V metabolizme tela hlavna rola
patrí medzi bielkoviny a nukleové kyseliny.
Proteínové látky tvoria základ všetkých životne dôležitých bunkových štruktúr, majú nezvyčajne vysokú reaktivitu a sú vybavené katalytickými funkciami.
Nukleové kyseliny sú súčasťou najdôležitejšieho orgánu bunky - jadra, ako aj cytoplazmy, ribozómov, mitochondrií atď. Nukleové kyseliny hrajú dôležitú, primárnu úlohu v dedičnosti, variabilite organizmu a pri syntéze bielkovín.
Plán syntéza proteín je uložený v bunkovom jadre a k priamej syntéze dochádza mimo jadra, preto je nevyhnutný donášková služba zakódované plánovať z jadra do miesta syntézy. Túto službu doručovania vykonávajú molekuly RNA.
Proces začína o jadro bunky: časť „rebríka“ DNA sa odvíja a otvára. Vďaka tomu tvoria písmená RNA väzby s otvorenými písmenami DNA jedného z reťazcov DNA. Enzým prenáša písmená RNA, aby ich spojil do vlákna. Takto sa písmená DNA „prepisujú“ na písmená RNA. Novovytvorený reťazec RNA sa oddelí a „rebrík“ DNA sa opäť skrúti. Proces čítania informácií z DNA a ich syntézy pomocou matrice RNA sa nazýva prepis , a syntetizovaná RNA sa nazýva messenger alebo mRNA .
Po ďalších úpravách je tento typ kódovanej mRNA pripravený. mRNA vychádza z jadra a ide na miesto syntézy proteínov, kde sa dešifrujú písmená mRNA. Každá sada troch písmen i-RNA tvorí „písmeno“, ktoré predstavuje jednu špecifickú aminokyselinu.
Iný typ RNA nájde túto aminokyselinu, zachytí ju pomocou enzýmu a dopraví ju na miesto syntézy bielkovín. Táto RNA sa nazýva transferová RNA alebo t-RNA. Keď sa správa mRNA číta a prekladá, reťazec aminokyselín rastie. Táto reťaz sa krúti a skladá do jedinečného tvaru, čím vytvára jeden typ proteínu. Pozoruhodný je dokonca aj proces skladania bielkovín: na výpočet všetkého je potrebný počítač možnosti skladanie priemerne veľkého proteínu pozostávajúceho zo 100 aminokyselín by trvalo 1027 (!) rokov. A vytvorenie reťazca 20 aminokyselín v tele netrvá dlhšie ako jednu sekundu a tento proces prebieha nepretržite vo všetkých bunkách tela.
Gény, genetický kód a jeho vlastnosti.
Na Zemi žije asi 7 miliárd ľudí. Okrem 25-30 miliónov párov jednovaječných dvojčiat, geneticky všetci ľudia sú iní : každý je jedinečný, má jedinečné dedičné vlastnosti, charakterové vlastnosti, schopnosti a temperament.
Tieto rozdiely sú vysvetlené rozdiely v genotypoch- súbory génov organizmu; Každý jeden je jedinečný. Genetické vlastnosti konkrétneho organizmu sú stelesnené v bielkovinách - preto sa štruktúra proteínu jedného človeka líši, aj keď veľmi mierne, od proteínu iného človeka.
to neznamenáže žiadni dvaja ľudia nemajú úplne rovnaké bielkoviny. Proteíny, ktoré vykonávajú rovnaké funkcie, môžu byť rovnaké alebo sa môžu od seba líšiť len mierne jednou alebo dvoma aminokyselinami. ale neexistuje na Zemi ľudí (s výnimkou jednovaječných dvojčiat), ktorí by mali všetky svoje bielkoviny sú rovnaké .
Informácie o primárnej štruktúre bielkovín kódované ako sekvencia nukleotidov v časti molekuly DNA, gén – jednotka dedičnej informácie organizmu. Každá molekula DNA obsahuje veľa génov. Tvorí ho súhrn všetkých génov organizmu genotyp . teda
Gén je jednotka dedičnej informácie organizmu, ktorá zodpovedá samostatnému úseku DNA
Kódovanie dedičných informácií prebieha pomocou genetický kód , ktorý je univerzálny pre všetky organizmy a líši sa len striedaním nukleotidov, ktoré tvoria gény a kódujú proteíny konkrétnych organizmov.
Genetický kód pozostáva z tripletov (tripletov) nukleotidov DNA, spojených v rôznych sekvenciách (AAT, HCA, ACG, THC atď.), z ktorých každý kóduje špecifickú aminokyselinu (ktorá bude zabudovaná do polypeptidového reťazca).
Vlastne kód
počíta sekvencia nukleotidov v molekule mRNA
, pretože odstraňuje informácie z DNA (proces prepisy
) a premieňa ho na sekvenciu aminokyselín v molekulách syntetizovaných proteínov (proces vysielania
).
Zloženie mRNA zahŕňa nukleotidy A-C-G-U, ktorých triplety sú tzv kodóny
: triplet na DNA CGT na i-RNA sa stane tripletom GCA a triplet DNA AAG sa stane tripletom UUC. presne tak mRNA kodóny
genetický kód sa odráža v zázname.
teda genetický kód – jednotný systém zaznamenávania dedičnej informácie v molekulách nukleových kyselín ako sekvencia nukleotidov . Genetický kód je založený na použití abecedy pozostávajúcej iba zo štyroch písmen-nukleotidov, ktoré sa líšia dusíkatými bázami: A, T, G, C.
Základné vlastnosti genetického kódu:
1. Genetický kód trojčatá. Triplet (kodón) je sekvencia troch nukleotidov kódujúcich jednu aminokyselinu. Keďže proteíny obsahujú 20 aminokyselín, je zrejmé, že každá z nich nemôže byť kódovaná jedným nukleotidom ( Keďže v DNA sú len štyri typy nukleotidov, v tomto prípade zostáva nekódovaných 16 aminokyselín). Dva nukleotidy tiež nestačia na kódovanie aminokyselín, pretože v tomto prípade môže byť kódovaných iba 16 aminokyselín. To znamená, že najmenší počet nukleotidov kódujúcich jednu aminokyselinu musí byť aspoň tri. V tomto prípade je počet možných nukleotidových tripletov 43 = 64.
2. Redundancia (degenerácia) Kód je dôsledkom jeho tripletovej povahy a znamená, že jedna aminokyselina môže byť kódovaná niekoľkými tripletmi (keďže existuje 20 aminokyselín a 64 tripletov), s výnimkou metionínu a tryptofánu, ktoré sú kódované iba jedným tripletom. Niektoré triplety navyše vykonávajú špecifické funkcie: v molekule mRNA sú triplety UAA, UAG, UGA stop kodóny, t.j. zastaviť-signály, ktoré zastavujú syntézu polypeptidového reťazca. Triplet zodpovedajúci metionínu (AUG), nachádzajúci sa na začiatku reťazca DNA, nekóduje aminokyselinu, ale plní funkciu iniciačného (vzrušujúceho) čítania.
3. Jednoznačnosť kód - súčasne s redundanciou má kód vlastnosť jednoznačnosť : každý kodón sa len zhoduje jeden určitú aminokyselinu.
4. Kolinearita kód, t.j. nukleotidová sekvencia v géne presne tak zodpovedá poradiu aminokyselín v proteíne.
5. Genetický kód neprekrývajúce sa a kompaktné , teda neobsahuje „interpunkčné znamienka“. To znamená, že proces čítania nepripúšťa možnosť prekrývania stĺpcov (tripletov) a od určitého kodónu čítanie pokračuje nepretržite, triplet po triplete, až kým zastaviť- signály ( stop kodóny).
6. Genetický kód univerzálny , teda jadrové gény všetkých organizmov kódujú informácie o proteínoch rovnakým spôsobom, bez ohľadu na úroveň organizácie a systematické postavenie týchto organizmov.
Existovať tabuľky genetického kódu na dešifrovanie kodóny mRNA a konštrukcia reťazcov proteínových molekúl.
Reakcie syntézy matrice.
V živých systémoch sa vyskytujú reakcie neznáme v neživej prírode - reakcie syntézy matrice.
pojem "matica" v technológii označujú formu používanú na odlievanie mincí, medailí a typografických fontov: tvrdený kov presne reprodukuje všetky detaily formy používanej na odlievanie. Matricová syntéza pripomína odlievanie na matricu: nové molekuly sa syntetizujú presne v súlade s plánom stanoveným v štruktúre existujúcich molekúl.
Princíp matice spočíva v jadre najdôležitejšie syntetické reakcie bunky, ako je syntéza nukleových kyselín a proteínov. Tieto reakcie zabezpečujú presnú, prísne špecifickú sekvenciu monomérnych jednotiek v syntetizovaných polyméroch.
Prebieha tu smerová akcia. ťahanie monomérov na konkrétne miesto bunky – na molekuly, ktoré slúžia ako matrica, kde prebieha reakcia. Ak by takéto reakcie nastali v dôsledku náhodných zrážok molekúl, postupovali by nekonečne pomaly. Syntéza komplexných molekúl na princípe templátu sa vykonáva rýchlo a presne. Úloha matice makromolekuly nukleových kyselín hrajú v matricových reakciách DNA alebo RNA .
Monomérne molekuly z ktorých je polymér syntetizovaný - nukleotidy alebo aminokyseliny - v súlade s princípom komplementarity, sú umiestnené a fixované na matrici v presne definovanom, špecifikovanom poradí.
Potom sa to stane "zosieťovanie" monomérnych jednotiek do polymérneho reťazca a hotový polymér sa vypustí z matrice.
Potom matrica je pripravená na zostavenie novej molekuly polyméru. Je jasné, že tak ako na danú formu je možné odliať len jednu mincu alebo jedno písmeno, tak na danú molekulu matrice možno „poskladať“ iba jeden polymér.
Typ reakcie matice- špecifikum chémie živých sústav. Sú základom základnej vlastnosti všetkých živých vecí - ich schopnosti reprodukovať svoj vlastný druh.
Reakcie syntézy šablón
1. replikácia DNA - replikácia (z lat. replicatio - obnova) - proces syntézy dcérskej molekuly deoxyribonukleovej kyseliny na matrici materskej molekuly DNA. Pri následnom delení materskej bunky dostane každá dcérska bunka jednu kópiu molekuly DNA, ktorá je identická s DNA pôvodnej materskej bunky. Tento proces zabezpečuje presné odovzdávanie genetických informácií z generácie na generáciu. Replikáciu DNA uskutočňuje komplexný enzýmový komplex pozostávajúci z 15-20 rôznych proteínov, tzv replisome . Materiálom na syntézu sú voľné nukleotidy prítomné v cytoplazme buniek. Biologický význam replikácie spočíva v presnom prenose dedičnej informácie z materskej molekuly na dcérske molekuly, ku ktorému bežne dochádza pri delení somatických buniek.
Molekula DNA pozostáva z dvoch komplementárnych reťazcov. Tieto reťazce sú držané pohromade slabými vodíkovými väzbami, ktoré môžu byť rozbité enzýmami. Molekula DNA je schopná samoduplikácie (replikácie) a na každej starej polovici molekuly sa syntetizuje nová polovica.
Okrem toho môže byť molekula mRNA syntetizovaná na molekule DNA, ktorá potom prenáša informácie prijaté z DNA na miesto syntézy proteínov.
Prenos informácií a syntéza proteínov prebieha podľa matricového princípu, ktorý je porovnateľný s prevádzkou tlačiarenského lisu v tlačiarni. Informácie z DNA sa mnohokrát kopírujú. Ak sa pri kopírovaní vyskytnú chyby, budú sa opakovať vo všetkých nasledujúcich kópiách.
Pravda, niektoré chyby pri kopírovaní informácií molekulou DNA sa dajú opraviť – proces eliminácie chýb sa nazýva reparáciu. Prvou z reakcií v procese prenosu informácií je replikácia molekuly DNA a syntéza nových reťazcov DNA.
2. Prepis (z latinského transcriptio - prepisovanie) - proces syntézy RNA pomocou DNA ako šablóny, vyskytujúci sa vo všetkých živých bunkách. Inými slovami, ide o prenos genetickej informácie z DNA do RNA.
Transkripciu katalyzuje enzým DNA-dependentná RNA polymeráza. RNA polymeráza sa pohybuje pozdĺž molekuly DNA v smere 3" → 5". Transkripcia pozostáva z etáp iniciácia, predĺženie a ukončenie . Jednotkou transkripcie je operón, fragment molekuly DNA pozostávajúci z promótor, prepisovaná časť a terminátor . mRNA pozostáva z jedného reťazca a je syntetizovaná na DNA v súlade s pravidlom komplementarity za účasti enzýmu, ktorý aktivuje začiatok a koniec syntézy molekuly mRNA.
Hotová molekula mRNA vstupuje do cytoplazmy na ribozómy, kde dochádza k syntéze polypeptidových reťazcov.
3. Vysielanie (z lat. preklad- prenos, pohyb) - proces syntézy bielkovín z aminokyselín na matrici informačnej (messenger) RNA (mRNA, mRNA), ktorú vykonáva ribozóm. Inými slovami, toto je proces prekladu informácie obsiahnutej v sekvencii nukleotidov mRNA do sekvencie aminokyselín v polypeptide.
4. Reverzná transkripcia je proces tvorby dvojvláknovej DNA na základe informácií z jednovláknovej RNA. Tento proces sa nazýva reverzná transkripcia, pretože prenos genetickej informácie prebieha v „reverznom“ smere vzhľadom na transkripciu. Myšlienka reverznej transkripcie bola spočiatku veľmi nepopulárna, pretože bola v rozpore s centrálnou dogmou molekulárnej biológie, ktorá predpokladala, že DNA sa prepíše do RNA a potom sa preloží do proteínov.
V roku 1970 však Temin a Baltimore nezávisle na sebe objavili enzým tzv reverzná transkriptáza (revertáza)
a nakoniec sa potvrdila možnosť reverznej transkripcie. V roku 1975 boli ocenení Temin a Baltimore nobelová cena v oblasti fyziológie a medicíny. Niektoré vírusy (napríklad vírus ľudskej imunodeficiencie, ktorý spôsobuje infekciu HIV) majú schopnosť prepisovať RNA do DNA. HIV má RNA genóm, ktorý je integrovaný do DNA. Výsledkom je, že DNA vírusu môže byť kombinovaná s genómom hostiteľskej bunky. Hlavný enzým zodpovedný za syntézu DNA z RNA je tzv spätný chod. Jednou z funkcií spätného chodu je vytvárať komplementárna DNA
(cDNA) z vírusového genómu. Asociovaný enzým ribonukleáza štiepi RNA a reverzná syntetizuje cDNA z dvojitej špirály DNA. cDNA je integrovaná do genómu hostiteľskej bunky integrázou. Výsledkom je syntéza vírusových proteínov hostiteľskou bunkou, ktoré tvoria nové vírusy. V prípade HIV je naprogramovaná aj apoptóza (bunková smrť) T-lymfocytov. V iných prípadoch môže bunka zostať distribútorom vírusov.
Sekvenciu matricových reakcií počas biosyntézy proteínov je možné znázorniť vo forme diagramu.
teda biosyntéza bielkovín- ide o jeden z typov plastovej výmeny, počas ktorej sa dedičná informácia zakódovaná v génoch DNA implementuje do špecifickej sekvencie aminokyselín v molekulách bielkovín.
Proteínové molekuly sú v podstate polypeptidové reťazce zložené z jednotlivých aminokyselín. Aminokyseliny však nie sú dostatočne aktívne na to, aby sa navzájom spojili. Preto predtým, než sa navzájom spoja a vytvoria molekulu proteínu, musia aminokyseliny Aktivovať . K tejto aktivácii dochádza pôsobením špeciálnych enzýmov.
V dôsledku aktivácie sa aminokyselina stáva labilnejšou a pôsobením toho istého enzýmu sa viaže na t- RNA. Každá aminokyselina zodpovedá prísne špecifickému t- RNA, ktorý nájde „svoju“ aminokyselinu a prevody to do ribozómu.
V dôsledku toho rôzne aktivované aminokyseliny kombinované s vlastnými T- RNA. Ribozóm je ako dopravník zostaviť proteínový reťazec z rôznych aminokyselín, ktoré mu boli dodané.
Súčasne s t-RNA, na ktorej „sedí“ jej vlastná aminokyselina signál„z DNA, ktorá je obsiahnutá v jadre. V súlade s týmto signálom sa v ribozóme syntetizuje jeden alebo druhý proteín.
Riadiaci vplyv DNA na syntézu proteínov sa neuskutočňuje priamo, ale pomocou špeciálneho sprostredkovateľa - matice alebo messenger RNA (m-RNA alebo mRNA), ktorý syntetizované do jadra e pod vplyvom DNA, takže jeho zloženie odráža zloženie DNA. Molekula RNA je ako odliatok formy DNA. Syntetizovaná mRNA vstupuje do ribozómu a akoby ju prenáša do tejto štruktúry plánovať- v akom poradí sa musia aktivované aminokyseliny vstupujúce do ribozómu navzájom kombinovať, aby sa syntetizoval konkrétny proteín? Inak, genetická informácia zakódovaná v DNA sa prenesie do mRNA a potom do proteínu.
Molekula mRNA vstupuje do ribozómu a stehy jej. Určí sa jeho segment, ktorý sa momentálne nachádza v ribozóme kodón (triplet), interaguje úplne špecifickým spôsobom s tými, ktoré sú mu štrukturálne podobné triplet (antikodón) v transferovej RNA, ktorá priviedla aminokyselinu do ribozómu.
Transferová RNA so svojou aminokyselinou sa zhoduje so špecifickým kodónom mRNA a spája s ním; do ďalšej susednej časti mRNA pridá sa ďalšia tRNA s inou aminokyselinou a tak ďalej, kým sa neprečíta celý reťazec i-RNA, kým sa všetky aminokyseliny nezredukujú v príslušnom poradí, čím sa vytvorí proteínová molekula. A tRNA, ktorá dodáva aminokyselinu do špecifickej časti polypeptidového reťazca, zbavený svojich aminokyselín a opúšťa ribozóm.
Potom, opäť v cytoplazme, sa k nej môže pripojiť požadovaná aminokyselina a opäť ju preniesť do ribozómu. V procese syntézy bielkovín sa súčasne nezúčastňuje jeden, ale niekoľko ribozómov - polyribozómov.
Hlavné fázy prenosu genetickej informácie:
1. Syntéza DNA ako templátu pre mRNA (transkripcia)
2. Syntéza polypeptidového reťazca v ribozómoch podľa programu obsiahnutého v mRNA (translácia)
.
Štádiá sú univerzálne pre všetky živé bytosti, ale časové a priestorové vzťahy týchto procesov sa u pro- a eukaryotov líšia.
U prokaryota transkripcia a translácia môžu prebiehať súčasne, pretože DNA sa nachádza v cytoplazme. U eukaryoty transkripcia a translácia sú striktne oddelené v priestore a čase: v jadre dochádza k syntéze rôznych RNA, po ktorej musia molekuly RNA opustiť jadro prechodom cez jadrovú membránu. RNA sú potom transportované v cytoplazme do miesta syntézy proteínov.
Dedičná informácia je informácia o štruktúre proteínu (informácia o aké aminokyseliny v akom poradí spájať počas syntézy primárnej proteínovej štruktúry).
Informácie o štruktúre bielkovín sú zakódované v DNA, ktorá je u eukaryotov súčasťou chromozómov a nachádza sa v jadre. Úsek DNA (chromozóm), v ktorom je zakódovaná informácia o jednom proteíne, sa nazýva tzv gén.
Prepis- Ide o prepis informácie z DNA na mRNA (informačná RNA). mRNA prenáša informácie z jadra do cytoplazmy, do miesta syntézy proteínov (do ribozómu).
Vysielanie je proces biosyntézy bielkovín. Vo vnútri ribozómu sú tRNA antikodóny pripojené ku kodónom mRNA podľa princípu komplementarity. Ribozóm spája aminokyseliny, ktoré prináša tRNA, s peptidovou väzbou za vzniku proteínu.
Reakcie transkripcie, translácie, ako aj replikácie (zdvojenie DNA) sú reakcie syntéza matrice. DNA slúži ako templát pre syntézu mRNA a mRNA slúži ako templát pre syntézu proteínov.
Genetický kód je spôsob, akým sa informácie o štruktúre proteínu zapisujú do DNA.
Vlastnosti génového kódu
1) Triplety: Jedna aminokyselina je kódovaná tromi nukleotidmi. Tieto 3 nukleotidy v DNA sa nazývajú triplet, v mRNA - kodón, v tRNA - antikodón (ale v jednotnej štátnej skúške môže existovať aj „triplet kódu“ atď.)
2) Nadbytok(degenerácia): existuje len 20 aminokyselín a existuje 61 tripletov kódujúcich aminokyseliny, takže každá aminokyselina je kódovaná niekoľkými tripletmi.
3) Jednoznačnosť: Každý triplet (kodón) kóduje iba jednu aminokyselinu.
4) Všestrannosť: Genetický kód je rovnaký pre všetky živé organizmy na Zemi.
Úlohy
Problémy s počtom nukleotidov/aminokyselín
3 nukleotidy = 1 triplet = 1 aminokyselina = 1 tRNA
Úlohy v ATGC
DNA mRNA tRNA
A U A
T A U
G C G
Ts G Ts
Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. mRNA je kópia
1) jeden gén alebo skupina génov
2) reťazce proteínových molekúl
3) jedna molekula proteínu
4) časti plazmatickej membrány
Odpoveď
Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Primárna štruktúra molekuly proteínu, špecifikovaná nukleotidovou sekvenciou mRNA, sa vytvára v procese
1) vysiela
2) transkripcie
3) zdvojenie
4) denaturácia
Odpoveď
Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Ktorá sekvencia správne odráža cestu implementácie genetickej informácie
1) gén --> mRNA --> proteín --> vlastnosť
2) vlastnosť --> proteín --> mRNA --> gén --> DNA
3) mRNA --> gén --> proteín --> vlastnosť
4) gén --> DNA --> vlastnosť --> proteín
Odpoveď
Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Vyberte správnu sekvenciu prenosu informácií v procese syntézy bielkovín v bunke
1) DNA -> messenger RNA -> proteín
2) DNA -> transferová RNA -> proteín
3) ribozomálna RNA -> transferová RNA -> proteín
4) ribozomálna RNA -> DNA -> transferová RNA -> proteín
Odpoveď
Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Rovnaká aminokyselina zodpovedá antikodónu CAA na transferovej RNA a tripletu na DNA
1) CAA
2) TsUU
3) GTT
4) GAA
Odpoveď
Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Antikodón AAU na transferovej RNA zodpovedá tripletu na DNA
1) TTA
2) AAT
3) AAA
4) TTT
Odpoveď
Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Každá aminokyselina v bunke je kódovaná
1) jedna molekula DNA
2) niekoľko trojíc
3) niekoľko génov
4) jeden nukleotid
Odpoveď
Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Funkčná jednotka genetického kódu
1) nukleotid
2) triplet
3) aminokyselina
4) tRNA
Odpoveď
Vyberte tri možnosti. V dôsledku reakcií matricového typu sa syntetizujú molekuly
1) polysacharidy
2) DNA
3) monosacharidy
4) mRNA
5) lipidy
6) veverička
Odpoveď
1. Určte postupnosť procesov, ktoré zabezpečujú biosyntézu bielkovín. Zapíšte si zodpovedajúcu postupnosť čísel.
1) tvorba peptidových väzieb medzi aminokyselinami
2) pripojenie antikodónu tRNA ku komplementárnemu kodónu mRNA
3) syntéza molekúl mRNA na DNA
4) pohyb mRNA v cytoplazme a jej umiestnenie na ribozóme
5) dodanie aminokyselín do ribozómu pomocou tRNA
Odpoveď
2. Stanovte postupnosť procesov biosyntézy bielkovín v bunke. Zapíšte si zodpovedajúcu postupnosť čísel.
1) tvorba peptidovej väzby medzi aminokyselinami
2) interakcia medzi kodónom mRNA a antikodónom tRNA
3) uvoľnenie tRNA z ribozómu
4) spojenie mRNA s ribozómom
5) uvoľnenie mRNA z jadra do cytoplazmy
6) syntéza mRNA
Odpoveď
3. Stanovte postupnosť procesov v biosyntéze bielkovín. Zapíšte si zodpovedajúcu postupnosť čísel.
1) syntéza mRNA na DNA
2) dodanie aminokyselín do ribozómu
3) tvorba peptidovej väzby medzi aminokyselinami
4) pridanie aminokyseliny k tRNA
5) spojenie mRNA s dvoma ribozomálnymi podjednotkami
Odpoveď
4. Stanovte postupnosť štádií biosyntézy bielkovín. Zapíšte si zodpovedajúcu postupnosť čísel.
1) oddelenie molekuly proteínu od ribozómu
2) pripojenie tRNA k štartovaciemu kodónu
3) transkripcia
4) predĺženie polypeptidového reťazca
5) uvoľnenie mRNA z jadra do cytoplazmy
Odpoveď
5. Stanovte správnu postupnosť procesov biosyntézy bielkovín. Zapíšte si zodpovedajúcu postupnosť čísel.
1) pridanie aminokyseliny k peptidu
2) syntéza mRNA na DNA
3) rozpoznanie kodónom antikodónu
4) kombinovanie mRNA s ribozómom
5) uvoľnenie mRNA do cytoplazmy
Odpoveď
Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Ktorý antikodón prenosovej RNA zodpovedá tripletu TGA v molekule DNA
1) ACU
2) TsUG
3) UGA
4) AHA
Odpoveď
Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Genetický kód je univerzálny, pretože
1) každá aminokyselina je kódovaná trojicou nukleotidov
2) miesto aminokyseliny v molekule proteínu je určené rôznymi tripletmi
3) je to rovnaké pre všetky tvory žijúce na Zemi
4) niekoľko tripletov kóduje jednu aminokyselinu
Odpoveď
Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Úsek DNA obsahujúci informácie o jednom polypeptidovom reťazci sa nazýva
1) chromozóm
2) triplet
3) genóm
4) kód
Odpoveď
Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Preklad je proces, ktorým
1) počet reťazcov DNA sa zdvojnásobí
2) mRNA sa syntetizuje na matrici DNA
3) proteíny sa syntetizujú na matrici mRNA v ribozóme
4) vodíkové väzby medzi molekulami DNA sú prerušené
Odpoveď
Vyberte tri možnosti. Na rozdiel od fotosyntézy prebieha biosyntéza bielkovín
1) v chloroplastoch
2) v mitochondriách
3) pri plastických výmenných reakciách
4) v reakciách matricového typu
5) v lyzozómoch
6) v leukoplastoch
Odpoveď
Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Matricou pre transláciu je molekula
1) tRNA
2) DNA
3) rRNA
4) mRNA
Odpoveď
Všetky nasledujúce znaky okrem dvoch možno použiť na opis funkcií nukleových kyselín v bunke. Identifikujte dve charakteristiky, ktoré „vypadli“ zo všeobecného zoznamu, a zapíšte si čísla, pod ktorými sú uvedené v tabuľke.
1) vykonávať homeostázu
2) prenos dedičnej informácie z jadra do ribozómu
3) podieľať sa na biosyntéze bielkovín
4) sú súčasťou bunkovej membrány
5) transport aminokyselín
Odpoveď
AMINOKYSELINY - mRNA KODÓNY
Koľko kodónov mRNA kóduje informácie o 20 aminokyselinách? Do odpovede zapíšte iba zodpovedajúce číslo.
Odpoveď
AMINOKYSELINY - NUKLEOTIDY mRNA
1. Časť polypeptidu pozostáva z 28 aminokyselinových zvyškov. Určte počet nukleotidov v časti mRNA obsahujúcej informácie o primárnej štruktúre proteínu.
Odpoveď
2. Koľko nukleotidov obsahuje m-RNA, ak z nej syntetizovaný proteín pozostáva zo 180 aminokyselinových zvyškov? Do odpovede zapíšte iba zodpovedajúce číslo.
Odpoveď
3. Koľko nukleotidov obsahuje m-RNA, ak z nej syntetizovaný proteín pozostáva z 250 aminokyselinových zvyškov? Do odpovede zapíšte iba zodpovedajúce číslo.
Odpoveď
4. Proteín pozostáva z 220 aminokyselinových jednotiek (zvyškov). Určte počet nukleotidov v oblasti molekuly mRNA kódujúcej tento proteín. Do odpovede zapíšte iba zodpovedajúce číslo.
Odpoveď
AMINOKYSELINY - DNA NUKLEOTIDY
1. Proteín pozostáva zo 140 aminokyselinových zvyškov. Koľko nukleotidov je v génovej oblasti, ktorá kóduje primárnu štruktúru tohto proteínu?
Odpoveď
2. Proteín pozostáva zo 180 aminokyselinových zvyškov. Koľko nukleotidov je v géne, ktorý kóduje sekvenciu aminokyselín v tomto proteíne. Do odpovede zapíšte iba zodpovedajúce číslo.
Odpoveď
3. Fragment molekuly DNA kóduje 36 aminokyselín. Koľko nukleotidov obsahuje tento fragment molekuly DNA? Do odpovede zapíšte zodpovedajúce číslo.
Odpoveď
4. Polypeptid pozostáva z 20 aminokyselinových jednotiek. Určte počet nukleotidov v génovej oblasti, ktoré kódujú tieto aminokyseliny v polypeptide. Napíšte svoju odpoveď ako číslo.
Odpoveď
5. Koľko nukleotidov v génovej časti kóduje proteínový fragment s 25 aminokyselinovými zvyškami? Vo svojej odpovedi napíšte iba zodpovedajúce číslo.
Odpoveď
6. Koľko nukleotidov vo fragmente reťazca templátu DNA kóduje 55 aminokyselín v polypeptidovom fragmente? Do odpovede zapíšte iba zodpovedajúce číslo.
Odpoveď
AMINOKYSELINY - tRNA
1. Aký počet tRNA sa podieľal na syntéze proteínu, ktorý obsahuje 130 aminokyselín? Do odpovede napíšte zodpovedajúce číslo.
Odpoveď
2. Fragment molekuly proteínu pozostáva z 25 aminokyselín. Koľko molekúl tRNA sa podieľalo na jej tvorbe? Do odpovede zapíšte iba zodpovedajúce číslo.
Odpoveď
3. Koľko molekúl transferovej RNA sa podieľalo na translácii, ak oblasť génu obsahuje 300 nukleotidových zvyškov? Do odpovede zapíšte iba zodpovedajúce číslo.
Odpoveď
4. Proteín pozostáva z 220 aminokyselinových jednotiek (zvyškov). Určte počet molekúl tRNA potrebných na transport aminokyselín do miesta syntézy proteínov. Do odpovede zapíšte iba zodpovedajúce číslo.
Odpoveď
AMINOKYSELINY - TROJKY
1. Koľko tripletov obsahuje fragment DNA kódujúci 36 aminokyselín? Do odpovede zapíšte zodpovedajúce číslo.
Odpoveď
2. Koľko tripletov kóduje 32 aminokyselín? Vo svojej odpovedi napíšte iba zodpovedajúce číslo.
Odpoveď
NUKLEOTIDY - AMINOKYSELINY
1. Aký počet aminokyselín je zašifrovaný v génovej sekcii obsahujúcej 129 nukleotidových zvyškov?
Odpoveď
2. Koľko aminokyselín kóduje 900 nukleotidov? Vo svojej odpovedi napíšte iba zodpovedajúce číslo.
Odpoveď
3. Aký je počet aminokyselín v bielkovine, ak jej kódujúci gén pozostáva zo 600 nukleotidov? Vo svojej odpovedi napíšte iba zodpovedajúce číslo.
Odpoveď
4. Koľko aminokyselín kóduje 1203 nukleotidov? Vo svojej odpovedi napíšte len počet aminokyselín.
Odpoveď
5. Koľko aminokyselín je potrebných na syntézu polypeptidu, ak kódujúca časť mRNA obsahuje 108 nukleotidov? Do odpovede zapíšte iba zodpovedajúce číslo.
Odpoveď
mRNA NUKLEOTIDY - DNA NUKLEOTIDY
Molekula mRNA, ktorej fragment obsahuje 33 nukleotidových zvyškov, sa podieľa na syntéze proteínov. Určite počet nukleotidových zvyškov v časti reťazca templátu DNA.
Odpoveď
NUKLEOTIDY - tRNA
Aký počet transportných molekúl RNA sa podieľal na translácii, ak oblasť génu obsahuje 930 nukleotidových zvyškov?
Odpoveď
TRIPLETY - mRNA NUKLEOTIDY
Koľko nukleotidov je vo fragmente molekuly mRNA, ak fragment kódujúceho reťazca DNA obsahuje 130 tripletov? Do odpovede zapíšte iba zodpovedajúce číslo.
Odpoveď
tRNA - AMINOKYSELINY
Určte počet aminokyselín v proteíne, ak sa do procesu translácie zapojilo 150 molekúl tRNA. Do odpovede zapíšte iba zodpovedajúce číslo.
Odpoveď
LEN
Koľko nukleotidov tvorí jeden kodón mRNA?
Odpoveď
Koľko nukleotidov tvorí jeden stop kodón mRNA?
Odpoveď
Koľko nukleotidov tvorí antikodón tRNA?
Odpoveď
ŤAŽKÉ
Proteín má relatívnu molekulovú hmotnosť 6000. Určte počet aminokyselín v molekule proteínu, ak je relatívna molekulová hmotnosť jedného aminokyselinového zvyšku 120. Do odpovede zapíšte iba zodpovedajúce číslo.
Odpoveď
V dvoch vláknach molekuly DNA je 3000 nukleotidov. Informácie o štruktúre proteínu sú zakódované na jednom z reťazcov. Spočítajte, koľko aminokyselín je kódovaných na jednom reťazci DNA. Vo svojej odpovedi zapíšte len číslo zodpovedajúce počtu aminokyselín.
Odpoveď
SET
1. V procese translácie molekuly oxytocínového hormónu bolo zapojených 9 molekúl tRNA. Určte počet aminokyselín, ktoré tvoria syntetizovaný proteín, ako aj počet tripletov a nukleotidov, ktoré tento proteín kóduje. Čísla píšte v poradí uvedenom v úlohe, bez oddeľovačov (medzer, čiarok atď.).
Odpoveď
2. Časť molekuly proteínu obsahuje 3 aminokyseliny. Koľko nukleotidov mRNA, tripletov mRNA a transferových RNA bolo potrebných na syntézu tejto oblasti? Čísla píšte v poradí uvedenom v úlohe, bez oddeľovačov (medzer, čiarok atď.).
Odpoveď
3. Úsek molekuly DNA obsahuje 10 tripletov. Koľko aminokyselín je zašifrovaných v tejto časti? Koľko nukleotidov messenger RNA je potrebných a koľko prenosových RNA je potrebných na syntézu časti molekuly proteínu pozostávajúcej z týchto aminokyselín? Čísla píšte v poradí uvedenom v úlohe, bez oddeľovačov (medzer, čiarok atď.).
Odpoveď
4. Proteín pozostáva z 240 aminokyselín. Určte počet nukleotidov mRNA a DNA kódujúcich tieto aminokyseliny a celkový počet molekuly tRNA, ktoré sú nevyhnutné na transport týchto aminokyselín do miesta syntézy proteínov. Čísla píšte v poradí uvedenom v úlohe, bez oddeľovačov (medzer, čiarok atď.).
Odpoveď
Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Rovnaká aminokyselina zodpovedá antikodónu UCA na transferovej RNA a tripletu v géne na DNA
1) GTA
2) ACA
3) TGT
4) TCA
Odpoveď
Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Syntéza hemoglobínu v bunke je riadená určitým segmentom molekuly DNA, ktorý je tzv
1) kodón
2) triplet
3) genetický kód
4) genóm
Odpoveď
V ktorých z uvedených bunkových organel prebiehajú reakcie syntézy matrice? Identifikujte tri pravdivé tvrdenia zo všeobecného zoznamu a zapíšte čísla, pod ktorými sú uvedené.
1) centrioly
2) lyzozómy
3) Golgiho aparát
4) ribozómy
5) mitochondrie
6) chloroplasty
Odpoveď
Pozrite sa na obrázok znázorňujúci procesy prebiehajúce v bunke a uveďte A) názov procesu označený písmenom A, B) názov procesu označený písmenom B, C) názov typu chemické reakcie. Pre každé písmeno vyberte zodpovedajúci výraz z poskytnutého zoznamu.
1) replikácia
2) transkripcia
3) vysielať
4) denaturácia
5) exotermické reakcie
6) substitučné reakcie
7) reakcie syntézy matrice
8) štiepiace reakcie
Odpoveď
Pozrite sa na obrázok a označte (A) názov procesu 1, (B) názov procesu 2, (c) konečný produkt procesu 2. Pre každé písmeno vyberte zodpovedajúci termín alebo pojem z poskytnutého zoznamu.
1) tRNA
2) polypeptid
3) ribozóm
4) replikácia
5) vysielať
6) konjugácia
7) ATP
8) transkripcia
Odpoveď
1. Vytvorte súlad medzi procesmi a štádiami syntézy proteínov: 1) transkripcia, 2) translácia. Napíšte čísla 1 a 2 v správnom poradí.
A) prenos aminokyselín tRNA
B) DNA je zapojená
B) syntéza mRNA
D) tvorba polypeptidového reťazca
D) sa vyskytuje na ribozóme
Odpoveď
2. Vytvorte súlad medzi charakteristikami a procesmi: 1) transkripcia, 2) preklad. Napíšte čísla 1 a 2 v poradí zodpovedajúcom písmenám.
A) Syntetizujú sa tri typy RNA
B) prebieha pomocou ribozómov
C) medzi monomérmi vzniká peptidová väzba
D) u eukaryotov sa vyskytuje v jadre
D) DNA sa používa ako matrica
E) uskutočňované enzýmom RNA polymerázou
Odpoveď
Vytvorte súlad medzi charakteristikami a typmi maticových reakcií: 1) replikácia, 2) transkripcia, 3) translácia. Napíšte čísla 1-3 v poradí zodpovedajúcom písmenám.
A) Reakcie prebiehajú na ribozómoch.
B) RNA slúži ako templát.
C) Vytvorí sa biopolymér obsahujúci nukleotidy s tymínom.
D) Syntetizovaný polymér obsahuje deoxyribózu.
D) Syntetizuje sa polypeptid.
E) Sú syntetizované molekuly RNA.
Odpoveď
Všetky znaky uvedené nižšie, okrem dvoch, sa používajú na opis procesu znázorneného na obrázku. Identifikujte dve charakteristiky, ktoré „vypadli“ zo všeobecného zoznamu, a zapíšte si čísla, pod ktorými sú uvedené.
1) podľa princípu komplementarity sa nukleotidová sekvencia molekuly DNA preloží do nukleotidovej sekvencie molekúl rôzne druhy RNA
2) proces premeny nukleotidovej sekvencie na aminokyselinovú sekvenciu
3) proces prenosu genetickej informácie z jadra do miesta syntézy bielkovín
4) proces prebieha v ribozómoch
5) výsledkom procesu je syntéza RNA
Odpoveď
Molekulová hmotnosť polypeptidu je 30 000 c.u. Určte dĺžku génu, ktorý ho kóduje, ak molekulová hmotnosť jednej aminokyseliny je v priemere 100 a vzdialenosť medzi nukleotidmi v DNA je 0,34 nm. Do odpovede zapíšte iba zodpovedajúce číslo.
Odpoveď
Vyberte dve z nižšie uvedených reakcií, ktoré súvisia s reakciami syntézy matrice. Zapíšte si čísla, pod ktorými sú uvedené.
1) syntéza celulózy
2) Syntéza ATP
3) biosyntéza bielkovín
4) oxidácia glukózy
5) replikácia DNA
Odpoveď
Vyberte tri správne odpovede zo šiestich a zapíšte si čísla, pod ktorými sú uvedené v tabuľke. Matricové reakcie v bunkách zahŕňajú
1) replikácia DNA
2) fotolýza vody
3) Syntéza RNA
4) chemosyntéza
5) biosyntéza bielkovín
6) Syntéza ATP
Odpoveď
Všetky nasledujúce charakteristiky, okrem dvoch, možno použiť na opis procesu biosyntézy proteínov v bunke. Identifikujte dve charakteristiky, ktoré „vypadli“ zo všeobecného zoznamu, a zapíšte si čísla, pod ktorými sú uvedené vo vašej odpovedi.
1) Proces prebieha v prítomnosti enzýmov.
2) Ústrednú úlohu v tomto procese majú molekuly RNA.
3) Proces je sprevádzaný syntézou ATP.
4) Aminokyseliny slúžia ako monoméry na tvorbu molekúl.
5) Zostavenie proteínových molekúl sa uskutočňuje v lyzozómoch.
Odpoveď
Nájdite tri chyby v danom texte. Uveďte čísla návrhov, v ktorých sú predložené.(1) Počas biosyntézy proteínov dochádza k reakciám syntézy matrice. (2) Reakcie syntézy šablón zahŕňajú iba replikačné a transkripčné reakcie. (3) V dôsledku transkripcie sa syntetizuje mRNA, ktorej templátom je celá molekula DNA. (4) Po prechode cez póry jadra sa mRNA dostane do cytoplazmy. (5) Messenger RNA sa podieľa na syntéze tRNA. (6) Transferová RNA dodáva aminokyseliny na zostavenie proteínov. (7) Energia molekúl ATP sa vynakladá na spojenie každej aminokyseliny s tRNA.
Odpoveď
Všetky nasledujúce pojmy okrem dvoch sa používajú na opis prekladu. Identifikujte dve charakteristiky, ktoré „vypadnú“ zo všeobecného zoznamu, a zapíšte čísla, pod ktorými sú uvedené.
1) syntéza matrice
2) mitotické vreteno
3) polyzóm
4) peptidová väzba
5) vyššie mastné kyseliny
Odpoveď
Všetky charakteristiky uvedené nižšie, okrem dvoch, sa používajú na opis procesov nevyhnutných na syntézu polypeptidového reťazca. Identifikujte dve charakteristiky, ktoré „vypadli“ zo všeobecného zoznamu, a zapíšte si čísla, pod ktorými sú uvedené.
1) transkripcia messengerovej RNA v jadre
2) transport aminokyselín z cytoplazmy do ribozómu
3) replikácia DNA
4) tvorba kyseliny pyrohroznovej
5) spojenie aminokyselín
Odpoveď
© D.V. Pozdnyakov, 2009-2019
Klasifikácia génov
1) Podľa povahy interakcie v alelickom páre:
Dominantný (gén schopný potlačiť prejav recesívneho génu, alelického k nemu); - recesívny (gén, ktorého expresia je potlačená jeho alelickým dominantným génom).
2) Funkčná klasifikácia:
2) Genetický kód- sú to určité kombinácie nukleotidov a sekvencia ich umiestnenia v molekule DNA. Toto je metóda charakteristická pre všetky živé organizmy kódovania aminokyselinovej sekvencie proteínov pomocou sekvencie nukleotidov.
DNA využíva štyri nukleotidy - adenín (A), guanín (G), cytozín (C), tymín (T), ktoré sa v ruskej literatúre označujú písmenami A, G, T a C. Tieto písmená tvoria abecedu tzv. genetický kód. RNA používa rovnaké nukleotidy, s výnimkou tymínu, ktorý je nahradený podobným nukleotidom – uracilom, ktorý je označený písmenom U (v ruskojazyčnej literatúre U). V molekulách DNA a RNA sú nukleotidy usporiadané do reťazcov a tak sa získajú sekvencie genetických písmen.
Genetický kód
Na stavbu bielkovín v prírode sa používa 20 rôznych aminokyselín. Každý proteín je reťazec alebo niekoľko reťazcov aminokyselín v presne definovanom poradí. Táto sekvencia určuje štruktúru proteínu, a teda aj celého biologické vlastnosti. Súbor aminokyselín je tiež univerzálny pre takmer všetky živé organizmy.
Implementácia genetickej informácie v živých bunkách (t. j. syntéza proteínu kódovaného génom) sa uskutočňuje pomocou dvoch matricových procesov: transkripcia (tj syntéza mRNA na matrici DNA) a translácia genetického kódu. do aminokyselinovej sekvencie (syntéza polypeptidového reťazca na matrici mRNA). Tri po sebe idúce nukleotidy sú dostatočné na kódovanie 20 aminokyselín, ako aj stop signál označujúci koniec proteínovej sekvencie. Súbor troch nukleotidov sa nazýva triplet. Akceptované skratky zodpovedajúce aminokyselinám a kodónom sú znázornené na obrázku.
Vlastnosti genetického kódu
1. Triplety- zmysluplná jednotka kódu je kombináciou troch nukleotidov (triplet alebo kodón).
2. Kontinuita- medzi trojicami nie sú žiadne interpunkčné znamienka, to znamená, že informácie sa čítajú nepretržite.
3. Diskrétnosť- ten istý nukleotid nemôže byť súčasťou dvoch alebo viacerých tripletov súčasne.
4. Špecifickosť- špecifický kodón zodpovedá len jednej aminokyseline.
5. Degenerácia (nadbytočnosť)- niekoľko kodónov môže zodpovedať tej istej aminokyseline.
6. Všestrannosť - genetický kód funguje rovnako v organizmoch rôznej úrovne zložitosti – od vírusov až po ľudí. (na tomto sú založené metódy genetického inžinierstva)
3) prepis - proces syntézy RNA pomocou DNA ako templátu, ktorý sa vyskytuje vo všetkých živých bunkách. Inými slovami, ide o prenos genetickej informácie z DNA do RNA.
Transkripciu katalyzuje enzým DNA-dependentná RNA polymeráza. Proces syntézy RNA prebieha v smere od 5" do 3" konca, to znamená, že pozdĺž vlákna templátu DNA sa RNA polymeráza pohybuje v smere 3"->5"
Transkripcia pozostáva z fáz iniciácie, predĺženia a ukončenia.
Iniciácia transkripcie- zložitý proces, ktorý závisí od sekvencie DNA v blízkosti transkribovanej sekvencie (a u eukaryotov aj od vzdialenejších častí genómu - zosilňovačov a tlmičov) a od prítomnosti alebo neprítomnosti rôznych proteínových faktorov.
Predĺženie- pokračuje ďalšie odvíjanie DNA a syntéza RNA pozdĺž kódovacieho reťazca. rovnako ako syntéza DNA prebieha v smere 5-3
Ukončenie- akonáhle polymeráza dosiahne terminátor, okamžite sa odštiepi od DNA, lokálny hybrid DNA-RNA je zničený a novosyntetizovaná RNA je transportovaná z jadra do cytoplazmy a transkripcia je dokončená.
Spracovanie- súbor reakcií vedúcich k premene primárnych produktov transkripcie a translácie na funkčné molekuly. Funkčne neaktívne prekurzorové molekuly sú vystavené P. ribonukleové kyseliny (tRNA, rRNA, mRNA) a mnohé ďalšie. bielkoviny.
V procese syntézy katabolických enzýmov (rozklad substrátov) dochádza u prokaryotov k indukovateľnej syntéze enzýmov. To dáva bunke príležitosť prispôsobiť sa podmienkam prostredia a šetriť energiu zastavením syntézy zodpovedajúceho enzýmu, ak jeho potreba zmizne.
Na vyvolanie syntézy katabolických enzýmov sú potrebné nasledujúce podmienky:
1. Enzým sa syntetizuje iba vtedy, keď je pre bunku nevyhnutný rozklad zodpovedajúceho substrátu.
2. Pred vytvorením zodpovedajúceho enzýmu musí koncentrácia substrátu v médiu prekročiť určitú úroveň.
Mechanizmus regulácie génovej expresie v Escherichia coli je najlepšie študovaný na príklade lac operónu, ktorý riadi syntézu troch katabolických enzýmov štiepiacich laktózu. Ak je v bunke veľa glukózy a málo laktózy, promótor zostáva neaktívny a represorový proteín sa nachádza na operátorovi - transkripcia lac operónu je blokovaná. Keď množstvo glukózy v prostredí, a teda v bunke, klesá a laktóza stúpa, dochádza k nasledovným udalostiam: zvyšuje sa množstvo cyklického adenozínmonofosfátu, ten sa viaže na CAP proteín – tento komplex aktivuje promótor, na ktorý RNA polymeráza viaže; zároveň sa nadbytočná laktóza naviaže na represorový proteín a uvoľní z neho operátor – uvoľní sa cesta pre RNA polymerázu, začína sa prepis štruktúrnych génov lac operónu. Laktóza pôsobí ako induktor syntézy tých enzýmov, ktoré ju rozkladajú.
5) Regulácia génovej expresie v eukaryotoch je oveľa zložitejšia. Rôzne druhy bunky mnohobunkového eukaryotického organizmu syntetizujú množstvo identických proteínov a zároveň sa navzájom líšia súborom proteínov špecifických pre bunky daného typu. Úroveň produkcie závisí od typu bunky, ako aj od štádia vývoja organizmu. Regulácia génovej expresie sa uskutočňuje na bunkovej a organizačnej úrovni. Gény eukaryotických buniek sa delia na dva hlavné typy: prvý určuje univerzálnosť bunkových funkcií, druhý určuje (určuje) špecializované bunkové funkcie. Génové funkcie prvá skupina objaviť vo všetkých bunkách. Aby mohli vykonávať diferencované funkcie, musia špecializované bunky exprimovať špecifický súbor génov.
Chromozómy, gény a operóny eukaryotických buniek majú množstvo štrukturálnych a funkčných znakov, čo vysvetľuje zložitosť génovej expresie.
1. Operóny eukaryotických buniek majú viacero génov – regulátorov, ktoré sa môžu nachádzať na rôznych chromozómoch.
2. Štrukturálne gény, ktoré riadia syntézu enzýmov jedného biochemického procesu, môžu byť sústredené vo viacerých operónoch, nachádzajúcich sa nielen v jednej molekule DNA, ale aj vo viacerých.
3. Komplexná sekvencia molekuly DNA. Existujú informatívne a neinformatívne časti, jedinečné a opakovane sa opakujúce informatívne nukleotidové sekvencie.
4. Eukaryotické gény pozostávajú z exónov a intrónov a dozrievanie mRNA je sprevádzané excíziou intrónov zo zodpovedajúcich primárnych transkriptov RNA (pro-RNA), t.j. spájanie.
5. Proces transkripcie génu závisí od stavu chromatínu. Lokálne zhutnenie DNA úplne blokuje syntézu RNA.
6. Transkripcia v eukaryotických bunkách nie je vždy spojená s transláciou. Syntetizovaná mRNA môže byť dlho uložená vo forme informačno-zómov. Transkripcia a translácia sa vyskytujú v rôznych kompartmentoch.
7. Niektoré eukaryotické gény majú variabilnú lokalizáciu (labilné gény alebo transpozóny).
8. Metódy molekulárnej biológie odhalili inhibičný účinok histónových proteínov na syntézu mRNA.
9. Počas vývoja a diferenciácie orgánov závisí aktivita génov od hormónov, ktoré cirkulujú v tele a spôsobujú špecifické reakcie v určitých bunkách. U cicavcov je dôležité pôsobenie pohlavných hormónov.
10. V eukaryotoch je v každom štádiu ontogenézy exprimovaných 5-10% génov, zvyšok musí byť zablokovaný.
6) oprava genetického materiálu
Genetická reparácia- proces odstraňovania genetického poškodenia a obnovy dedičného aparátu, vyskytujúci sa v bunkách živých organizmov pod vplyvom špeciálnych enzýmov. Schopnosť buniek opravovať genetické poškodenie prvýkrát objavil v roku 1949 americký genetik A. Kellner. Oprava- špeciálna funkcia buniek, ktorá spočíva v schopnosti korigovať chemické poškodenia a zlomy v molekulách DNA poškodených pri normálnej biosyntéze DNA v bunke alebo v dôsledku pôsobenia fyzikálnych alebo chemických látok. Vykonáva sa špeciálnymi enzýmovými systémami bunky. Množstvo dedičných chorôb (napr. xeroderma pigmentosum) je spojených s poruchami reparačných systémov.
druhy opráv:
Priama oprava je najjednoduchší spôsob eliminácie poškodenia v DNA, ktorý zvyčajne zahŕňa špecifické enzýmy, ktoré dokážu rýchlo (zvyčajne v jednom štádiu) eliminovať zodpovedajúce poškodenie a obnoviť tak pôvodnú štruktúru nukleotidov. To je prípad napríklad O6-metylguanín DNA metyltransferázy, ktorá odstraňuje metylovú skupinu z dusíkatej bázy na jeden z vlastných cysteínových zvyškov.
Ministerstvo školstva a vedy Ruská federácia Federálna agentúra vzdelávania
Štát vzdelávacia inštitúcia vyššie odborné vzdelanie„Altajský štát Technická univerzita ich. I.I. Polzunov"
Katedra prírodných vied a systémovej analýzy
Abstrakt na tému "Genetický kód"
1. Pojem genetický kód
3. Genetické informácie
Bibliografia
1. Pojem genetický kód
Genetický kód je jednotný systém na zaznamenávanie dedičnej informácie v molekulách nukleových kyselín vo forme sekvencie nukleotidov, charakteristických pre živé organizmy. Každý nukleotid je označený veľkým písmenom, ktoré začína názov dusíkatej bázy zahrnutej v jeho zložení: - A (A) adenín; - G (G) guanín; - C(C) cytozín; - T (T) tymín (v DNA) alebo U (U) uracil (v mRNA).
Implementácia genetického kódu v bunke prebieha v dvoch fázach: transkripcia a translácia.
Prvý z nich sa vyskytuje v jadre; spočíva v syntéze molekúl mRNA na zodpovedajúcich úsekoch DNA. V tomto prípade je nukleotidová sekvencia DNA „prepísaná“ do nukleotidovej sekvencie RNA. Druhá fáza prebieha v cytoplazme, na ribozómoch; v tomto prípade sa sekvencia nukleotidov mRNA preloží do sekvencie aminokyselín v proteíne: toto štádium nastáva za účasti transferovej RNA (tRNA) a zodpovedajúcich enzýmov.
2. Vlastnosti genetického kódu
1. Trojnásobok
Každá aminokyselina je kódovaná sekvenciou 3 nukleotidov.
Triplet alebo kodón je sekvencia troch nukleotidov kódujúcich jednu aminokyselinu.
Kód nemôže byť monoplet, pretože 4 (počet rôznych nukleotidov v DNA) je menší ako 20. Kód nemôže byť dublet, pretože 16 (počet kombinácií a permutácií 4 nukleotidov z 2) je menší ako 20. Kód môže byť trojitý, pretože 64 (počet kombinácií a permutácií od 4 do 3) je viac ako 20.
2. Degenerácia.
Všetky aminokyseliny, s výnimkou metionínu a tryptofánu, sú kódované viac ako jedným tripletom: 2 aminokyseliny z 1 tripletu = 2 9 aminokyselín z 2 tripletov = 18 1 aminokyselina 3 triplety = 3 5 aminokyselín zo 4 tripletov = 20 3 aminokyselín zo 6 tripletov = 18 Spolu 61 tripletov kóduje 20 aminokyselín.
3. Prítomnosť intergénových interpunkčných znamienok.
Gén je úsek DNA, ktorý kóduje jeden polypeptidový reťazec alebo jednu molekulu tRNA, rRNA alebo sRNA.
Gény tRNA, rRNA a sRNA nekódujú proteíny.
Na konci každého génu kódujúceho polypeptid je aspoň jeden z 3 stop kodónov alebo stop signálov: UAA, UAG, UGA. Ukončia vysielanie.
K interpunkčným znamienkam zvyčajne patrí aj kodón AUG, prvý po vedúcej sekvencii. Funguje ako veľké písmeno. V tejto polohe kóduje formylmetionín (v prokaryotoch).
4. Jednoznačnosť.
Každý triplet kóduje iba jednu aminokyselinu alebo je terminátorom translácie.
Výnimkou je kodón AUG. U prokaryotov v prvej polohe (veľké písmeno) kóduje formylmetionín a v ktorejkoľvek inej polohe kóduje metionín.
5. Kompaktnosť alebo absencia intragénnych interpunkčných znamienok.
V géne je každý nukleotid súčasťou významného kodónu.
V roku 1961 Seymour Benzer a Francis Crick experimentálne dokázali tripletovú povahu kódu a jeho kompaktnosť.
Podstata experimentu: „+“ mutácia - vloženie jedného nukleotidu. "-" mutácia - strata jedného nukleotidu. Jediná "+" alebo "-" mutácia na začiatku génu pokazí celý gén. Dvojitá mutácia „+“ alebo „-“ tiež kazí celý gén. Trojitá mutácia „+“ alebo „-“ na začiatku génu pokazí iba jeho časť. Štvornásobná „+“ alebo „-“ mutácia opäť pokazí celý gén.
Experiment dokazuje, že kód je triplet a vnútri génu nie sú žiadne interpunkčné znamienka. Experiment sa uskutočnil na dvoch susedných fágových génoch a okrem toho ukázal prítomnosť interpunkčných znamienok medzi génmi.
3. Genetické informácie
Genetická informácia je program vlastností organizmu, prijatý od predkov a vložený do dedičných štruktúr vo forme genetického kódu.
Predpokladá sa, že vznik genetickej informácie prebiehal podľa nasledujúcej schémy: geochemické procesy - tvorba minerálov - evolučná katalýza (autokatalýza).
Je možné, že prvými primitívnymi génmi boli mikrokryštalické ílové kryštály a každá nová vrstva hliny je postavená v súlade so štrukturálnymi vlastnosťami predchádzajúcej, akoby z nej dostávala informácie o štruktúre.
K implementácii genetickej informácie dochádza v procese syntézy proteínových molekúl pomocou troch RNA: messenger RNA (mRNA), transportná RNA (tRNA) a ribozomálna RNA (rRNA). Proces prenosu informácií prebieha: - priamym komunikačným kanálom: DNA - RNA - proteín; a - cez kanál spätnej väzby: prostredie - proteín - DNA.
Živé organizmy sú schopné prijímať, uchovávať a prenášať informácie. Okrem toho živé organizmy majú prirodzenú túžbu čo najefektívnejšie využiť získané informácie o sebe ao svete okolo nich. Dedičná informácia vložená v génoch a nevyhnutná pre existenciu, vývoj a reprodukciu živého organizmu sa prenáša z každého jedinca na jeho potomkov. Tieto informácie určujú smer vývoja organizmu a v procese jeho interakcie s prostredím môže byť reakcia na jeho jednotlivca skreslená, čím sa zabezpečí vývoj vývoja potomkov. V procese evolúcie živého organizmu vznikajú a zapamätávajú sa nové informácie, vrátane toho, že hodnota informácie preň rastie.
Pri implementácii dedičnej informácie za určitých podmienok prostredia sa formuje fenotyp organizmov daného biologického druhu.
Genetická informácia určuje morfologickú stavbu, rast, vývin, metabolizmus, mentálnu výbavu, predispozíciu k chorobám a genetickým defektom organizmu.
Mnohí vedci, ktorí správne zdôrazňujú úlohu informácií pri formovaní a vývoji živých vecí, označili túto okolnosť za jedno z hlavných kritérií života. Takže V.I. Karagodin verí: „Život je taká forma existencie informácií a nimi zakódovaných štruktúr, ktorá zabezpečuje reprodukciu týchto informácií vo vhodných podmienkach prostredia. Prepojenie informácií a života si všíma aj A.A. Lyapunov: "Život je vysoko usporiadaný stav hmoty, ktorý využíva informácie zakódované stavmi jednotlivých molekúl na rozvoj pretrvávajúcich reakcií." Náš slávny astrofyzik N.S. Kardashev zdôrazňuje aj informačnú zložku života: „Život vzniká vďaka možnosti syntetizovať špeciálny druh molekúl, ktoré sú schopné zapamätať si a použiť najskôr tie najjednoduchšie informácie o prostredí a svojej vlastnej štruktúre, ktoré využívajú na sebazáchovu. , na reprodukciu a čo je pre nás obzvlášť dôležité, na získanie ďalších.“ viac informácií.“ Ekológ S.S. upozorňuje na túto schopnosť živých organizmov uchovávať a prenášať informácie vo svojej knihe „Physics of Immortality“. Chetverikov o populačnej genetike, v ktorej sa ukázalo, že selekcii nepodliehajú individuálne vlastnosti a jedinci, ale genotyp celej populácie, ale uskutočňuje sa prostredníctvom fenotypových charakteristík jednotlivých jedincov. To spôsobuje, že sa prospešné zmeny šíria v celej populácii. Mechanizmus evolúcie sa teda realizuje jednak prostredníctvom náhodných mutácií na genetickej úrovni, jednak prostredníctvom dedenia najcennejších vlastností (hodnota informácie!), ktoré podmieňujú prispôsobenie sa mutačných vlastností okoliu, poskytujúceho najživotaschopnejšieho potomka.
Sezónne klimatické zmeny, rôzne prírodné či človekom spôsobené katastrofy na jednej strane vedú k zmenám vo frekvencii opakovania génov v populáciách a v dôsledku toho k zníženiu dedičnej variability. Tento proces sa niekedy nazýva genetický drift. A na druhej strane k zmenám v koncentrácii rôznych mutácií a zníženiu diverzity genotypov obsiahnutých v populácii, čo môže viesť k zmenám v smere a intenzite selekcie.
4. Dekódovanie ľudského genetického kódu
V máji 2006 vedci pracujúci na dešifrovaní ľudského genómu zverejnili kompletnú genetickú mapu chromozómu 1, ktorý bol posledným ľudským chromozómom, ktorý nebol úplne sekvenovaný.
Predbežná ľudská genetická mapa bola zverejnená v roku 2003, čo znamená formálne ukončenie projektu Human Genome Project. V jeho rámci boli sekvenované fragmenty genómu obsahujúce 99 % ľudských génov. Presnosť identifikácie génu bola 99,99 %. V čase, keď bol projekt dokončený, však boli úplne sekvenované iba štyri z 24 chromozómov. Faktom je, že okrem génov obsahujú chromozómy fragmenty, ktoré nekódujú žiadne vlastnosti a nepodieľajú sa na syntéze bielkovín. Úloha, ktorú tieto fragmenty zohrávajú v živote tela, zostáva neznáma, no stále viac výskumníkov sa prikláňa k názoru, že ich štúdium si vyžaduje najväčšiu pozornosť.
Každý živý organizmus má špeciálnu sadu bielkovín. Určité nukleotidové zlúčeniny a ich sekvencia v molekule DNA tvoria genetický kód. Poskytuje informácie o štruktúre proteínu. Určitý koncept bol prijatý v genetike. Podľa nej jeden gén zodpovedal jednému enzýmu (polypeptidu). Treba povedať, že výskum nukleových kyselín a proteínov prebiehal pomerne dlho. Neskôr v článku sa bližšie pozrieme na genetický kód a jeho vlastnosti. Poskytne sa aj stručná chronológia výskumu.
Terminológia
Genetický kód je spôsob kódovania sekvencie aminokyselinových proteínov zahŕňajúcich nukleotidovú sekvenciu. Tento spôsob generovania informácií je charakteristický pre všetky živé organizmy. Proteíny sú prírodné organické látky s vysokou molekulovou hmotnosťou. Tieto zlúčeniny sú prítomné aj v živých organizmoch. Pozostávajú z 20 druhov aminokyselín, ktoré sa nazývajú kanonické. Aminokyseliny sú usporiadané v reťazci a spojené v presne stanovenom poradí. Určuje štruktúru proteínu a jeho biologické vlastnosti. V proteíne je tiež niekoľko reťazcov aminokyselín.
DNA a RNA
Kyselina deoxyribonukleová je makromolekula. Je zodpovedná za prenos, uchovávanie a implementáciu dedičných informácií. DNA využíva štyri dusíkaté bázy. Patria sem adenín, guanín, cytozín, tymín. RNA pozostáva z rovnakých nukleotidov, okrem toho, že obsahuje tymín. Namiesto toho existuje nukleotid obsahujúci uracil (U). Molekuly RNA a DNA sú nukleotidové reťazce. Vďaka tejto štruktúre sa vytvárajú sekvencie - „genetická abeceda“.
Implementácia informácií
Syntéza proteínu, ktorý je kódovaný génom, sa realizuje spojením mRNA na templáte DNA (transkripcia). Genetický kód sa prenesie aj do sekvencie aminokyselín. To znamená, že prebieha syntéza polypeptidového reťazca na mRNA. Na zašifrovanie všetkých aminokyselín a signálu pre koniec proteínovej sekvencie stačia 3 nukleotidy. Tento reťazec sa nazýva triplet.
História štúdia
Štúdium proteínov a nukleových kyselín sa vykonáva už dlho. V polovici 20. storočia sa konečne objavili prvé predstavy o povahe genetického kódu. V roku 1953 sa zistilo, že niektoré proteíny pozostávajú zo sekvencií aminokyselín. Je pravda, že v tom čase ešte nemohli určiť ich presný počet a o tom boli početné spory. V roku 1953 vyšli dve diela autorov Watsona a Cricka. Prvý hovoril o sekundárnej štruktúre DNA, druhý hovoril o jej prípustnom kopírovaní pomocou templátovej syntézy. Okrem toho sa kládol dôraz na to, že špecifická postupnosť báz je kód, ktorý nesie dedičnú informáciu. Americký a sovietsky fyzik Georgij Gamow prevzal hypotézu kódovania a našiel metódu na jej testovanie. V roku 1954 bola publikovaná jeho práca, počas ktorej navrhol vytvoriť korešpondenciu medzi postrannými reťazcami aminokyselín a „dierami“ v tvare diamantu a použiť ich ako kódovací mechanizmus. Potom sa to nazývalo kosoštvorcové. Pri vysvetľovaní svojej práce Gamow pripustil, že genetický kód môže byť trojčlenný. Práca fyzika bola jednou z prvých medzi tými, ktoré sa považovali za blízke pravde.
Klasifikácia
V priebehu rokov boli navrhnuté rôzne modely genetických kódov dvoch typov: prekrývajúce sa a neprekrývajúce sa. Prvý bol založený na zahrnutí jedného nukleotidu do niekoľkých kodónov. Zahŕňa trojuholníkový, sekvenčný a major-minor genetický kód. Druhý model predpokladá dva typy. Neprekrývajúce sa kódy zahŕňajú kombinovaný kód a kód bez čiarok. Prvá možnosť je založená na kódovaní aminokyseliny pomocou tripletov nukleotidov a hlavnou vecou je jej zloženie. Podľa „kódu bez čiarok“ určité triplety zodpovedajú aminokyselinám, iné však nie. V tomto prípade sa verilo, že ak by boli nejaké významné triplety usporiadané postupne, ďalšie umiestnené v inom čítacom rámci by boli zbytočné. Vedci verili, že je možné vybrať nukleotidovú sekvenciu, ktorá by vyhovovala týmto požiadavkám, a že existuje presne 20 tripletov.
Hoci Gamow a jeho spoluautori tento model spochybňovali, počas nasledujúcich piatich rokov bol považovaný za najsprávnejší. Začiatkom druhej polovice 20. storočia sa objavili nové údaje, ktoré umožnili odhaliť niektoré nedostatky v „kóde bez čiarok“. Zistilo sa, že kodóny sú schopné indukovať syntézu proteínov in vitro. Bližšie k roku 1965 bol pochopený princíp všetkých 64 trojíc. V dôsledku toho bola objavená redundancia niektorých kodónov. Inými slovami, aminokyselinová sekvencia je kódovaná niekoľkými tripletmi.
Charakteristické rysy
Vlastnosti genetického kódu zahŕňajú:
Variácie
Prvá odchýlka genetického kódu od normy bola objavená v roku 1979 pri štúdiu mitochondriálnych génov v ľudskom tele. Ďalej boli identifikované ďalšie podobné varianty, vrátane mnohých alternatívnych mitochondriálnych kódov. Patrí medzi ne dekódovanie stop kodónu UGA, ktorý sa používa na stanovenie tryptofánu v mykoplazmách. GUG a UUG v archeách a baktériách sa často používajú ako východiskové možnosti. Niekedy gény kódujú proteín so štartovacím kodónom, ktorý sa líši od kodónu bežne používaného daným druhom. Okrem toho v niektorých proteínoch sú selenocysteín a pyrolyzín, čo sú neštandardné aminokyseliny, vložené ribozómom. Číta stop kodón. To závisí od sekvencií nájdených v mRNA. V súčasnosti je selenocysteín považovaný za 21. a pyrolyzán za 22. aminokyselinu prítomnú v proteínoch.
Všeobecné znaky genetického kódu
Všetky výnimky sú však zriedkavé. V živých organizmoch má genetický kód vo všeobecnosti množstvo spoločných vlastností. Patrí medzi ne zloženie kodónu, ktorý obsahuje tri nukleotidy (prvé dva patria medzi definujúce), prenos kodónov pomocou tRNA a ribozómov do sekvencie aminokyselín.
