Zapamtite!

Kakva je struktura proteina i nukleinskih kiselina?

Dugi proteinski lanci izgra?eni su od samo 20 razli?itih vrsta aminokiselina koje imaju zajedni?ki strukturni plan, ali se me?usobno razlikuju po strukturi radikala. Povezuju?i molekule aminokiselina formiraju takozvane peptidne veze. Uvijaju?i se u obliku spirale, proteinska nit poprima vi?i nivo organizacije - sekundarnu strukturu. Kona?no, polipeptid se namotava i formira zavojnicu (globulu). Upravo ta tercijarna struktura proteina je njegov biolo?ki aktivan oblik, koji ima individualnu specifi?nost. Me?utim, za odre?eni broj proteina tercijarna struktura nije kona?na. Sekundarna struktura je polipeptidni lanac uvijen u spiralu. Za ja?u interakciju u sekundarnoj strukturi dolazi do intramolekularne interakcije uz pomo? –S–S– sulfidnih mostova izme?u zavoja spirale. To osigurava ?vrsto?u ove strukture. Tercijarna struktura je sekundarna spiralna struktura uvijena u globule - kompaktne grudve. Ove strukture pru?aju maksimalnu snagu i ve?u koli?inu u ?elijama u odnosu na druge organske molekule.

DNK je dvostruka spirala, RNK je jednolanac nukleotida.

Koje vrste RNK poznajete?

i-RNA, t-RNA, r-RNA.

i-RNA - sintetizirana u jezgru na DNK ?ablonu, osnova je za sintezu proteina.

tRNA je transport aminokiselina do mjesta sinteze proteina - do ribozoma.

Gdje nastaju podjedinice ribosoma?

rRNA - sintetizira se u nukleolima jezgra, i formira same ribozome ?elije.

Koja je funkcija ribozoma u ?eliji?

Biosinteza proteina - sastavljanje proteinske molekule

Pregledajte pitanja i zadatke

1. Zapamtite punu definiciju pojma "?ivot".

F. Engels „?ivot je na?in postojanja proteinskih tijela ?ija je bitna ta?ka stalna izmjena tvari sa vanjskom prirodom koja ih okru?uje, a prestankom ovog metabolizma prestaje i ?ivot, ?to dovodi do razgradnje proteina. I u neorganskim tijelima mo?e se dogoditi sli?na izmjena supstanci, koja se odvija svuda tokom vremena, budu?i da se hemijska dejstva odvijaju svuda, ?ak i vrlo sporo. Ali razlika je u tome ?to u slu?aju neorganskih tijela metabolizam ih uni?tava, dok je u slu?aju organskih tijela neophodan uslov za njihovo postojanje.

2. Navedite glavna svojstva genetskog koda i objasnite njihovo zna?enje.

?ifra je trojna i redundantna - od 4 nukleotida mo?ete stvoriti 64 razli?ita tripleta, tj. kod za 64 aminokiseline, ali samo 20 se koristi u ?ivim.

?ifra je nedvosmislena - svaki triplet ?ifrira samo jednu aminokiselinu.

Izme?u gena postoje znakovi interpunkcije - znaci su neophodni za pravilno grupisanje u triplete monotonog niza nukleotida, jer nema oznaka podjele izme?u trojki. Ulogu obilje?avanja gena obavljaju tri tripleta koji ne kodiraju nijednu aminokiselinu - UAA, UAG, UGA. Oni ozna?avaju kraj proteinske molekule, poput ta?ke u re?enici.

Unutar gena nema znakova interpunkcije - jer je genski kod kao jezik; Pogledajmo ovo svojstvo koriste?i frazu kao primjer:

MA?KA JE BILA TIH, TA MA?KA MI JE BILA SLATKA

Gen se pohranjuje ovako:

ZHILBYLKOTTIKHBYLSERMILMNETOTKOT

Zna?enje ?e biti vra?eno ako su trojke ispravno grupisane, ?ak i ako nema znakova interpunkcije. Ako zapo?nemo grupisanje od drugog slova (drugi nukleotid), dobi?emo sljede?i niz:

ILB YLK OTT IHB YLS ERM ILM NO OTK OD

Ova sekvenca vi?e nema biolo?ko zna?enje, a ako se implementira, tada ?e se dobiti supstanca koja je strana ovom organizmu. Stoga gen u lancu DNK ima strogo fiksiran po?etak ?itanja i zavr?etka.

?ifra je univerzalna - ista je za sva stvorenja koja ?ive na Zemlji: kod bakterija, gljiva, ljudi, iste trojke kodiraju iste aminokiseline.

3. Koji procesi su u osnovi preno?enja nasljednih informacija s generacije na generaciju i od jezgra do citoplazme, do mjesta sinteze proteina?

Mejoza je osnova za prijenos nasljednih informacija s generacije na generaciju. Transkripcija (od latinskog transkripcija - prepisivanje). Informacije o strukturi proteina pohranjuju se u obliku DNK u ?elijskom jezgru, a sinteza proteina se odvija na ribosomima u citoplazmi. Messenger RNA djeluje kao posrednik koji prenosi informacije o strukturi odre?ene proteinske molekule do mjesta njegove sinteze. Emitovanje (od lat. trans lation - prenos). Molekuli mRNA izlaze kroz nuklearne pore u citoplazmu, gdje po?inje druga faza implementacije nasljedne informacije - prevo?enje informacija sa "jezika" RNK na "jezik" proteina.

4. Gdje se sinteti?u sve vrste ribonukleinskih kiselina?

Sve vrste RNK se sintetiziraju na DNK ?ablonu.

5. Recite gdje se odvija sinteza proteina i kako se odvija.

Faze biosinteze proteina:

– Transkripcija (od latinskog prepisivanja): proces sinteze i-RNA na DNK ?ablonu, to je prijenos genetskih informacija sa DNK na RNK, transkripciju katalizira enzim RNA polimeraza. 1) Pokreti RNK polimeraze - odmotavanje i obnavljanje dvostruke spirale DNK, 2) Informacije od DNK gena - do i-RNA po principu komplementarnosti.

– Veza aminokiselina sa t-RNA: Struktura t-RNA: 1) aminokiselina je kovalentno vezana za t-RNA pomo?u enzima t-RNA sintetaze, ?to odgovara antikodonu, 2) vezana je odre?ena aminokiselina do peteljke lista t-RNA

– Translacija: sinteza ribosomalnih proteina od aminokiselina do mRNA, koja se odvija u citoplazmi. 1) Inicijacija - po?etak sinteze. 2) Elongacija - stvarna sinteza proteina. 3) Terminacija - prepoznavanje stop kodona - zavr?etak sinteze.

6. Razmotrite sl. 45. Odredite u kojem se smjeru - s desna na lijevo ili s lijeva na desno - kre?e ribosom prikazan na slici u odnosu na mRNA. Doka?i svoje mi?ljenje.

i-RNA se pomi?e udesno, ribosom se uvijek kre?e u suprotnom smjeru kako ne bi ometao procese, budu?i da nekoliko ribozoma (polisoma) mo?e istovremeno sjediti na jednoj niti i-RNA. Tako?e pokazuje u kom smjeru se kre?u tRNA - s desna na lijevo, poput ribosoma.

Razmisli! Zapamtite!

1. Za?to ugljikohidrati ne mogu obavljati funkciju skladi?tenja informacija?

U ugljikohidratima ne postoji princip komplementarnosti, nemogu?e je stvoriti genetske kopije.

2. Kako se realizuju nasljedne informacije o strukturi i funkcijama neproteinskih molekula sintetiziranih u ?eliji?

Formiranje u ?elijama drugih organskih molekula, kao ?to su masti, ugljikohidrati, vitamini itd., povezano je s djelovanjem kataliti?kih proteina (enzima). Na primjer, enzimi koji osiguravaju sintezu masti kod ljudi "prave" ljudske lipide, a sli?ni katalizatori u suncokretu - suncokretovo ulje. Enzimi metabolizma ugljikohidrata kod ?ivotinja formiraju rezervnu tvar glikogen, a u biljkama s vi?kom glukoze sintetizira se ?krob.

3. Pod kojim strukturnim stanjem molekuli DNK mogu biti izvori genetskih informacija?

U stanju spiralizacije, jer je u tom stanju DNK dio hromozoma.

4. Koje strukturne karakteristike molekula RNK obezbe?uju njihovu funkciju preno?enja informacija o strukturi proteina od hromozoma do mesta njegove sinteze?

i-RNA - sintetizirana u jezgru na DNK ?ablonu, osnova je za sintezu proteina. Sastav RNK - nukleotidi komplementarni nukleotidima DNK, male veli?ine u odnosu na DNK (koji omogu?ava izlaz iz nuklearnih pora).

5. Objasni za?to molekul DNK nije mogao biti izgra?en od tri vrste nukleotida.

?ifra je trojna i redundantna - od 4 nukleotida mo?ete stvoriti 64 razli?ita tripleta (43), tj. kodiraju 64 aminokiseline, ali se u ?ivim bi?ima koristi samo 20. Ovo je neophodno za zamjenu bilo kojeg nukleotida, ako ga odjednom nema u ?eliji, onda ?e nukleotid automatski biti zamijenjen sli?nim koji kodira istu aminokiselinu. Da postoje tri nukleotida, onda bi 33 bilo samo 9 aminokiselina, ?to je nemogu?e, jer je za svaki organizam potrebno 20 aminokiselina.

6. Navedite primjere tehnolo?kih procesa baziranih na matri?noj sintezi.

matri?ni ?tampa?,

nanotehnologija,

Matrica kamere

Matrica ekrana laptopa

LCD Matrix

7. Zamislite da su tokom nekog eksperimenta za sintezu proteina uzete tRNA iz stanica krokodila, aminokiseline majmuna, ATP drozda, mRNA polarnog medvjeda, esencijalni enzimi ?aba i ribozomi ?tuke. ?iji je protein na kraju sintetizovan? Objasnite svoje gledi?te.

Genetski kod je ?ifrovan u i-RNA, ?to zna?i - polarni medvjed.

Genetski kod- na?in da se u molekulu DNK zabilje?e informacije o broju i redoslijedu aminokiselina u proteinu.

Svojstva:

Trojnost - jedna aminokiselina je kodirana sa tri nukleotida

Nepreklapanje - isti nukleotid ne mo?e biti dio dva ili vi?e tripleta u isto vrijeme

Nedvosmislenost (specifi?nost) - odre?eni kodon odgovara samo jednom

Univerzalnost – genetski kod funkcionira isto u organizmima razli?itog nivoa slo?enosti – od virusa do ljudi

Degeneracija (redundancija) - nekoliko kodona mo?e odgovarati istoj aminokiselini.

14. Faze implementacije nasljednih informacija kod prokariota i eukariota.

Replikacija (sinteza) DNK

Sinteza DNK uvijek po?inje u strogo odre?enim ta?kama. Enzim topoizomeraza odmotava spiralu. Helikaza razbija vodoni?ne veze izme?u lanaca DNK i formira vilju?ku za replikaciju. SSB proteini spre?avaju ponovno formiranje vodoni?nih veza.

RNA primaza sinteti?e kratke RNA fragmente (prajmere) koji su pri?vr??eni za 3' kraj.

DNK polimeraza po?inje od prajmera i sintetizira k?er lanac (5 "3") -

Smjer sinteze jednog lanca DNK poklapa se sa smjerom kretanja vilju?ke za replikaciju, pa se ovaj lanac sintetizira kontinuirano. Ovdje se sinteza odvija brzo. Smjer sinteze drugog lanca je suprotan od smjera replikacijske vilju?ke. Stoga se sinteza ovog lanca odvija u obliku odvojenih sekcija i odvija se sporo (Okazaki fragmenti).

Sazrijevanje DNK: RNA prajmeri se cijepaju, nukleotidi koji nedostaju su kompletirani, fragmenti DNK se spajaju pomo?u ligaze. Topoizomeraza odmotava spiralu.

Faze implementacije nasljednih informacija (kod eukariota)

1. Transkripcija

2.Obrada

3. Prijevod

4. Posttranslacijske promjene

Broadcast- sinteza molekula RNK na osnovu molekula DNK. Klju?ni enzim je RNA polimeraza.

RNA polimeraza mora prepoznati promotor i stupiti u interakciju s njim. Promotor je poseban dio DNK koji se nalazi prije informativnog dijela gena. Interakcija sa promotorom neophodna je za aktivaciju RNA polimeraze. Nakon aktivacije, RNA polimeraza razbija vodoni?ne veze izme?u lanaca DNK.

Sinteza RNK se uvijek odvija du? odre?enog kodogenog DNK lanca, na kojem se promotor nalazi bli?e 3' kraju.

Sinteza RNK se odvija prema principima komplementarnosti i antiparalelnosti.

RNA polimeraza sti?e do stop kodona (terminatornog ili terminacionog kodona) Ovo je signal za zaustavljanje sinteze. Enzim se inaktivira, odvaja od DNK i osloba?a se novosintetizirani molekul DNK – primarni transkript – pro-RNA. Originalna struktura DNK je obnovljena.

Strukturne karakteristike eukariotskog gena:

Kod eukariota geni uklju?uju regije razli?itih funkcija.

A) Introni - fragmenti DNK (gena) koji ne kodiraju aminokiseline u proteinu

B) Egzoni su dijelovi DNK koji kodiraju aminokiseline u proteinu.

Diskontinuiranu prirodu gena otkrili su Roberts i Sharpe (Nob. nagrada 1903.).

Broj introna i egzona u razli?itim genima uvelike varira.

Obrada(sazrevanje)

Primarni transkript sazrijeva i formira se zrela glasni?ka RNK molekula, koja mo?e sudjelovati u sintezi proteina na ribosomima.

Na kraju RNK od 5" formira se posebno mjesto (struktura) - CEP ili kapa. CEP obezbje?uje interakciju sa malom podjedinicom ribozoma.

Na 3" kraju RNK je vezano od 100 do 200 molekula nukleotida koji nose adenin (poliA). Tokom sinteze proteina ovi nukleotidi se postepeno odvajaju, uni?tavanje poliA je signal za uni?tavanje molekula RNK.

CH 3 grupa se dodaje nekim nukleotidima RNK - metilacija. Time se pove?ava otpornost DNK na djelovanje citoplazmatskih enzima.

Spajanje - introni se izrezuju, a egzoni se spajaju. Restrikcioni enzim uklanja, ligaza umre?ava)

Zrela glasni?ka RNK uklju?uje:

Lider osigurava vezivanje glasni?ke RNK za podjedinicu ribosoma.

SC - startni kodon - isti za sve glasni?ke RNK, kodovi za aminokiselinu

Kodiraju?a regija - kodira aminokiseline u proteinu.

Stop kodon - signal za zaustavljanje sinteze proteina.

Tokom obrade dolazi do stroge selekcije u citoplazmu, oko 10% molekula iz broja primarnih transkripata se osloba?a iz jezgra.

Alternativno spajanje

Osoba ima 25-30 hiljada gena.

Me?utim, oko 100 hiljada proteina je izolovano kod ljudi.

Alternativno spajanje je situacija u kojoj isti gen obezbje?uje sintezu istih proRNA molekula u ?elijama razli?itih tkiva. U razli?itim ?elijama, broj i granice izme?u eksona i introna razli?ito se odre?uju. Kao rezultat, razli?ite mRNA se dobijaju iz istih primarnih transkripata i sintetiziraju se razli?iti proteini.

Alternativno spajanje dokazano je za oko 50% ljudskih gena.

Translacija je proces sastavljanja peptidnog lanca na ribosomima prema informacijama sadr?anim u mRNA.

1. Inicijacija (po?etak)

2. Elongacija (izdu?enje molekula)

3. Raskid (kraj)

Iniciranje.

Molekul matrRNA dolazi u kontakt s malom podjedinicom ribozoma uz pomo? CEP-a. RNK lider se vezuje za podjedinicu ribozoma. TranspRNA, koja nosi transportnu kiselinu metionin, vezan je za startni kodon. Tada se spaja velika podjedinica ribosoma. U cijelom ribosomu formiraju se dva aktivna centra: aminoacil i peptidil. Aminoacil je slobodan, a peptidil je zauzet tRNA sa metioninom.

Izdu?enje.

Aminoacilni centar sadr?i mRNA, ?iji antikodon odgovara kodiraju?em.

Nakon toga ribosom se pomjera u odnosu na mRNA za 1 kodon.U tom slu?aju se osloba?a aminoacilni centar. mRNA se nalazi u peptidilnom centru i vezuje se za drugu aminokiselinu. Proces se cikli?ki ponavlja.

3. Raskid

Stop kodon ulazi u aminoacil centar, koji se prepoznaje po posebnom proteinu, to je signal za zaustavljanje sinteze proteina. Podjedinice ribosoma se odvajaju, osloba?aju?i mRNA, a polipeptid se ponovo sinteti?e.

4. Posttranslacijske promjene.

Prilikom translacije formira se primarna struktura polipeptida, ?to nije dovoljno za obavljanje funkcija proteina, pa se protein mijenja, ?ime se osigurava njegova aktivnost.

Formirano:

A) sekundarna struktura (vodikove veze)

B) globula - tercijarna struktura (disulfidne veze)

C) kvartarna struktura - hemoglobin

D) Glikozilacija – vezivanje ostataka ?e?era (antitijela) za protein

E) cijepanje velikog polipeptida na nekoliko fragmenata.

Razlike u implementaciji nasljednih informacija kod prokariota i eukariota:

1. Prokariotima nedostaju egzoni i introni, tako da nema faza obrade i spajanja.

2. Kod prokariota transkripcija i translacija se de?avaju istovremeno, tj. Sinteza RNK je u toku i sinteza DNK ve? po?inje.

3. Kod eukariota, sintezu razli?itih tipova RNK kontroli?u razli?iti enzimi. Kod prokariota, sve vrste RNK se sintetiziraju jednim enzimom.

4. Kod eukariota svaki gen ima svoj jedinstveni promotor, kod prokariota jedan promotor mo?e kontrolirati rad nekoliko gena.

5. Samo prokarioti imaju sistem operona

1. Koji su procesi povezani sa reakcijama sinteze matrice?

Fermentacija, translacija, transkripcija, fotosinteza, replikacija.

Reakcije matri?ne sinteze uklju?uju translaciju, transkripciju i replikaciju.

2. ?ta je transkripcija? Kako ide ovaj proces?

Transkripcija je proces prepisivanja genetskih informacija iz DNK u RNK (biosinteza RNK u odgovaraju?im dijelovima jednog od lanaca DNK); jedna od reakcija sinteze matrice.

Transkripcija se vr?i na sljede?i na?in. U odre?enom podru?ju molekule DNK dolazi do razdvajanja komplementarnih lanaca. Sinteza RNK ?e se vr?iti na jednom od lanaca (naziva se transkribovani lanac).

Enzim RNA polimeraza prepoznaje promotor (poseban niz nukleotida koji se nalazi na po?etku gena) i stupa u interakciju s njim. Tada se RNA polimeraza po?inje kretati du? transkribovanog lanca i istovremeno sintetizirati RNA molekulu iz nukleotida. Transkribovani DNK lanac se koristi kao ?ablon, tako da ?e sintetizovana RNK biti komplementarna odgovaraju?em delu transkribovanog DNK lanca. RNA polimeraza izgra?uje RNA lanac dodavanjem novih nukleotida u njega dok ne do?e do terminatora (posebni niz nukleotida koji se nalazi na kraju gena), nakon ?ega se transkripcija zaustavlja.

3. Koji se proces naziva prevo?enje? Opi?ite glavne faze prevo?enja.

Translacija je proces biosinteze proteina iz aminokiselina koji se javljaju na ribosomima; jedna od reakcija sinteze matrice.

Glavne faze emitovanja:

? Vezivanje mRNA za malu podjedinicu ribozoma, nakon ?ega se spaja velika podjedinica.

? Penetracija metioninske tRNK u ribozom i komplementarno vezivanje njegovog antikodona (UAC) za startni kodon mRNK (AUG).

? Penetracija u ribozom sljede?e tRNA koja nosi aktiviranu aminokiselinu i komplementarno vezivanje njenog antikodona za odgovaraju?i kodon mRNA.

? Pojava peptidne veze izme?u dvije aminokiseline, nakon ?ega se prva (metionin) tRNA osloba?a iz aminokiseline i napu?ta ribozom, a mRNA se pomjera za jedan triplet.

? Produ?enje polipeptidnog lanca (prema gore opisanom mehanizmu), koje se de?ava sve dok jedan od tri stop kodona (UAA, UAG ili UGA) ne u?e u ribozom.

? Zavr?etak sinteze proteina i dezintegracija ribozoma na dvije odvojene podjedinice.

4. Za?to tokom translacije u protein nisu uklju?ene nikakve aminokiseline po slu?ajnom redoslijedu, ve? samo one koje su kodirane mRNA tripletima, i to u strogom skladu sa redoslijedom ovih tripleta? ?ta mislite, koliko tipova tRNA je uklju?eno u sintezu proteina u ?eliji?

Ispravno i dosljedno uklju?ivanje aminokiselina u rastu?i polipeptidni lanac je osigurano strogom komplementarnom interakcijom tRNA antikodona sa odgovaraju?im kodonima mRNA.

Neki studenti mogu odgovoriti da je 20 tipova tRNA uklju?eno u sintezu proteina – po jedna za svaku aminokiselinu. Ali u stvari, 61 vrsta tRNA je uklju?ena u sintezu proteina - ima ih onoliko koliko ima ?ulnih kodona (trojki koje kodiraju aminokiseline). Svaki tip tRNA ima jedinstvenu primarnu strukturu (nukleotidnu sekvencu) i, kao rezultat, ima specifi?an antikodon za komplementarno vezivanje za odgovaraju?i kodon mRNA. Na primjer, aminokiselinu leucin (Leu) mo?e kodirati ?est razli?itih tripleta, tako da postoji ?est tipova leucinskih tRNA, od kojih svi imaju razli?ite antikodone.

Ukupan broj kodona je 4 3 = 64, me?utim, nema tRNA molekula do krajnjih kodona (ima ih tri); 64 – 3 = 61 vrsta tRNA.

5. Da li reakcije matri?ne sinteze treba pripisati procesima asimilacije ili disimilacije? Za?to?

Reakcije sinteze matrice klasificirane su kao procesi asimilacije jer:

? pra?ena sintezom slo?enih organskih jedinjenja iz jednostavnijih supstanci, odnosno biopolimera iz odgovaraju?ih monomera (replikacija je pra?ena sintezom ?erki DNK lanaca iz nukleotida, transkripcija - sintezom RNK iz nukleotida, translacija - sintezom proteini iz aminokiselina);

? zahtijevaju energiju (ATP slu?i kao dobavlja? energije za reakcije sinteze matrice).

6. Dio transkribovanog DNK lanca ima sljede?i redosljed nukleotida:

TACGGACATATTACAAGACT

Postavite sekvencu aminokiselinskih ostataka peptida koji je kodiran ovom regijom.

Po principu komplementarnosti ustanovit ?emo slijed nukleotida odgovaraju?e mRNA, a zatim pomo?u tabele genetskog koda odrediti slijed aminokiselinskih ostataka kodiranog peptida.

Odgovor: sekvenca aminokiselinskih ostataka peptida: Met-Tre-Cis-Ile-Met-Phen.

7. Istra?ivanja su pokazala da je u molekulu mRNA 34% ukupnog broja azotnih baza gvanin, 18% uracil, 28% citozin, a 20% adenin. Odredite procentualni sastav azotnih baza dvolan?anog segmenta DNK, ?iji je jedan lanac slu?io kao ?ablon za sintezu ove mRNA.

? Po principu komplementarnosti odre?ujemo procentualni sastav azotnih baza odgovaraju?eg transkribovanog lanca DNK. Sadr?i 34% citozina (komplementaran mRNA gvanina), 18% adenina (komplementaran uracil mRNA), 28% guanina (komplementaran mRNK citozina) i 20% timina (komplementaran mRNK adenina).

? Na osnovu sastava transkribovanog lanca odre?ujemo procentualni sastav azotnih baza komplementarnog (netranskribovanog) DNK lanca: 34% gvanina, 18% timina, 28% citozina i 20% adenina.

? Procenat svake vrste azotnih baza u dvolan?anoj DNK izra?unava se kao aritmeti?ki prosjek procenta ovih baza u oba lanca:

C \u003d G \u003d (34% + 28%): 2 = 31%

A \u003d T = (18% + 20%): 2 = 19%

Odgovor: odgovaraju?i dvolan?ani DNK region sadr?i po 31% citozina i guanina, po 19% adenina i timina.

osam*. U eritrocitima sisara mo?e do?i do sinteze hemoglobina nekoliko dana nakon gubitka jezgara od strane ovih ?elija. Kako to mo?ete objasniti?

Gubitku jezgra prethodi intenzivna transkripcija gena koji kodiraju polipeptidne lance hemoglobina. Velika koli?ina odgovaraju?e mRNA se akumulira u hijaloplazmi, pa se sinteza hemoglobina nastavlja i nakon gubitka ?elijskog jezgra.

* Zadaci ozna?eni zvjezdicom zahtijevaju od u?enika da iznesu razli?ite hipoteze. Stoga, prilikom postavljanja ocjene, nastavnik treba da se fokusira ne samo na ovdje dat odgovor, ve? da uzme u obzir svaku hipotezu, procjenjuju?i biolo?ko mi?ljenje u?enika, logiku njihovog rasu?ivanja, originalnost ideja, itd. preporu?ljivo je upoznati u?enike sa datim odgovorom.

informacije

Sve morfolo?ke, anatomske i funkcionalne karakteristike bilo koje ?elije i organizma u cjelini odre?ene su strukturom specifi?nih proteina koji ?ine ?elije. Sposobnost sintetiziranja samo strogo definiranih proteina je karakteristi?no svojstvo inherentno kako za svaku vrstu tako i za pojedina?ne organizme.

U molekuli DNK, sekvenca aminokiselina za mnoge proteine mo?e biti kodirana. Dio molekule DNK koji nosi informacije o strukturi jednog proteina naziva se gen.

Odre?ena sekvenca aminokiselina u gulipeptidnom lancu (primarna struktura proteina) odre?uje specifi?nost proteinske molekule, a samim tim i specifi?nost osobina koje su odre?ene ovim proteinom.

Polo?aj aminokiselina u polipeptidnom lancu proteinske molekule odre?uje biolo?ka svojstva proteina i njihovu specifi?nost. Dakle

Dakle, primarna struktura proteinskog molekula odre?ena je odre?enim nizom nukleotida u segmentu DNK (gena).

Genetski kod je specifi?an raspored nukleotida u molekulu DNK koji kodira aminokiseline u proteinskom molekulu.

?etiri razli?ite azotne baze (adenin, timin, citozin, gvanin) koriste se za kodiranje 20 aminokiselina u molekulu DNK. Svaka aminokiselina je kodirana grupom od tri mononukleotida, koja se naziva triplet (vidi tabelu 1)

Svojstva genetike kod:

trojnost - jedna aminokiselina je kodirana jednim tripletom koji se sastoji od tri nukleotida. Takav triplet se naziva kodon. Sa kombinacijom ?etiri nukleotida od tri 4 3 vjerovatne kombinacije ?e biti 64 opcije (triplet), ?to je vi?e nego dovoljno za kodiranje 20 aminokiselina;

"degeneracija" ili redundantnost genetskog koda, tj. ista aminokiselina mo?e biti kodirana sa nekoliko tripleta, po?to je poznato 20 aminokiselina i 64 kodona, na primjer, fenil-alanin kodiraju dva tripleta (UUU, UUC), izoleucin tri (AUU, AUCAUA);

nepreklapanje, one. izme?u tripleta u molekuli DNK nema znakova razdvajanja, oni su raspore?eni u linearnom redoslijedu, jedan za drugim; tri susjedna nukleotida ?ine jedan triplet;

linearnost i odsustvo znakova razdvajanja, tj. tripleti u molekulu DNK slijede jedan za drugim u linearnom redoslijedu bez znakova stop; ako jedan nukleotid ispadne, tada ?e do?i do "promjene okvira", ?to ?e dovesti do promjene slijeda nukleotida u molekuli RNK, a posljedi?no i do promjene sekvence aminokiselina u molekuli proteina;

svestranost, one. za sve organizme, od prokariota do ljudi, 20 aminokiselina je kodirano istim trojkama, ?to je jedan od dokaza o jedinstvu nastanka cijelog ?ivota na Zemlji

kolinearnost(korespondencija) - linearni raspored nukleotida u molekuli DNK odgovara linearnom rasporedu aminokiselina u proteinskom molekulu

Table 1 Genetic kod

Faze implementacije genetskih informacija i

I. Ttranskripcija - sinteza svih vrsta RNK na DNK ?ablonu. Transkripcija, odnosno ponovno pisanje, ne doga?a se na cijeloj molekuli DNK, ve? na mjestu odgovornom za odre?eni protein (gen). Uslovi potrebni za transkripciju:

a) odmotavanje dijela DNK uz pomo? odmotavanja proteina-enzima

b) prisustvo gra?evinskog materijala u obliku ATP-a. GTP. UTF. 1DTF

c) transkripcijski enzimi - RNA polimeraza I, II, III

d) energija u obliku ATP-a.

Transkripcija se odvija po principu komplementarnosti. Istovremeno, uz pomo? posebnih proteina-enzima, dio dvostruke spirale DNK se odmotava i predstavlja ?ablon za sintezu mRNA. Zatim du? lanca DNK

enzim RNA polimeraza se kre?e, povezuju?i nukleotide jedni s drugima prema principu komplementarnosti u rastu?i RNA lanac. Zatim se jednolan?ana RNA odvaja od DNK i napu?ta ?elijsko jezgro kroz pore u nuklearnoj membrani (slika 5.)

Rice. 5 ?ematski prikaz transkripcije.

Razlike u transkripciji izme?u pro- i eukariota.

Prema hemijskoj organizaciji nasljednog materijala, eukarioti i prokarioti se su?tinski ne razlikuju. Poznato je da je genetski materijal predstavljen DNK.

Nasljedni materijal prokariota sadr?an je u kru?noj DNK koja se nalazi u citoplazmi ?elije. Prokariotski geni se u potpunosti sastoje od kodiranih nukleotidnih sekvenci.

Eukariotski geni sadr?e informativne regije - egzone koji nose informacije o sekvenci aminokiselina proteina, i neinformativne regije - introne koji ne nose informacije.

Shodno tome, transkripcija glasni?ke RNK kod eukariota odvija se u 2 faze:

S) sve sekcije (introni i egzoni) se prepisuju (transkribiraju) - takva mRNA se naziva nezreli ili pro-iR NK.

2). proces sing- sazrevanje glasni?ke RNK. Uz pomo? posebnih enzima izrezuju se intronski dijelovi, zatim se egzoni ?ivaju. Fenomen umre?avanja egzona naziva se spajanje. Post-transkripciono sazrijevanje molekula RNK doga?a se u jezgru.

II. Broadcast(prijevod), ili biosinteza proteina. Su?tina prijevoda je prijevod ?etveroslovne ?ifre azotnih baza u "rje?nik" aminokiselina od 20 slova.

Proces translacije se sastoji u prijenosu genetske informacije kodirane u mRNA u aminokiselinsku sekvencu proteina. Biosinteza proteina odvija se u citoplazmi na ribosomima i sastoji se od nekoliko faza:

Pripremna faza (aktivacija aminokiselina) sastoji se u enzimskom vezivanju svake aminokiseline na njenu tRNA i formiranju kompleksa amino kiselina-tRNA.

Zapravo sinteza proteina, koja uklju?uje tri faze:

a) inicijacija - mRNA se vezuje za malu podjedinicu ribozoma, prvi iniciraju?i kodoni su AUT ili GUG. Ovi kodoni odgovaraju kompleksu metionil-tRNA. Osim toga, tri proteina su uklju?ena u inicijaciju: faktori koji olak?avaju vezivanje mRNA za veliku podjedinicu ribosoma, formira se inicijacijski kompleks

b) elongacija - elongacija polipeptidnog lanca. Proces se odvija u 3 koraka i sastoji se od vezivanja kodona mRNA za antikodon tRNA prema principu komplementarnosti u aktivnom centru ribosoma, zatim u formiranju peptidne veze izme?u dva aminokiselinska ostatka i pomicanju dipeptida. jedan korak naprijed i, shodno tome, pomicanje ribozoma du? mRNK jedan kodon naprijed

c) terminacija - kraj translacije, zavisi od prisustva terminacionih kodona ili "stop signala" (UAA, UGA, UAG) i proteinskih enzima - faktora terminacije u mRNK (slika 6).

Rice. 6. Shema prijevoda

a) faza istezanja;

b) ulazak sintetizovanog proteina u endoplazmatski retikulum

U ?eliji se za sintezu proteina koristi ne jedan, ve? nekoliko ribozoma. Takav radni kompleks mRNA sa nekoliko ribozoma naziva se poliribozom. U ovom slu?aju, sinteza proteina se odvija br?e nego kada se koristi samo jedan ribozom.

Ve? tokom translacije, protein po?inje da se uklapa u trodimenzionalnu strukturu i, ako je potrebno, preuzima kvartarnu organizaciju u citoplazmi.

Slika 7. Uloga nukleinskih kiselina u preno?enju genetskih informacija

Leksi?ko-gramati?ki zadaci:

biti

odlu?an

kodiran kako

biti okarakterisan

biti pozvan

Zadatak broj 1. Napi?ite rije?i i izraze date u zagradama u ispravnom obliku.

Utvr?uju se sve morfolo?ke, anatomske i funkcionalne karakteristike bilo koje ?elije i organizma u cjelini (struktura specifi?nih proteina).

Redoslijed aminokiselina u polipeptidnom lancu odre?en je (sekvencijom) nukleotida u dijelu DNK, koji se naziva (gen), a sekvenca nukleotida u DNK se naziva (genetski kod).

Svaka aminokiselina je kodirana (grupom od tri nukleotida) koja se naziva (triplet).

Karakterizira se genetski kod (sljede?a svojstva: triplet, degeneriranost, neprekinutost, linearnost i odsustvo zareza, univerzalnost).

Kodirano je 20 aminokiselina (istih tripleta).

Zadatak broj 2. Umjesto ta?aka, koristite kratke i pune participske oblike formirane od glagola za kodiranje – kodiranje.

Redoslijed nukleotida u DNK, ... odre?enih aminokiselina u proteinskom molekulu, naziva se genetski kod.

Ista kiselina mo?e biti... nekoliko trojki.

20 aminokiselina... u istim trojkama.

Postoje strukturni geni, ... strukturni i enzimski proteini, kao i geni sa informacijama za sintezu tRNA i rRNA itd.

Sljede?i korak u implementaciji genetske informacije, ... u genu, je transkripcija.

su?tinski (ne) bitno druga?ije na ?ta sign

mnogo

Zadatak broj 3. Pro?itajte dio teksta "Razlike u transkripciji izme?u pro- i eukariota." Recite nam o fazama realizacije nasljednih informacija.

Zadatak broj 4. Dopuni re?enice na osnovu informacija u tekstu.

Genetski materijal prokariota nalazi se u...

Geni prokariota se u potpunosti sastoje od...

Eukariotski geni sadr?e...

Transkripcija kod eukariota se de?ava u...

Prevo?enje se sastoji u prijenosu genetskih informacija kodiranih u mRNA u ....

Translacija se odvija u citoplazmi...

Vje?bajte br. 5. Nacrtajte dijagram faza prijevoda i opi?ite korak po korak implementaciju prijevoda prema dijagramu.

Rje?enje tipi?ni zadaci

Dijelovi strukturnih gena u pro- i eukariota imaju sli?ne sekvence nukleotida:

CAT-GTC-ACA-"PTD-TGA-AAA-CAA-CCG-ATA-CCC-CTG-CHG-CTT-GGA-ACA-ATA. ?tavi?e, kod eukariota, nukleotidna sekvenca ACA-TTC-TGA-AAA i GGA-ACA -ATA kod za pro-mRNA intronske regije Koriste?i rje?nik genetskog koda, odredite:

a) koja sekvenca nukleotida ?e imati transkribovanu mRNA iz ovog DNK regiona kod prokariota;

b) koja sekvenca nukleotida ?e imati transkribovanu mRNA iz ovog DNK regiona kod eukariota;

c) kakvu ?e aminokiselinsku sekvencu imati protein kodiran ovim genskim regionom kod pro- i eukariota.

Genetske informacije pohranjene u DNK se realizuju u procesu biosinteze proteina.

DNK je koncentrisana u jezgru ?elije, a proteini se sintetiziraju u citoplazmi na ribosomima. Za biosintezu proteina, potrebno je dostaviti genetske informacije od jezgra ?elije do ribozoma. Ulogu posrednika koji osigurava prijenos genetskih informacija od jezgra ?elije do ribozoma obavlja matri?na, ili informaciona, RNK (mRNA, ili mRNA).

Messenger RNA su polinukleotidni lanci s molekularnom te?inom u rasponu od 150.000 do 5 miliona daltona. Sintetiziraju se u ?elijskom jezgru. Tokom biosinteze mRNA, genetske informacije se „prepisuju“ iz malog dijela DNK, uklju?uju?i jedan ili vi?e gena, na molekul mRNA. Sinteza glasni?ke RNK na zna?ajnom lancu DNK naziva se transkripcija (latinski "transcriptio" - prepisivanje).

Proces transkripcije genetske informacije sli?an je procesu replikacije DNK. Biosinteza mRNA po?inje odmotavanjem dvostruke spirale DNK na malom podru?ju.

Slobodni ribonukleozid trifosfati su vezani za nukleotide neupletenog preseka DNK pomo?u vodoni?nih veza u skladu sa principom komplementarnosti azotnih baza.

Formiranje mRNA doga?a se prijenosom ribonukleotidnih ostataka iz ribonukleozid trifosfata na tre?i atom ugljika riboze terminalnog nukleotida sintetiziranog polinukleotidnog lanca. U ovom slu?aju, makroergijske veze u molekulima ribonukleozid trifosfata raskidaju se uz osloba?anje pirofosfata, koji procesu transkripcije daje potrebnu energiju. Biosintezu mRNA katalizira enzim RNA polimeraza.

Va?nu ulogu u procesu transkripcije igraju posebni proteini koji fino reguliraju njegov tok.

mRNA sintetizovana tokom transkripcije Dolazi iz jezgra ?elije do ribozoma - citoplazmatske serganele, koja je po svojoj hemijskoj prirodi nukleoprotein - slo?eni protein, ?ija je neproteinska komponenta ribonukleinska kiselina.

RNK koja je uklju?ena u izgradnju tijela ribosoma (“ribonukleinska kiselina” + gr. “soma” – tijelo) naziva se ribosomalna (rRNA). Ribosomi su gra?eni od dvije pod?estice - velike i male. Veliki broj razli?itih proteina i razli?itih rRNA uklju?en je u izgradnju svakog od njih. Molekularna te?ina ribosomske RNK kre?e se od 55.000 do 1.600.000 daltona ili vi?e. Sinteza rRNA, kao i sinteza mRNK, odvija se u ?elijskom jezgru i kontroli?e DNK.

Messenger RNA je usidrena u ribozomu. Sada ribosom treba da reproducira primljenu informaciju, napisanu nukleotidnom sekvencom mRNK na ?etvoroslovnom „jeziku“ azotnih baza, na „jeziku“ od dvadeset slova u obliku aminokiselinske sekvence u polipeptidnom lancu sintetizovani protein. Proces prevo?enja genetske informacije sa "jezika" azotnih baza na "jezik" aminokiselina naziva se translacija (lat. "translation" - prijenos).

Dostava aminokiselina do ribozoma je obezbije?ena prijenosom RNK (tRNA). Molekularne te?ine tRNA su relativno male i kre?u se od 17.000 do 35.000 daltona. Sintezu tRNA u ?eliji kontrolira DNK.

Proces biosinteze proteina zahtijeva tro?kove energije. Da bi aminokiseline bile povezane jedna s drugom peptidnom vezom, moraju se aktivirati. Aminokiseline aktiviraju ATP i tRNA. Ove reakcije katalizira enzim aminoacil-tRNA sintetaza.

Reakcije aktivacije svake proteinogene aminokiseline katalizira njena aminoacil-tRNA sintetaza.

Ovi enzimi omogu?avaju aminokiselinama i tRNA da se precizno prepoznaju. Kao rezultat, svaka aminokiselina je vezana za specifi?nu tRNA. Transfer RNA se naziva po aminokiselini koja je vezana, na primjer: valinska tRNA, alanin tRNA, serinska tRNA, itd.

Polinukleotidni lanci tRNA imaju prostornu strukturu koja po obliku podsje?a na list djeteline. Aminokiselina je vezana za jedan kraj tRNA. Na drugoj strani molekule tRNA, u jednoj od petlji lista djeteline, nalazi se triplet nukleotida koji se naziva antikodon. Ovaj antikodon je komplementaran jednom od tripleta mRNA - kodonu. Genetski kod kodona odgovara aminokiselini vezanoj za tRNA koja ima komplementarni antikodon.

Kodoni u zreloj mRNA kontinuirano slijede jedan za drugim: nisu odvojeni jedan od drugog nekodiraju?im regijama i ne preklapaju se.

Aminoacil-tRNA sekvencijalno ulaze u ribozome.

Ovdje se vodikove veze javljaju svaki put izme?u komplementarnog antikodona tRNA i kodona mRNA. U ovom slu?aju, amino grupa sljede?e amino kiseline stupa u interakciju

Karboksilna grupa prethodne aminokiseline za formiranje peptidne veze.

Sinteza bilo kojeg proteina u ?eliji uvijek po?inje od N-kraja. Nakon formiranja peptidne veze izme?u aminokiselina, ribosom se kre?e du? lanca mRNA za jedan kodon. Kada ribosom dostigne mRNA mjesto koje sadr?i jedan od tri "besmislena" tripleta - UAA, UAG ili UGA, dalja sinteza polipeptidnog lanca se prekida. Za ove trojke ne postoje tRNA sa komplementarnim antikodonima u ?eliji. "Besmisleni" trojci se nalaze na kraju svakog gena i pokazuju da sinteza ovog proteina mora biti zavr?ena u ovom trenutku. Stoga se ove trojke nazivaju zavr?nim (latinski "terminalis" - kona?ni). Na kraju procesa translacije genetskog koda, polipeptidni lanac napu?ta ribozom i formira njegovu prostornu strukturu, nakon ?ega protein stje?e sposobnost da implementira svoju inherentnu biolo?ku funkciju. Proces realizacije genetske informacije kao rezultat transkripcije i translacije naziva se ekspresija (latinski "expressio" - ekspresija) gena.

Biosinteza proteina u ?eliji se ne odvija na jednom ribozomu.

Messenger RNA se ve?e istovremeno za nekoliko ribozoma, formiraju?i poliribosomski kompleks. Kao rezultat, nekoliko identi?nih proteinskih molekula se sintetizira u ?eliji odjednom.