I. Transkrypcja- synteza wszelkiego rodzaju RNA na matrycy DNA. Transkrypcja, czyli przepisywanie, nie zachodzi w całej cząsteczce DNA, ale w miejscu odpowiedzialnym za określone białko (gen).

Warunki wymagane do transkrypcji:

a) rozwijanie segmentu DNA za pomocą rozwijanych enzymów białkowych

b) obecność materiału budowlanego w postaci ATP. GTP. UTF. 1DTF

5. Istnieją geny funkcjonalne i strukturalne. Geny strukturalne kodują syntezę cząsteczki białka. Istnieją geny strukturalne kodujące zarówno białka strukturalne, jak i białka enzymatyczne, a także geny z informacją o syntezie tRNA, rRNA itp.

6. Geny funkcjonalne nie kodują białek, ale kontrolują i kierują aktywnością genów strukturalnych.

7. Układ trójek nukleotydów w genach strukturalnych odpowiada współliniowo układowi aminokwasów w cząsteczce białka.

8. Odcinki cząsteczki DNA tworzące gen są zdolne do regeneracji, tj. naprawa zatem nie wszystkie zmiany w sekwencji nukleotydów w segmencie DNA prowadzą do mutacji.

9. Genotyp składa się z pojedynczych genów (dyskretnych), ale funkcjonuje jako całość, ponieważ Geny są w stanie oddziaływać i wpływać na siebie nawzajem. Na funkcję genów mają wpływ zarówno wewnętrzne, jak i zewnętrzne czynniki środowiskowe.

Gen ma szereg właściwości:

Dyskretne działanie;

Stabilność (trwałość);

Przeniesienie informacji dziedzicznych w niezmienionej formie, przy braku mutacji;

Labilność (zmiana) genów jest związana z ich zdolnością do mutacji;

Specyficzność – każdy gen warunkuje rozwój określonej cechy;

Pleiotropia – jeden gen może odpowiadać za kilka cech;

Ekspresyjność - stopień ekspresji cechy;

Penetracja - częstotliwość manifestacji genu wśród jego nosicieli.

Genom ludzki zawiera około 30 000 różnych genów. Niektóre z nich są aktywne, inne są wyłączone. Cała ilość informacji genetycznej jest pod ścisłą kontrolą mechanizmów regulacyjnych. Wszystkie geny są ze sobą połączone, tworząc jeden system. Ich działanie regulują złożone mechanizmy.

Obejmuje to procesy regulacji aktywności genów na etapach transkrypcji (przed, w trakcie, po), translacji (przed, w trakcie, po), jak również skoordynowaną kaskadową regulację grupową pracy genów (ich ekspresja), udział hormonów (sygnałów sygnałowych) w tym procesie substancji), chemicznej modyfikacji DNA (ryc. 8).

Ryż. 8. Schemat regulacji transkrypcji genów strukturalnych w komórce prokariotycznej w zależności od typu indukcji.

Ekspresja (manifestacja aktywności genu) pojedynczego genu zależy od stanu, w jakim ten gen się znajduje. Dlatego są różne penetracja(procent ilościowej manifestacji fenotypowej genu) i ekspresyjność (stopień ekspresji genu). Te pojęcia zostały po raz pierwszy wprowadzone do genetyki Śr. Timofiejew-Ressowski. Specyficzny genotyp człowieka jest determinowany przez fenotypowy stopień nasilenia cechy patologicznej określonej przez określony gen (ekspresywność), nawet do braku obrazu klinicznego patologii w obecności zmutowanych alleli w genotypie.

Zadania leksyko-gramatyczne:

Zadanie numer 1. Zastąp zdania przydawkowe frazami imiesłowowymi.

1. Gen to jednostka dziedziczna, która determinuje rozwój dowolnej cechy.

2. Geny znajdujące się na chromosomach zajmują określone miejsce - locus.

3. Implementacja informacji zakodowanej w genie jest przedstawiona w formie diagramu.

4. Gen - część cząsteczki DNA, która różni się pewną sekwencją nukleotydów.

5. Liczba nukleotydów tworzących różne geny jest różna.

Zadanie nr 2. Zamień pasywne struktury na aktywne.

1. Synteza cząsteczki białka jest kodowana przez geny strukturalne.

2. Aktywność genów strukturalnych jest kontrolowana i kierowana przez geny funkcjonalne.

Co ma wpływ Co Geny mogą na siebie wpływać. na funkcję Co pod wpływem czynników środowiska wewnętrznego i zewnętrznego

Zadanie numer 3. Napisz zdania, otwierając nawiasy.

1. Regiony egzonów genów kodują (pierwotna struktura białka).

2. Regiony intronowe gry genowej (rola strukturalna, wspierająca).

3. Gen jest częścią cząsteczki DNA, która jest (jednostka funkcjonalna informacji dziedzicznej).

Zadanie nr 4. Przeczytaj fragment tekstu o głównych założeniach teorii genów i napisz definicje: a) locus, b) recons, c) mutony.

Ćwiczenie Nie. 5. Korzystając z podanych informacji, uzupełnij frazy.

1. Stabilność nazywa się 1 .... przenieść dziedziczną właściwość genów ... informacje w niezmienionej formie.

2. Labilność genów to... 2.... stopień ekspresji cechy.

3. Penentralność genów to 3 .... częstotliwość manifestacji genu wśród jego nosicieli.

4. Ekspresja genów - ... 4 .... jest związana z ich zdolnością do mutacji

Rozwiązanie typowych zadań

1. Sekcja genu strukturalnego ma następującą sekwencję:
nukleotydy:

ATA-CIA-A1^ - CTA-GGA-CGA-GTA-CAA

AGA-TCA-CGA-AAA-ATG. Korzystając ze słownika kodu genetycznego, określ:

a) jaka sekwencja nukleotydów będzie miała pro-mRNA transkrybowany z tego miejsca;

b) wiadomo, że kodony 3, 4, 5, 9, 10, 11, 12 pro-mRNA są częścią intronów. Jaką sekwencję będzie miał mRNA;

c) jaka sekwencja aminokwasów będzie miała fragment białka kodowany przez określone miejsce genu;

d) Napisz jakie antykodony powinny znajdować się w tRNA, które zapewniają syntezę tego fragmentu białka.

2. Sekcje genów strukturalnych u pro- i eukariontów mają podobne sekwencje nukleotydowe:

CAT-GTC-A1TA-TTC-TGA-AAA-CAA-C1^^ ACA-ATA. Należy zauważyć, że sekwencje nukleotydowe ACA-TTC-TGA-AAA i GGA-ACA-ATA kodują regiony intronowe u eukariontów.

Określać:

a) sekwencja nukleotydów w pierwotnym transkrypcie u eukariontów;

b) jak nazywa się dojrzewanie mRNA? Określ sekwencję nukleotydową w mRNA.

c) jaka jest różnica w sekwencji aminokwasów w białkach u prokariontów i eukariontów. Wyjaśnij przyczynę tej różnicy.

1. Podaj definicje pojęć.
Kod genetyczny - zestaw kombinacji trzech nukleotydów kodujących 20 rodzajów aminokwasów tworzących białko.
Tryplet- trzy kolejne nukleotydy.
Antykodon Region w tRNA składający się z trzech niesparowanych nukleotydów, które specyficznie wiążą się z kodonem mRNA.
Transkrypcja - proces syntezy RNA z wykorzystaniem DNA jako matrycy, zachodzący we wszystkich żywych komórkach.
Audycja- proces syntezy białek z aminokwasów na matrycy mRNA (mRNA), realizowany przez rybosom.

2. Porównaj pojęcia „informacji genetycznej” i „kodu genetycznego”. Jakie są ich podstawowe różnice?
Informacja genetyczna - informacja o budowie białek, zakodowana za pomocą sekwencji nukleotydów - kodu genetycznego - w genach.
Innymi słowy, kod genetyczny jest zasadą rejestrowania informacji genetycznej. Informacja to informacja, a kod to sposób przekazywania informacji.

3. Wypełnij klaster "Właściwości kodu genetycznego".
Właściwości: tryplet, jednoznaczność, nadmiarowość, brak nakładania się, polaryzacja, uniwersalność.

4. Jakie jest biologiczne znaczenie redundancji kodu genetycznego?
Ponieważ na 20 aminokwasów tworzących białka przypada 61 kodonów, niektóre aminokwasy są kodowane przez więcej niż jeden kodon (tzw. degeneracja kodu).
Ta redundancja zwiększa niezawodność kodu i całego mechanizmu biosyntezy białek.

5. Wyjaśnij, czym są reakcje syntezy macierzy. Dlaczego tak się nazywają?
Jest to synteza złożonych cząsteczek polimerowych w żywych komórkach, zachodząca na podstawie informacji genetycznej komórki zakodowanej na matrycy (cząsteczka DNA, RNA). Synteza matrycy zachodzi podczas replikacji, transkrypcji i translacji DNA. Leży u podstaw procesu reprodukcji własnego gatunku.

6. Naszkicuj cząsteczkę tRNA i oznacz jej główne części.

7. Wypełnij tabelę.

ROLA SUBSTANCJI ORGANICZNYCH W BIOSYNTEZIE BIAŁKA

8. Jeden z łańcuchów DNA ma następującą sekwencję nukleotydową:
C-T-T-A-C-A-C-CG
Napisz strukturę mRNA zsyntetyzowanego na tej nici. Jaki będzie skład aminokwasowy fragmentu białka zsyntetyzowanego na podstawie tych informacji w rybosomie?
mRNA
G-A-A-U-U-G-U-G-G-G-G-A-C-U-G-C-A-C-U-G-CG
Łańcuch polipeptydowy
Glu-le-trp-gli-ley-gis-cis-ala-gli.

9. Naszkicuj proces syntezy białek.

10. Wypełnij tabelę.

ETAPY WDRAŻANIA INFORMACJI DZIEDZICZNYCH W KOMÓRCE

11. Przeczytaj § 2.10 i przygotuj odpowiedź na pytanie: „Dlaczego odszyfrowanie kodu genetycznego jest jednym z najważniejszych odkryć naukowych naszych czasów?”
Rozszyfrowanie kodu genetycznego, tj. określenie „znaczenia” każdego kodonu i zasad odczytywania informacji genetycznej, uważane jest za jedno z najbardziej uderzających osiągnięć biologii molekularnej.
Udowodniono, że kod jest uniwersalny do życia. Odkrycie i rozszyfrowanie kodu może pomóc w znalezieniu sposobów leczenia różnych chorób chromosomowych i genomowych, zbadania mechanizmu procesów metabolicznych na poziomie komórkowym i molekularnym.
Ogromna ilość danych eksperymentalnych szybko się gromadzi. Rozpoczął się nowy etap badań DNA. Biologia molekularna zwróciła się ku znacznie bardziej złożonym układom supramolekularnym i komórkowym. Okazało się, że możliwe jest podejście do problemów związanych z genetyką molekularną eukariontów, ze zjawiskiem ontogenezy.

12. Wybierz poprawną odpowiedź.
Test 1
Synteza białek nie może wystąpić:
2) w lizosomie;

Test 2
Transkrypcja to:
3) synteza mRNA na DNA;

Test 3
Wszystkie aminokwasy tworzące białko są kodowane na:
4) 64 trojaczki.

Test 4
Jeśli do syntezy białka weźmiemy rybosomy labraksa, enzymy i aminokwasy szarej wrony, ATP jaszczurki bykającej, mRNA dzikiego królika, to białko zostanie zsyntetyzowane:
4) dziki królik.

13. Ustal zgodność między właściwościami kodu genetycznego a ich cechami.
Właściwości kodu genetycznego
1. Potrójność

3. Wyjątkowość
4. Wszechstronność
5. Nie nakładające się
6. Polaryzacja
Charakterystyka
A. Każdy nukleotyd jest częścią tylko jednego trypletu
B. Kod genetyczny jest taki sam dla wszystkich żywych organizmów na Ziemi
B. Jeden aminokwas jest kodowany przez trzy kolejne nukleotydy
D. Niektóre tryplety definiują początek i koniec tłumaczenia
E. Każdy tryplet koduje tylko jeden określony aminokwas.
E. Aminokwas może być zdefiniowany przez więcej niż jeden tryplet.

14. Włóż brakujący element.
Nukleotyd - List
Trójka - Słowo
Gen - sugestia

15. Wyjaśnij pochodzenie i ogólne znaczenie słowa (terminu), na podstawie znaczenia tworzących je rdzeni.

16. Wybierz termin i wyjaśnij, w jaki sposób jego współczesne znaczenie odpowiada pierwotnemu znaczeniu jego korzeni.
Wybranym terminem jest transkrypcja.
Korespondencja - termin odpowiada jego pierwotnemu znaczeniu, ponieważ następuje transfer informacji genetycznej z DNA do RNA.

17. Sformułuj i zapisz główne idee § 2.10.
Informacja genetyczna w żywych organizmach jest rejestrowana za pomocą kodu genetycznego. Kod to zestaw kombinacji trzech nukleotydów (trójek) kodujących 20 rodzajów aminokwasów, z których składa się białko. Kod ma właściwości:
1. Potrójność
2. Degeneracja (redundancja)
3. Wyjątkowość
4. Wszechstronność
5. Nie nakładające się
6. Polaryzacja.
Procesy syntezy złożonych cząsteczek polimerowych w żywych komórkach zachodzą na podstawie informacji genetycznej komórki zakodowanej na matrycy (cząsteczka DNA, RNA). Synteza matrycy to replikacja, transkrypcja i translacja DNA.

1. Jakie procesy są związane z reakcjami syntezy matrycy?

Fermentacja, translacja, transkrypcja, fotosynteza, replikacja.

Reakcje syntezy matrycy obejmują translację, transkrypcję i replikację.

2. Co to jest transkrypcja? Jak przebiega ten proces?

Transkrypcja to proces przepisywania informacji genetycznej z DNA na RNA (biosynteza RNA w odpowiednich odcinkach jednego z łańcuchów DNA); jedna z reakcji syntezy matrycy.

Transkrypcję przeprowadza się w następujący sposób. W pewnym obszarze cząsteczki DNA następuje oddzielenie łańcuchów komplementarnych. Synteza RNA zostanie przeprowadzona na jednym z łańcuchów (nazywa się to łańcuchem transkrybowanym).

Enzym polimeraza RNA rozpoznaje promotor (specjalną sekwencję nukleotydów znajdujących się na początku genu) i oddziałuje z nim. Następnie polimeraza RNA zaczyna poruszać się wzdłuż transkrybowanego łańcucha i jednocześnie syntetyzować cząsteczkę RNA z nukleotydów. Transkrybowana nić DNA jest używana jako matryca, więc zsyntetyzowany RNA będzie komplementarny do odpowiedniego odcinka transkrybowanej nici DNA. Polimeraza RNA buduje łańcuch RNA, dodając do niego nowe nukleotydy, aż dotrze do terminatora (specjalnej sekwencji nukleotydów znajdującej się na końcu genu), po czym transkrypcja ustaje.

3. Jaki proces nazywa się tłumaczeniem? Opisz główne etapy tłumaczenia.

Translacja to proces biosyntezy białek z aminokwasów występujących na rybosomach; jedna z reakcji syntezy matrycy.

Główne etapy audycji:

● Wiązanie mRNA z małą podjednostką rybosomu, po czym łączy się duża podjednostka.

● Penetracja tRNA metioniny do rybosomu i komplementarne wiązanie jego antykodonu (UAC) z kodonem start mRNA (AUG).

● Penetracja do rybosomu następnego tRNA niosącego aktywowany aminokwas i komplementarne wiązanie jego antykodonu z odpowiednim kodonem mRNA.

● Pojawienie się wiązania peptydowego między dwoma aminokwasami, po którym pierwszy (metioninowy) tRNA jest uwalniany z aminokwasu i opuszcza rybosom, a mRNA jest przesunięty o jeden tryplet.

● Wydłużenie łańcucha polipeptydowego (zgodnie z opisanym powyżej mechanizmem), które następuje do momentu wejścia do rybosomu jednego z trzech kodonów stop (UAA, UAG lub UGA).

● Zakończenie syntezy białek i rozpad rybosomu na dwie oddzielne podjednostki.

4. Dlaczego podczas translacji w białku nie pojawiają się żadne aminokwasy w kolejności losowej, a jedynie te kodowane przez trójki mRNA i ściśle zgodne z sekwencją tych trójek? Jak myślisz, ile rodzajów tRNA bierze udział w syntezie białek w komórce?

Prawidłowe i spójne włączenie aminokwasów do rosnącego łańcucha polipeptydowego jest zapewnione przez ściśle komplementarną interakcję antykodonów tRNA z odpowiednimi kodonami mRNA.

Niektórzy uczniowie mogą odpowiedzieć, że w syntezę białek zaangażowanych jest 20 rodzajów tRNA – po jednym na każdy aminokwas. Ale w rzeczywistości w syntezę białek zaangażowanych jest 61 typów tRNA – jest ich tyle, ile jest kodonów sensownych (tripletów kodujących aminokwasy). Każdy typ tRNA ma unikalną strukturę pierwszorzędową (sekwencję nukleotydową) iw rezultacie posiada specyficzny antykodon do komplementarnego wiązania z odpowiednim kodonem mRNA. Na przykład aminokwas leucyna (Leu) może być kodowany przez sześć różnych trypletów, więc istnieje sześć typów tRNA leucyny, z których każdy ma różne antykodony.

Całkowita liczba kodonów wynosi 4 3 = 64, jednak nie ma cząsteczek tRNA do kodonów terminacji (są trzy); 64 – 3 = 61 gatunków tRNA.

5. Czy reakcje syntezy matrycy należy przypisać procesom asymilacji czy dysymilacji? Czemu?

Reakcje syntezy matrycy są klasyfikowane jako procesy asymilacji, ponieważ:

● towarzyszy synteza złożonych związków organicznych z prostszych substancji, a mianowicie biopolimerów z odpowiednich monomerów (replikacji towarzyszy synteza potomnych łańcuchów DNA z nukleotydów, transkrypcja – poprzez syntezę RNA z nukleotydów, translacja – poprzez syntezę białko z aminokwasów);

● wymagają energii (ATP służy jako dostawca energii dla reakcji syntezy matrycy).

6. Odcinek transkrybowanego łańcucha DNA ma następującą kolejność nukleotydów:

TACGGACATTATTACAAGACT

Ustaw sekwencję reszt aminokwasowych peptydu kodowaną przez ten region.

Na zasadzie komplementarności ustalimy sekwencję nukleotydów odpowiedniego mRNA, a następnie korzystając z tabeli kodu genetycznego określimy sekwencję reszt aminokwasowych kodowanego peptydu.

Odpowiedź: sekwencja reszt aminokwasowych peptydu: Met-Tre-Cis-Ile-Met-Phen.

7. Badania wykazały, że w cząsteczce mRNA 34% całkowitej liczby zasad azotowych to guanina, 18% to uracyl, 28% to cytozyna, a 20% to adenina. Określ procentowy skład zasad azotowych dwuniciowego segmentu DNA, którego jedna z nici służyła jako matryca do syntezy tego mRNA.

● Na zasadzie komplementarności określamy procentowy skład zasad azotowych odpowiedniej transkrybowanej nici DNA. Zawiera 34% cytozyny (komplementarnej do mRNA guaniny), 18% adeniny (komplementarnej do mRNA uracylu), 28% guaniny (komplementarnej do mRNA cytozyny) i 20% tyminy (komplementarnej do mRNA adeniny).

● Na podstawie składu transkrybowanego łańcucha określamy procentowy skład zasad azotowych komplementarnego (nie podlegającego transkrypcji) łańcucha DNA: 34% guanina, 18% tymina, 28% cytozyna i 20% adenina.

● Procent każdego rodzaju zasad azotowych w dwuniciowym DNA jest obliczany jako średnia arytmetyczna procentu tych zasad w obu niciach:

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

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

Odpowiedź: odpowiedni region dwuniciowego DNA zawiera po 31% cytozyny i guaniny, po 19% adeniny i tyminy.

osiem*. W erytrocytach ssaków synteza hemoglobiny może zachodzić przez kilka dni po utracie jąder przez te komórki. Jak możesz to wyjaśnić?

Utratę jądra poprzedza intensywna transkrypcja genów kodujących łańcuchy polipeptydowe hemoglobiny. Duża ilość odpowiedniego mRNA gromadzi się w hialoplazmie, więc synteza hemoglobiny trwa nawet po utracie jądra komórkowego.

* Zadania oznaczone gwiazdką wymagają od uczniów postawienia różnych hipotez. Dlatego przy ustalaniu oceny nauczyciel powinien skupić się nie tylko na podanej tu odpowiedzi, ale wziąć pod uwagę każdą hipotezę, oceniając myślenie biologiczne uczniów, logikę ich rozumowania, oryginalność pomysłów itp. Następnie wskazane jest zapoznanie studentów z udzieloną odpowiedzią.

Kod genetyczny- sposób na zapisanie w cząsteczce DNA informacji o liczbie i kolejności aminokwasów w białku.

Nieruchomości:

Potrójność – jeden aminokwas jest kodowany przez trzy nukleotydy

Nienakładające się — ten sam nukleotyd nie może być jednocześnie częścią dwóch lub więcej trypletów

Jednoznaczność (specyficzność) - pewien kodon odpowiada tylko jednemu

Uniwersalność - kod genetyczny działa tak samo w organizmach o różnym stopniu złożoności - od wirusów po ludzi

Degeneracja (redundancja) - kilka kodonów może odpowiadać temu samemu aminokwasowi.

14. Etapy implementacji informacji dziedzicznej u prokariontów i eukariontów.

Replikacja (synteza) DNA

Synteza DNA zawsze zaczyna się w ściśle określonych punktach. Enzym topoizomeraza rozwija helisę. Helikaza zrywa wiązania wodorowe między nićmi DNA i tworzy widełki replikacyjne. Białka SSB zapobiegają ponownemu tworzeniu wiązań wodorowych.

Primaza RNA syntetyzuje krótkie fragmenty RNA (startery), które są przyłączone do końca 3'.

Polimeraza DNA zaczyna się od startera i syntetyzuje łańcuch potomny (5 "3") -

Kierunek syntezy jednej nici DNA pokrywa się z kierunkiem ruchu widełek replikacyjnych, więc ta nić jest syntetyzowana w sposób ciągły. Tutaj synteza przebiega szybko. Kierunek syntezy drugiej nici jest przeciwny do kierunku widełek replikacyjnych. Dlatego synteza tego łańcucha zachodzi w postaci oddzielnych odcinków i przebiega powoli (fragmenty Okazaki).

Dojrzewanie DNA: startery RNA są rozszczepiane, brakujące nukleotydy są uzupełniane, fragmenty DNA są łączone za pomocą ligazy. Topoizomeraza rozwija spiralę.

Etapy wdrażania informacji dziedzicznej (u eukariontów)

1. Transkrypcja

2.Przetwarzanie

3. Tłumaczenie

4. Zmiany potranslacyjne

Audycja- synteza cząsteczki RNA na podstawie cząsteczki DNA. Kluczowym enzymem jest polimeraza RNA.

Polimeraza RNA musi rozpoznawać promotor i oddziaływać z nim. Promotor to specjalna sekcja DNA, która znajduje się przed informacyjną częścią genu. Interakcja z promotorem jest niezbędna do aktywacji polimerazy RNA. Po aktywacji polimeraza RNA zrywa wiązania wodorowe między nićmi DNA.

Synteza RNA zachodzi zawsze wzdłuż pewnej kodogennej nici DNA, na której promotor znajduje się bliżej końca 3'.

Synteza RNA przebiega zgodnie z zasadami komplementarności i antyrównoległości.

Polimeraza RNA osiąga kodon stop (kodon terminator lub terminator), co jest sygnałem do zatrzymania syntezy. Enzym jest inaktywowany, oddzielany od DNA i uwalniana jest nowo zsyntetyzowana cząsteczka DNA – pierwotny transkrypt – pro-RNA. Przywrócona zostaje oryginalna struktura DNA.

Cechy strukturalne genu eukariotycznego:

U eukariontów geny obejmują regiony o różnych funkcjach.

A) Introny – fragmenty DNA (genu), które nie kodują aminokwasów w białku

B) Egzony to odcinki DNA, które kodują aminokwasy w białku.

Nieciągły charakter genu odkryli Roberts i Sharpe (Nagroda Nob. 1903).

Liczba intronów i egzonów w różnych genach jest bardzo zróżnicowana.

Przetwarzanie(dojrzewanie)

Pierwotny transkrypt dojrzewa i powstaje dojrzała cząsteczka informacyjnego RNA, która może uczestniczyć w syntezie białek na rybosomach.

Na końcu 5" RNA tworzy się specjalne miejsce (struktura) - CEP lub czapeczka. CEP zapewnia interakcję z małą podjednostką rybosomu.

Na końcu 3" RNA przyłączone jest od 100 do 200 cząsteczek nukleotydów niosących adeninę (poliA). Podczas syntezy białek nukleotydy te są stopniowo odcinane, zniszczenie poliA jest sygnałem do zniszczenia cząsteczek RNA.

Grupa CH3 jest dodawana do niektórych nukleotydów RNA - metylacja. Zwiększa to odporność DNA na działanie enzymów cytoplazmatycznych.

Splicing - introny są wycinane, a eksony łączone. enzym restrykcyjny usuwa, usieciowanie ligazy)

Dojrzały komunikator RNA obejmuje:

Lider zapewnia wiązanie informacyjnego RNA z podjednostką rybosomu.

SC - kodon start - taki sam dla wszystkich informacyjnych RNA, koduje aminokwas

Region kodujący - kody aminokwasów w białku.

Kodon stop - sygnał do zatrzymania syntezy białek.

Podczas przetwarzania następuje ścisła selekcja do cytoplazmy, około 10% cząsteczek z liczby pierwotnych transkryptów jest uwalnianych z jądra.

Splicing alternatywny

Osoba ma 25-30 tysięcy genów.

Jednak u ludzi wyizolowano około 100 tysięcy białek.

Splicing alternatywny to sytuacja, w której ten sam gen zapewnia syntezę tych samych cząsteczek proRNA w komórkach różnych tkanek. W różnych komórkach liczba i granice między eksonami i intronami są różnie określane. W rezultacie z tych samych transkryptów pierwotnych uzyskuje się różne mRNA i syntetyzuje się różne białka.

Splicing alternatywny został udowodniony dla około 50% ludzkich genów.

Translacja to proces składania łańcucha peptydowego na rybosomach zgodnie z informacją zawartą w mRNA.

1. Inicjacja (początek)

2. Elongacja (wydłużenie cząsteczki)

3. Wypowiedzenie (koniec)

Inicjacja.

Cząsteczka matrRNA kontaktuje się z małą podjednostką rybosomu za pomocą CEP. Lider RNA wiąże się z podjednostką rybosomu. TranspRNA, który przenosi kwasową metioninę transportową, jest przyłączony do kodonu start. Następnie dołącza się duża podjednostka rybosomu. W całym rybosomie powstają dwa centra aktywne: aminoacylo i peptydyl. Aminoacyl jest wolny, a peptydyl jest zajęty przez tRNA z metioniną.

Wydłużenie.

Centrum aminoacylowe zawiera mRNA, którego antykodon odpowiada kodującemu.

Następnie rybosom przesuwa się względem mRNA o kodon 1. W tym przypadku uwalniane jest centrum aminoacylowe. mRNA znajduje się w centrum peptydylowym i wiąże się z drugim aminokwasem. Proces jest cyklicznie powtarzany.

3. Wypowiedzenie

Kodon stop wchodzi do centrum aminoacylowego, które rozpoznawane jest przez specjalne białko, jest to sygnał do zatrzymania syntezy białek. Podjednostki rybosomu są rozdzielane, uwalniając mRNA, a polipeptyd jest ponownie syntetyzowany.

4. Zmiany potranslacyjne.

Podczas translacji powstaje pierwotna struktura polipeptydu, co nie wystarcza do pełnienia funkcji białka, więc białko się zmienia, co zapewnia jego aktywność.

Utworzony:

A) struktura drugorzędowa (wiązania wodorowe)

B) kula - struktura trzeciorzędowa (wiązania dwusiarczkowe)

C) struktura czwartorzędowa - hemoglobina

D) Glikozylacja – przyłączanie reszt cukrowych (przeciwciał) do białka

E) rozszczepienie dużego polipeptydu na kilka fragmentów.

Różnice we wdrażaniu informacji dziedzicznej u prokariontów i eukariontów:

1. Prokariontom brakuje egzonów i intronów, więc nie ma etapów przetwarzania i łączenia.

2. U prokariontów transkrypcja i translacja zachodzą jednocześnie, tj. Synteza RNA jest w toku, a synteza DNA już się rozpoczyna.

3. U eukariontów synteza różnych typów RNA jest kontrolowana przez różne enzymy. U prokariontów wszystkie rodzaje RNA są syntetyzowane przez jeden enzym.

4. U eukariontów każdy gen ma swój unikalny promotor, u prokariontów jeden promotor może kontrolować pracę kilku genów.

5. Tylko prokariota mają system operonowy

Pytanie 1. Zapamiętaj pełną definicję pojęcia „życia”.

W połowie XIX wieku. Fryderyk Engels pisał: „Życie jest sposobem istnienia ciał białkowych, którego zasadniczym momentem jest ciągła wymiana substancji z otaczającą je naturą zewnętrzną, a wraz z ustaniem tego metabolizmu życie również ustaje, co prowadzi do rozkładu białka.” Na obecnym poziomie wiedzy tę klasyczną definicję życia uzupełnia idea wyjątkowego znaczenia kwasów nukleinowych – cząsteczek zawierających informację genetyczną, która umożliwia organizmom samoodnowę i samoreprodukcję (reprodukcję).

Oto jedna ze współczesnych definicji: „Żywe ciała istniejące na Ziemi to otwarte, samoregulujące i samoreprodukujące się systemy zbudowane z biopolimerów – białek i kwasów nukleinowych”. Jednocześnie pojęcie „systemu otwartego” oznacza wymianę substancji i energii ze środowiskiem (odżywianie, oddychanie, wydalanie) odnotowane przez F. Engelsa; pojęcie „samoregulacji” – umiejętność zachowania stałości składu chemicznego, struktury i właściwości. Ważnym warunkiem skutecznej samoregulacji jest drażliwość - zdolność organizmu do reagowania na informacje przychodzące ze świata zewnętrznego.

Pytanie 2. Jakie są główne właściwości kodu genetycznego i wyjaśnij ich znaczenie.

Istnieje siedem głównych właściwości kodu genetycznego.

Potrójność. Trzy kolejne nukleotydy kodują jeden aminokwas.

Jednoznaczność. Jeden tryplet nie może kodować więcej niż jednego aminokwasu.

nadmierność. Jeden aminokwas może być kodowany przez więcej niż jeden tryplet.

Ciągłość. Nie ma „znaków interpunkcyjnych” między trojaczkami. Jeśli „ramka odczytu” zostanie przesunięta o jeden nukleotyd, to cały kod zostanie zdekodowany nieprawidłowo. Jako przykład weźmy zdanie składające się z trzyliterowych słów: był kot, kot był szary. Teraz przesuńmy „ramkę odczytu” o jedną literę: ilb ylk otk odszedł ep.

Kod genetyczny się nie nakłada. Każdy nukleotyd może być częścią tylko jednego trypletu.

Biegunowość. Istnieją trojaczki, które określają początek i koniec poszczególnych genów.

Wszechstronność. We wszystkich żywych organizmach ten sam triplet koduje ten sam aminokwas.

Pytanie 3. Jaka jest istota procesu przekazywania informacji dziedzicznych z pokolenia na pokolenie iz jądra do cytoplazmy, do miejsca syntezy białek?

Podczas przekazywania informacji dziedzicznych z pokolenia na pokolenie cząsteczki DNA podwajają się w procesie duplikacji. Każda komórka potomna otrzymuje jedną z dwóch identycznych cząsteczek DNA. W rozmnażaniu bezpłciowym genotyp organizmu potomnego jest identyczny z rodzicem. Podczas rozmnażania płciowego organizm potomstwa otrzymuje własny diploidalny zestaw chromosomów, złożony z haploidalnych zestawów matczynych i haploidalnych zestawów ojcowskich.

Podczas przenoszenia informacji dziedzicznych z jądra do cytoplazmy kluczowym procesem jest transkrypcja - synteza RNA na DNA. Zsyntetyzowana cząsteczka mRNA jest komplementarną kopią pewnego fragmentu DNA - genu i zawiera informacje o strukturze określonego białka. Taka cząsteczka mRNA jest pośrednikiem między repozytorium informacji genetycznej – jądrem a cytoplazmą z rybosomami, w których powstają białka. Rybosomy wykorzystują mRNA jako matrycę („instrukcję”) do syntezy białek podczas translacji.

Pytanie 4. Gdzie syntetyzowane są kwasy rybonukleinowe?

Kwasy rybonukleinowe są syntetyzowane w jądrze. Tworzenie się rRNA i łączenie podjednostek rybosomów zachodzi w specjalnych obszarach jądra – jąderkach. Niewielka ilość RNA jest syntetyzowana w mitochondriach i plastydach, które mają własne DNA i własne rybosomy.

Pytanie 5. Powiedz nam, gdzie zachodzi synteza białek i jak jest przeprowadzana.

Synteza białek zachodzi w cytoplazmie i odbywa się za pomocą wyspecjalizowanych organelli - rybosomów. Cząsteczka mRNA łączy się z rybosomem na końcu, od którego powinna rozpocząć się synteza białka. Aminokwasy niezbędne do syntezy łańcucha białkowego są dostarczane przez cząsteczki transferowego RNA (tRNA). Każde tRNA może zawierać tylko jeden z 20 aminokwasów (na przykład tylko alaninę). O tym, który konkretny aminokwas niesie tRNA, decyduje trójka nukleotydów zlokalizowana na szczycie centralnej pętli tRNA, antykodon.

Jeśli antykodon jest komplementarny do trypletu nukleotydowego mRNA będącego obecnie w kontakcie z rybosomem, tRNA tymczasowo zwiąże się z mRNA, a aminokwas zostanie włączony do łańcucha białkowego.

W kolejnym etapie uwolnione tRNA trafi do cytoplazmy, a rybosom zrobi „krok” i przejdzie do następnej trójki mRNA. Następnie tRNA z odpowiednim antykodonem zbliży się do tej trójki i dostarczy następny aminokwas, który zostanie dołączony do rosnącego białka.