В метаболизма на тялото водеща роля
принадлежи към протеините и нуклеиновите киселини.
Протеиновите вещества формират основата на всички жизненоважни клетъчни структури, имат необичайно висока реактивност и са надарени с каталитични функции.
Нуклеиновите киселини са част от най-важния клетъчен орган - ядрото, както и цитоплазмата, рибозомите, митохондриите и др. Нуклеиновите киселини играят важна, първостепенна роля в наследствеността, изменчивостта на тялото и синтеза на протеини.
Планирайтесинтез протеинът се съхранява в клетъчното ядро, а директният синтез се извършва извън ядрото, така че е необходимо услуга за доставкакодиран план от ядрото до мястото на синтеза. Тази услуга за доставка се извършва от РНК молекули.
Процесът започва при сърцевина клетки: част от "стълбата" на ДНК се развива и отваря. Благодарение на това РНК буквите образуват връзки с отворените ДНК букви на една от ДНК веригите. Ензимът прехвърля буквите на РНК, за да ги свърже в нишка. Така че буквите на ДНК се "пренаписват" в буквите на РНК. Новообразуваната верига на РНК се разделя и "стълбата" на ДНК се усуква отново. Процесът на четене на информация от ДНК и синтезиране на нейната РНК матрица се нарича транскрипция , а синтезираната РНК се нарича информационна или i-RNA .
След допълнителни модификации този вид кодирана иРНК е готова. i-RNA излиза от ядротои отива до мястото на протеинов синтез, където се дешифрират буквите i-RNA. Всеки набор от три букви на i-RNA образува "буква", която означава една конкретна аминокиселина.
Друг тип РНК търси тази аминокиселина, улавя я с помощта на ензим и я доставя до мястото на протеиновия синтез. Тази РНК се нарича трансферна РНК или тРНК. Тъй като иРНК съобщението се чете и превежда, веригата от аминокиселини нараства. Тази верига се усуква и сгъва в уникална форма, създавайки един вид протеин. Дори процесът на сгъване на протеини е забележителен: да се използва компютър, за да се изчислят всички настроикище са необходими 1027 (!) години, за да се сгъне средно голям протеин, състоящ се от 100 аминокиселини. А за образуването на верига от 20 аминокиселини в тялото отнема не повече от една секунда и този процес протича непрекъснато във всички клетки на тялото.
Гени, генетичен код и неговите свойства.
На Земята живеят около 7 милиарда души. С изключение на 25-30 милиона двойки еднояйчни близнаци, тогава генетично всички хора са различни : всеки е уникален, има уникални наследствени характеристики, черти на характера, способности, темперамент.
Такива разлики са обяснени различия в генотипите- набори от гени на организъм; всеки един е уникален. Въплъщават се генетичните черти на определен организъм в протеини - следователно структурата на протеина на един човек се различава, макар и доста, от протеина на друг човек.
Това не означаваче хората нямат абсолютно еднакви протеини. Протеините, които изпълняват едни и същи функции, могат да бъдат еднакви или много малко да се различават една от друга с една или две аминокиселини. Но не съществува на Земята от хора (с изключение на еднояйчните близнаци), в които биха били всички протеини са същите .
Информация за първичната структура на протеинакодиран като последователност от нуклеотиди в част от ДНК молекула, ген - единица наследствена информация на организъм. Всяка ДНК молекула съдържа много гени. Съвкупността от всички гени на един организъм съставлява него генотип . По този начин,
Генът е единица наследствена информация на организъм, която съответства на отделен участък от ДНК
Наследствената информация е кодирана с помощта на генетичен код , който е универсален за всички организми и се различава само по редуването на нуклеотиди, които образуват гени и кодират протеини на конкретни организми.
Генетичен код се състои от триплети (триплети) от ДНК нуклеотиди, които се комбинират в различни последователности (AAT, HCA, ACH, THC и т.н.), всяка от които кодира специфична аминокиселина (която ще бъде вградена в полипептидната верига).
Всъщност код
брои последователност от нуклеотиди в i-RNA молекула
, защото той премахва информация от ДНК (процесът транскрипции
) и го превежда в последователност от аминокиселини в молекулите на синтезирани протеини (процес излъчвания
).
В състава на тРНК влизат нуклеотидите A-C-G-U, чиито триплети се наричат кодони
: CHT ДНК триплетът на иРНК ще стане HCA триплет, а AAG ДНК триплетът ще стане UUC триплет. Точно i-RNA кодони
отразява генетичния код в записа.
По този начин, генетичен код - единна система за запис на наследствена информация в молекули нуклеинова киселинакато последователност от нуклеотиди . Генетичният код се основава на използването на азбука, състояща се само от четири нуклеотидни букви, които се различават по азотни бази: A, T, G, C.
Основните свойства на генетичния код:
1. Генетичен код триплет. Триплет (кодон) е последователност от три нуклеотида, която кодира една аминокиселина. Тъй като протеините съдържат 20 аминокиселини, очевидно е, че всяка от тях не може да бъде кодирана от един нуклеотид ( тъй като в ДНК има само четири вида нуклеотиди, в този случай 16 аминокиселини остават некодирани). Два нуклеотида за кодиране на аминокиселини също не са достатъчни, тъй като в този случай могат да бъдат кодирани само 16 аминокиселини. Това означава, че най-малкият брой нуклеотиди, кодиращи една аминокиселина, трябва да бъде поне три. В този случай броят на възможните нуклеотидни триплети е 43 = 64.
2. Излишък (дегенерация)Кодът е следствие от неговата триплетна природа и означава, че една аминокиселина може да бъде кодирана от няколко триплета (тъй като има 20 аминокиселини и има 64 триплета), с изключение на метионин и триптофан, които са кодирани само от един триплет. Освен това някои триплети изпълняват специфични функции: в молекулата на иРНК триплетите UAA, UAG, UGA са терминиращи кодони, т.е. Спри се-сигнали, които спират синтеза на полипептидната верига. Триплетът, съответстващ на метионин (AUG), стоящ в началото на ДНК веригата, не кодира аминокиселина, но изпълнява функцията на иницииране (вълнуващо) четене.
3. Еднозначност код - наред с излишъка, кодът притежава свойството уникалност : всеки кодон съвпада само единспецифична аминокиселина.
4. Колинеарност код, т.е. последователност от нуклеотиди в ген точносъответства на последователността на аминокиселините в протеина.
5. Генетичен код без припокриване и компактност , т.е. не съдържа "препинателни знаци". Това означава, че процесът на четене не позволява възможността за припокриване на колони (триплети) и, започвайки от определен кодон, четенето продължава непрекъснато тройка по тройка, докато Спри се-сигнали ( терминиращи кодони).
6. Генетичен код универсален , т.е. ядрените гени на всички организми кодират информация за протеините по един и същи начин, независимо от нивото на организация и системното положение на тези организми.
Съществуват таблици с генетичен код за дешифриране кодони i-RNA и изграждане на вериги от протеинови молекули.
Реакции на матричен синтез.
В живите системи има реакции, непознати в неживата природа - реакции на матричен синтез.
Терминът "матрица"в технологията те обозначават формата, използвана за отливане на монети, медали, типографски тип: закаленият метал точно възпроизвежда всички детайли на формата, използвана за отливане. Матричен синтезнаподобява отливка върху матрица: новите молекули се синтезират в строго съответствие с плана, заложен в структурата на вече съществуващите молекули.
Принципът на матрицата се крие в основатанай-важните синтетични реакции на клетката, като синтеза на нуклеинови киселини и протеини. При тези реакции се осигурява точна, строго специфична последователност от мономерни единици в синтезираните полимери.
Тук е посоката издърпване на мономери до определено мястоклетки - в молекули, които служат като матрица, където протича реакцията. Ако такива реакции възникнат в резултат на случаен сблъсък на молекули, те ще протичат безкрайно бавно. Синтезът на сложни молекули на базата на матричния принцип се извършва бързо и точно. Ролята на матрицата макромолекулите на нуклеиновите киселини играят в матрични реакции ДНК или РНК .
мономерни молекули, от които се синтезира полимерът - нуклеотиди или аминокиселини - в съответствие с принципа на комплементарността се подреждат и фиксират върху матрицата в строго определен, предварително определен ред.
Тогава идва "омрежване" на мономерни единици в полимерна верига, и готовият полимер се изпуска от матрицата.
След това готова матрицакъм сглобяването на нова полимерна молекула. Ясно е, че както само една монета, една буква може да бъде отлята върху даден калъп, така и само един полимер може да бъде "сглобен" върху дадена матрична молекула.
Матричен тип реакции- специфична особеност на химията на живите системи. Те са в основата на основното свойство на всички живи същества - способността му да възпроизвежда себеподобните си.
Реакции на матричен синтез
1. репликация на ДНК - репликация (от лат. replicatio - подновяване) - процесът на синтез на дъщерна молекула на дезоксирибонуклеинова киселина върху матрицата на родителската ДНК молекула. По време на последващото делене на майчината клетка всяка дъщерна клетка получава едно копие на ДНК молекула, която е идентична с ДНК на оригиналната майчина клетка. Този процес гарантира точното предаване на генетична информация от поколение на поколение. Репликацията на ДНК се осъществява от сложен ензимен комплекс, състоящ се от 15-20 различни протеина, т.нар. репликома . Материалът за синтеза е свободните нуклеотиди, присъстващи в цитоплазмата на клетките. Биологичният смисъл на репликацията се състои в точния трансфер на наследствена информация от родителската молекула към дъщерните, което обикновено се случва по време на деленето на соматичните клетки.
Молекулата на ДНК се състои от две допълващи се вериги. Тези вериги се държат заедно чрез слаби водородни връзки, които могат да бъдат разкъсани от ензими. Молекулата на ДНК е способна на самоудвояване (репликация) и върху всяка стара половина на молекулата се синтезира нова половина от нея.
В допълнение, молекула иРНК може да бъде синтезирана върху молекула ДНК, която след това прехвърля информацията, получена от ДНК, до мястото на синтез на протеини.
Трансферът на информация и протеиновият синтез следват матричен принцип, сравним с работата на печатарска преса в печатница. Информацията от ДНК се копира отново и отново. Ако възникнат грешки по време на копирането, те ще се повторят във всички следващи копия.
Вярно е, че някои грешки при копиране на информация от ДНК молекула могат да бъдат коригирани - процесът на елиминиране на грешки се нарича репарации. Първата от реакциите в процеса на пренос на информация е репликацията на ДНК молекулата и синтеза на нови ДНК вериги.
2. Транскрипция (от латински transcriptio - пренаписване) - процесът на синтез на РНК с помощта на ДНК като матрица, протичащ във всички живи клетки. С други думи, това е трансфер на генетична информация от ДНК към РНК.
Транскрипцията се катализира от ензима ДНК-зависима РНК полимераза. РНК полимеразата се движи по дължината на ДНК молекулата в посока 3 " → 5". Транскрипцията се състои от стъпки начало, удължаване и завършване . Единицата на транскрипция е оперонът, фрагмент от ДНК молекулата, състоящ се от промотор, транскрибирана част и терминатор . i-RNA се състои от една верига и се синтезира върху ДНК в съответствие с правилото за комплементарност с участието на ензим, който активира началото и края на синтеза на i-RNA молекулата.
Готовата молекула на иРНК навлиза в цитоплазмата на рибозомите, където се извършва синтеза на полипептидни вериги.
3. Излъчване (от лат. превод- трансфер, движение) - процесът на синтез на протеини от аминокиселини върху матрицата на информационната (матрична) РНК (иРНК, иРНК), извършвана от рибозомата. С други думи, това е процесът на транслиране на информацията, съдържаща се в нуклеотидната последователност на i-RNA в последователността от аминокиселини в полипептида.
4. обратна транскрипция е процес на образуване на двойноверижна ДНК въз основа на информация от едноверижна РНК. Този процес се нарича обратна транскрипция, тъй като трансферът на генетична информация се извършва в "обратна" посока спрямо транскрипцията. Идеята за обратна транскрипция първоначално беше много непопулярна, тъй като противоречи на централната догма на молекулярната биология, която приема, че ДНК се транскрибира в РНК и след това се превежда в протеини.
Въпреки това през 1970 г. Темин и Балтимор независимо един от друг откриват ензим, наречен обратна транскриптаза (ревертаза)
, и възможността за обратна транскрипция най-накрая беше потвърдена. През 1975 г. Темин и Балтимор са наградени Нобелова наградав областта на физиологията и медицината. Някои вируси (като вируса на човешката имунна недостатъчност, който причинява HIV инфекция) имат способността да транскрибират РНК в ДНК. ХИВ има РНК геном, който се интегрира в ДНК. В резултат на това ДНК на вируса може да се комбинира с генома на клетката гостоприемник. Основният ензим, отговорен за синтеза на ДНК от РНК, се нарича ревертаза. Една от функциите на reversease е да създава комплементарна ДНК
(cDNA) от вирусния геном. Свързаният ензим рибонуклеаза разцепва РНК, а реверсетазата синтезира кДНК от двойната спирала на ДНК. cDNA се интегрира в генома на клетката гостоприемник чрез интеграза. Резултатът е синтез на вирусни протеини от клетката гостоприемниккоито образуват нови вируси. При ХИВ се програмира и апоптоза (клетъчна смърт) на Т-лимфоцитите. В други случаи клетката може да остане разпространител на вируси.
Последователността на матричните реакции в протеиновата биосинтеза може да бъде представена като диаграма.
По този начин, протеинова биосинтеза- това е един от видовете пластичен обмен, при който наследствената информация, кодирана в гените на ДНК, се реализира в определена последователност от аминокиселини в протеиновите молекули.
Протеиновите молекули са по същество полипептидни веригиизградени от отделни аминокиселини. Но аминокиселините не са достатъчно активни, за да се свържат сами помежду си. Следователно, преди да се комбинират помежду си и да образуват протеинова молекула, аминокиселините трябва активирате . Това активиране става под действието на специални ензими.
В резултат на активирането аминокиселината става по-лабилна и под действието на същия ензим се свързва с t- РНК. Всяка аминокиселина съответства на строго специфичен t- РНК, който намира "своята" аминокиселина и издържав рибозомата.
Следователно рибозомата получава различни активирани аминокиселини, свързани с техните T- РНК. Рибозомата е като конвейерда сглоби протеинова верига от различни аминокиселини, влизащи в нея.
Едновременно с t-RNA, върху която "седи" собствената му аминокиселина, " сигнал» от ДНК, която се съдържа в ядрото. В съответствие с този сигнал в рибозомата се синтезира един или друг протеин.
Насочващото влияние на ДНК върху протеиновия синтез не се осъществява директно, а с помощта на специален посредник - матрицаили информационна РНК (mRNAили i-RNA), който синтезирани в ядротоТой не се влияе от ДНК, така че неговият състав отразява състава на ДНК. Молекулата на РНК е, така да се каже, отливка от формата на ДНК. Синтезираната иРНК навлиза в рибозомата и като че ли я прехвърля в тази структура план- в какъв ред трябва да се комбинират активираните аминокиселини, влизащи в рибозомата, за да се синтезира определен протеин. В противен случай, генетичната информация, кодирана в ДНК, се прехвърля в иРНК и след това в протеин.
Молекулата на иРНК навлиза в рибозомата и миганея. Определя се този негов сегмент, който в момента е в рибозомата кодон (триплет), взаимодейства по напълно специфичен начин с подходяща за него структура триплет (антикодон)в трансферната РНК, която пренася аминокиселината в рибозомата.
Трансферната РНК със своята аминокиселина се доближава до определен кодон на иРНК и свързвас него; към следващия, съседен сайт на i-RNA свързва друга тРНК с различна аминокиселинаи така нататък, докато се прочете цялата i-RNA верига, докато всички аминокиселини не бъдат нанизани в съответния ред, образувайки протеинова молекула. И t-RNA, която доставя аминокиселината до специфично място на полипептидната верига, освободен от своята аминокиселинаи излиза от рибозомата.
След това отново в цитоплазмата желаната аминокиселина може да се присъедини към нея и тя отново ще я прехвърли към рибозомата. В процеса на синтез на протеини, не една, а няколко рибозоми, полирибозоми, участват едновременно.
Основните етапи на трансфера на генетична информация:
1. Синтез върху ДНК като върху иРНК шаблон (транскрипция)
2. Синтез на полипептидната верига в рибозомите според програмата, съдържаща се в i-RNA (транслация)
.
Етапите са универсални за всички живи същества, но времевите и пространствени отношения на тези процеси се различават при про- и еукариотите.
При прокариотитранскрипцията и транслацията могат да се появят едновременно, тъй като ДНК се намира в цитоплазмата. При еукариоттранскрипцията и транслацията са строго разделени в пространството и времето: синтезът на различни РНК се извършва в ядрото, след което молекулите на РНК трябва да напуснат ядрото, преминавайки през ядрената мембрана. След това РНК се транспортира в цитоплазмата до мястото на протеиновия синтез.
Наследствената информация е информация за структурата на протеин (информация за кои аминокиселини в какъв редсе комбинират по време на синтеза на първичната структура на протеина).
Информацията за структурата на протеините е кодирана в ДНК, която при еукариотите е част от хромозомите и се намира в ядрото. Частта от ДНК (хромозома), която кодира информация за един протеин, се нарича ген.
Транскрипция- това е пренаписване на информация от ДНК към иРНК (информационна РНК). иРНК пренася информация от ядрото до цитоплазмата, до мястото на протеиновия синтез (до рибозомата).
Излъчванее процес на биосинтеза на протеини. Вътре в рибозомата tRNA антикодони са прикрепени към mRNA кодони според принципа на комплементарност. Рибозомата свързва аминокиселините, донесени от tRNA, с пептидна връзка, за да образува протеин.
Реакциите на транскрипция, транслация и репликация (удвояване на ДНК) са реакции матричен синтез. ДНК служи като матрица за синтеза на иРНК, иРНК служи като матрица за синтеза на протеини.
Генетичен коде начинът, по който информацията за структурата на протеина се записва в ДНК.
Генекодови свойства
1) Тройност: една аминокиселина е кодирана от три нуклеотида. Тези 3 нуклеотида в ДНК се наричат триплет, в иРНК - кодон, в тРНК - антикодон (но в изпита може да има "код триплет" и т.н.)
2) Съкращаване(дегенерация): има само 20 аминокиселини и има 61 триплета, кодиращи аминокиселини, така че всяка аминокиселина е кодирана от няколко триплета.
3) Еднозначност: всеки триплет (кодон) кодира само една аминокиселина.
4) Универсалност: генетичният код е еднакъв за всички живи организми на Земята.
Задачи
Задачи за броя на нуклеотидите / аминокиселините
3 нуклеотида = 1 триплет = 1 аминокиселина = 1 тРНК
Задачи в ATHC
ДНК тРНК тРНК
A U A
Т А У
G C G
C G C
Изберете една, най-правилната опция. иРНК е копие
1) един ген или група гени
2) вериги на протеинова молекула
3) една протеинова молекула
4) части от плазмената мембрана
Отговор
Изберете една, най-правилната опция. Първичната структура на протеиновата молекула, дадена от нуклеотидната последователност на иРНК, се формира в процеса
1) излъчвания
2) транскрипции
3) редупликация
4) денатурация
Отговор
Изберете една, най-правилната опция. Коя последователност правилно отразява начина на реализация на генетичната информация
1) ген --> иРНК --> протеин --> признак
2) признак --> протеин --> иРНК --> ген --> ДНК
3) иРНК --> ген --> протеин --> признак
4) ген --> ДНК --> черта --> протеин
Отговор
Изберете една, най-правилната опция. Изберете правилната последователност на предаване на информация в процеса на синтез на протеини в клетката
1) ДНК -> информационна РНК -> протеин
2) ДНК -> преносна РНК -> протеин
3) рибозомна РНК -> преносна РНК -> протеин
4) рибозомна РНК -> ДНК -> трансферна РНК -> протеин
Отговор
Изберете една, най-правилната опция. Същата аминокиселина съответства на CAA антикодона на трансферната РНК и триплета на ДНК
1) ГВА
2) TSUU
3) GTT
4) GAA
Отговор
Изберете една, най-правилната опция. AAU антикодон на трансферна РНК съответства на триплет на ДНК
1) ТТА
2) AAT
3) ААА
4) ТТТ
Отговор
Изберете една, най-правилната опция. Всяка аминокиселина в клетката е кодирана
1) една ДНК молекула
2) няколко тройки
3) множество гени
4) един нуклеотид
Отговор
Изберете една, най-правилната опция. Функционална единица на генетичния код
1) нуклеотид
2) триплет
3) аминокиселина
4) тРНК
Отговор
Изберете три опции. В резултат на реакции от матричен тип се синтезират молекули
1) полизахариди
2) ДНК
3) монозахариди
4) иРНК
5) липиди
6) катерица
Отговор
1. Определете последователността на процесите, които осигуряват биосинтеза на протеини. Запишете съответната последователност от числа.
1) образуването на пептидни връзки между аминокиселините
2) прикрепване на tRNA антикодона към комплементарния иРНК кодон
3) синтез на иРНК молекули върху ДНК
4) движение на иРНК в цитоплазмата и нейното местоположение върху рибозомата
5) доставка на аминокиселини до рибозомата с помощта на тРНК
Отговор
2. Установете последователността на процесите на биосинтеза на протеини в клетката. Запишете съответната последователност от числа.
1) образуването на пептидна връзка между аминокиселините
2) взаимодействие на тРНК кодон и тРНК антикодон
3) освобождаване на тРНК от рибозомата
4) свързване на иРНК с рибозома
5) освобождаване на иРНК от ядрото в цитоплазмата
6) синтез на иРНК
Отговор
3. Задайте последователността на процесите в биосинтезата на протеини. Запишете съответната последователност от числа.
1) синтез на иРНК върху ДНК
2) доставка на аминокиселина до рибозомата
3) образуване на пептидна връзка между аминокиселините
4) прикрепване на аминокиселина към тРНК
5) иРНК връзка с две рибозомни субединици
Отговор
4. Задайте последователността на стъпките в биосинтезата на протеина. Запишете съответната последователност от числа.
1) отделяне на протеинова молекула от рибозома
2) прикрепване на тРНК към началния кодон
3) транскрипция
4) удължаване на полипептидната верига
5) освобождаване на иРНК от ядрото в цитоплазмата
Отговор
5. Задайте правилната последователност на процесите на биосинтеза на протеини. Запишете съответната последователност от числа.
1) прикрепване на аминокиселина към пептид
2) синтез на иРНК върху ДНК
3) разпознаване на кодон на антикодон
4) свързване на иРНК с рибозома
5) освобождаване на иРНК в цитоплазмата
Отговор
Изберете една, най-правилната опция. Кой антикодон на трансферната РНК съответства на триплета TGA в молекулата на ДНК
1) ACU
2) ЦУГ
3) UGA
4) AHA
Отговор
Изберете една, най-правилната опция. Генетичният код е универсален, защото
1) всяка аминокиселина е кодирана от триплет нуклеотиди
2) мястото на аминокиселината в протеиновата молекула се определя от различни триплети
3) тя е еднаква за всички същества, живеещи на Земята
4) няколко триплета кодират една аминокиселина
Отговор
Изберете една, най-правилната опция. Участъкът от ДНК, съдържащ информация за една полипептидна верига, се нарича
1) хромозома
2) триплет
3) геном
4) код
Отговор
Изберете една, най-правилната опция. Преводът е процесът, чрез който
1) броят на ДНК веригите се удвоява
2) иРНК се синтезира върху ДНК матрицата
3) протеините се синтезират върху матрицата на иРНК в рибозомата
4) водородните връзки между молекулите на ДНК се разкъсват
Отговор
Изберете три опции. Биосинтезата на протеини, за разлика от фотосинтезата, се случва
1) в хлоропластите
2) в митохондриите
3) при реакции на пластичен обмен
4) в реакции от матричен тип
5) в лизозомите
6) в левкопласти
Отговор
Изберете една, най-правилната опция. Транслационната матрица е молекулата
1) тРНК
2) ДНК
3) рРНК
4) иРНК
Отговор
Всички освен две от характеристиките по-долу могат да се използват за описание на функциите на нуклеиновите киселини в клетката. Идентифицирайте два знака, които „изпадат“ от общия списък, и запишете номерата, под които са посочени в таблицата.
1) осъществява хомеостаза
2) прехвърляне на наследствена информация от ядрото към рибозомата
3) участват в биосинтезата на протеини
4) са част от клетъчната мембрана
5) транспортни аминокиселини
Отговор
АМИНОКИСЕЛИНИ - КОДОНИ иРНК
Колко иРНК кодона кодират информация за 20 аминокиселини? Запишете само подходящото число в отговора си.
Отговор
АМИНОКИСЕЛИНИ - НУКЛЕОТИДИ иРНК
1. Полипептидният регион се състои от 28 аминокиселинни остатъка. Определете броя на нуклеотидите в областта на иРНК, съдържаща информация за първичната структура на протеина.
Отговор
2. Колко нуклеотида съдържа иРНК, ако протеинът, синтезиран от нея, се състои от 180 аминокиселинни остатъка? Запишете само подходящото число в отговора си.
Отговор
3. Колко нуклеотида съдържа иРНК, ако протеинът, синтезиран от нея, се състои от 250 аминокиселинни остатъка? Запишете само подходящото число в отговора си.
Отговор
4. Протеинът се състои от 220 аминокиселинни единици (остатъци). Задайте броя на нуклеотидите в областта на иРНК молекулата, кодираща този протеин. Запишете само подходящото число в отговора си.
Отговор
АМИНОКИСЕЛИНИ – ДНК НУКЛЕОТИДИ
1. Протеинът се състои от 140 аминокиселинни остатъка. Колко нуклеотида има в областта на гена, в която е кодирана първичната структура на този протеин?
Отговор
2. Протеинът се състои от 180 аминокиселинни остатъка. Колко нуклеотида има в гена, който кодира последователността от аминокиселини в този протеин. Запишете само подходящото число в отговора си.
Отговор
3. Фрагмент от ДНК молекула кодира 36 аминокиселини. Колко нуклеотида съдържа този ДНК фрагмент? Запишете съответното число в отговора си.
Отговор
4. Полипептидът се състои от 20 аминокиселинни единици. Определете броя на нуклеотидите в генната област, кодираща тези аминокиселини в полипептида. Напишете отговора си като число.
Отговор
5. Колко нуклеотида в генната област кодират протеинов фрагмент от 25 аминокиселинни остатъка? Запишете правилното число за вашия отговор.
Отговор
6. Колко нуклеотида във фрагмент от шаблонната верига на ДНК кодират 55 аминокиселини в полипептиден фрагмент? Запишете само подходящото число в отговора си.
Отговор
АМИНОКИСЕЛИНИ – тРНК
1. Колко тРНК са участвали в синтеза на протеини, който включва 130 аминокиселини? Напишете правилното число в отговора си.
Отговор
2. Фрагмент от протеинова молекула се състои от 25 аминокиселини. Колко tRNA молекули са участвали в създаването му? Запишете само подходящото число в отговора си.
Отговор
3. Колко транспортни РНК молекули са участвали в транслацията, ако генният участък съдържа 300 нуклеотидни остатъка? Запишете само подходящото число в отговора си.
Отговор
4. Протеинът се състои от 220 аминокиселинни единици (остатъци). Задайте броя на tRNA молекулите, необходими за пренасяне на аминокиселини до мястото на протеинов синтез. Запишете само подходящото число в отговора си.
Отговор
АМИНОКИСЕЛИНИ - ТРИПЛЕТИ
1. Колко триплета съдържа фрагмент от ДНК молекула, кодиращ 36 аминокиселини? Запишете съответното число в отговора си.
Отговор
2. Колко триплета кодират 32 аминокиселини? Запишете правилното число за вашия отговор.
Отговор
НУКЛЕОТИДИ – АМИНОКИСЕЛИНИ
1. Какъв е броят на аминокиселините, кодирани в генната секция, съдържаща 129 нуклеотидни остатъка?
Отговор
2. Колко аминокиселини кодират 900 нуклеотида? Запишете правилното число за вашия отговор.
Отговор
3. Какъв е броят на аминокиселините в един протеин, ако неговият кодиращ ген се състои от 600 нуклеотида? Запишете правилното число за вашия отговор.
Отговор
4. Колко аминокиселини кодират 1203 нуклеотида? В отговор запишете само броя на аминокиселините.
Отговор
5. Колко аминокиселини са необходими за синтеза на полипептид, ако иРНК, която го кодира, съдържа 108 нуклеотида? Запишете само подходящото число в отговора си.
Отговор
mRNA NUCLEOTIDES - ДНК НУКЛЕОТИДИ
В протеиновия синтез участва молекула иРНК, чийто фрагмент съдържа 33 нуклеотидни остатъка. Определете броя на нуклеотидните остатъци в областта на ДНК шаблонната верига.
Отговор
НУКЛЕОТИДИ - тРНК
Колко транспортни РНК молекули са участвали в транслацията, ако генният участък съдържа 930 нуклеотидни остатъка?
Отговор
ТРИПЛЕТИ - НУКЛЕОТИДИ иРНК
Колко нуклеотида има във фрагмент от молекула на иРНК, ако фрагментът от кодиращата верига на ДНК съдържа 130 триплета? Запишете само подходящото число в отговора си.
Отговор
тРНК - АМИНОКИСЕЛИНИ
Определете броя на аминокиселините в протеин, ако 150 tRNA молекули са участвали в процеса на транслация. Запишете само подходящото число в отговора си.
Отговор
ПРОСТО
Колко нуклеотида съставляват един иРНК кодон?
Отговор
Колко нуклеотида съставляват един стоп кодон на иРНК?
Отговор
Колко нуклеотида съставляват tRNA антикодон?
Отговор
ТРУДЕН
Протеинът има относително молекулно тегло 6000. Определете броя на аминокиселините в една протеинова молекула, ако относителното молекулно тегло на един аминокиселинен остатък е 120. В отговора си запишете само съответното число.
Отговор
В две вериги на една ДНК молекула има 3000 нуклеотида. В една от веригите е кодирана информация за структурата на протеина. Пребройте колко аминокиселини са кодирани в една верига на ДНК. В отговор запишете само числото, съответстващо на броя на аминокиселините.
Отговор
КОМПЛЕКТ
1. В процеса на транслация на молекулата на хормона окситоцин участват 9 tRNA молекули. Определете броя на аминокиселините, които изграждат синтезирания протеин, както и броя на триплетите и нуклеотидите, които този протеин кодира. Запишете числата в реда, посочен в задачата, без разделители (интервали, запетаи и др.).
Отговор
2. Една част от протеинова молекула съдържа 3 аминокиселини. Колко иРНК нуклеотиди, иРНК триплети и транспортни РНК са необходими за синтезирането на този регион? Запишете числата в реда, посочен в задачата, без разделители (интервали, запетаи и др.).
Отговор
3. Една секция от ДНК молекула съдържа 10 триплета. Колко аминокиселини са кодирани в този раздел? Колко нуклеотиди на информационна РНК ще са необходими и колко транспортни РНК ще са необходими, за да се синтезира част от протеинова молекула, състояща се от тези аминокиселини? Запишете числата в реда, посочен в задачата, без разделители (интервали, запетаи и др.).
Отговор
4. Протеинът се състои от 240 аминокиселини. Задайте броя на иРНК и ДНК нуклеотидите, кодиращи тези аминокиселини, и общ брой tRNA молекули, които са необходими за пренасянето на тези аминокиселини до мястото на протеиновия синтез. Запишете числата в реда, посочен в задачата, без разделители (интервали, запетаи и др.).
Отговор
Изберете една, най-правилната опция. Същата аминокиселина съответства на UCA антикодон на трансферна РНК и триплет в ген на ДНК
1) GTA
2) ACA
3) TGT
4) TCA
Отговор
Изберете една, най-правилната опция. Синтезът на хемоглобин в клетката контролира определен сегмент от молекулата на ДНК, т.нар.
1) кодон
2) триплет
3) генетичен код
4) геном
Отговор
В кои от следните клетъчни органели протичат реакциите на матричен синтез? Посочете три верни твърдения от общия списък и запишете номерата, под които са посочени.
1) центриоли
2) лизозоми
3) апарат на Голджи
4) рибозоми
5) митохондрии
6) хлоропласти
Отговор
Разгледайте картината, изобразяваща процесите, протичащи в клетката, и посочете A) името на процеса, обозначено с буквата A, B) името на процеса, обозначено с буквата B, C) името на типа химична реакция. За всяка буква изберете подходящия термин от предоставения списък.
1) репликация
2) транскрипция
3) излъчване
4) денатурация
5) екзотермични реакции
6) реакции на заместване
7) реакции на матричен синтез
8) реакции на разцепване
Отговор
Погледнете снимката и напишете (A) името на процес 1, (B) името на процес 2, (c) крайния продукт на процес 2. За всяка буква изберете подходящия термин или концепция от предоставения списък.
1) тРНК
2) полипептид
3) рибозома
4) репликация
5) излъчване
6) спрежение
7) АТФ
8) транскрипция
Отговор
1. Установете съответствие между процесите и етапите на протеиновия синтез: 1) транскрипция, 2) транслация. Напишете числата 1 и 2 в правилния ред.
А) t-РНК аминокиселинен трансфер
Б) Включена е ДНК
В) синтез на i-RNA
Г) образуване на полипептидна верига
Г) възниква върху рибозомата
Отговор
2. Установете съответствие между характеристиките и процесите: 1) транскрипция, 2) транслация. Запишете числата 1 и 2 в реда, съответстващ на буквите.
А) Синтезират се три вида РНК
Б) възниква с помощта на рибозоми
В) между мономерите се образува пептидна връзка
Г) при еукариотите се среща в ядрото
D) ДНК се използва като матрица
Д) осъществява се от ензима РНК полимераза
Отговор
Установете съответствие между характеристиките и видовете матрични реакции: 1) репликация, 2) транскрипция, 3) транслация. Запишете числата 1-3 в реда, съответстващ на буквите.
А) Реакциите протичат върху рибозомите.
B) Шаблонът е РНК.
В) Образува се биополимер, съдържащ нуклеотиди с тимин.
Г) Синтезираният полимер съдържа дезоксирибоза.
Г) Синтезира се полипептид.
Д) Синтезират се РНК молекули.
Отговор
Всички функции, изброени по-долу, с изключение на две, се използват за описание на процеса, изобразен на фигурата. Идентифицирайте два знака, които „изпадат“ от общия списък, и запишете номерата, под които са посочени.
1) съгласно принципа на комплементарност, нуклеотидната последователност на ДНК молекула се превежда в нуклеотидна последователност от молекули различни видовеРНК
2) процес на транслиране на нуклеотидна последователност в аминокиселинна последователност
3) процесът на прехвърляне на генетична информация от ядрото до мястото на протеинов синтез
4) процесът протича в рибозомите
5) резултатът от процеса - синтез на РНК
Отговор
Молекулното тегло на полипептида е 30 000 USD. Определете дължината на гена, който го кодира, ако молекулното тегло на една аминокиселина е средно 100, а разстоянието между нуклеотидите в ДНК е 0,34 nm. Запишете само подходящото число в отговора си.
Отговор
Изберете от изброените по-долу реакции две, свързани с реакциите на матричен синтез. Запишете номерата, под които са посочени.
1) синтез на целулоза
2) Синтез на АТФ
3) биосинтеза на протеини
4) окисление на глюкоза
5) ДНК репликация
Отговор
Изберете три верни отговора от шест и запишете числата, под които са посочени в таблицата. Матричните реакции в клетката включват
1) ДНК репликация
2) фотолиза на водата
3) Синтез на РНК
4) хемосинтеза
5) биосинтеза на протеини
6) Синтез на АТФ
Отговор
Всички изброени по-долу характеристики, с изключение на две, могат да се използват за описание на процеса на биосинтеза на протеини в клетка. Идентифицирайте две характеристики, които „изпадат“ от общия списък, и запишете в отговор номерата, под които са посочени.
1) Процесът протича в присъствието на ензими.
2) Централната роля в процеса принадлежи на РНК молекулите.
3) Процесът е придружен от синтеза на АТФ.
4) Аминокиселините служат като мономери за образуването на молекули.
5) Сглобяването на протеинови молекули се извършва в лизозоми.
Отговор
Намерете три грешки в дадения текст. Посочете номерата на предложенията, в които са направени.(1) По време на биосинтеза на протеини възникват реакции на матричен синтез. (2) Реакциите на матричен синтез включват само реакции на репликация и транскрипция. (3) В резултат на транскрипцията се синтезира тРНК, матрица за която е цялата ДНК молекула. (4) След преминаване през порите на ядрото иРНК навлиза в цитоплазмата. (5) Информационната РНК участва в синтеза на тРНК. (6) Трансферната РНК осигурява аминокиселини за сглобяване на протеини. (7) Енергията на АТФ молекулите се изразходва за свързването на всяка от аминокиселините с тРНК.
Отговор
Всички с изключение на две от следните понятия се използват за описание на превода. Идентифицирайте два знака, които „изпадат“ от общия списък, и запишете номерата, под които са посочени.
1) матричен синтез
2) митотично вретено
3) полизома
4) пептидна връзка
5) висши мастни киселини
Отговор
Всички характеристики, изброени по-долу, с изключение на две, се използват за описание на процесите, необходими за синтеза на полипептидна верига. Идентифицирайте два знака, които „изпадат“ от общия списък, и запишете номерата, под които са посочени.
1) транскрипция на информационна РНК в ядрото
2) транспорт на аминокиселини от цитоплазмата към рибозомата
3) ДНК репликация
4) образуването на пирогроздена киселина
5) свързване на аминокиселини
Отговор
© Д. В. Поздняков, 2009-2019
Класификация на гените
1) По естеството на взаимодействието в алелната двойка:
Доминиращ (ген, способен да потиска проявата на алелен рецесивен ген); - рецесивен (ген, чиято проява е потисната от алелен доминантен ген).
2) Функционална класификация:
2) Генетичен код- това са определени комбинации от нуклеотиди и последователността на тяхното разположение в молекулата на ДНК. Това е начин за кодиране на аминокиселинната последователност на протеините с помощта на последователност от нуклеотиди, характерна за всички живи организми.
В ДНК се използват четири нуклеотида - аденин (A), гуанин (G), цитозин (C), тимин (T), които в рускоезичната литература се означават с буквите A, G, T и C. Тези букви съставляват азбуката на генетичния код. В РНК се използват същите нуклеотиди, с изключение на тимина, който се заменя с подобен нуклеотид - урацил, който се обозначава с буквата U (U в рускоезичната литература). В молекулите на ДНК и РНК нуклеотидите се подреждат във вериги и по този начин се получават последователности от генетични букви.
Генетичен код
Има 20 различни аминокиселини, използвани в природата за изграждане на протеини. Всеки протеин представлява верига или няколко вериги от аминокиселини в строго определена последователност. Тази последователност определя структурата на протеина и следователно всички негови биологични свойства. Наборът от аминокиселини също е универсален за почти всички живи организми.
Внедряването на генетична информация в живите клетки (т.е. синтеза на протеин, кодиран от ген) се извършва с помощта на два матрични процеса: транскрипция (т.е. синтез на иРНК върху ДНК шаблон) и транслация на генетичния код в аминокиселина последователност (синтез на полипептидна верига върху матрица на иРНК). Три последователни нуклеотида са достатъчни, за да кодират 20 аминокиселини, както и стоп сигнала, което означава край на протеиновата последователност. Набор от три нуклеотида се нарича триплет. Приетите съкращения, съответстващи на аминокиселини и кодони, са показани на фигурата.
Свойства на генетичния код
1. Тройност- значима единица на кода е комбинация от три нуклеотида (триплет или кодон).
2. Приемственост- между тройките няма препинателни знаци, тоест информацията се чете непрекъснато.
3. дискретност- един и същи нуклеотид не може да бъде едновременно част от два или повече триплета.
4. Специфичност- определен кодон отговаря само на една аминокиселина.
5. Дегенерация (излишък)Няколко кодона могат да съответстват на една и съща аминокиселина.
6. Универсалност - генетичен коддейства по един и същ начин в организми с различни нива на сложност - от вируси до хора. (на това се основават методите на генното инженерство)
3) транскрипция - процесът на синтез на РНК с помощта на ДНК като шаблон, който се среща във всички живи клетки. С други думи, това е трансфер на генетична информация от ДНК към РНК.
Транскрипцията се катализира от ензима ДНК-зависима РНК полимераза. Процесът на синтез на РНК протича в посока от 5 "- до 3" - край, т.е. РНК полимеразата се движи по шаблонната ДНК верига в посока 3 "-> 5"
Транскрипцията се състои от етапите на иницииране, удължаване и терминиране.
Започване на транскрипция- сложен процес, който зависи от последователността на ДНК в близост до транскрибираната последователност (а при еукариотите и от по-отдалечени части на генома - усилватели и заглушители) и от наличието или отсъствието на различни протеинови фактори.
Удължение- Продължава по-нататъшното размотаване на синтеза на ДНК и РНК по кодиращата верига. той, подобно на синтеза на ДНК, се извършва в посока 5-3
Прекратяване на договора- веднага щом полимеразата достигне до терминатора, тя незабавно се отцепва от ДНК, локалният ДНК-РНК хибрид се разрушава и новосинтезираната РНК се транспортира от ядрото в цитоплазмата, при което транскрипцията завършва.
Обработка- набор от реакции, водещи до превръщането на първичните продукти на транскрипция и транслация във функциониращи молекули. Елементите са обект на разлагане на функционално неактивни прекурсорни молекули. рибонуклеинова киселина (tRNA, rRNA, mRNA) и много други. протеини.
В процеса на синтез на катаболни ензими (разцепващи субстрати), прокариотите претърпяват индуциран синтез на ензими. Това дава възможност на клетката да се адаптира към условията на околната среда и да пести енергия чрез спиране на синтеза на съответния ензим, ако нуждата от него изчезне.
За да се индуцира синтеза на катаболни ензими, са необходими следните условия:
1. Ензимът се синтезира само когато за клетката е необходимо разцепването на съответния субстрат.
2. Концентрацията на субстрата в средата трябва да надвиши определено ниво, преди да може да се образува съответният ензим.
Механизмът на регулиране на генната експресия в Escherichia coli е най-добре проучен на примера на lac оперона, който контролира синтеза на три катаболни ензима, които разграждат лактозата. Ако в клетката има много глюкоза и малко лактоза, промоторът остава неактивен, а репресорният протеин се намира на оператора - транскрипцията на lac оперона се блокира. Когато количеството на глюкозата в околната среда и следователно в клетката намалява, а лактозата се увеличава, настъпват следните събития: количеството на цикличния аденозинмонофосфат се увеличава, той се свързва с CAP протеина - този комплекс активира промотора, към който РНК полимераза обвързва; в същото време излишната лактоза се свързва с репресорния протеин и освобождава оператора от него - пътят за РНК полимеразата е отворен, започва транскрипция на структурните гени на lac оперона. Лактозата действа като индуктор за синтеза на онези ензими, които я разграждат.
5) Регулиране на генната експресия при еукариотие много по-трудно. Различните видове клетки на многоклетъчен еукариотен организъм синтезират редица идентични протеини и в същото време се различават един от друг в набор от протеини, специфични за клетки от този тип. Нивото на производство зависи от вида на клетките, както и от етапа на развитие на организма. Генната експресия се регулира на ниво клетка и на ниво организъм. Гените на еукариотните клетки се делят на двеосновни видове: първият определя универсалността на клетъчните функции, вторият определя (определя) специализирани клетъчни функции. Генни функции първа групасе появи във всички клетки. За да изпълняват диференцирани функции, специализираните клетки трябва да експресират определен набор от гени.
Хромозомите, гените и опероните на еукариотните клетки имат редица структурни и функционални характеристики, което обяснява сложността на генната експресия.
1. Опероните на еукариотните клетки имат няколко гена - регулатори, които могат да бъдат разположени на различни хромозоми.
2. Структурните гени, които контролират синтеза на ензими на един биохимичен процес, могат да бъдат концентрирани в няколко оперона, разположени не само в една ДНК молекула, но и в няколко.
3. Сложна последователност на ДНК молекулата. Има информативни и неинформативни секции, уникални и многократно повтарящи се информативни нуклеотидни последователности.
4. Еукариотните гени се състоят от екзони и интрони, а съзряването на иРНК се придружава от изрязване на интрони от съответните първични РНК транскрипти (про-и-РНК), т.е. снаждане.
5. Процесът на генна транскрипция зависи от състоянието на хроматина. Локалното уплътняване на ДНК напълно блокира синтеза на РНК.
6. Транскрипцията в еукариотните клетки не винаги е свързана с транслацията. Синтезираната иРНК може да се съхранява като информозоми за дълго време. Транскрипцията и транслацията се извършват в различни отделения.
7. Някои еукариотни гени имат непостоянна локализация (лабилни гени или транспозони).
8. Методите на молекулярната биология разкриха инхибиторния ефект на хистоновите протеини върху синтеза на иРНК.
9. В процеса на развитие и диференциация на органите, активността на гените зависи от хормоните, които циркулират в тялото и предизвикват специфични реакции в определени клетки. При бозайниците е важно действието на половите хормони.
10. При еукариотите 5-10% от гените се експресират на всеки етап от онтогенезата, останалите трябва да бъдат блокирани.
6) ремонт на генетичен материал
Генетичен ремонт- процесът на елиминиране на генетични увреждания и възстановяване на наследствения апарат, който се случва в клетките на живите организми под действието на специални ензими. Способността на клетките да възстановяват генетични увреждания е открита за първи път през 1949 г. от американския генетик А. Келнер. Ремонт- специална функция на клетките, която се състои в способността да се коригират химически увреждания и разкъсвания в ДНК молекули, увредени по време на нормалната биосинтеза на ДНК в клетката или в резултат на излагане на физични или химични агенти. Осъществява се от специални ензимни системи на клетката. Редица наследствени заболявания (напр. пигментна ксеродерма) са свързани с нарушени възстановителни системи.
видове репарации:
Директното възстановяване е най-простият начин за елиминиране на увреждане в ДНК, което обикновено включва специфични ензими, които могат бързо (обикновено на един етап) да елиминират съответното увреждане, възстановявайки оригиналната структура на нуклеотидите. Така действа например О6-метилгуанин-ДНК метилтрансферазата, която премахва метилова група от азотна основа към един от собствените си цистеинови остатъци.
Министерство на образованието и науката Руска федерация федерална агенцияна образованието
състояние образователна институцияпо-висок професионално образование„Алтайска държава Технически университеттях. И.И. Ползунов"
Департамент по природни науки и системен анализ
Есе на тема "Генетичен код"
1. Концепцията за генетичния код
3. Генетична информация
Библиография
1. Концепцията за генетичния код
Генетичният код е единна система за записване на наследствена информация в молекулите на нуклеиновата киселина под формата на последователност от нуклеотиди, характерни за живите организми. Всеки нуклеотид се обозначава с главна буква, с която започва името на азотната основа, влизаща в състава му: - А (А) аденин; - G (G) гуанин; - С (С) цитозин; - T (T) тимин (в ДНК) или U (U) урацил (в иРНК).
Внедряването на генетичния код в клетката протича на два етапа: транскрипция и транслация.
Първият от тях се извършва в ядрото; тя се състои в синтеза на молекули иРНК върху съответните участъци на ДНК. В този случай нуклеотидната последователност на ДНК се "пренаписва" в нуклеотидната последователност на РНК. Вторият етап протича в цитоплазмата, върху рибозомите; в този случай нуклеотидната последователност на i-RNA се транслира в последователността на аминокиселините в протеина: този етап протича с участието на трансферна RNA (t-RNA) и съответните ензими.
2. Свойства на генетичния код
1. Тройност
Всяка аминокиселина е кодирана от последователност от 3 нуклеотида.
Триплет или кодон е последователност от три нуклеотида, която кодира една аминокиселина.
Кодът не може да бъде моноплетен, тъй като 4 (броят на различните нуклеотиди в ДНК) е по-малък от 20. Кодът не може да бъде дублетен, т.к. 16 (броят на комбинациите и пермутациите на 4 нуклеотида по 2) е по-малък от 20. Кодът може да бъде триплетен, т.к. 64 (броят на комбинациите и пермутациите от 4 до 3) е по-голям от 20.
2. Дегенерация.
Всички аминокиселини с изключение на метионин и триптофан са кодирани от повече от един триплет: 2 аминокиселини 1 триплет = 2 9 аминокиселини 2 триплета всяка = 18 1 аминокиселина 3 триплета = 3 5 аминокиселини 4 триплета всяка = 20 3 аминокиселини 6 триплета всеки = 18 Общо 61 триплетни кода за 20 аминокиселини.
3. Наличието на междугенни препинателни знаци.
Генът е участък от ДНК, който кодира една полипептидна верига или една молекула на tRNA, rRNA или sRNA.
Гените tRNA, rRNA и sRNA не кодират протеини.
В края на всеки ген, кодиращ полипептид, има поне един от 3 терминиращи кодона или стоп сигнали: UAA, UAG, UGA. Прекратяват предаването.
Условно кодонът AUG също принадлежи към препинателните знаци - първият след водещата последователност. Изпълнява функцията на главна буква. В тази позиция той кодира формилметионин (в прокариотите).
4. Уникалност.
Всеки триплет кодира само една аминокиселина или е терминатор на транслацията.
Изключение прави кодонът AUG. При прокариотите на първа позиция (главна буква) кодира формилметионин, а на всяка друга позиция кодира метионин.
5. Компактност или липса на интрагенни препинателни знаци.
В рамките на един ген всеки нуклеотид е част от значим кодон.
През 1961г Сиймор Бензер и Франсис Крик експериментално доказаха, че кодът е триплетен и компактен.
Същността на експеримента: "+" мутация - вмъкване на един нуклеотид. "-" мутация - загуба на един нуклеотид. Една единствена мутация "+" или "-" в началото на гена поврежда целия ген. Двойна мутация "+" или "-" също разваля целия ген. Тройна мутация "+" или "-" в началото на гена разваля само част от него. Четворна мутация "+" или "-" отново разваля целия ген.
Експериментът доказва, че кодът е триплетен и в гена няма препинателни знаци. Експериментът беше проведен върху два съседни фагови гена и освен това показа наличието на препинателни знаци между гените.
3. Генетична информация
Генетичната информация е програма за свойствата на организма, получена от предците и заложена в наследствени структури под формата на генетичен код.
Предполага се, че формирането на генетичната информация е протичало по схемата: геохимични процеси – минералообразуване – еволюционна катализа (автокатализа).
Възможно е първите примитивни гени да са били микрокристални кристали от глина и всеки нов слой глина се подрежда в съответствие със структурните особености на предишния, като че ли получава информация за структурата от него.
Реализацията на генетична информация се осъществява в процеса на синтез на протеинови молекули с помощта на три РНК: информационна (mRNA), транспортна (tRNA) и рибозомна (rRNA). Процесът на пренос на информация протича: - по канала на директна комуникация: ДНК - РНК - протеин; и - чрез канала за обратна връзка: среда - протеин - ДНК.
Живите организми са способни да приемат, съхраняват и предават информация. Освен това живите организми са склонни да използват получената информация за себе си и света около тях възможно най-ефективно. Наследствената информация, заложена в гените и необходима на живия организъм за съществуване, развитие и размножаване, се предава от всеки индивид на неговите потомци. Тази информация определя посоката на развитие на организма и в процеса на взаимодействието му с околната среда реакцията към неговия индивид може да бъде изкривена, като по този начин се осигури еволюцията на развитието на потомците. В процеса на еволюция на живия организъм възниква и се запомня нова информация, включително стойността на информацията за нея се увеличава.
В процеса на реализиране на наследствена информация при определени условия на околната среда се формира фенотипът на организмите от даден биологичен вид.
Генетичната информация определя морфологичния строеж, растежа, развитието, обмяната на веществата, психичния склад, предразположеността към болести и генетичните дефекти на тялото.
Много учени, правилно подчертавайки ролята на информацията във формирането и еволюцията на живите същества, отбелязват това обстоятелство като един от основните критерии на живота. И така, V.I. Карагодин смята: „Живото е такава форма на съществуване на информацията и кодираните от нея структури, която осигурява възпроизвеждането на тази информация в подходящи условия на околната среда“. Връзката на информацията с живота е отбелязана и от А.А. Ляпунов: „Животът е високо подредено състояние на материята, което използва информация, кодирана от състоянията на отделните молекули, за да развие постоянни реакции.“ Нашият известен астрофизик Н.С. Кардашев подчертава и информационния компонент на живота: „Животът възниква поради възможността да се синтезират особен вид молекули, които са в състояние да запомнят и използват първоначално най-простата информация за околната среда и собствената си структура, която използват за самосъхранение. , за възпроизвеждане и, което е особено важно за нас, за получаване на повече информация." Екологът С.С. Четвериков върху популационната генетика, в който беше показано, че не отделните черти и индивиди са подложени на селекция, а генотипът на цялата популация, но се извършва чрез фенотипните черти на отделните индивиди. Това води до разпространение на полезни промени сред населението. По този начин механизмът на еволюцията се осъществява както чрез случайни мутации на генетично ниво, така и чрез наследяване на най-ценните черти (стойността на информацията!), Които определят адаптирането на мутационните черти към околната среда, осигурявайки най-жизнеспособното потомство .
Сезонните промени в климата, различни природни или причинени от човека бедствия, от една страна, водят до промяна в честотата на повторение на гените в популациите и в резултат на това до намаляване на наследствената променливост. Този процес понякога се нарича генетичен дрейф. И от друга страна, до промени в концентрацията на различни мутации и намаляване на разнообразието от генотипове, съдържащи се в популацията, което може да доведе до промени в посоката и интензивността на селекцията.
4. Дешифриране на човешкия генетичен код
През май 2006 г. учени, работещи върху секвенирането на човешкия геном, публикуваха пълна генетична карта на хромозома 1, която беше последната непълно секвенирана човешка хромозома.
През 2003 г. беше публикувана предварителна човешка генетична карта, отбелязвайки официалния край на проекта за човешкия геном. В неговата рамка бяха секвенирани фрагменти от геном, съдържащи 99% от човешките гени. Точността на генната идентификация е 99,99%. Въпреки това, в края на проекта, само четири от 24-те хромозоми са били напълно секвенирани. Факт е, че в допълнение към гените, хромозомите съдържат фрагменти, които не кодират никакви черти и не участват в синтеза на протеини. Ролята, която тези фрагменти играят в живота на организма, все още не е известна, но все повече изследователи са склонни да вярват, че тяхното изследване изисква най-голямо внимание.
Всеки жив организъм има специален набор от протеини. Определени съединения от нуклеотиди и тяхната последователност в молекулата на ДНК образуват генетичния код. Той предава информация за структурата на протеина. В генетиката е възприета определена концепция. Според нея един ген съответства на един ензим (полипептид). Трябва да се каже, че изследванията върху нуклеиновите киселини и протеините се провеждат от доста дълъг период от време. По-нататък в статията ще разгледаме по-отблизо генетичния код и неговите свойства. Ще бъде дадена и кратка хронология на изследванията.
Терминология
Генетичният код е начин за кодиране на аминокиселинната протеинова последователност с помощта на нуклеотидната последователност. Този метод на формиране на информация е характерен за всички живи организми. Протеините са естествени органични вещества с високо молекулно тегло. Тези съединения присъстват и в живите организми. Те се състоят от 20 вида аминокиселини, които се наричат канонични. Аминокиселините са подредени във верига и свързани в строго установена последователност. Той определя структурата на протеина и неговите биологични свойства. В протеина има и няколко вериги от аминокиселини.
ДНК и РНК
Дезоксирибонуклеиновата киселина е макромолекула. Тя отговаря за предаването, съхранението и прилагането на наследствената информация. ДНК използва четири азотни бази. Те включват аденин, гуанин, цитозин, тимин. РНК се състои от същите нуклеотиди, с изключение на този, който съдържа тимин. Вместо това присъства нуклеотид, съдържащ урацил (U). Молекулите на РНК и ДНК са нуклеотидни вериги. Благодарение на тази структура се образуват последователности - "генетична азбука".
Внедряване на информация
Синтезът на протеин, кодиран от ген, се осъществява чрез комбиниране на иРНК върху ДНК матрица (транскрипция). Има и прехвърляне на генетичния код в последователност от аминокиселини. Тоест се осъществява синтеза на полипептидната верига върху иРНК. За кодиране на всички аминокиселини и сигнализиране за края на протеиновата последователност са достатъчни 3 нуклеотида. Тази верига се нарича триплет.
История на изследванията
Изследването на протеини и нуклеинови киселини се провежда от дълго време. В средата на 20-ти век най-накрая се появиха първите идеи за природата на генетичния код. През 1953 г. е установено, че някои протеини са изградени от последователности от аминокиселини. Вярно е, че по това време те все още не можеха да определят точния им брой и имаше много спорове за това. През 1953 г. Уотсън и Крик публикуват две статии. Първият декларира вторичната структура на ДНК, вторият говори за допустимото й копиране чрез матричен синтез. Освен това беше поставен акцент върху факта, че определена последователност от бази е код, който носи наследствена информация. Американският и съветски физик Георги Гъмов признава хипотезата за кодиране и намира метод за проверката ѝ. През 1954 г. е публикувана неговата работа, по време на която той излага предложение за установяване на съответствие между страничните вериги на аминокиселините и "дупки" с форма на диамант и това да се използва като кодиращ механизъм. Тогава се нарича ромбичен. Обяснявайки работата си, Гамов призна, че генетичният код може да бъде триплетен. Работата на един физик беше една от първите сред тези, които се смятаха за близки до истината.
Класификация
След няколко години бяха предложени различни модели на генетични кодове, представляващи два вида: припокриващи се и неприпокриващи се. Първият се основава на появата на един нуклеотид в състава на няколко кодона. Към него принадлежи триъгълният, последователният и главният-минорен генетичен код. Вторият модел предполага два вида. Неприпокриващите се включват комбинации и „код без запетаи“. Първият вариант се основава на кодирането на аминокиселина чрез нуклеотидни триплети и нейният състав е основен. Според „кода без запетая“ някои триплети отговарят на аминокиселини, докато останалите не. В този случай се смяташе, че ако някои значими триплети са подредени последователно, други, разположени в различна рамка на четене, ще се окажат ненужни. Учените смятат, че е възможно да се избере нуклеотидна последователност, която да отговаря на тези изисквания, и че има точно 20 триплета.
Въпреки че Gamow et al поставиха под съмнение този модел, той се смяташе за най-правилния през следващите пет години. В началото на втората половина на 20-ти век се появиха нови данни, които позволиха да се открият някои недостатъци в "кода без запетаи". Установено е, че кодоните могат да индуцират протеинов синтез in vitro. По-близо до 1965 г. те разбраха принципа на всички 64 триплета. В резултат на това беше установено излишък на някои кодони. С други думи, последователността от аминокиселини е кодирана от няколко триплета.
Отличителни черти
Свойствата на генетичния код включват:
Вариации
За първи път отклонението на генетичния код от стандарта е открито през 1979 г. по време на изследването на митохондриалните гени в човешкото тяло. Бяха идентифицирани още подобни варианти, включително много алтернативни митохондриални кодове. Те включват дешифрирането на стоп кодона UGA, използван като дефиниция на триптофан в микоплазмите. GUG и UUG в археи и бактерии често се използват като изходни варианти. Понякога гените кодират протеин от начален кодон, който се различава от този, който обикновено се използва от този вид. Също така, в някои протеини, селеноцистеин и пиролизин, които са нестандартни аминокиселини, се вмъкват от рибозомата. Тя чете стоп кодона. Това зависи от последователностите, открити в иРНК. В момента селеноцистеинът се счита за 21-ви, пиролизан - за 22-ра аминокиселина, присъстваща в протеините.
Общи характеристики на генетичния код
Всички изключения обаче са редки. В живите организми, като цяло, генетичният код има редица общи характеристики. Те включват състава на кодона, който включва три нуклеотида (първите два принадлежат към определящите), прехвърлянето на кодони от tRNA и рибозоми в аминокиселинна последователност.
