Kom ih?g!

Vilken struktur har proteiner och nukleinsyror?

L?nga proteinkedjor ?r uppbyggda av endast 20 olika typer av aminosyror som har en gemensam strukturplan, men skiljer sig fr?n varandra i radikalens struktur. F?rbindande, aminosyramolekyler bildar s? kallade peptidbindningar. Vridning i form av en spiral f?r proteintr?den en h?gre organisationsniv? - en sekund?r struktur. Slutligen lindas polypeptiden upp f?r att bilda en spiral (kula). Det ?r denna terti?ra struktur av proteinet som ?r dess biologiskt aktiva form, som har individuell specificitet. F?r ett antal proteiner ?r den terti?ra strukturen dock inte slutgiltig. Den sekund?ra strukturen ?r en polypeptidkedja tvinnad till en helix. F?r en starkare interaktion i sekund?rstrukturen sker en intramolekyl?r interaktion med hj?lp av –S–S– sulfidbryggor mellan helixvarven. Detta s?kerst?ller styrkan hos denna struktur. Den terti?ra strukturen ?r en sekund?r spiralstruktur vriden till kulor - kompakta klumpar. Dessa strukturer ger maximal styrka och st?rre ?verfl?d i celler j?mf?rt med andra organiska molekyler.

DNA ?r en dubbelhelix, RNA ?r en enkelstr?ng av nukleotider.

Vilka typer av RNA k?nner du till?

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

i-RNA - syntetiserat i k?rnan p? DNA-mallen, ?r grunden f?r proteinsyntes.

tRNA ?r transporten av aminosyror till platsen f?r proteinsyntesen - till ribosomer.

Var bildas ribosomsubenheter?

rRNA - syntetiseras i k?rnorna i k?rnan och bildar sj?lva ribosomer i cellen.

Vilken funktion har ribosomer i en cell?

Proteinbiosyntes - sammans?ttningen av en proteinmolekyl

Granska fr?gor och uppgifter

1. Kom ih?g den fullst?ndiga definitionen av begreppet "liv".

F. Engels ”Livet ?r ett s?tt att existera f?r proteinkroppar, vars v?sentliga punkt ?r det st?ndiga utbytet av ?mnen med den yttre naturen som omger dem, och med upph?randet av denna metabolism upph?r ocks? livet, vilket leder till proteinnedbrytning. Och i oorganiska kroppar kan ett liknande utbyte av ?mnen ?ga rum, som sker ?verallt med tiden, eftersom kemiska handlingar ?ger rum ?verallt, ?ven om mycket l?ngsamt. Men skillnaden ligger i det faktum att n?r det g?ller oorganiska kroppar f?rst?r ?mnesoms?ttningen dem, medan det i fallet med organiska kroppar ?r ett n?dv?ndigt villkor f?r deras existens.

2. N?mn de huvudsakliga egenskaperna hos den genetiska koden och f?rklara deras betydelse.

Koden ?r triplett och redundant – fr?n 4 nukleotider kan man skapa 64 olika tripletter, d.v.s. kod f?r 64 aminosyror, men endast 20 anv?nds i de levande.

Koden ?r entydig - varje triplett krypterar endast en aminosyra.

Det finns skiljetecken mellan generna - m?rkena ?r n?dv?ndiga f?r korrekt gruppering i tripletter av en monoton sekvens av nukleotider, eftersom det finns inga delningsm?rken mellan trillingarna. Rollen f?r genm?rkning utf?rs av tre tripletter som inte kodar f?r n?gra aminosyror - UAA, UAG, UGA. De betecknar slutet p? en proteinmolekyl, som en prick i en mening.

Det finns inga skiljetecken inuti genen - eftersom genkoden ?r som ett spr?k; L?t oss titta p? den h?r egenskapen med hj?lp av frasen som ett exempel:

KATTEN VAR TYST, DEN KATTEN VAR SUL MIG

Genen lagras s? h?r:

ZHILBYLKOTTIKHBYLSERMILMNETOTKOT

Betydelsen kommer att ?terst?llas om trippeln ?r korrekt grupperad, ?ven om det inte finns n?gra skiljetecken. Om vi b?rjar grupperingen fr?n den andra bokstaven (andra nukleotiden), f?r vi f?ljande sekvens:

ILB YLK OTT IHB YLS ERM ILM NO OTK FR?N

Denna sekvens har inte l?ngre en biologisk betydelse, och om den implementeras kommer ett ?mne som ?r fr?mmande f?r denna organism att erh?llas. D?rf?r har genen i DNA-kedjan en strikt fast b?rjan av l?sning och avslutning.

Koden ?r universell - den ?r densamma f?r alla varelser som lever p? jorden: hos bakterier, svampar, m?nniskor kodar samma trillingar f?r samma aminosyror.

3. Vilka processer ligger till grund f?r ?verf?ringen av ?rftlig information fr?n generation till generation och fr?n k?rnan till cytoplasman, till platsen f?r proteinsyntesen?

Meios ?r grunden f?r ?verf?ring av ?rftlig information fr?n generation till generation. Transkription (fr?n latin transkription - omskrivning). Information om proteiners struktur lagras i form av DNA i cellk?rnan och proteinsyntes sker p? ribosomer i cytoplasman. Messenger-RNA fungerar som en mellanhand som ?verf?r information om strukturen hos en viss proteinmolekyl till platsen f?r dess syntes. Broadcast (fr?n lat. ?vers?ttning - s?ndning). mRNA-molekylerna g?r ut genom k?rnporerna in i cytoplasman, d?r det andra steget av implementeringen av ?rftlig information b?rjar - ?vers?ttningen av information fr?n RNA:s "spr?k" till proteinets "spr?k".

4. Var syntetiseras alla typer av ribonukleinsyror?

Alla typer av RNA syntetiseras p? en DNA-mall.

5. Ber?tta var proteinsyntesen sker och hur den g?r till.

Stadier av proteinbiosyntes:

– Transkription (fr?n latin omskrivning): processen f?r i-RNA-syntes p? en DNA-mall, detta ?r ?verf?ringen av genetisk information fr?n DNA till RNA, transkription katalyseras av enzymet RNA-polymeras. 1) RNA-polymerasr?relser - avlindning och ?terst?llande av DNA-dubbelhelixen, 2) Information fr?n DNA-genen - till i-RNA enligt komplementaritetsprincipen.

– Koppling av aminosyror med t-RNA: Strukturen hos t-RNA: 1) en aminosyra ?r kovalent bunden till t-RNA med hj?lp av enzymet t-RNA-syntetas, motsvarande ett antikodon, 2) En viss aminosyra ?r f?st vid till bladskaftet av t-RNA

– ?vers?ttning: ribosomal proteinsyntes fr?n aminosyror till mRNA, som sker i cytoplasman. 1) Initiering - b?rjan av syntesen. 2) F?rl?ngning - sj?lva proteinsyntesen. 3) Avslutning - igenk?nning av ett stoppkodon - slutet av syntesen.

6. Betrakta fig. 45. Best?m i vilken riktning - fr?n h?ger till v?nster eller fr?n v?nster till h?ger - ribosomen som visas i figuren r?r sig i f?rh?llande till mRNA. Bevisa din po?ng.

i-RNA r?r sig ?t h?ger, ribosomen r?r sig alltid i motsatt riktning f?r att inte st?ra processer, eftersom flera ribosomer (polysomer) kan sitta p? en str?ng av i-RNA samtidigt. Den visar ocks? i vilken riktning tRNA r?r sig - fr?n h?ger till v?nster, som ribosomen.

Tror! Kom ih?g!

1. Varf?r kan inte kolhydrater utf?ra funktionen att lagra information?

Det finns ingen princip om komplementaritet i kolhydrater, det ?r om?jligt att skapa genetiska kopior.

2. Hur f?rverkligas ?rftlig information om strukturen och funktionerna hos icke-proteinmolekyler som syntetiseras i cellen?

Bildandet i celler av andra organiska molekyler, s?som fetter, kolhydrater, vitaminer, etc., ?r associerad med verkan av katalytiska proteiner (enzymer). Till exempel, enzymer som s?kerst?ller syntesen av fetter hos m?nniskor "g?r" m?nskliga lipider, och liknande katalysatorer i solros - solrosolja. Enzymer av kolhydratmetabolism hos djur bildar ett reserv?mne glykogen, och i v?xter med ett ?verskott av glukos syntetiseras st?rkelse.

3. Under vilket strukturellt tillst?nd kan DNA-molekyler vara k?llor till genetisk information?

I ett tillst?nd av spiralisering, eftersom DNA i detta tillst?nd ?r en del av kromosomerna.

4. Vilka strukturella egenskaper hos RNA-molekyler s?kerst?ller deras funktion att ?verf?ra information om proteinstrukturen fr?n kromosomerna till platsen f?r dess syntes?

i-RNA - syntetiserat i k?rnan p? DNA-mallen, ?r grunden f?r proteinsyntes. Sammans?ttningen av RNA - nukleotider som ?r komplement?ra till DNA-nukleotider, sm? i storlek j?mf?rt med DNA (som ger en utg?ng fr?n k?rnporerna).

5. F?rklara varf?r DNA-molekylen inte kunde byggas av tre typer av nukleotider.

Koden ?r triplett och redundant – fr?n 4 nukleotider kan man skapa 64 olika tripletter (43), d.v.s. kodar f?r 64 aminosyror, men endast 20 anv?nds i levande varelser.Detta ?r n?dv?ndigt f?r att ers?tta vilken nukleotid som helst, om den pl?tsligt inte finns i cellen kommer nukleotiden automatiskt att ers?ttas med en liknande som kodar f?r samma aminosyra. Om det fanns tre nukleotider skulle 33 bara vara 9 aminosyror, vilket ?r om?jligt, eftersom 20 aminosyror beh?vs f?r vilken organism som helst.

6. Ge exempel p? tekniska processer baserade p? matrissyntes.

matris skrivare,

Nanoteknik,

Kameramatris

Laptop sk?rm matris

LCD-matris

7. F?rest?ll dig att tRNA fr?n krokodilceller, apaminosyror, trast-ATP, isbj?rns-mRNA, essentiella l?vgrodanzymer och g?ddribosomer togs f?r proteinsyntes under loppet av n?got experiment. Vems protein syntetiserades s? sm?ningom? F?rklara din synpunkt.

Den genetiska koden ?r krypterad i i-RNA, vilket betyder - en isbj?rn.

Genetisk kod- ett s?tt att i en DNA-molekyl registrera information om antalet och ordningen p? aminosyror i ett protein.

Egenskaper:

Trippelitet - en aminosyra kodas av tre nukleotider

Icke-?verlappande - samma nukleotid kan inte vara en del av tv? eller flera tripletter samtidigt

Entydighet (specificitet) - ett visst kodon motsvarar endast ett

Universalitet - den genetiska koden fungerar likadant i organismer med olika komplexitetsniv?er - fr?n virus till m?nniskor

Degeneration (redundans) - flera kodon kan motsvara samma aminosyra.

14. Stadier av implementering av ?rftlig information i prokaryoter och eukaryoter.

Replikation (syntes) av DNA

DNA-syntes b?rjar alltid vid strikt definierade punkter. Enzymet topoisomeras lindar upp helixen. Helicase bryter v?tebindningar mellan DNA-str?ngar och bildar en replikationsgaffel. SSB-proteiner f?rhindrar ?terbildning av v?tebindningar.

RNA primas syntetiserar korta RNA-fragment (primrar) som ?r f?sta vid 3'-?nden.

DNA-polymeras startar fr?n primern och syntetiserar en dotterkedja (5 "3") -

Riktningen f?r syntesen av en DNA-str?ng sammanfaller med r?relseriktningen f?r replikationsgaffeln, s? denna str?ng syntetiseras kontinuerligt. H?r fortskrider syntesen snabbt. Syntesriktningen f?r den andra str?ngen ?r motsatt den f?r replikationsgaffeln. D?rf?r sker syntesen av denna kedja i form av separata sektioner och forts?tter l?ngsamt (Okazaki-fragment).

DNA-mognad: RNA-primrar klyvs, saknade nukleotider fullbordas, DNA-fragment sammanfogas med ligas. Topoisomeras lindar upp helixen.

Stadier av implementering av ?rftlig information (i eukaryoter)

1. Transkription

2.Bearbetning

3. ?vers?ttning

4. Post-translationella f?r?ndringar

Uts?nda- syntesen av en RNA-molekyl baserad p? en DNA-molekyl. Nyckelenzymet ?r RNA-polymeras.

RNA-polymeras m?ste k?nna igen promotorn och interagera med den. En promotor ?r en speciell del av DNA som ?r bel?gen f?re den informativa delen av genen. Interaktion med promotorn ?r n?dv?ndig f?r aktiveringen av RNA-polymeras. Vid aktivering bryter RNA-polymeras v?tebindningar mellan DNA-str?ngar.

RNA-syntes sker alltid l?ngs en viss kodogen DNA-str?ng, p? denna str?ng ?r promotorn bel?gen n?rmare 3'-?nden.

Syntes av RNA sker enligt principerna om komplementaritet och antiparallelism.

RNA-polymeras n?r ett stoppkodon (terminator eller termineringskodon) Detta ?r en signal f?r att stoppa syntesen. Enzymet inaktiveras, separeras fr?n DNA, och en nysyntetiserad DNA-molekyl frig?rs - det prim?ra transkriptet - pro-RNA. Den ursprungliga DNA-strukturen ?terst?lls.

Strukturella egenskaper hos den eukaryota genen:

I eukaryoter inkluderar gener regioner med olika funktioner.

A) Introner - fragment av DNA (gen) som inte kodar f?r aminosyror i proteinet

B) Exoner ?r sektioner av DNA som kodar f?r aminosyror i ett protein.

Genens diskontinuerliga natur uppt?cktes av Roberts och Sharpe (Nob. Prize 1903).

Antalet introner och exoner i olika gener varierar mycket.

Bearbetning(mognande)

Det prim?ra transkriptet mognar och en mogen budb?rar-RNA-molekyl bildas, som kan delta i proteinsyntesen p? ribosomer.

Vid 5"-?nden av RNA:t bildas ett speciellt st?lle (struktur) - en CEP eller en cap. CEP:n ger interaktion med den lilla subenheten av ribosomen.

Vid 3"-?nden av RNA ?r fr?n 100 till 200 molekyler av nukleotider som b?r adenin (polyA). Under proteinsyntesen klyvs dessa nukleotider gradvis bort, f?rst?relsen av polyA ?r en signal f?r f?rst?relse av RNA-molekyler.

En CH3-grupp l?ggs till vissa RNA-nukleotider - metylering. Detta ?kar DNA:s motst?nd mot verkan av cytoplasmatiska enzymer.

Skarvning - introner sk?rs ut och exoner sys ihop. Restriktionsenzym tar bort, ligas tv?rbinder)

Moget budb?rar-RNA inkluderar:

Ledaren s?kerst?ller bindningen av budb?rar-RNA till ribosomsubenheten.

SC - startkodon - samma f?r alla budb?rar-RNA, kodar f?r en aminosyra

Kodande region - kodar f?r aminosyror i ett protein.

Stoppa kodon - en signal f?r att stoppa proteinsyntesen.

Under bearbetningen sker en strikt selektion in i cytoplasman, cirka 10% av molekylerna fr?n antalet prim?ra transkript frig?rs fr?n k?rnan.

Alternativ skarvning

En person har 25-30 tusen gener.

Emellertid har cirka 100 tusen proteiner isolerats hos m?nniskor.

Alternativ splitsning ?r en situation d?r samma gen tillhandah?ller syntesen av samma proRNA-molekyler i celler i olika v?vnader. I olika celler best?ms antalet och gr?nserna mellan exoner och introner olika. Som ett resultat erh?lls olika mRNA fr?n samma prim?ra transkript och olika proteiner syntetiseras.

Alternativ splitsning har bevisats f?r cirka 50 % av m?nskliga gener.

Translation ?r processen att montera en peptidkedja p? ribosomer enligt informationen i mRNA.

1. Initiering (b?rjan)

2. F?rl?ngning (f?rl?ngning av molekylen)

3. Upps?gning (slut)

Initiering.

MatrRNA-molekylen kommer i kontakt med ribosomens lilla subenhet med hj?lp av CEP. RNA-ledaren binder till en underenhet av ribosomen. TranspRNA:t, som b?r transportsyran metionin, ?r f?st vid startkodonet. D? ansluter sig den stora underenheten av ribosomen. I hela ribosomen bildas tv? aktiva centra: aminoacyl och peptidyl. Aminoacyl ?r fri, och peptidyl upptas av tRNA med metionin.

F?rl?ngning.

Aminoacylcentret inneh?ller mRNA, vars antikodon motsvarar det kodande.

D?refter skiftar ribosomen i f?rh?llande till mRNA med 1 kodon. I detta fall frig?rs aminoacylcentret. mRNA:t finns i peptidylcentret och binder till den andra aminosyran. Processen upprepas cykliskt.

3. Upps?gning

Ett stoppkodon kommer in i aminoacylcentret, som k?nns igen av ett speciellt protein, detta ?r en signal f?r att stoppa proteinsyntesen. Ribosomens underenheter separeras, fris?tter mRNA, och polypeptiden syntetiseras igen.

4. Posttranslationella f?r?ndringar.

Under translationen bildas polypeptidens prim?ra struktur.Detta r?cker inte f?r att utf?ra proteinets funktioner, s? proteinet f?r?ndras, vilket s?kerst?ller dess aktivitet.

Bildad:

A) sekund?r struktur (v?tebindningar)

B) kula - terti?r struktur (disulfidbindningar)

C) kvart?r struktur - hemoglobin

D) Glykosylering - bindning av sockerrester (antikroppar) till proteinet

E) klyvning av en stor polypeptid i flera fragment.

Skillnader i implementeringen av ?rftlig information i prokaryoter och eukaryoter:

1. Prokaryoter saknar exoner och introner, s? det finns inga stadier av bearbetning och splitsning.

2. Hos prokaryoter sker transkription och translation samtidigt, d.v.s. RNA-syntes p?g?r och DNA-syntes har redan b?rjat.

3. Hos eukaryoter styrs syntesen av olika typer av RNA av olika enzymer. I prokaryoter syntetiseras alla typer av RNA av ett enzym.

4. I eukaryoter har varje gen sin egen unika promotor, i prokaryoter kan en promotor kontrollera flera geners arbete.

5. Endast prokaryoter har ett operonsystem

1. Vilka processer ?r relaterade till matrissyntesreaktioner?

Fermentering, translation, transkription, fotosyntes, replikering.

Matrissyntesreaktioner inkluderar translation, transkription och replikering.

2. Vad ?r transkription? Hur g?r den h?r processen?

Transkription ?r processen att skriva om genetisk information fr?n DNA till RNA (RNA-biosyntes i motsvarande sektioner av en av DNA-kedjorna); en av matrissyntesreaktionerna.

Transkription utf?rs enligt f?ljande. I ett visst omr?de av DNA-molekylen sker separationen av komplement?ra kedjor. RNA-syntes kommer att utf?ras p? en av kedjorna (det kallas den transkriberade kedjan).

RNA-polymerasenzymet k?nner igen promotorn (en speciell sekvens av nukleotider som finns i b?rjan av genen) och interagerar med den. Sedan b?rjar RNA-polymeras att r?ra sig l?ngs den transkriberade kedjan och samtidigt syntetisera en RNA-molekyl fr?n nukleotider. Den transkriberade DNA-str?ngen anv?nds som en mall, s? det syntetiserade RNA:t kommer att vara komplement?rt till motsvarande sektion av den transkriberade DNA-str?ngen. RNA-polymeras bygger upp RNA-kedjan genom att l?gga till nya nukleotider till den tills den n?r terminatorn (en speciell sekvens av nukleotider som finns i slutet av genen), varefter transkriptionen stoppas.

3. Vilken process kallas ?vers?ttning? Beskriv de viktigaste stadierna i ?vers?ttningen.

Translation ?r processen f?r proteinbiosyntes fr?n aminosyror som f?rekommer p? ribosomer; en av matrissyntesreaktionerna.

Huvudstadierna i s?ndningen:

? Bindning av mRNA till den lilla subenheten av ribosomen, varefter den stora subenheten f?renas.

? Penetrering av metionin-tRNA in i ribosomen och komplement?r bindning av dess antikodon (UAC) till startkodonet f?r mRNA (AUG).

? Penetrering in i ribosomen av n?sta tRNA som b?r en aktiverad aminosyra och komplement?r bindning av dess antikodon till motsvarande mRNA-kodon.

? Uppkomsten av en peptidbindning mellan tv? aminosyror, varefter det f?rsta (metionin) tRNA:t frig?rs fr?n aminosyran och l?mnar ribosomen, och mRNA:t f?rskjuts med en triplett.

? F?rl?ngning av polypeptidkedjan (enligt mekanismen som beskrivs ovan), vilket sker tills ett av de tre stoppkodonen (UAA, UAG eller UGA) kommer in i ribosomen.

? Avbrytande av proteinsyntes och s?nderdelning av ribosomen i tv? separata subenheter.

4. Varf?r, under translation, ing?r inte n?gra aminosyror i proteinet i en slumpm?ssig ordning, utan endast de som kodas av mRNA-tripletter, och i strikt ?verensst?mmelse med sekvensen f?r dessa tripletter? Hur m?nga typer av tRNA tror du ?r involverade i proteinsyntesen i en cell?

Den korrekta och konsekventa inkluderingen av aminosyror i den v?xande polypeptidkedjan s?kerst?lls genom den strikta komplement?ra interaktionen av tRNA-antikodoner med motsvarande mRNA-kodon.

Vissa elever kan svara att 20 typer av tRNA ?r involverade i proteinsyntesen – en f?r varje aminosyra. Men i sj?lva verket ?r 61 typer av tRNA involverade i syntesen av proteiner - det finns lika m?nga av dem som det finns sense-kodon (tripletter som kodar f?r aminosyror). Varje typ av tRNA har en unik prim?r struktur (nukleotidsekvens) och har som ett resultat ett specifikt antikodon f?r komplement?r bindning till motsvarande mRNA-kodon. Till exempel kan aminosyran leucin (Leu) kodas f?r av sex olika tripletter, s? det finns sex typer av leucin-tRNA, som alla har olika antikodon.

Det totala antalet kodon ?r 4 3 = 64, men det finns inga tRNA-molekyler till termineringskodonen (det finns tre av dem); 64 – 3 = 61 tRNA-arter.

5. B?r reaktionerna av matrissyntes tillskrivas processerna f?r assimilering eller dissimilering? Varf?r?

Matrissyntesreaktioner klassificeras som assimileringsprocesser eftersom:

? ?tf?ljs av syntes av komplexa organiska f?reningar fr?n enklare ?mnen, n?mligen biopolymerer fr?n motsvarande monomerer (replikation ?tf?ljs av syntes av dotter-DNA-kedjor fr?n nukleotider, transkription - genom syntes av RNA fr?n nukleotider, translation - genom syntes av protein fr?n aminosyror);

? kr?ver energi (ATP fungerar som energileverant?r f?r matrissyntesreaktioner).

6. Sektionen av den transkriberade DNA-kedjan har f?ljande nukleotider:

TACGGACATATTACAAGACT

St?ll in sekvensen f?r aminosyrarester av peptiden som kodas av denna region.

Genom komplementaritetsprincipen kommer vi att fastst?lla sekvensen av nukleotider f?r motsvarande mRNA, och sedan, med hj?lp av tabellen f?r den genetiska koden, kommer vi att best?mma sekvensen av aminosyrarester av den kodade peptiden.

Svar: sekvensen av aminosyrarester av peptiden: Met-Tre-Cis-Ile-Met-Phen.

7. Studier har visat att i en mRNA-molekyl ?r 34 % av det totala antalet kv?vehaltiga baser guanin, 18 % ?r uracil, 28 % ?r cytosin och 20 % ?r adenin. Best?m den procentuella sammans?ttningen av de kv?vehaltiga baserna i det dubbelstr?ngade DNA-segmentet, vars ena str?ng fungerade som mall f?r syntesen av detta mRNA.

? Genom komplementaritetsprincipen best?mmer vi den procentuella sammans?ttningen av kv?vehaltiga baser av motsvarande transkriberade DNA-str?ng. Den inneh?ller 34 % cytosin (komplement?rt till guanin-mRNA), 18 % adenin (komplement?rt till uracil-mRNA), 28 % guanin (komplement?rt till cytosin-mRNA) och 20 % tymin (komplement?rt till adenin-mRNA).

? Baserat p? sammans?ttningen av den transkriberade kedjan best?mmer vi den procentuella sammans?ttningen av de kv?vehaltiga baserna i den komplement?ra (icke-transkriberade) DNA-kedjan: 34 % guanin, 18 % tymin, 28 % cytosin och 20 % adenin.

? Procentandelen av varje typ av kv?vehaltiga baser i dubbelstr?ngat DNA ber?knas som det aritmetiska medelv?rdet av procentandelen av dessa baser i b?da str?ngarna:

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

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

Svar: motsvarande dubbelstr?ngade DNA-region inneh?ller 31% vardera av cytosin och guanin, 19% vardera av adenin och tymin.

?tta*. I d?ggdjurserytrocyter kan hemoglobinsyntes ske under flera dagar efter f?rlusten av k?rnor av dessa celler. Hur kan du f?rklara det?

F?rlusten av k?rnan f?reg?s av intensiv transkription av generna som kodar f?r hemoglobinpolypeptidkedjor. En stor m?ngd av motsvarande mRNA ackumuleras i hyaloplasman, s? hemoglobinsyntesen forts?tter ?ven efter f?rlusten av cellk?rnan.

* Uppgifter markerade med en asterisk kr?ver att eleverna l?gger fram olika hypoteser. D?rf?r, n?r l?raren s?tter ett betyg, b?r l?raren inte bara fokusera p? svaret som ges h?r, utan ta h?nsyn till varje hypotes, utv?rdera elevernas biologiska t?nkande, logiken i deras resonemang, id?ernas originalitet, etc. Efter det, ?r tillr?dligt att bekanta eleverna med svaret som ges.

information

Alla morfologiska, anatomiska och funktionella egenskaper hos n?gon cell och organismen som helhet best?ms av strukturen hos specifika proteiner som utg?r cellerna. F?rm?gan att syntetisera endast strikt definierade proteiner ?r en karakteristisk egenskap som ?r inneboende b?de f?r varje art och f?r individuella organismer.

I en DNA-molekyl kan aminosyrasekvensen f?r m?nga proteiner kodas. Den del av DNA-molekylen som b?r information om strukturen hos ett protein kallas en gen.

En viss sekvens av aminosyror i gulipeptidkedjan (den prim?ra strukturen av ett protein) best?mmer proteinmolekylens specificitet och f?ljaktligen specificiteten hos de egenskaper som best?ms av detta protein.

Placeringen av aminosyror i polypeptidkedjan av en proteinmolekyl best?mmer de biologiska egenskaperna hos proteiner och deras specificitet. S?

Den prim?ra strukturen hos en proteinmolekyl best?ms allts? av en viss sekvens av nukleotider i ett DNA-segment (gen).

Genetisk en kod ?r ett specifikt arrangemang av nukleotider i en DNA-molekyl som kodar f?r aminosyror i en proteinmolekyl.

Fyra olika kv?vebaser (adenin, tymin, cytosin, guanin) anv?nds f?r att koda f?r de 20 aminosyrorna i en DNA-molekyl. Varje aminosyra kodas av en grupp av tre mononukleotider, som kallas en triplett (se tabell 1)

Egenskaper hos det genetiska koda:

trippelhet - en aminosyra kodas av en triplett, som best?r av tre nukleotider. En s?dan triplett kallas kodon. Med en kombination av fyra nukleotider av tre kommer 4 3 troliga kombinationer att vara 64 alternativ (triplett), vilket ?r mer ?n tillr?ckligt f?r att koda f?r 20 aminosyror;

"degeneration" eller redundans av den genetiska koden, dvs. samma aminosyra kan kodas av flera tripletter, eftersom 20 aminosyror och 64 kodon ?r k?nda, till exempel kodas fenylalanin av tv? tripletter (UUU, UUC), isoleucin av tre (AUU, AUCAUA);

ej ?verlappande, de d?r. det finns inga skiljetecken mellan tripletterna i DNA-molekylen, de ?r ordnade i en linj?r ordning efter varandra, tre intilliggande nukleotider bildar en triplett;

linj?ritet och fr?nvaron av separationsm?rken, dvs. tripletter i en DNA-molekyl f?ljer efter varandra i linj?r ordning utan stopptecken; om en nukleotid faller ut, kommer ett "ramskifte" att intr?ffa, vilket kommer att leda till en f?r?ndring i sekvensen av nukleotider i RNA-molekylen, och f?ljaktligen en f?r?ndring i aminosyrasekvensen i proteinmolekylen;

m?ngsidighet, de d?r. f?r alla organismer, fr?n prokaryoter till m?nniskor, kodas 20 aminosyror av samma tripletter, vilket ?r ett av bevisen p? enheten i ursprunget till allt liv p? jorden

kolinearitet(korrespondens) - det linj?ra arrangemanget av nukleotider i en DNA-molekyl motsvarar det linj?ra arrangemanget av aminosyror i en proteinmolekyl

Tabell 1 Genetisk koden

Stadier av implementering av genetisk information och

DETtranskription - syntes av alla typer av RNA p? en DNA-mall. Transkription, eller omskrivning, sker inte p? hela DNA-molekylen, utan p? den plats som ?r ansvarig f?r ett specifikt protein (gen). Villkor som kr?vs f?r transkription:

a) avlindning av en del av DNA med hj?lp av avlindning av proteiner-enzymer

b) f?rekomsten av byggnadsmaterial i form av ATP. GTP. UTF. 1DTF

c) transkriptionsenzymer - RNA-polymeras I, II, III

d) energi i form av ATP.

Transkription sker enligt komplementaritetsprincipen. Samtidigt, med hj?lp av speciella proteiner-enzymer, lindas en del av DNA-dubbelhelixen upp och ?r en mall f?r syntes av mRNA. Sedan l?ngs DNA-str?ngen

enzymet RNA-polymeras r?r sig och kopplar nukleotider till varandra enligt komplementaritetsprincipen till en v?xande RNA-kedja. Sedan separeras det enkelstr?ngade RNA:t fr?n DNA:t och l?mnar cellk?rnan genom porerna i k?rnmembranet (Fig. 5)

Ris. 5 Schematisk representation av transkription.

Skillnader i transkription mellan pro- och eukaryoter.

Enligt den kemiska organisationen av det ?rftliga materialet skiljer sig eukaryoter och prokaryoter inte i grunden. Det ?r k?nt att det genetiska materialet representeras av DNA.

Det ?rftliga materialet av prokaryoter finns i cirkul?rt DNA, som finns i cellens cytoplasma. Prokaryota gener best?r helt och h?llet av kodande nukleotidsekvenser.

Eukaryota gener inneh?ller informativa regioner - exoner som b?r information om proteiners aminosyrasekvens, och icke-informativa regioner - introner som inte b?r information.

F?ljaktligen sker transkriptionen av budb?rar-RNA i eukaryoter i tv? steg:

S) alla sektioner (introner och exoner) skrivs om (transkriberas) - s?dant mRNA kallas omogen eller pro-iR NK.

2). bearbeta sjunga- mognad av budb?rar-RNA. Med hj?lp av speciella enzymer sk?rs intronsektioner ut, sedan sys exoner ihop. Fenomenet med tv?rbindning av exoner kallas splitsning. Post-transkriptionell mognad av RNA-molekylen sker i k?rnan.

II. Uts?nda(?vers?ttning), eller proteinbiosyntes. K?rnan i ?vers?ttningen ?r ?vers?ttningen av en fyra bokst?ver chiffer av kv?vehaltiga baser till en 20-bokstavs "ordbok" av aminosyror.

Translationsprocessen best?r i att ?verf?ra den genetiska information som kodas i mRNA till aminosyrasekvensen av ett protein. Proteinbiosyntes utf?rs i cytoplasman p? ribosomer och best?r av flera steg:

Det f?rberedande stadiet (aktivering av aminosyror) best?r i den enzymatiska bindningen av varje aminosyra till dess tRNA och bildandet av ett aminosyra-tRNA-komplex.

Egentligen proteinsyntes, som inkluderar tre steg:

a) initiering - mRNA binder till den lilla subenheten av ribosomen, de f?rsta initieringskodonen ?r AUT eller GUG. Dessa kodoner motsvarar metionyl-tRNA-komplexet. Dessutom ?r tre proteinproteiner involverade i initieringen: faktorer som underl?ttar bindningen av mRNA till en stor subenhet av ribosomen, ett initieringskomplex bildas

b) f?rl?ngning - f?rl?ngning av polypeptidkedjan. Processen utf?rs i 3 steg och best?r i att binda mRNA-kodonet till tRNA-antikodonet enligt komplementaritetsprincipen i ribosomens aktiva centrum, d?refter i bildandet av en peptidbindning mellan tv? aminosyrarester och f?rflyttning av dipeptiden ett steg fram?t och f?ljaktligen flytta ribosomen l?ngs mRNA ett kodon fram?t

c) terminering - slutet av translation, beror p? n?rvaron av termineringskodon eller "stoppsignaler" (UAA, UGA, UAG) och proteinenzymer - termineringsfaktorer i mRNA:t (fig. 6).

Ris. 6. ?vers?ttningsschema

a) stadiet av f?rl?ngning;

b) det syntetiserade proteinets intr?de i det endoplasmatiska retikulumet

I en cell anv?nds inte en utan flera ribosomer f?r proteinsyntes. Ett s?dant fungerande mRNA-komplex med flera ribosomer kallas polyribosom. I detta fall sker proteinsyntesen snabbare ?n n?r man anv?nder endast en ribosom.

Redan under translationen b?rjar proteinet passa in i en tredimensionell struktur och antar vid behov en kvart?r organisation i cytoplasman.

Figur 7 Nukleinsyrors roll i ?verf?ringen av genetisk information

Lexikogrammatiska uppgifter:

vara

fast besluten

kodad hur

karakt?riseras

vara kallad

Uppgift nummer 1. Skriv orden och fraserna inom parentes i r?tt form.

Alla morfologiska, anatomiska och funktionella egenskaper hos n?gon cell och organismen som helhet best?ms (strukturen av specifika proteiner).

Sekvensen av aminosyror i polypeptidkedjan best?ms av (sekvensen) av nukleotider i en sektion av DNA, som kallas (gen), och sekvensen av nukleotider i DNA kallas (genetisk kod).

Varje aminosyra kodas av (en grupp av tre nukleotider) som kallas en (triplett).

Den genetiska koden karakteriseras (f?ljande egenskaper: triplett, degeneration, oavbruten, linj?ritet och fr?nvaro av kommatecken, universalitet).

20 aminosyror kodas (samma tripletter).

Uppgift nummer 2. Ist?llet f?r prickar, anv?nd korta och fullst?ndiga participformer som bildas av verben f?r att koda - koda.

Nukleotidernas sekvens i DNA, ... vissa aminosyror i en proteinmolekyl, kallas den genetiska koden.

Samma syra kan vara... flera trillingar.

20 aminosyror... i samma tripletter.

Det finns strukturella gener, ... strukturella och enzymatiska proteiner, samt gener med information f?r syntes av tRNA och rRNA m.m.

N?sta steg i implementeringen av genetisk information, ... i genen, ?r transkription.

fundamentalt (inte) v?sentligt annorlunda p? vad tecken

mycket

Uppgift nummer 3. L?s delen av texten "Skillnader i transkription mellan pro- och eukaryoter." Ber?tta f?r oss om stadierna f?r realisering av ?rftlig information.

Uppgift nummer 4. Slutf?r meningarna utifr?n informationen i texten.

Det genetiska materialet hos prokaryoter finns i...

Generna hos prokaryoter best?r helt av...

Eukaryota gener inneh?ller...

Transkription i eukaryoter sker i...

?vers?ttning best?r i ?verf?ring av genetisk information kodad i mRNA till ....

?vers?ttning sker i cytoplasman...

Tr?ning Nr 5. Rita ett diagram ?ver ?vers?ttningsstadierna och beskriv steg-f?r-steg-implementeringen av ?vers?ttningen enligt diagrammet.

L?sning typiska uppgifter

Sektioner av strukturella gener i pro- och eukaryoter har liknande nukleotidsekvenser:

CAT-GTC-ACA-"PTD-TGA-AAA-CAA-CCG-ATA-CCC-CTG-CHG-CTT-GGA-ACA-ATA. Dessutom, i eukaryoter, nukleotidsekvensen av ACA-TTC-TGA-AAA och GGA-ACA -ATA-kod f?r pro-mRNA-intronregioner Anv?nd den genetiska kodordboken f?r att fastst?lla:

a) vilken sekvens av nukleotider kommer att ha mRNA transkriberat fr?n denna DNA-region i prokaryoter;

b) vilken sekvens av nukleotider kommer att ha mRNA transkriberat fr?n denna DNA-region i eukaryoter;

c) vilken aminosyrasekvens kommer proteinet som kodas av denna genregion i pro- och eukaryoter att ha.

Den genetiska informationen som lagras i DNA realiseras i processen f?r proteinbiosyntes.

DNA ?r koncentrerat i cellens k?rna och proteiner syntetiseras i cytoplasman p? ribosomer. F?r proteinbiosyntes ?r det n?dv?ndigt att leverera genetisk information fr?n cellk?rnan till ribosomer. Rollen som en mellanhand som s?kerst?ller ?verf?ringen av genetisk information fr?n cellk?rnan till ribosomer utf?rs av matris, eller informations-RNA (mRNA eller mRNA).

Messenger-RNA ?r polynukleotidkedjor med molekylvikter som str?cker sig fr?n 150 000 till 5 miljoner dalton. De syntetiseras i cellk?rnan. Under mRNA-biosyntes "skrivs om" genetisk information fr?n en liten del av DNA, inklusive en eller flera gener, till en mRNA-molekyl. Syntesen av budb?rar-RNA p? en betydande DNA-str?ng kallas transkription (latin "transcriptio" - omskrivning).

Processen f?r transkription av genetisk information liknar processen f?r DNA-replikation. Biosyntesen av mRNA b?rjar med avvecklingen av DNA-dubbelhelixen p? ett litet omr?de.

Fria ribonukleosidtrifosfater f?sts till nukleotiderna i den otvinnade sektionen av DNA med anv?ndning av v?tebindningar i enlighet med principen om komplementaritet hos kv?vehaltiga baser.

Bildningen av mRNA sker genom att ?verf?ra ribonukleotidrester fr?n ribonukleosidtrifosfater till den tredje kolatomen i ribosen i den terminala nukleotiden i den syntetiserade polynukleotidkedjan. I det h?r fallet bryter makroerga bindningar i molekylerna av ribonukleosidtrifosfater med fris?ttningen av pyrofosfat, vilket f?rser transkriptionsprocessen med den n?dv?ndiga energin. Biosyntesen av mRNA katalyseras av enzymet RNA-polymeras.

En viktig roll i transkriptionsprocessen spelas av speciella proteiner som finreglerar dess f?rlopp.

mRNA syntetiseras under transkription Det kommer fr?n cellk?rnan till ribosomen - cytoplasmatisk serganella, som till sin kemiska natur ?r ett nukleoprotein - ett komplext protein, vars icke-proteinkomponent ?r ribonukleinsyra.

RNA som ?r involverat i konstruktionen av ribosomkroppen ("ribonukleinsyra" + gr. "soma" - kropp) kallas ribosomalt (rRNA). Ribosomer ?r byggda av tv? subpartiklar - stora och sm?. Ett stort antal olika proteiner och olika rRNA ?r involverade i konstruktionen av var och en av dem. Molekylvikten f?r ribosomalt RNA varierar fr?n 55 000 till 1 600 000 dalton eller mer. Syntesen av rRNA, liksom syntesen av mRNA, sker i cellk?rnan och kontrolleras av DNA.

Messenger-RNA ?r f?rankrat i ribosomen. Nu m?ste ribosomen reproducera den mottagna informationen, skriven i nukleotidsekvensen av mRNA i det fyra bokst?verna "spr?ket" av kv?vehaltiga baser, i det tjugo bokst?verna "spr?ket" i form av en aminosyrasekvens i polypeptidkedjan av det syntetiserade proteinet. Processen att ?vers?tta genetisk information fr?n "spr?ket" av kv?vehaltiga baser till "spr?ket" f?r aminosyrorna kallas translation (lat. "?vers?ttning" - ?verf?ring).

Leverans av aminosyror till ribosomer tillhandah?lls av ?verf?rings-RNA (tRNA). Molekylvikterna f?r tRNA ?r relativt sm? och str?cker sig fr?n 17 000 till 35 000 dalton. Syntesen av tRNA i cellen styrs av DNA.

Processen f?r proteinbiosyntes kr?ver energikostnader. F?r att aminosyror ska kunna kopplas till varandra genom en peptidbindning m?ste de aktiveras. Aminosyror aktiveras av ATP och tRNA. Dessa reaktioner katalyseras av enzymet aminoacyl-tRNA-syntetas.

Aktiveringsreaktionerna f?r var och en av de proteinogena aminosyrorna katalyseras av dess aminoacyl-tRNA-syntetas.

Dessa enzymer g?r det m?jligt f?r aminosyror och tRNA att k?nna igen varandra exakt. Som ett resultat ?r varje aminosyra bunden till ett specifikt tRNA. Transfer-RNA ?r namngivna efter aminosyran som ?r f?st, till exempel: valin-tRNA, alanin-tRNA, serin-tRNA, etc.

Polynukleotidkedjor av tRNA har en rumslig struktur som liknar ett kl?verblad i form. En aminosyra ?r f?st vid ena ?nden av tRNA. P? andra sidan av tRNA-molekylen, i en av kl?verbladsslingorna, finns en triplett av nukleotider som kallas ett antikodon. Detta antikodon ?r komplement?rt till en av mRNA-tripletterna - ett kodon. Den genetiska koden f?r ett kodon motsvarar en aminosyra kopplad till ett tRNA som har ett komplement?rt antikodon.

Kodon i moget mRNA f?ljer kontinuerligt efter varandra: de ?r inte separerade fr?n varandra av icke-kodande regioner och ?verlappar inte varandra.

Aminoacyl-tRNA kommer sekventiellt in i ribosomerna.

H?r uppst?r v?tebindningar varje g?ng mellan det komplement?ra antikodonet av tRNA och kodonet av mRNA. I detta fall interagerar aminogruppen i n?sta aminosyra med

Karboxylgruppen i den f?reg?ende aminosyran f?r att bilda en peptidbindning.

Syntes av vilket protein som helst i en cell b?rjar alltid fr?n N-terminalen. Efter bildandet av en peptidbindning mellan aminosyror, r?r sig ribosomen l?ngs mRNA-kedjan med ett kodon. N?r ribosomen n?r mRNA-st?llet som inneh?ller en av de tre "meningsl?sa" tripletterna - UAA, UAG eller UGA, avbryts ytterligare syntes av polypeptidkedjan. F?r dessa tripletter finns det inga tRNA med komplement?ra antikodoner i cellen. "Sansl?sa" tripletter finns i slutet av varje gen och visar att syntesen av detta protein m?ste fullbordas vid denna tidpunkt. D?rf?r kallas dessa tripletter terminerande (latin "terminalis" - final). I slutet av processen f?r translation av den genetiska koden l?mnar polypeptidkedjan ribosomen och bildar dess rumsliga struktur, varefter proteinet f?rv?rvar f?rm?gan att implementera sin inneboende biologiska funktion. Processen f?r realisering av genetisk information som ett resultat av transkription och translation kallas uttryck (latin "expressio" - uttryck) av en gen.

Proteinbiosyntes i en cell sker inte p? en enda ribosom.

Messenger-RNA binder samtidigt till flera ribosomer och bildar ett polyribosomalt komplex. Som ett resultat syntetiseras flera identiska proteinmolekyler i cellen samtidigt.