I. Prepis- syntéza všetkého druhu RNA na matricu DNA. Transkripcia alebo prepis neprebieha na celej molekule DNA, ale na mieste zodpovednom za špecifický proteín (gén).

Podmienky potrebné na prepis:

a) odvíjanie segmentu DNA pomocou odvíjacích proteínových enzýmov

b) prítomnosť stavebného materiálu vo forme ATP. GTP. UTF. 1DTF

5. Existujú funkčné a štrukturálne gény. Štrukturálne gény kódujú syntézu proteínovej molekuly. Existujú štruktúrne gény kódujúce štrukturálne proteíny aj enzymatické proteíny, ako aj gény s informáciou o syntéze tRNA, rRNA atď.

6. Funkčné gény nekódujú proteín, ale riadia a riadia aktivitu štruktúrnych génov.

7. Usporiadanie nukleotidových tripletov v štruktúrnych génoch kolineárne zodpovedá usporiadaniu aminokyselín v molekule proteínu.

8. Úseky molekuly DNA, ktoré tvoria gén, sú schopné obnovy, t.j. opraviť, preto nie všetky zmeny v sekvencii nukleotidov v segmente DNA vedú k mutáciám.

9. Genotyp pozostáva z jednotlivých génov (diskrétnych), ale funguje ako celok, pretože Gény sú schopné vzájomne sa ovplyvňovať a ovplyvňovať. Funkciu génu ovplyvňujú vnútorné aj vonkajšie faktory prostredia.

Gén má niekoľko vlastností:

Diskrétna akcia;

Stabilita (trvalosť);

Prenos dedičných informácií v nezmenenej forme bez mutácie;

Labilita (zmena) génov je spojená s ich schopnosťou mutovať;

Špecifickosť - každý gén určuje vývoj určitého znaku;

Pleiotropia – jeden gén môže byť zodpovedný za viacero znakov;

Expresivita - stupeň vyjadrenia vlastnosti;

Penetrácia - frekvencia prejavu génu medzi jeho nosičmi.

Ľudský genóm obsahuje asi 30 000 rôznych génov. Niektoré z nich sú aktívne, iné sú zakázané. Celý objem genetickej informácie je pod prísnou kontrolou regulačných mechanizmov. Všetky gény sú vzájomne prepojené a tvoria jeden systém. Ich činnosť je regulovaná zložitými mechanizmami.

Patria sem procesy regulácie génovej aktivity v štádiách transkripcie (pred, počas, po nej), translácie (pred, počas, po nej), ako aj koordinovanej kaskádovej skupinovej regulácie génovej práce (ich expresie), účasti hormónov (signálnych signálov) v tomto procese.látky), chemická modifikácia DNA (obr. 8).

Ryža. 8. Schéma regulácie transkripcie štruktúrnych génov v prokaryotickej bunke podľa typu indukcie.

Expresia (prejav aktivity génu) jednotlivého génu závisí od stavu, v ktorom sa tento gén nachádza. Preto existujú rôzne penetrancia(percento kvantitatívneho fenotypového prejavu génu) a expresivity (stupeň expresie génu). Tieto pojmy boli prvýkrát zavedené do genetiky M.V. Timofejev-Ressovský. Špecifický ľudský genotyp je určený fenotypovým stupňom závažnosti patologického znaku určeným určitým génom (expresivita), a to až po absenciu klinického obrazu patológie v prítomnosti mutantných alel v genotype.

Úlohy z lexikálnej gramatiky:

Úloha číslo 1. Nahraďte atribútové vety participiálnymi frázami.

1. Gén je jednotka dedičnosti, ktorá určuje vývoj ktorejkoľvek jednej vlastnosti.

2. Gény, ktoré sú na chromozómoch, zaberajú špecifické miesto – lokus.

3. Implementácia informácie, ktorá je zakódovaná v géne, je prezentovaná vo forme diagramu.

4. Gén – časť molekuly DNA, ktorá sa líši v určitej sekvencii nukleotidov.

5. Počet nukleotidov, ktoré tvoria rôzne gény, je rôzny.

Úloha číslo 2. Vymeňte pasívne štruktúry za aktívne.

1. Syntéza molekuly proteínu je kódovaná štrukturálnymi génmi.

2. Činnosť štruktúrnych génov je riadená a riadená funkčnými génmi.

čo ovplyvňuje čo Gény sa môžu navzájom ovplyvňovať. za funkciu čo ovplyvnené faktormi vnútorného a vonkajšieho prostredia

Úloha číslo 3. Napíšte vety, otváracie zátvorky.

1. Kódujú exónové oblasti génov (primárna štruktúra proteínu).

2. Intrónové oblasti génovej hry (štrukturálna, podporná úloha).

3. Gén je súčasťou molekuly DNA, ktorá je (funkčná jednotka dedičnej informácie).

Úloha číslo 4. Prečítajte si časť textu o hlavných ustanoveniach teórie génov a napíšte definície: a) lokus, b) rekony, c) mutóny.

Cvičenieč. 5. Pomocou uvedených informácií doplňte frázy.

1. Stabilita sa nazýva 1 .... preniesť dedičnú vlastnosť génov ... informácie v nezmenenej podobe.

2. Labilita génov je... 2.... stupeň prejavu vlastnosti.

3. Penentralita génov je 3 .... frekvencia prejavu génu medzi jeho nositeľmi.

4. Expresivita génov - ... 4 .... je spojená s ich schopnosťou mutovať

Riešenie typických úloh

1. Časť štruktúrneho génu má nasledujúcu sekvenciu
nukleotidy:

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

AGA-TCA-CGA-AAA-ATG. Pomocou slovníka genetického kódu určite:

a) akú sekvenciu nukleotidov bude mať pro-mRNA transkribovaná z tohto miesta;

b) je známe, že kodóny 3, 4, 5, 9, 10, 11, 12 pro-mRNA sú súčasťou intrónov. Akú sekvenciu bude mať mRNA;

c) aká sekvencia aminokyselín bude mať proteínový fragment kódovaný špecifikovaným génovým miestom;

d) Napíšte, aké antikodóny by mali byť v tRNA, ktoré zabezpečujú syntézu tohto proteínového fragmentu.

2. Úseky štruktúrnych génov v pro- a eukaryotoch majú podobné nukleotidové sekvencie:

CAT-GTC-A1TA-TTC-TGA-AAA-CAA-C1^^ ACA-ATA. Je potrebné poznamenať, že nukleotidové sekvencie ACA-TTC-TGA-AAA a GGA-ACA-ATA kódujú intrónové oblasti v eukaryotoch.

Určiť:

a) sekvencia nukleotidov v primárnom transkripte v eukaryotoch;

b) ako sa nazýva dozrievanie mRNA? Určite nukleotidovú sekvenciu v mRNA.

c) aký je rozdiel v poradí aminokyselín v bielkovinách u prokaryotov a eukaryotov. Vysvetlite dôvod tohto rozdielu.

1. Uveďte definície pojmov.
Genetický kód - súbor kombinácií troch nukleotidov kódujúcich 20 druhov aminokyselín, ktoré tvoria proteín.
Trojčatá- tri po sebe idúce nukleotidy.
Anticodon Oblasť v tRNA pozostávajúca z troch nepárových nukleotidov, ktorá sa špecificky viaže na kodón mRNA.
Prepis - proces syntézy RNA pomocou DNA ako templátu, vyskytujúci sa vo všetkých živých bunkách.
Vysielanie- proces syntézy bielkovín z aminokyselín na templáte mRNA (mRNA), uskutočňovaný ribozómom.

2. Porovnajte pojmy „genetická informácia“ a „genetický kód“. Aké sú ich zásadné rozdiely?
Genetická informácia – informácia o štruktúre bielkovín, zakódovaná pomocou sekvencie nukleotidov – genetického kódu – v génoch.
Inými slovami, genetický kód je princíp zaznamenávania genetickej informácie. Informácie sú informácie a kód je spôsob komunikácie informácií.

3. Vyplňte klaster „Vlastnosti genetického kódu“.
Vlastnosti: triplet, jednoznačné, redundantné, neprekrývajúce sa, polarita, univerzálnosť.

4. Aký biologický význam má redundancia genetického kódu?
Keďže na 20 aminokyselín, ktoré tvoria proteíny, pripadá 61 kodónov, niektoré aminokyseliny sú kódované viac ako jedným kodónom (takzvaná degenerácia kódu).
Táto redundancia zvyšuje spoľahlivosť kódu a celého mechanizmu biosyntézy bielkovín.

5. Vysvetlite, čo sú reakcie syntézy matrice. Prečo sa tak volajú?
Ide o syntézu komplexných polymérnych molekúl v živých bunkách, ku ktorej dochádza na základe genetickej informácie bunky zakódovanej na matrici (molekula DNA, RNA). K syntéze templátov dochádza počas replikácie, transkripcie a translácie DNA. Je základom procesu reprodukcie vlastného druhu.

6. Načrtnite molekulu tRNA a označte jej hlavné časti.

7. Vyplňte tabuľku.

ÚLOHA ORGANICKÝCH LÁTOK V BIOSYNTÉZE PROTEÍNOV

8. Jeden z reťazcov DNA má nasledujúcu nukleotidovú sekvenciu:
C-T-T-A-A-C-A-C-C-C-C-T-G-A-C-G-T-G-A-C-G-C-G-G-C- C-G
Napíšte štruktúru mRNA syntetizovanej na tomto vlákne. Aké bude zloženie aminokyselín proteínového fragmentu syntetizovaného na základe tejto informácie v ribozóme?
mRNA
G-A-A-U-U-G-U-G-G-G-G-A-C-U-G-C-A-C-U-G-C-G-C-C-G- G-C-
Polypeptidový reťazec
Glu-le-trp-gli-ley-gis-cis-ala-gli.

9. Načrtnite proces syntézy bielkovín.

10. Vyplňte tabuľku.

ETAPY IMPLEMENTÁCIE DEDIČNÝCH INFORMÁCIÍ V BUŇKE

11. Prečítajte si § 2.10 a pripravte si odpoveď na otázku: „Prečo je dekódovanie genetického kódu jedným z najdôležitejších vedeckých objavov súčasnosti?“
Rozlúštenie genetického kódu, teda určenie „zmyslu“ každého kodónu a pravidiel, podľa ktorých sa genetická informácia číta, sa považuje za jeden z najvýraznejších úspechov molekulárnej biológie.
Je dokázané, že kód je univerzálny pre život. Objav a dekódovanie kódu môže pomôcť nájsť spôsoby liečby rôznych chromozomálnych a genómových ochorení, študovať mechanizmus metabolických procesov na bunkovej a molekulárnej úrovni.
Obrovské množstvo experimentálnych údajov sa rýchlo hromadí. Začala sa nová etapa výskumu DNA. Molekulárna biológia sa zmenila na oveľa zložitejšie supramolekulárne a bunkové systémy. Ukázalo sa, že je možné priblížiť sa k problémom spojeným s molekulárnou genetikou eukaryotov, s fenoménmi ontogenézy.

12. Vyberte správnu odpoveď.
Test 1
Syntéza bielkovín nemôže nastať:
2) v lyzozóme;

Test 2
Prepis je:
3) syntéza mRNA na DNA;

Test 3
Všetky aminokyseliny, ktoré tvoria proteín, sú kódované pre:
4) 64 trojíc.

Test 4
Ak na syntézu proteínov vezmeme ribozómy morského vlka, enzýmy a aminokyseliny vrany sivej, ATP rýchlej jašterice, mRNA divého králika, potom sa proteín syntetizuje:
4) divoký králik.

13. Vytvorte súlad medzi vlastnosťami genetického kódu a ich charakteristikami.
Vlastnosti genetického kódu
1. Trojpočetnosť

3. Jedinečnosť
4. Všestrannosť
5. Neprekrývajúce sa
6. Polarita
Charakteristický
A. Každý nukleotid je súčasťou iba jedného tripletu
B. Genetický kód je rovnaký pre všetky živé organizmy na Zemi
B. Jedna aminokyselina je kódovaná tromi po sebe idúcimi nukleotidmi
D. Niektoré triplety definujú začiatok a koniec prekladu
E. Každý triplet kóduje iba jednu špecifickú aminokyselinu.
E. Aminokyselina môže byť definovaná viac ako jedným tripletom.

14. Vložte chýbajúci prvok.
Nukleotid - písmeno
Triplet - Slovo
Gén - Návrh

15. Vysvetlite pôvod a všeobecný význam slova (termínu), na základe významu koreňov, ktoré ho tvoria.

16. Vyberte termín a vysvetlite, ako jeho moderný význam zodpovedá pôvodnému významu jeho koreňov.
Zvolený termín je transkripcia.
Korešpondencia – pojem zodpovedá svojmu pôvodnému významu, nakoľko dochádza k prenosu genetickej informácie z DNA do RNA.

17. Formulujte a zapíšte hlavné myšlienky § 2.10.
Genetická informácia v živých organizmoch sa zaznamenáva pomocou genetického kódu. Kód je súbor kombinácií troch nukleotidov (tripletov) kódujúcich 20 typov aminokyselín, ktoré tvoria proteín. Kód má vlastnosti:
1. Trojpočetnosť
2. Degenerácia (nadbytočnosť)
3. Jedinečnosť
4. Všestrannosť
5. Neprekrývajúce sa
6. Polarita.
Procesy, ktorými sa v živých bunkách syntetizujú zložité polymérne molekuly, prebiehajú na základe genetickej informácie bunky zakódovanej na matrici (molekula DNA, RNA). Matricová syntéza je replikácia, transkripcia a translácia DNA.

1. Aké procesy súvisia s reakciami syntézy matrice?

Fermentácia, translácia, transkripcia, fotosyntéza, replikácia.

Reakcie syntézy matrice zahŕňajú transláciu, transkripciu a replikáciu.

2. Čo je to transkripcia? Ako tento proces prebieha?

Transkripcia je proces prepisovania genetickej informácie z DNA na RNA (biosyntéza RNA v zodpovedajúcich úsekoch jedného z reťazcov DNA); jedna z reakcií syntézy matrice.

Transkripcia sa uskutočňuje nasledovne. V určitej oblasti molekuly DNA dochádza k separácii komplementárnych reťazcov. Syntéza RNA sa uskutoční na jednom z reťazcov (nazýva sa to transkribovaný reťazec).

Enzým RNA polymeráza rozpoznáva promótor (špeciálna sekvencia nukleotidov umiestnená na začiatku génu) a interaguje s ním. Potom sa RNA polymeráza začne pohybovať pozdĺž transkribovaného reťazca a súčasne syntetizovať molekulu RNA z nukleotidov. Transkribovaný reťazec DNA sa používa ako templát, takže syntetizovaná RNA bude komplementárna k zodpovedajúcej časti transkribovaného reťazca DNA. RNA polymeráza vytvára reťazec RNA pridávaním nových nukleotidov, až kým nedosiahne terminátor (špeciálna sekvencia nukleotidov umiestnená na konci génu), po ktorej sa transkripcia zastaví.

3. Aký proces sa nazýva preklad? Popíšte hlavné fázy prekladu.

Translácia je proces biosyntézy bielkovín z aminokyselín vyskytujúcich sa na ribozómoch; jedna z reakcií syntézy matrice.

Hlavné fázy vysielania:

● Väzba mRNA na malú podjednotku ribozómu, po ktorej sa spája veľká podjednotka.

● Penetrácia metionínovej tRNA do ribozómu a komplementárna väzba jeho antikodónu (UAC) na štartovací kodón mRNA (AUG).

● Prenikanie do ribozómu ďalšej tRNA nesúcej aktivovanú aminokyselinu a komplementárna väzba jej antikodónu na zodpovedajúci kodón mRNA.

● Vznik peptidovej väzby medzi dvoma aminokyselinami, po ktorej sa prvá (metionínová) tRNA uvoľní z aminokyseliny a opustí ribozóm a mRNA sa posunie o jeden triplet.

● Predlžovanie polypeptidového reťazca (podľa mechanizmu opísaného vyššie), ku ktorému dochádza dovtedy, kým jeden z troch stop kodónov (UAA, UAG alebo UGA) nevstúpi do ribozómu.

● Ukončenie syntézy bielkovín a dezintegrácia ribozómu na dve samostatné podjednotky.

4. Prečo počas translácie nie sú v proteíne zahrnuté žiadne aminokyseliny v náhodnom poradí, ale iba tie, ktoré sú kódované tripletmi mRNA a v prísnom súlade so sekvenciou týchto tripletov? Koľko typov tRNA sa podľa vás podieľa na syntéze bielkovín v bunke?

Správne a konzistentné zaradenie aminokyselín do rastúceho polypeptidového reťazca je zabezpečené striktnou komplementárnou interakciou antikodónov tRNA so zodpovedajúcimi kodónmi mRNA.

Niektorí študenti môžu odpovedať, že na syntéze bielkovín sa podieľa 20 typov tRNA – jedna pre každú aminokyselinu. Ale v skutočnosti sa na syntéze proteínov podieľa 61 typov tRNA – je ich toľko, koľko je sense kodónov (triplety kódujúce aminokyseliny). Každý typ tRNA má jedinečnú primárnu štruktúru (nukleotidovú sekvenciu) a v dôsledku toho má špecifický antikodón pre komplementárnu väzbu na zodpovedajúci kodón mRNA. Napríklad aminokyselina leucín (Leu) môže byť kódovaná šiestimi rôznymi tripletmi, takže existuje šesť typov leucínových tRNA, z ktorých všetky majú rôzne antikodóny.

Celkový počet kodónov je 4 3 = 64, avšak v terminačných kodónoch nie sú žiadne molekuly tRNA (sú tri); 64 – 3 = 61 druhov tRNA.

5. Mali by sa reakcie syntézy matrice pripisovať procesom asimilácie alebo disimilácie? prečo?

Reakcie syntézy matrice sú klasifikované ako asimilačné procesy, pretože:

● sprevádzaná syntézou zložitých organických zlúčenín z jednoduchších látok, a to biopolymérov z príslušných monomérov (replikácia je sprevádzaná syntézou dcérskych reťazcov DNA z nukleotidov, transkripcia - syntézou RNA z nukleotidov, translácia - syntézou proteín z aminokyselín);

● vyžadujú energiu (ATP slúži ako dodávateľ energie pre reakcie syntézy matrice).

6. Úsek transkribovaného reťazca DNA má nasledujúce poradie nukleotidov:

TACGGACATATTACAAGACT

Nastavte sekvenciu aminokyselinových zvyškov peptidu kódovaného touto oblasťou.

Na princípe komplementarity stanovíme sekvenciu nukleotidov zodpovedajúcej mRNA a následne pomocou tabuľky genetického kódu určíme sekvenciu aminokyselinových zvyškov kódovaného peptidu.

Odpoveď: sekvencia aminokyselinových zvyškov peptidu: Met-Tre-Cis-Ile-Met-Phen.

7. Štúdie ukázali, že v molekule mRNA tvorí 34 % z celkového počtu dusíkatých báz guanín, 18 % uracil, 28 % cytozín a 20 % adenín. Určte percentuálne zloženie dusíkatých báz segmentu dvojvláknovej DNA, z ktorého jedno vlákno slúžilo ako templát na syntézu tejto mRNA.

● Princípom komplementarity určujeme percentuálne zloženie dusíkatých báz príslušného transkribovaného reťazca DNA. Obsahuje 34 % cytozínu (komplementárny k mRNA guanínu), 18 % adenínu (komplementárny k mRNA uracilu), 28 % guanínu (komplementárny k mRNA cytozínu) a 20 % tymínu (komplementárny k mRNA adenínu).

● Na základe zloženia transkribovaného reťazca určíme percentuálne zloženie dusíkatých báz komplementárneho (neprepísaného) reťazca DNA: 34 % guanín, 18 % tymín, 28 % cytozín a 20 % adenín.

● Percento každého typu dusíkatých báz v dvojvláknovej DNA sa vypočíta ako aritmetický priemer percenta týchto báz v oboch vláknach:

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

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

Odpoveď: zodpovedajúca oblasť dvojvláknovej DNA obsahuje po 31 % cytozínu a guanínu, po 19 % adenínu a tymínu.

osem*. V erytrocytoch cicavcov môže syntéza hemoglobínu prebiehať niekoľko dní po strate jadier týmito bunkami. ako to môžeš vysvetliť?

Strate jadra predchádza intenzívna transkripcia génov kódujúcich polypeptidové reťazce hemoglobínu. Veľké množstvo zodpovedajúcej mRNA sa hromadí v hyaloplazme, takže syntéza hemoglobínu pokračuje aj po strate bunkového jadra.

* Úlohy označené hviezdičkou vyžadujú od študentov, aby predložili rôzne hypotézy. Preto by sa mal učiteľ pri hodnotení zamerať nielen na tu uvedenú odpoveď, ale brať do úvahy každú hypotézu, hodnotiť biologické myslenie žiakov, logiku ich uvažovania, originalitu myšlienok atď. je vhodné oboznámiť študentov s uvedenou odpoveďou.

Genetický kód- spôsob zaznamenávania do molekuly DNA informácie o počte a poradí aminokyselín v bielkovine.

Vlastnosti:

Tripletita – jedna aminokyselina je kódovaná tromi nukleotidmi

Neprekrývajúce sa – ten istý nukleotid nemôže byť súčasťou dvoch alebo viacerých tripletov súčasne

Jednoznačnosť (špecifickosť) – určitému kodónu zodpovedá len jeden

Univerzálnosť – genetický kód funguje rovnako v organizmoch rôznej úrovne zložitosti – od vírusov až po ľudí

Degenerácia (redundancia) – tej istej aminokyseline môže zodpovedať niekoľko kodónov.

14. Etapy implementácie dedičnej informácie u prokaryotov a eukaryotov.

Replikácia (syntéza) DNA

Syntéza DNA vždy začína v presne definovaných bodoch. Enzým topoizomeráza rozvinie špirálu. Helikáza ruší vodíkové väzby medzi vláknami DNA a vytvára replikačnú vidličku. SSB proteíny zabraňujú opätovnému vytváraniu vodíkových väzieb.

RNA primáza syntetizuje krátke RNA fragmenty (priméry), ktoré sú pripojené na 3' koniec.

DNA polymeráza začína od priméru a syntetizuje dcérsky reťazec (5 "3") -

Smer syntézy jedného vlákna DNA sa zhoduje so smerom pohybu replikačnej vidlice, takže toto vlákno sa syntetizuje nepretržite. Tu syntéza prebieha rýchlo. Smer syntézy druhého vlákna je opačný ako smer replikačnej vidlice. Preto syntéza tohto reťazca prebieha vo forme oddelených úsekov a postupuje pomaly (fragmenty Okazakiho).

Zrenie DNA: RNA priméry sa štiepia, chýbajúce nukleotidy sa dopĺňajú, fragmenty DNA sa spájajú pomocou ligázy. Topoizomeráza odvíja špirálu.

Etapy implementácie dedičných informácií (v eukaryotoch)

1. Prepis

2.Spracovanie

3. Preklad

4. Posttranslačné zmeny

Vysielanie- syntéza molekuly RNA na základe molekuly DNA. Kľúčovým enzýmom je RNA polymeráza.

RNA polymeráza musí rozpoznať promótor a interagovať s ním. Promótor je špeciálna časť DNA, ktorá sa nachádza pred informatívnou časťou génu. Pre aktiváciu RNA polymerázy je potrebná interakcia s promótorom. Po aktivácii RNA polymeráza preruší vodíkové väzby medzi vláknami DNA.

K syntéze RNA dochádza vždy pozdĺž určitého kodogénneho vlákna DNA.Na tomto vlákne je promótor umiestnený bližšie k 3' koncu.

Syntéza RNA prebieha podľa princípov komplementarity a antiparalelizmu.

RNA polymeráza dosiahne stop kodón (terminátor alebo terminačný kodón), čo je signál na zastavenie syntézy. Enzým sa inaktivuje, oddelí od DNA a uvoľní sa novosyntetizovaná molekula DNA – primárny transkript – pro-RNA. Obnoví sa pôvodná štruktúra DNA.

Štrukturálne znaky eukaryotického génu:

V eukaryotoch zahŕňajú gény oblasti rôznych funkcií.

A) Intróny - fragmenty DNA (génu), ktoré nekódujú aminokyseliny v proteíne

B) Exóny sú úseky DNA, ktoré kódujú aminokyseliny v proteíne.

Nespojitú povahu génu objavili Roberts a Sharpe (Nob. cena 1903).

Počet intrónov a exónov v rôznych génoch sa značne líši.

Spracovanie(dozrievanie)

Primárny transkript dozrieva a vzniká zrelá molekula messenger RNA, ktorá sa môže podieľať na syntéze proteínov na ribozómoch.

Na 5" konci RNA sa vytvorí špeciálne miesto (štruktúra) - CEP alebo cap. CEP zabezpečuje interakciu s malou podjednotkou ribozómu.

Na 3" konci RNA je pripojených od 100 do 200 molekúl nukleotidov nesúcich adenín (polyA). Pri syntéze proteínov sa tieto nukleotidy postupne odštiepia, deštrukcia polyA je signálom pre deštrukciu molekúl RNA.

K niektorým RNA nukleotidom je pridaná skupina CH 3 – metylácia. To zvyšuje odolnosť DNA voči pôsobeniu cytoplazmatických enzýmov.

Splicing - intróny sú vyrezané a exóny sú spojené dohromady. Reštrikčný enzým odstraňuje, ligáza zosieťuje)

Zrelá messenger RNA zahŕňa:

Vedúci zabezpečuje väzbu messenger RNA na ribozómovú podjednotku.

SC - štart kodón - rovnaký pre všetky messenger RNA, kóduje aminokyselinu

Kódujúca oblasť – kóduje aminokyseliny v proteíne.

Stop kodón – signál na zastavenie syntézy bielkovín.

Pri spracovaní dochádza k prísnej selekcii do cytoplazmy, z jadra sa uvoľní asi 10 % molekúl z počtu primárnych transkriptov.

Alternatívne spájanie

Človek má 25-30 tisíc génov.

U ľudí však bolo izolovaných asi 100 tisíc proteínov.

Alternatívny zostrih je situácia, v ktorej rovnaký gén poskytuje syntézu rovnakých molekúl proRNA v bunkách rôznych tkanív. V rôznych bunkách sa počet a hranice medzi exónmi a intrónmi určujú odlišne. Výsledkom je, že z rovnakých primárnych transkriptov sa získajú rôzne mRNA a syntetizujú sa rôzne proteíny.

Alternatívny zostrih bol dokázaný pre približne 50 % ľudských génov.

Translácia je proces zostavovania peptidového reťazca na ribozómoch podľa informácií obsiahnutých v mRNA.

1. Iniciácia (začiatok)

2. Predĺženie (predĺženie molekuly)

3. Ukončenie (koniec)

Zasvätenie.

Molekula matrRNA kontaktuje malú podjednotku ribozómu pomocou CEP. Vedúci RNA sa viaže na podjednotku ribozómu. K štartovaciemu kodónu je pripojená transpRNA, ktorá nesie transportnú kyselinu metionín. Potom sa pripojí veľká podjednotka ribozómu. V celom ribozóme sa tvoria dve aktívne centrá: aminoacyl a peptidyl. Aminoacyl je voľný a peptidyl je obsadený tRNA s metionínom.

Predĺženie.

Aminoacylové centrum obsahuje mRNA, ktorej antikodón zodpovedá kódujúcemu.

Potom sa ribozóm posunie oproti mRNA o 1 kodón, v tomto prípade sa uvoľní aminoacylové centrum. mRNA sa nachádza v peptidylovom centre a viaže sa na druhú aminokyselinu. Proces sa cyklicky opakuje.

3. Ukončenie

Do aminoacylového centra vstupuje stop kodón, ktorý rozpoznáva špeciálny proteín, je to signál na zastavenie syntézy proteínov. Podjednotky ribozómu sa oddelia, čím sa uvoľní mRNA a polypeptid sa znova syntetizuje.

4. Posttranslačné zmeny.

Pri translácii vzniká primárna štruktúra polypeptidu.To nestačí na plnenie funkcií proteínu, preto sa proteín mení, čo zabezpečuje jeho aktivitu.

Vytvorené:

A) sekundárna štruktúra (vodíkové väzby)

B) globula - terciárna štruktúra (disulfidové väzby)

C) kvartérna štruktúra – hemoglobín

D) Glykozylácia - pripojenie cukrových zvyškov (protilátok) na proteín

E) štiepenie veľkého polypeptidu na niekoľko fragmentov.

Rozdiely v implementácii dedičných informácií u prokaryotov a eukaryotov:

1. Prokaryotom chýbajú exóny a intróny, takže neexistujú žiadne fázy spracovania a zostrihu.

2. U prokaryotov prebieha transkripcia a translácia súčasne, t.j. Syntéza RNA prebieha a syntéza DNA už začína.

3. V eukaryotoch je syntéza rôznych typov RNA riadená rôznymi enzýmami. U prokaryotov sú všetky typy RNA syntetizované jedným enzýmom.

4. U eukaryotov má každý gén svoj jedinečný promótor, u prokaryotov môže jeden promótor riadiť prácu viacerých génov.

5. Iba prokaryoty majú systém operónov

Otázka 1. Pamätajte na úplnú definíciu pojmu „život“.

V polovici XIX storočia. Friedrich Engels napísal: „Život je spôsob existencie bielkovinových teliesok, ktorého podstatným momentom je neustála výmena látok s vonkajšou prírodou, ktorá ich obklopuje, a so zastavením tohto metabolizmu zaniká aj život, čo vedie k rozkladu. bielkovín." Na súčasnej úrovni poznania je táto klasická definícia života doplnená o myšlienku mimoriadnej dôležitosti nukleových kyselín – molekúl, ktoré obsahujú genetickú informáciu, ktorá umožňuje organizmom samoobnovu a sebareprodukciu (reprodukciu).

Tu je jedna z moderných definícií: "Živé telá, ktoré existujú na Zemi, sú otvorené, samoregulačné a samoreprodukujúce sa systémy postavené z biopolymérov - proteínov a nukleových kyselín." Pojem „otvorený systém“ zároveň zahŕňa výmenu látok a energie s prostredím (výživa, dýchanie, vylučovanie), ako uvádza F. Engels; pojem "samoregulácia" - schopnosť udržiavať stálosť chemického zloženia, štruktúry a vlastností. Dôležitou podmienkou úspešnej samoregulácie je podráždenosť – schopnosť organizmu reagovať na informácie prichádzajúce z vonkajšieho sveta.

Otázka 2. Aké sú hlavné vlastnosti genetického kódu a vysvetlite ich význam.

Existuje sedem hlavných vlastností genetického kódu.

Trojnásobnosť. Tri po sebe idúce nukleotidy kódujú jednu aminokyselinu.

Jednoznačnosť. Jeden triplet nemôže kódovať viac ako jednu aminokyselinu.

nadbytok. Jedna aminokyselina môže byť kódovaná viac ako jedným tripletom.

Kontinuita. Medzi trojčatami nie sú žiadne „interpunkčné znamienka“. Ak sa "čítací rámec" posunie o jeden nukleotid, potom bude celý kód dekódovaný nesprávne. Ako príklad si vezmime vetu pozostávajúcu z troch písmen: bola mačka, mačka bola šedá. Teraz posuňme „rámec čítania“ o jedno písmeno: ilb ylk otk odišli ep.

Genetický kód sa neprekrýva. Akýkoľvek nukleotid môže byť súčasťou iba jedného tripletu.

Polarita. Existujú triplety, ktoré určujú začiatok a koniec jednotlivých génov.

Všestrannosť. Vo všetkých živých organizmoch rovnaký triplet kóduje rovnakú aminokyselinu.

Otázka 3. Čo je podstatou procesu prenosu dedičnej informácie z generácie na generáciu a z jadra do cytoplazmy, do miesta syntézy bielkovín?

Počas prenosu dedičnej informácie z generácie na generáciu sa molekuly DNA zdvojnásobia v procese duplikácie. Každá dcérska bunka dostane jednu z dvoch identických molekúl DNA. Pri nepohlavnom rozmnožovaní je genotyp dcérskeho organizmu identický s rodičovským. Počas sexuálneho rozmnožovania dostáva organizmus potomstva svoju vlastnú diploidnú sadu chromozómov, zostavenú z haploidných materských a haploidných otcovských sád.

Pri prenose dedičnej informácie z jadra do cytoplazmy je kľúčovým procesom transkripcia – syntéza RNA na DNA. Syntetizovaná molekula mRNA je komplementárnou kópiou určitého fragmentu DNA – génu a obsahuje informácie o štruktúre určitého proteínu. Takáto molekula mRNA je prostredníkom medzi úložiskom genetickej informácie – jadrom a cytoplazmou s ribozómami, kde vznikajú proteíny. Ribozómy používajú mRNA ako templát („inštrukciu“) na syntézu proteínov počas translácie.

Otázka 4. Kde sa syntetizujú ribonukleové kyseliny?

Ribonukleové kyseliny sa syntetizujú v jadre. K tvorbe rRNA a zostaveniu ribozómových podjednotiek dochádza v špeciálnych oblastiach jadra, jadierkach. Malé množstvo RNA sa syntetizuje v mitochondriách a plastidoch, ktoré majú vlastnú DNA a vlastné ribozómy.

Otázka 5. Povedzte nám, kde prebieha syntéza bielkovín a ako prebieha.

Syntéza bielkovín prebieha v cytoplazme a uskutočňuje sa pomocou špecializovaných organel - ribozómov. Molekula mRNA sa spája s ribozómom na konci, z ktorého by mala začať syntéza proteínov. Aminokyseliny potrebné na syntézu proteínového reťazca sú dodávané molekulami transferovej RNA (tRNA). Každá tRNA môže niesť len jednu z 20 aminokyselín (napríklad len alanín). Ktorú konkrétnu aminokyselinu tRNA nesie, je určené tripletom nukleotidov umiestnených v hornej časti centrálnej slučky tRNA, antikodónu.

Ak je antikodón komplementárny k nukleotidovému tripletu mRNA, ktorý je momentálne v kontakte s ribozómom, tRNA sa dočasne naviaže na mRNA a aminokyselina bude zahrnutá do proteínového reťazca.

V ďalšej fáze sa uvoľnená tRNA dostane do cytoplazmy a ribozóm urobí „krok“ a presunie sa na ďalší triplet mRNA. Potom sa tRNA so zodpovedajúcim antikodónom priblíži k tomuto tripletu a dodá ďalšiu aminokyselinu, ktorá sa pripojí k rastúcemu proteínu.