teavet
Kõik raku ja organismi kui terviku morfoloogilised, anatoomilised ja funktsionaalsed tunnused on määratud rakke moodustavate spetsiifiliste valkude struktuuriga. Võime sünteesida ainult rangelt määratletud valke on iseloomulik omadus, mis on omane nii igale liigile kui ka üksikutele organismidele.
DNA molekul võib kodeerida paljude valkude aminohappejärjestust. DNA molekuli osa, mis kannab teavet ühe valgu struktuuri kohta, nimetatakse geeniks.
Spetsiifiline aminohapete järjestus peptiidahelas (valgu esmane struktuur) määrab valgu molekuli spetsiifilisuse ja järelikult ka selle valgu poolt määratud omaduste spetsiifilisuse.
Valkude bioloogilised omadused ja spetsiifilisus sõltuvad aminohapete asukohast valgumolekuli polüpeptiidahelas. Niisiis
Seega määrab valgumolekuli esmase struktuuri teatud nukleotiidide järjestus DNA (geeni) osas.
Geneetiline kood on spetsiifiline nukleotiidide paigutus DNA molekulis, mis kodeerib aminohappeid valgu molekulis.
DNA molekulis oleva 20 aminohappe kodeerimiseks kasutatakse nelja erinevat lämmastiku alust (adeniin, tümiin, tsütosiin, guaniin). Iga aminohapet kodeerib kolmest mononukleotiidist koosnev rühm, mida nimetatakse tripletiks (vt tabel 1).
Geneetilised omadused kood:
kolmekordsus - ühte aminohapet kodeerib üks kolmik, mis sisaldab kolme nukleotiidi. Seda kolmikut nimetatakse koodoniks. Nelja nukleotiidi kombinatsiooniga kolm 4 3 moodustavad tõenäolised kombinatsioonid 64 varianti (triplet), mis on enam kui piisav 20 aminohappe kodeerimiseks;
"degeneratsioon" või geneetilise koodi liiasus, st. ühte ja sama aminohapet võivad kodeerida mitmed kolmikud, kuna teada on 20 aminohapet ja 64 koodonit, näiteks fenüülalaniini kodeerib kaks tripletti (UUU, UUC), isoleutsiini kolm (AUU, AUCAUA);
ei kattu, need. DNA molekulis pole kolmikute vahel eraldusmärke, need paiknevad üksteise järel kolm kõrvuti asetsevat nukleotiidi;
lineaarsus ja eraldusmärkide puudumine, s.o. DNA molekulis olevad kolmikud järgnevad üksteisele lineaarses järjekorras ilma stoppmärkideta; kui üks nukleotiid kaob, toimub "kaadri nihe", mis toob kaasa RNA molekuli nukleotiidide järjestuse muutumise ja sellest tulenevalt valgu molekuli aminohapete järjestuse muutumise;
mitmekülgsus, need. kõigi organismide jaoks, alates prokarüootidest kuni inimesteni, kodeerivad 20 aminohapet samad kolmikud, mis on üks tõendeid kogu Maa elu päritolu ühtsusest
kollineaarsus(vastavus) - nukleotiidide lineaarne paigutus DNA molekulis vastab aminohapete lineaarsele paigutusele valgu molekulis
Tabel 1 Geneetiline kood
|
Esimene alus |
Teine alus |
Kolmas alus |
|||
Geneetilise teabe rakendamise etapid Ja
I. Ttranskriptsioon - igat tüüpi RNA süntees DNA matriitsil. Transkriptsioon ehk ümberkirjutamine ei toimu mitte kogu DNA molekulis, vaid konkreetse valgu (geeni) eest vastutavas osas. Transkriptsiooniks vajalikud tingimused:
a) DNA lõigu lahtikerimine ensüümvalkude abil
b) ehitusmaterjali olemasolu ATP kujul. GTF. UTF. 1 DTF
c) transkriptsiooniensüümid – RNA polümeraasid I, II, III
d) energia ATP kujul.
Transkriptsioon toimub vastavalt komplementaarsuse põhimõttele. Sel juhul keerdub osa DNA kaksikheeliksist spetsiaalsete ensüümvalkude abil lahti ja toimib mRNA sünteesi maatriksina. Siis mööda DNA ahelat
Ensüüm RNA polümeraas liigub, ühendades nukleotiidid omavahel vastavalt komplementaarsuse põhimõttele kasvavaks RNA ahelaks. Seejärel eraldub üheahelaline RNA DNA-st ja lahkub rakutuumast läbi tuumamembraani pooride (joonis 5).
Riis. 5 Transkriptsiooni skemaatiline esitus.
Erinevused transkriptsioonis pro- ja eukarüootide vahel.
Päriliku materjali keemilise struktuuri poolest ei erine eukarüootid ja prokarüootid põhimõtteliselt. On teada, et geneetilist materjali esindab DNA.
Prokarüootide pärilikkusaine sisaldub ringikujulises DNA-s, mis paikneb raku tsütoplasmas. Prokarüootsed geenid koosnevad täielikult kodeerivatest nukleotiidjärjestustest.
Eukarüootsed geenid sisaldavad informatiivseid piirkondi – eksoneid, mis kannavad informatsiooni valkude aminohappejärjestuse kohta, ja mitteinformatiivseid piirkondi – introneid, mis infot ei kanna.
Sellest lähtuvalt toimub messenger-RNA transkriptsioon eukarüootides kahes etapis:
S) kõik lõigud (intronid ja eksonid) kirjutatakse ümber (transkribeeritakse) – seda mRNA-d nimetatakse ebaküps või pro-iR NK.
2). protsessi laulma- messenger-RNA küpsemine. Spetsiaalsete ensüümide abil lõigatakse välja intronilised piirkonnad, seejärel õmmeldakse eksonid kokku. Eksonite ühendamise nähtust nimetatakse splaissimiseks. RNA molekuli transkriptsioonijärgne küpsemine toimub tuumas.
II. Saade(tõlge), või valkude biosüntees. Tõlke põhiolemus on lämmastikualuste neljatähelise koodi tõlkimine 20-täheliseks aminohapete "sõnastikuks".
Translatsiooniprotsess seisneb mRNA-s kodeeritud geneetilise teabe ülekandmises valgu aminohappejärjestusse. Valkude biosüntees toimub tsütoplasmas ribosoomidel ja koosneb mitmest etapist:
Ettevalmistav etapp (aminohapete aktiveerimine) seisneb iga aminohappe ensümaatilises seondumises oma tRNA-ga ja aminohappe-tRNA kompleksi moodustamises.
Valkude süntees ise, mis hõlmab kolme etappi:
a) initsiatsioon - mRNA seondub ribosoomi väikese subühikuga, esimesed initsiatsioonikoodonid on OUT või GUG. Need koodonid vastavad metionüül-tRNA kompleksile. Lisaks osalevad initsiatsioonis kolm valgufaktorit: tegurid, mis hõlbustavad mRNA seondumist ribosoomi suure alaühikuga, moodustub initsiatsioonikompleks;
b) elongatsioon – polüpeptiidahela pikenemine. Protsess viiakse läbi 3 etapis ja seisneb mRNA koodoni sidumises tRNA antikoodoniga vastavalt komplementaarsuse põhimõttele ribosoomi aktiivses keskuses, seejärel peptiidsideme moodustamises kahe aminohappejäägi vahel ja dipeptiidi liigutamises sammu võrra edasi. ja vastavalt sellele liigutades ribosoomi piki mRNA-d ühe koodoni võrra edasi
c) terminatsioon – translatsiooni lõpp, sõltub terminatsioonikoodonite ehk stoppsignaalide (UAA, UGA, UAG) ja valguensüümide – terminatsioonifaktorite (joonis 6) olemasolust mRNA-s.
Riis. 6. Saateskeem
a) pikenemise staadium;
b) sünteesitud valgu sisenemine endoplasmaatilisesse retikulumi
Rakus ei kasutata valkude sünteesiks mitte ühte, vaid mitut ribosoomi. Sellist mitme ribosoomiga mRNA töötavat kompleksi nimetatakse polüribosoom. Sel juhul toimub valgusüntees kiiremini kui ainult ühe ribosoomi kasutamisel.
Juba translatsiooni käigus hakkab valk voltima kolmemõõtmeliseks struktuuriks ja võtab vajadusel tsütoplasmas kvaternaarse organisatsiooni.
Joonis 7 Nukleiinhapete roll geneetilise teabe edastamisel
Leksiko-grammatilised ülesanded:
olla
olla kindlaks määratud
olema kodeeritud kuidas
iseloomustada
kutsutakse
Ülesanne nr 1. Kirjutage sulgudes olevad sõnad ja fraasid õiges vormis.
Määratakse kindlaks mis tahes raku ja organismi kui terviku kõik morfoloogilised, anatoomilised ja funktsionaalsed tunnused (spetsiifiliste valkude struktuur).
Polüpeptiidahela aminohapete järjestuse määrab nukleotiidide (järjestus) DNA sektsioonis, mida nimetatakse (geen), ja nukleotiidide järjestust DNA-s nimetatakse (geneetiline kood).
Iga aminohape on kodeeritud (kolmest nukleotiidist koosnev rühm), mida nimetatakse (tripletiks).
Iseloomustatakse geneetilist koodi (järgmised tunnused: kolmik, degeneratsioon, mittekattavus, lineaarsus ja komade puudumine, universaalsus).
Kodeeritud on 20 aminohapet (samad kolmikud).
Ülesanne nr 2. Punktide asemel kasutage osalausete lühi- ja täisvorme, mis on moodustatud tegusõnadest kodeeritav - kodeerima.
Nukleotiidide järjestust DNA-s, ... teatud aminohappeid valgu molekulis nimetatakse geneetiliseks koodiks.
Üks ja sama hape võib olla... mitu kolmikut.
20 aminohapet... samades kolmikutes.
Seal on struktuurgeenid, ... struktuursed ja ensümaatilised valgud, samuti geenid, millel on informatsioon tRNA ja rRNA sünteesiks jne.
Geneetilise informatsiooni rakendamise järgmine etapp ... geenis on transkriptsioon.
põhimõtteliselt (mitte) erinevad oluliselt mille peal atribuut
palju
Ülesanne nr 3. Lugege osa tekstist "Pro- ja eukarüootide transkriptsiooni erinevused". Rääkige meile päriliku teabe rakendamise etappidest.
Ülesanne nr 4. Lõpetage laused teksti teabe põhjal.
Prokarüootide pärilikkusaine sisaldub...
Prokarüootsed geenid koosnevad täielikult...
Eukarüootsed geenid sisaldavad...
Transkriptsioon eukarüootides toimub ...
Tõlkimine seisneb mRNA-s kodeeritud geneetilise teabe ülekandmises...
Translatsioon toimub tsütoplasmas ...
Harjutus nr 5. Koostage tõlke etappide skeem ja rääkige meile skeemi järgi tõlke etapiviisilisest teostamisest.
Lahendus tüüpilised ülesanded
Pro- ja eukarüootide struktuurgeenide piirkondadel on sarnased nukleotiidjärjestused:
TsAT-GTC-ATSA-"PTD-TGA-AAA-CAA-CCG-ATA-CCCC-CTG-CHG-CTT-GGA-ACA-ATA. Lisaks on eukarüootides nukleotiidjärjestus ACA-TTC-TGA-AAA ja GGA -ACA -ATA-d kodeerivad pro-RNA intronilisi piirkondi Kasutades geneetilise koodi sõnaraamatut, määrake:
a) milline nukleotiidjärjestus on prokarüootides sellest DNA lõigust transkribeeritud mRNA-l?
b) milline on eukarüootides sellest DNA lõigust transkribeeritud mRNA nukleotiidjärjestus;
c) milline aminohappejärjestus on selle geenipiirkonna poolt kodeeritud valgul pro- ja eukarüootides.
Geneetilise teabe rakendamise etapid
I. T transkriptsioon - igat tüüpi RNA süntees DNA matriitsil. Transkriptsioon ehk ümberkirjutamine ei toimu mitte kogu DNA molekulis, vaid konkreetse valgu (geeni) eest vastutavas osas. Transkriptsiooniks vajalikud tingimused:
a) DNA lõigu lahtikerimine ensüümvalkude abil
b) ehitusmaterjali olemasolu ATP kujul. GTF. UTF. 1 DTF
c) transkriptsiooniensüümid – RNA polümeraasid I, II, III
d) energia ATP kujul.
Transkriptsioon toimub vastavalt komplementaarsuse põhimõttele. Sel juhul keerdub osa DNA kaksikheeliksist spetsiaalsete ensüümvalkude abil lahti ja toimib mRNA sünteesi maatriksina. Edasi mööda DNA ahelat
Ensüüm RNA polümeraas liigub, ühendades nukleotiidid omavahel vastavalt komplementaarsuse põhimõttele kasvavaks RNA ahelaks. Järgmisena eraldatakse üheahelaline RNA DNA-st ja lahkub rakutuumast läbi tuumamembraani pooride (joonis 5).
Riis. 5 Transkriptsiooni skemaatiline esitus.
Erinevused transkriptsioonis pro- ja eukarüootide vahel.
Päriliku materjali keemilise struktuuri poolest ei erine eukarüootid ja prokarüootid põhimõtteliselt. On teada, et geneetilist materjali esindab DNA.
Prokarüootide pärilikkusaine sisaldub ringikujulises DNA-s, mis paikneb raku tsütoplasmas. Prokarüootsed geenid koosnevad täielikult kodeerivatest nukleotiidjärjestustest.
Eukarüootsed geenid sisaldavad informatiivseid piirkondi – eksoneid, mis kannavad informatsiooni valkude aminohappejärjestuse kohta, ja mitteinformatiivseid piirkondi – introneid, mis infot ei kanna.
Sellest lähtuvalt toimub messenger-RNA transkriptsioon eukarüootides kahes etapis:
S) kõik lõigud (intronid ja eksonid) kirjutatakse ümber (transkribeeritakse) - seda mRNA-d nimetatakse tavaliselt ebaküps või pro-iR NK.
2). protsessi laulma- messenger-RNA küpsemine. Spetsiaalsete ensüümide abil lõigatakse välja intronilised piirkonnad, seejärel õmmeldakse eksonid kokku. Eksonite liitumise nähtust nimetatakse tavaliselt splaissimiseks. RNA molekuli transkriptsioonijärgne küpsemine toimub tuumas.
II. Saade (tõlge), või valkude biosüntees. Tõlke põhiolemus on lämmastikualuste neljatähelise koodi tõlkimine 20-täheliseks aminohapete "sõnastikuks".
Translatsiooniprotsess seisneb mRNA-s kodeeritud geneetilise teabe ülekandmises valgu aminohappejärjestusse. Valkude biosüntees toimub tsütoplasmas ribosoomidel ja koosneb mitmest etapist:
1. Ettevalmistav etapp (aminohapete aktiveerimine) seisneb iga aminohappe ensümaatilises sidumises oma tRNA-ga ja aminohappe - tRNA kompleksi moodustamises.
2. Valkude süntees ise, mis hõlmab kolme etappi:
a) initsiatsioon - mRNA seondub ribosoomi väikese subühikuga, esimesed initsiatsioonikoodonid on OUT või GUG. Need koodonid vastavad metionüül-tRNA kompleksile. Samal ajal osalevad initsiatsioonis kolm valgufaktorit: tegurid, mis hõlbustavad mRNA seondumist ribosoomi suure alaühikuga, moodustub initsiatsioonikompleks;
b) elongatsioon – polüpeptiidahela pikenemine. Protsess viiakse läbi 3 etapis ja seisneb mRNA koodoni sidumises tRNA antikoodoniga vastavalt komplementaarsuse põhimõttele ribosoomi aktiivses keskuses, seejärel peptiidsideme moodustamises kahe aminohappejäägi vahel ja dipeptiidi liigutamises sammu võrra edasi. ja vastavalt sellele liigutades ribosoomi piki mRNA-d ühe koodoni võrra edasi
c) terminatsioon – translatsiooni lõpp, sõltub terminatsioonikoodonite ehk stoppsignaalide (UAA, UGA, UAG) ja valguensüümide – terminatsioonifaktorite (joonis 6) olemasolust mRNA-s.
Riis. 6. Saateskeem
a) pikenemise staadium;
b) sünteesitud valgu sisenemine endoplasmaatilisesse retikulumi
Rakus ei kasutata valkude sünteesiks mitte ühte, vaid mitut ribosoomi. Sellist mitme ribosoomiga töötavat mRNA kompleksi nimetatakse tavaliselt polüribosoom. Sel juhul toimub valgusüntees kiiremini kui ainult ühe ribosoomi kasutamisel.
Juba translatsiooni käigus hakkab valk voltima kolmemõõtmeliseks struktuuriks ja kui see on äärmiselt oluline, siis tsütoplasmas omandab ta kvaternaarse organisatsiooni.
Joonis 7 Nukleiinhapete roll geneetilise teabe edastamisel
Leksiko-grammatilised ülesanded:
olla
olla kindlaks määratud
olema kodeeritud kuidas
iseloomustada
kutsutakse
Ülesanne nr 1. Kirjutage sulgudes olevad sõnad ja fraasid õiges vormis.
1. Määratakse kindlaks mis tahes raku ja organismi kui terviku kõik morfoloogilised, anatoomilised ja funktsionaalsed tunnused (spetsiifiliste valkude struktuur).
2. Polüpeptiidahela aminohapete järjestuse määrab nukleotiidide (järjestus) DNA sektsioonis, mida tavaliselt nimetatakse (geen), ja DNA nukleotiidide järjestust nimetatakse tavaliselt (geneetiline kood).
3. Iga aminohape on kodeeritud (kolme nukleotiidi rühm), mida tavaliselt nimetatakse (tripletiks).
4. Iseloomustatakse geneetiline kood (järgmised tunnused: kolmik, degeneratsioon, mittekattuvus, lineaarsus ja komade puudumine, universaalsus).
5. Kodeeritud on 20 aminohapet (samad kolmikud).
Ülesanne nr 2. Punktide asemel kasutage osalausete lühi- ja täisvorme, mis on moodustatud tegusõnadest kodeeritav - kodeerima.
1. Nukleotiidide järjestust DNA-s, ... teatud aminohappeid valgu molekulis nimetatakse tavaliselt geneetiliseks koodiks.
2. Sama hape peab olema... mitu kolmikut.
3. 20 aminohapet... samades kolmikutes.
4. Seal on struktuurgeenid, ... struktuursed ja ensümaatilised valgud, samuti geenid, millel on informatsioon tRNA ja rRNA sünteesiks jne.
5. Geneetilise informatsiooni rakendamise järgmine etapp ... geenis on transkriptsioon.
põhimõtteliselt (mitte) erinevad oluliselt mille peal atribuut
palju
 |
Pärilikkusaine keemilise korralduse poolest ei erine eukarüootid ja prokarüootid põhimõtteliselt. Nende geneetiline materjal on DNA.
Ülesanne nr 3. Lugege osa tekstist “Erinevusi transkriptsioonis pro- ja eukarüootides”. Rääkige meile päriliku teabe rakendamise etappidest.
Ülesanne nr 4. Lõpetage laused teksti teabe põhjal.
1. Prokarüootide pärilikkusaine sisaldub....
2. Prokarüootsed geenid koosnevad täielikult....
3. Eukarüootsed geenid sisaldavad....
4. Transkriptsioon eukarüootides toimub....
5. Tõlkimine seisneb mRNA-s kodeeritud geneetilise informatsiooni ülekandmises....
6. Tõlkimine toimub tsütoplasmas ....
Harjutus nr 5. Koostage tõlke etappide skeem ja rääkige meile skeemi järgi tõlke etapiviisilisest teostamisest.
Lahendus tüüpilised ülesanded
Pro- ja eukarüootide struktuurgeenide piirkondadel on sarnased nukleotiidjärjestused:
TsAT-GTC-ATSA-"PTD-TGA-AAA-CAA-CCG-ATA-CCCC-CTG-CHG-CTT-GGA-ACA-ATA. Lisaks on eukarüootides nukleotiidjärjestus ACA-TTC-TGA-AAA ja GGA -ACA -ATA-d kodeerivad pro-RNA intronilisi piirkondi Kasutades geneetilise koodi sõnaraamatut, määrake:
a) milline nukleotiidjärjestus on prokarüootides sellest DNA lõigust transkribeeritud mRNA-l?
b) milline on eukarüootides sellest DNA lõigust transkribeeritud mRNA nukleotiidjärjestus;
c) milline aminohappejärjestus on selle geenipiirkonna poolt kodeeritud valgul pro- ja eukarüootides.
Teema 9. geen, tema struktuur ja funktsioonid.
On teada, et geenid on geneetilise informatsiooni materiaalsed kandjad. Geen on elementaarne pärilikkuse ühik, mis määrab organismi mis tahes tunnuse arengu. Geenid paiknevad kromosoomides ja
hõivavad kindla koha – lookuse. Molekulaarbioloogia seisukohalt on geen DNA molekuli osa, milles on kodeeritud informatsioon konkreetse valgu sünteesi kohta. Geenis kodeeritud geneetilise teabe rakendamise etappe saab esitada diagrammi kujul:
Molekulaarsed mehhanismid geneetilise rakendamiseks Mitte Taeva inf formaalsused
Geeniteooria põhisätted:
1. Geen hõivab kromosoomis teatud koha (lookuse).
2. Geen (tsistron) - DNA molekuli osa, mida eristab teatud nukleotiidide järjestus ja mis kujutab endast päriliku informatsiooni funktsionaalset üksust. Erinevaid geene moodustavate nukleotiidide arv on erinev.
3. Rekombinatsioone (lõikude vahetust) on võimalik jälgida ühe geeni sees. Selliseid tsistroni lõike nimetatakse rekonideks.
4. Piirkondi, milles nukleotiidide järjestus võib muutuda, nimetatakse mutoniteks.
5. On funktsionaalsed ja struktuursed geenid. Struktuurigeenid kodeerivad valgumolekulide sünteesi. On struktuurseid geene, mis kodeerivad nii struktuurvalke kui ka ensüümvalke, aga ka geene, millel on teave tRNA, rRNA jne sünteesi kohta.
6. Funktsionaalsed geenid ei kodeeri valku, vaid kontrollivad ja suunavad struktuursete geenide tegevust.
7. Nukleotiidi kolmikute paigutus struktuurgeenides vastab kollineaarselt aminohapete paigutusele valgumolekulis.
8. Geeni moodustavad DNA molekuli lõigud on võimelised taastuma, ᴛ.ᴇ. parandamiseks, seetõttu ei põhjusta kõik muutused nukleotiidjärjestuses DNA sektsioonis mutatsioone.
9. Genotüüp koosneb üksikutest geenidest (diskreetsetest), kuid toimib ühtse tervikuna, sest geenid on võimelised omavahel suhtlema ja üksteist mõjutama. Geeni funktsiooni mõjutavad nii sisemised kui ka väliskeskkonna tegurid.
Geenil on mitmeid omadusi:
Tegevuse kaalutlusõigus;
Stabiilsus (püsivus);
Päriliku teabe edastamine muutumatul kujul, mutatsiooni puudumisel;
Geenide labiilsus (muutus) on seotud nende mutatsioonivõimega;
Spetsiifilisus – iga geen määrab teatud tunnuse arengu;
Pleiotroopia – üks geen võib vastutada mitme tunnuse eest;
Ekspressiivsus on tunnuse väljendusaste;
Läbitungimine on geeni avaldumise sagedus selle kandjate seas.
Inimese genoom sisaldab umbes 30 tuhat erinevat geeni. Mõned neist on aktiivsed, teised on blokeeritud. Kogu geneetilise teabe maht on regulatiivsete mehhanismide range kontrolli all. Kõik geenid on omavahel seotud, moodustades ühtse süsteemi. Nende tegevust reguleerivad keerulised mehhanismid.
See hõlmab geenide aktiivsuse reguleerimise protsesse transkriptsiooni (enne, ajal, pärast seda), translatsiooni (enne, ajal, pärast seda) etappides, samuti geenitöö (nende ekspressiooni) koordineeritud kaskaadrühma reguleerimist, osalemist. hormoonide (signaal) selles protsessis ained), DNA keemiline modifitseerimine (joon. 8).
Riis. 8. Prokarüootse raku struktuurgeenide transkriptsiooni reguleerimise skeem vastavalt induktsiooni tüübile.
Üksiku geeni ekspressioon (geeni aktiivsuse avaldumine) sõltub seisundist, milles geen paikneb. Sel põhjusel on erinevaid vaht nt vanus(kvantitatiivse fenotüübi manifestatsiooni protsent
geen) ja ekspressiivsus (geeni ekspressiooniaste). Need mõisted tutvustas geneetikas esmakordselt M. V. Timofejev-Ressovski. Inimese spetsiifilise genotüübi määrab patoloogilise tunnuse fenotüübiline raskusaste, mille määrab konkreetne geen (ekspressiivsus), isegi kuni patoloogia kliinilise pildi puudumiseni genotüübi mutantsete alleelide olemasolul.
Leksiko-grammatilised ülesanded:
Ülesanne nr 1. Asendage atributiivlaused osalausega.
1. Geen on pärilikkuse ühik, mis määrab mis tahes ühe tunnuse arengu.
2. Geenid, mis asuvad kromosoomides, hõivavad kindla koha – lookuse.
3. Geenis kodeeritud teabe rakendamine on esitatud diagrammi kujul.
4. Geen on DNA molekuli osa, mis erineb teatud nukleotiidide järjestuse poolest.
5. Erinevaid geene moodustavate nukleotiidide arv on erinev.
Ülesanne nr 2. Asendage passiivsed struktuurid aktiivsetega.
1. Valgu molekuli sünteesi kodeerivad struktuurigeenid.
2. Struktuurgeenide tegevust juhivad ja juhivad funktsionaalsed geenid.
Mida mõjutab Mida Geenid võivad üksteist mõjutada. funktsiooni kohta mida mõjutatud sise- ja väliskeskkonna teguritest
Ülesanne nr 3. Kirjutage lauseid sulgude abil.
1. Kodeerivad geenide eksoonilised piirkonnad (valkude esmane struktuur).
2. Geeni sisemised piirkonnad mängivad (struktuurne, toetav roll).
3. Geen on osa DNA molekulist, mis on (päriliku teabe funktsionaalne üksus).
Ülesanne nr 4. loe osa tekstist geeniteooria aluspõhimõtetest ja kirjuta definitsioonid: a) lookus, b) recons, c) mutons.
Harjutus nr 5. Kasutades antud teavet, täitke fraasid.
1. Stabiilsust nimetatakse tavaliselt 1.... geenide päriliku omaduse... informatsiooni edastamiseks muutumatul kujul.
2. Geenide labiilsus on... 2.... ekspressiooniaste
märk.
3. Geeni penentraalsus on 3.... geeni avaldumise sagedus
selle kandjate seas.
4. Geenide väljendusvõime - ... 4.... on seotud nende võimega
mutatsioonid
Tüüpiline lahendusülesandeid
1. Struktuursel geenipiirkonnal on järgmine nukleotiidjärjestus:
ATA-CIA-A1^-CTA-GGA-CGA-GTA-CAA
AGA-TCA-CGA-AAA-ATG. Määrake geneetilise koodi sõnastiku abil:
a) milline nukleotiidjärjestus on sellest piirkonnast transkribeeritud pro-mRNA-l;
b) on teada, et pro-mRNA koodonid 3,4,5,9,10,11,12 on osa intronitest. Milline on mRNA järjestus?
c) milline aminohappejärjestus on geeni määratud piirkonna poolt kodeeritud valgufragmendil;
d) kirjuta, millised antikoodonid peavad tRNA-del olema, mis tagavad selle valgufragmendi sünteesi.
2. Pro- ja eukarüootide struktuurgeenide piirkondadel on sarnased nukleotiidjärjestused:
TsAT-GTC-A1TA-TTC-TGA-AAA-CAA-C1^^ ACA-ATA. Tuleb märkida, et nukleotiidjärjestused ACA-TTC-TGA-AAA ja GGA-ACA-ATA kodeerivad eukarüootides intronseid piirkondi. Määratlege:
a) nukleotiidjärjestus primaarses transkriptis eukarüootides;
b) mis on mRNA küpsemise üldnimetus? Määrake mRNA nukleotiidjärjestus.
c) milline on valkude aminohapete järjestuse erinevus prokarüootidel ja eukarüootidel. Selgitage selle erinevuse põhjust.
Geneetilise teabe rakendamise etapid - mõiste ja tüübid. Kategooria “Geneetilise teabe rakendamise etapid” klassifikatsioon ja tunnused 2017, 2018.
Organismi olulisemad funktsioonid – ainevahetus, kasv, areng, pärilikkuse edasikandumine, liikumine jne – toimuvad paljude valkude, nukleiinhapete ja teiste bioloogiliselt aktiivsete ainete osalusel toimuvate keemiliste reaktsioonide tulemusena. Samal ajal sünteesitakse rakkudes pidevalt erinevaid ühendeid: ehitusvalgud, ensüümvalgud, hormoonid. Ainevahetuse käigus need ained kuluvad ja hävivad ning nende asemele tekivad uued. Kuna valgud loovad elu materiaalse baasi ja kiirendavad kõiki metaboolseid reaktsioone, määrab nii raku kui ka organismi kui terviku elutegevuse rakkude võime sünteesida spetsiifilisi valke. Nende esmane struktuur on eelnevalt määratud DNA molekulis sisalduva geneetilise koodiga.
Valgu molekulid koosnevad kümnetest ja sadadest aminohapetest (täpsemalt aminohappejääkidest). Näiteks hemoglobiini molekulis on neid umbes 600 ja need on jaotatud neljaks polüpeptiidahelaks; ribonukleaasi molekulis on 124 sellist aminohapet jne.
Peamine roll valgu primaarstruktuuri määramisel on molekulidel DNA. Selle erinevad sektsioonid kodeerivad erinevate valkude sünteesi, seetõttu osaleb üks DNA molekul paljude üksikute valkude sünteesis. Valkude omadused sõltuvad aminohapete järjestusest polüpeptiidahelas. Aminohapete vaheldumise määrab omakorda DNA nukleotiidide järjestus ja iga aminohape vastab kindlale kolmikule. Eksperimentaalselt on tõestatud, et näiteks AAC-tripletiga DNA lõik vastab aminohappe leutsiinile, ACC-triplet trüptofaanile, ACA-triplet tsüsteiinile jne. Jagades DNA molekuli kolmikuteks, võite ette kujutada, millised aminohapped ja millises järjestuses valgumolekulis asuvad. Triplettide komplekt moodustab geenide materiaalse aluse ja iga geen sisaldab teavet konkreetse valgu struktuuri kohta (geen on pärilikkuse põhiline bioloogiline ühik; keemiliselt on geen DNA osa, mis sisaldab mitusada nukleotiidipaari) .
Geneetiline kood - DNA ja RNA molekulide ajalooliselt väljakujunenud korraldus, milles nendes sisalduv nukleotiidide järjestus kannab teavet valgu molekulide aminohapete järjestuse kohta. Koodi omadused: triplett (koodon), mittekattuv (koodonid järgivad üksteist), spetsiifilisus (üks koodon võib määrata ainult ühe aminohappe polüpeptiidahelas), universaalsus (kõigis elusorganismides määrab sama koodon sama aminohappe kaasamise polüpeptiid), redundantsus (enamiku aminohapete jaoks on mitu koodonit). Kolmikud, mis ei kanna teavet aminohapete kohta, on stopptriletid, mis näitavad sünteesi alguskohta i-RNA.(V.B. Zahharov. Bioloogia. Viitematerjalid. M., 1997)
Kuna DNA asub raku tuumas ja valkude süntees toimub tsütoplasmas, siis on olemas vahendaja, mis edastab informatsiooni DNA-st ribosoomidesse. RNA toimib sellise vahendajana, millele kirjutatakse ümber nukleotiidjärjestus täpselt kooskõlas DNA järjestusega – komplementaarsuse põhimõtte kohaselt. Seda protsessi nimetatakse transkriptsioonid ja kulgeb maatrikssünteesi reaktsioonina. See on iseloomulik ainult elusstruktuuridele ja on elusolendite kõige olulisema omaduse – enesepaljunemise – aluseks. Valkude biosünteesile eelneb mRNA matriitsi süntees DNA ahelas. Saadud mRNA lahkub rakutuumast tsütoplasmasse, kus sellele on nööritud ribosoomid ja RNA abiga toimetatakse siia aminohapped.
Valkude süntees on keeruline mitmeetapiline protsess, mis hõlmab DNA-d, mRNA-d, tRNA-d, ribosoome, ATP-d ja erinevaid ensüüme. Esiteks aktiveeritakse tsütoplasmas olevad aminohapped ensüümide poolt ja kinnituvad tRNA-le (kohale, kus asub CCA nukleotiid). Järgmises etapis ühendatakse aminohapped DNA-st pärinevate nukleotiidide vaheldumise järjekorras mRNA-le. Seda etappi nimetatakse saade. MRNA ahelal ei ole mitte üks ribosoom, vaid rühm neid - sellist kompleksi nimetatakse polüsoomiks (N.E. Kovalev, L.D. Shevchuk, O.I. Shchurenko. Bioloogia meditsiiniinstituutide ettevalmistavatele osakondadele).
Skeem Valkude biosüntees
Valkude süntees koosneb kahest etapist – transkriptsioonist ja translatsioonist.
I. Transkriptsioon (ümberkirjutamine) - RNA molekulide biosüntees, mis viiakse läbi kromosoomides DNA molekulidel vastavalt matriitsi sünteesi põhimõttele. Ensüümide abil sünteesitakse DNA molekuli vastavates osades (geenides) kõik RNA tüübid (mRNA, rRNA, tRNA). Sünteesitakse 20 tRNA sorti, kuna valkude biosünteesis osaleb 20 aminohapet. Seejärel vabanevad mRNA ja tRNA tsütoplasmasse, rRNA integreeritakse ribosomaalsetesse subühikutesse, mis väljuvad samuti tsütoplasmasse.
II. Translatsioon (ülekanne) on valkude polüpeptiidahelate süntees, mis viiakse läbi ribosoomides. Sellega kaasnevad järgmised sündmused:
1. Ribosoomi funktsionaalse tsentri - FCR - moodustumine, mis koosneb mRNA-st ja kahest ribosoomi subühikust. FCR-is on alati kaks mRNA kolmikut (kuus nukleotiidi), mis moodustavad kaks aktiivset keskust: A (aminohape) - aminohappe äratundmise keskus ja P (peptiid) - aminohappe peptiidahela külge kinnitamise keskus. .
2. tRNA-ga seotud aminohapete transport tsütoplasmast FCR-i. Aktiivses keskuses A loetakse tRNA antikoodon koos mRNA koodoniga komplementaarsuse korral moodustub side, mis toimib signaalina edasiliikumiseks (hüppamiseks) mööda ribosomaalset mRNA-d ühe tripleti võrra. Selle tulemusena liigub kompleksne “rRNA koodon ja tRNA aminohappega” P aktiivsesse keskusesse, kus aminohape lisatakse peptiidahelasse (valgumolekuli). Seejärel lahkub tRNA ribosoomist.
3. Peptiidahel pikeneb, kuni translatsioon lõpeb ja ribosoom hüppab mRNA-lt maha. Üks mRNA võib sisaldada korraga mitut ribosoomi (polüsoomi). Polüpeptiidahel sukeldub endoplasmaatilise retikulumi kanalisse ja omandab seal sekundaarse, tertsiaarse või kvaternaarse struktuuri. Ühe 200-300 aminohappest koosneva valgu molekuli kokkupaneku kiirus on 1-2 minutit. Valkude biosünteesi valem: DNA (transkriptsioon) --> RNA (translatsioon) --> valk.
Pärast ühe tsükli läbimist saavad polüsoomid osaleda uute valgumolekulide sünteesis.
Ribosoomist eraldatud valgumolekul on niidi kujul, mis on bioloogiliselt inaktiivne. See muutub bioloogiliselt funktsionaalseks pärast seda, kui molekul omandab sekundaarse, tertsiaarse ja kvaternaarse struktuuri, st teatud ruumiliselt spetsiifilise konfiguratsiooni. Valgumolekuli sekundaarsed ja järgnevad struktuurid on eelnevalt kindlaks määratud teabes, mis sisaldub aminohapete vaheldumises, st valgu esmases struktuuris. Teisisõnu, gloobuli moodustamise programmi, selle ainulaadse konfiguratsiooni määrab molekuli esmane struktuur, mis omakorda on üles ehitatud vastava geeni kontrolli all.
Valgu sünteesi kiiruse määravad paljud tegurid: keskkonna temperatuur, vesinikioonide kontsentratsioon, sünteesi lõppsaaduse hulk, vabade aminohapete olemasolu, magneesiumiioonid, ribosoomide seisund jne.
1. Millised protsessid on seotud maatriksi sünteesi reaktsioonidega?
Käärimine, translatsioon, transkriptsioon, fotosüntees, replikatsioon.
Malli sünteesi reaktsioonid hõlmavad translatsiooni, transkriptsiooni ja replikatsiooni.
2. Mis on transkriptsioon? Kuidas see protsess toimib?
Transkriptsioon on DNA-st RNA-ks ümberkirjutamise protsess (RNA biosüntees ühe DNA ahela vastavates osades); üks maatriksi sünteesi reaktsioonidest.
Transkriptsioon viiakse läbi järgmiselt. DNA molekuli teatud osas eraldatakse komplementaarsed ahelad. RNA süntees toimub ühes ahelas (nimetatakse transkribeeritud ahelaks).
Ensüüm RNA polümeraas tunneb ära promootori (spetsiaalne nukleotiidide järjestus, mis asub geeni alguses) ja suhtleb sellega. Seejärel hakkab RNA polümeraas liikuma mööda transkribeeritud ahelat ja samal ajal sünteesima nukleotiididest RNA molekuli. Transkribeeritud DNA ahelat kasutatakse matriitsina, seega on sünteesitud RNA komplementaarne transkribeeritud DNA ahela vastava lõiguga. RNA polümeraas kasvatab RNA ahelat, lisades sellele uusi nukleotiide, kuni see jõuab terminaatorini (spetsiaalne nukleotiidide järjestus, mis asub geeni lõpus), mille järel transkriptsioon peatub.
3. Millist protsessi nimetatakse tõlkimiseks? Kirjeldage tõlkimise põhietappe.
Tõlkimine on ribosoomidel esinev valkude biosünteesi protsess aminohapetest; üks maatriksi sünteesi reaktsioonidest.
Saate peamised etapid:
● mRNA seondumine ribosoomi väikese subühikuga, millele järgneb suure subühiku kinnitumine.
● Metioniini tRNA tungimine ribosoomi ja selle antikoodoni (UAC) komplementaarne sidumine mRNA stardikoodoniga (AUG).
● Järgmise aktiveeritud aminohapet kandva tRNA tungimine ribosoomi ja selle antikoodoni täiendav sidumine vastava mRNA koodoniga.
● Peptiidsideme tekkimine kahe aminohappe vahel, mille järel esimene (metioniini) tRNA vabaneb aminohappest ja lahkub ribosoomist ning mRNA nihkub ühe tripleti võrra.
● Polüpeptiidahela kasv (vastavalt ülalkirjeldatud mehhanismile), mis toimub seni, kuni üks kolmest stoppkoodonist (UAA, UAG või UGA) siseneb ribosoomi.
● Valgu sünteesi lakkamine ja ribosoomi lagunemine kaheks eraldi subühikuks.
4. Miks ei sisaldu translatsiooni käigus valku mitte ühtegi aminohapet juhuslikus järjekorras, vaid ainult neid, mida kodeerivad mRNA kolmikud, ja ranges kooskõlas nende kolmikute järjestusega? Mis te arvate, mitut tüüpi tRNA-d osalevad rakus valkude sünteesis?
Aminohapete õige ja järjestikune liitmine kasvavasse polüpeptiidahelasse on tagatud tRNA antikoodonite range komplementaarse interaktsiooniga vastavate mRNA koodonitega.
Mõned õpilased võivad vastata, et valgusünteesis osaleb 20 tüüpi tRNA-d – üks iga aminohappe kohta. Kuid tegelikult osaleb valgusünteesis 61 tüüpi tRNA-d – neid on sama palju kui sensskoodoneid (aminohappeid kodeerivaid kolmikuid). Igal tRNA tüübil on ainulaadne primaarne struktuur (nukleotiidjärjestus) ja sellest tulenevalt spetsiaalne antikoodon komplementaarseks seondumiseks vastava mRNA koodoniga. Näiteks aminohapet leutsiini (Leu) saab kodeerida kuue erineva kolmikuga, seega on olemas kuut tüüpi leutsiini tRNA-sid, millel kõigil on erinevad antikoodonid.
Koodonite koguarv on 4 3 = 64, kuid stoppkoodonite jaoks puuduvad tRNA molekulid (neid on kolm), st. 64 – 3 = 61 tüüpi tRNA-d.
5. Kas maatriksi sünteesi reaktsioonid tuleks liigitada assimilatsiooni- või dissimilatsiooniprotsessideks? Miks?
Maatrikssünteesi reaktsioonid on seotud assimilatsiooniprotsessidega, kuna:
● millega kaasneb keerukate orgaaniliste ühendite süntees lihtsamatest ainetest, nimelt biopolümeeridest vastavatest monomeeridest (replikatsiooniga kaasneb tütar-DNA ahelate süntees nukleotiididest, transkriptsioon RNA sünteesi teel nukleotiididest, translatsioon valkude sünteesi teel aminohapped);
● nõuavad energiakulu (ATP on maatriksisünteesi reaktsioonide energiatarnija).
6. Transkribeeritud DNA ahela lõigul on järgmine nukleotiidide järjestus:
TACTGGATTATTCAAGATST
Määrake selle piirkonna poolt kodeeritud peptiidi aminohappejääkide järjestus.
Komplementaarsuse printsiipi kasutades paneme paika vastava mRNA nukleotiidjärjestuse ning seejärel geneetilise kooditabeli abil määrame kodeeritava peptiidi aminohappejääkide järjestuse.
Vastus: peptiidi aminohappejääkide järjestus: Met–Tre–Cis–Ile–Met–Phen.
7. Uuringud on näidanud, et mRNA molekulis on 34% lämmastikualuste koguarvust guaniin, 18% uratsiil, 28% tsütosiin ja 20% adeniin. Määrake kaheahelalise DNA lõigu lämmastikualuste protsentuaalne koostis, mille üks ahelatest oli selle mRNA sünteesi malliks.
● Komplementaarsuse printsiipi kasutades määrame vastava transkribeeritud DNA ahela lämmastikualuste protsentuaalse koostise. See sisaldab 34% tsütosiini (komplementaarne guaniini mRNA-ga), 18% adeniini (komplementaarne uratsiili mRNA-ga), 28% guaniini (komplementaarne tsütosiini mRNA-ga) ja 20% tümiini (komplementaarne adeniini mRNA-ga).
● Transkribeeritava ahela koostise alusel määrame komplementaarse (transkribeerimata) DNA ahela lämmastikualuste protsentuaalse koostise: 34% guaniini, 18% tümiini, 28% tsütosiini ja 20% adeniini.
● Igat tüüpi lämmastikualuste protsent kaheahelalises DNA-s arvutatakse nende aluste protsendi aritmeetilise keskmisena mõlemas ahelas:
C = G = (34% + 28%) : 2 = 31%
A = T = (18% + 20%) : 2 = 19%
Vastus: vastav kaheahelaline DNA lõik sisaldab 31% tsütosiini ja guaniini, 19% adeniini ja tümiini.
8*. Imetajate punastes verelibledes võib hemoglobiini süntees toimuda mitu päeva pärast seda, kui need rakud oma tuumad kaotavad. Kuidas seda seletada?
Tuuma kadumisele eelneb hemoglobiini polüpeptiidahelaid kodeerivate geenide intensiivne transkriptsioon. Hüaloplasmasse koguneb suur kogus vastavat mRNA-d, mistõttu hemoglobiini süntees jätkub ka pärast raku tuuma kadu.
*Tärniga märgitud ülesanded nõuavad õpilastelt erinevate hüpoteeside püstitamist. Seetõttu peaks õpetaja märkimisel keskenduma mitte ainult siin antud vastusele, vaid arvestama iga hüpoteesiga, hinnates õpilaste bioloogilist mõtlemist, nende arutlusloogikat, ideede originaalsust jne. Pärast seda on soovitav tutvustada õpilasi antud vastusega.
Valgu biosünteesi protsess viiakse läbi ribosoomidel ja geneetilise teabe hoidja on DNA, et edastada teavet tuumas asuvast DNA-st valgusünteesi kohta. Tema rolli mängib messenger RNA, mis sünteesitakse DNA molekuli ühel ahelal komplementaarsuse põhimõttel.
Seega viiakse päriliku teabe rakendamine rakus läbi kahes etapis: esiteks kopeeritakse teave valgu struktuuri kohta DNA-st mRNA-sse (transkriptsioon) ja seejärel rakendatakse ribosoomile lõpptoote kujul - valk (tõlge). Seda saab esitada diagrammina:
Transkriptsioon. Päriliku teabe ümberkirjutamist DNA-st mRNA-ks nimetatakse transkriptsioon(alates lat. transkriptsioon- ümberkirjutamine). See protsess toimib järgmiselt.
DNA molekuli teatud osas eraldatakse komplementaarsed ahelad. Mööda ühte ahelat (nimetatakse transkribeeritud ahelaks) hakkab ensüüm RNA polümeraas liikuma.
c) geneetiline kood
RNA polümeraas sünteesib nukleotiididest mRNA molekuli, samas kui transkribeeritud DNA ahelat kasutatakse matriitsina (joonis 65). Saadud mRNA on komplementaarne transkribeeritud DNA ahela lõiguga, mis tähendab, et nukleotiidide järjestus mRNA-s on rangelt määratud DNA nukleotiidide järjekorraga. Näiteks kui transkribeeritud DNA ahela lõigus on nukleotiid järjestus A C G T G A, siis on mRNA molekuli vastav osa kujul U G CATSU (märkus Pange tähele, et RNA nukleotiidid sisaldavad tümiini asemel uratsiili). Seega kirjutatakse transkriptsiooni tulemusena geneetiline informatsioon DNA-st ümber mRNA-ks
Transkriptsioon võib toimuda samaaegselt mitmel geenil samas kromosoomis ja geenides, mis asuvad erinevates kromosoomides.
Kuna üks DNA molekul sisaldab palju geene, on väga oluline, et RNA polümeraas alustaks mRNA sünteesi rangelt määratletud DNA osast. Seetõttu on iga geeni alguses spetsiaalne spetsiifiline nukleotiidide järjestus, mida nimetatakse promootoriks. RNA polümeraas tunneb promootori ära, suhtleb sellega ja alustab mRNA ahela sünteesi õigest kohast. Ensüüm sünteesib mRNA-d, lisades sellele uusi nukleotiide, kuni see jõuab DNA molekulis spetsiaalse nukleotiidide järjestuseni - terminaatorini. See nukleotiidjärjestus näitab, et mRNA süntees tuleks peatada.
Prokarüootides võivad sünteesitud mRNA molekulid koheselt suhelda ribosoomidega ja osaleda valkude sünteesis. Eukarüootides sünteesitakse mRNA tuumas. Seal interakteerub see spetsiaalsete tuumavalkudega ja transporditakse läbi tuumamembraani pooride tsütoplasmasse.
Spetsiaalsetel geenidel sünteesitakse ka kahte teist tüüpi RNA-d: tRNA ja rRNA
Saade. Ribosoomidel toimuvat valgusünteesi protsessi aminohapetest nimetatakse saade(alates lat. saade- tõlge). Translatsiooni käigus transleeritakse mRNA molekuli nukleotiidjärjestus valgumolekuli aminohappejärjestuseks. Teisisõnu, nukleotiidide "keel" tõlgitakse aminohapete "keeleks".
Tsütoplasma peab sisaldama valkude sünteesiks vajalike aminohapete täielikku komplekti. Need aminohapped tekivad organismi toiduga saadud valkude lagunemise tulemusena või sünteesitakse organismis endas.
Messenger RNA seondub ribosoomi väikese subühikuga, misjärel kinnitub suur alaühik (joon. 66).
Valgu süntees algab stardikoodonist VÄLJAS. Kuna see kolmik kodeerib aminohapet metioniini, algavad kõik valgud (välja arvatud erijuhtudel) metioniinijäägiga. Selle jäägi lõhustamine enamikus valkudes toimub hiljem, valgumolekuli küpsemise ajal.
Alustades stardikoodonist, liigub mRNA molekul järjestikku, kolmik-tripleti haaval läbi ribosoomi, millega kaasneb polüpeptiidahela kasv. Aminohapete kombineerimine soovitud järjestusse (vastavalt mRNA koodonitele) viiakse läbi ribosoomidel transpordi-RNA-de osalusel
Komplementaarsete nukleotiidide spetsiifilise paigutuse tõttu on tRNA molekul, nagu juba märgitud, ristikulehte meenutava kujuga (joonis 67). Igal tRNA-l on aktseptorots, mille külge on kinnitatud spetsiifiline aminohape, mis on eelnevalt aktiveeritud ATP energiaga. Ühe aminohappe aktiveerimiseks tuleb lagundada üks ATP molekul.
tRNA molekuli vastasosas on spetsiifiline kolmik - sipelgas ja koodon, mis vastutab kinnitumise eest vastavalt komplementaarsuse põhimõttele vastava mRNA kolmikuga (koodoniga).
Tänu antikoodonile seondub tRNA molekul koos kinnitatud aktiveeritud aminohappega komplementaarselt vastava mRNA koodoniga. Samamoodi on aktiveeritud aminohappega tRNA kinnitunud järgmisele mRNA koodonile. Kahe aminohappe vahel tekib peptiidside, mille järel esimene tRNA vabaneb aminohappest ja lahkub ribosoomist.
Pärast seda nihutatakse mRNA ühe tripleti võrra ja järgmine aminohappega tRNA molekul tungib ribosoomi. Selle tulemusena lisatakse moodustunud dipeptiidile kolmas aminohape ja mRNA nihutatakse teise tripleti poolt. Nii kasvab polüpeptiidahel.
Tõlkeprotsess jätkub, kuni üks kolmest stoppkoodonist siseneb ribosoomi:
UAA, UAG või UGA, mille järel valgusüntees peatub ja ribosoom laguneb kaheks alaühikuks.
Kõik kirjeldatud reaktsioonid toimuvad väga kiiresti. Arvatakse, et suure valgusmolekuli süntees toimub ligikaudu 1-2 minutiga.
Valkude biosünteesi iga etappi katalüüsivad vastavad ensüümid ja varustab energiat ATP lagunemisega.
MRNA molekul võib samaaegselt seonduda mitme ribosoomiga. MRNA ja ribosoomide kompleksi (5-6 kuni mitukümmend) nimetatakse seksiks ja somaks. Polüsoomide moodustumine suurendab mRNA funktsioneerimise efektiivsust, kuna võimaldab samaaegselt sünteesida mitut identset valgumolekuli.
Kui valkude süntees toimus töötlemata ER-ga seotud ribosoomidel, ilmub saadud polüpeptiidahel kõigepealt endoplasmaatilise retikulumi õõnsusse ja transporditakse seejärel Golgi kompleksi. Nendes organellides toimub valkude küpsemine - sekundaarse, tertsiaarse ja kvaternaarse struktuuri moodustumine, mittevalgukomponentide kinnitumine valgu molekuli külge jne. Kui valkude süntees viidi läbi vabadel ribosoomidel, mis paiknevad hüaloplasmas, siis sünteesitakse valgu molekul transporditakse soovitud rakuossa, kus see omandab vastava struktuuri.
Seega realiseerub DNA-s sisalduv geneetiline informatsioon transkriptsiooni- ja translatsiooniprotsesside tulemusena rakus valgumolekulide kujul. Valkude sünteesi tagab kõigi RNA tüüpide koosmõju: rRNA on ribosoomide põhiline struktuurne komponent, mRNA on info kandja valgu primaarse struktuuri kohta, tRNA toimetab ribosoomi aminohappeid ja tagab ka nende õige kaasamise. polüpeptiidahelat.
RNA biosüntees (transkriptsioon) ja valgu biosüntees (translatsioon) viiakse läbi malle kasutades - vastavalt DNA ja mRNA. Seetõttu, nagu ka replikatsioon, on ka transkriptsiooni- ja translatsiooniprotsessid maatriksi sünteesi reaktsioonid.
1. Millised protsessid on seotud maatriksi sünteesi reaktsioonidega?
Käärimine, translatsioon, transkriptsioon, fotosüntees, replikatsioon.
2. Mis on transkriptsioon? Kuidas see protsess toimib?
3. Millist protsessi nimetatakse tõlkimiseks? Kirjeldage tõlkimise põhietappe.
4. Miks ei sisaldu translatsiooni käigus valku mitte ühtegi aminohapet juhuslikus järjekorras, vaid ainult neid, mida kodeerivad mRNA kolmikud, ja ranges kooskõlas nende kolmikute järjestusega? Mis te arvate, mitut tüüpi tRNA-d osalevad rakus valkude sünteesis?
5. Kas maatriksi sünteesi reaktsioonid tuleks liigitada assimilatsiooni- või dissimilatsiooniprotsessideks? Miks?
6. Transkribeeritud DNA ahela lõigul on järgmine nukleotiidide järjestus: TACTGGACATATTACAAGACT. Määrake selle piirkonna poolt kodeeritud peptiidi aminohappejääkide järjestus.
7. Uuringud on näidanud, et mRNA molekulis on 34% lämmastikualuste koguarvust guaniin, 18% uratsiil, 28% tsütosiin ja 20% adeniin. Määrake kaheahelalise DNA lõigu lämmastikualuste protsentuaalne koostis, mille üks ahelatest oli selle mRNA sünteesi malliks.
8. Imetajate punastes verelibledes võib hemoglobiini süntees toimuda mitu päeva pärast seda, kui need rakud oma tuumad kaotavad. Kuidas seda seletada?
- § 1. Keemiliste elementide sisaldus organismis. Makro- ja mikroelemendid
- § 2. Keemilised ühendid elusorganismides. Anorgaanilised ained
- § 10. Raku avastamise ajalugu. Rakuteooria loomine
- § 15. Endoplasmaatiline retikulum. Golgi kompleks. Lüsosoomid
- § 24. Ainevahetuse ja energia muundamise üldtunnused
Peatükk 1. Elusorganismide keemilised komponendid
Peatükk 2. Rakk - elusorganismide struktuurne ja funktsionaalne üksus
Peatükk 3. Ainevahetus ja energia muundamine organismis
Peatükk 4. Struktuurne korraldus ja funktsioonide reguleerimine elusorganismides