транскрипта этого гена уменьшится. Промотор важен для эффективного запуска транскрипции. Если аппарат плохо распознаёт его, частота инициации обычно снижается, поэтому образуется меньше РНК.
- A — Инициация, элонгация и терминация. Транскрипция начинается сборкой комплекса и запуском синтеза, затем РНК удлиняется, после чего происходит завершение и освобождение транскрипта. Это отдельный процесс от деления клетки.
- C — В ядре. Ядерная ДНК находится в ядре, и транскрипция этих генов происходит там. После процессинга мРНК экспортируется в цитоплазму для трансляции.
- B — У них нет отделённого мембраной ядра, поэтому рибосомы могут работать с возникающей мРНК. У бактерий нет ядерной оболочки, разделяющей ДНК и цитоплазму. Поэтому рибосомы могут начинать перевод мРНК ещё до полного завершения её синтеза.
- A — РНК-полимераза II. В эукариотических ядрах РНК-полимераза II синтезирует пре-мРНК большинства белок-кодирующих генов. Другие РНК-полимеразы специализируются на рРНК и части малых РНК.
- D — Транскрипцией синтезируются также рРНК, тРНК и многие другие РНК. Транскрипция — общий процесс синтеза РНК на ДНК-матрице. Продукт зависит от гена: это может быть мРНК, рРНК, тРНК или регуляторная РНК.
- B — Сплайсинг. Интроны вырезаются, а экзоны соединяются в ходе сплайсинга. Это этап процессинга РНК и не равен самой транскрипции, хотя может быть тесно с ней связан по времени.
- C — Последовательность конкретной РНК изменится, но геномная ДНК от этой единичной ошибки не изменится. Ошибка транскрипции затрагивает отдельную молекулу РНК и обычно не становится изменением ДНК. Это отличает временную ошибку экспрессии от мутации в геноме.
- D — Активность транскрипции регулируется доступностью ДНК, факторами транскрипции и регуляторными последовательностями. Регуляция экспрессии позволяет клетке использовать нужные гены в нужное время. Важны регуляторные белки, состояние хроматина и последовательности ДНК.
- A — Транскрипция копирует выбранные участки ДНК в РНК, а репликация копирует весь набор ДНК перед делением. Транскрипция связана с экспрессией конкретных генов и может происходить многократно по потребности. Репликация обеспечивает удвоение генетического материала перед клеточным делением.
Поделиться
Сохраните материал или отправьте тому, кому он пригодится.