Các giai đoạn thực hiện thông tin di truyền. Sinh tổng hợp protein (thực hiện thông tin di truyền)

thông tin

Tất cả các đặc điểm hình thái, giải phẫu và chức năng của bất kỳ tế bào và sinh vật nào nói chung đều được xác định bởi cấu trúc của các protein cụ thể tạo nên tế bào. Khả năng tổng hợp chỉ các protein được xác định nghiêm ngặt là một đặc tính vốn có của cả loài và của từng sinh vật.

Một phân tử DNA có thể mã hóa trình tự axit amin cho nhiều loại protein. Một phần của phân tử DNA mang thông tin về cấu trúc của một protein được gọi là gen.

Trình tự cụ thể của các axit amin trong chuỗi peptide (cấu trúc chính của protein) quyết định tính đặc hiệu của phân tử protein và do đó, tính đặc hiệu của các đặc điểm được xác định bởi protein này.

Các đặc tính sinh học của protein và tính đặc hiệu của chúng phụ thuộc vào vị trí của các axit amin trong chuỗi polypeptide của phân tử protein. Vì thế

Do đó, cấu trúc bậc một của phân tử protein được xác định bởi một trình tự nucleotide nhất định trong một đoạn DNA (gen).

di truyền Mã là sự sắp xếp cụ thể của các nucleotide trong phân tử DNA mã hóa cho các axit amin trong phân tử protein.

Bốn bazơ nitơ khác nhau (adenine, thymine, cytosine, guanine) được sử dụng để mã hóa 20 axit amin trong phân tử DNA. Mỗi axit amin được mã hóa bởi một nhóm gồm ba mononucleotide, được gọi là bộ ba (xem bảng 1)

Thuộc tính di truyền mã số:

tam bội - một axit amin được mã hóa bởi một bộ ba, trong đó có ba nucleotide. Bộ ba này được gọi là codon. Với sự kết hợp của bốn nucleotide của ba 4 3, sự kết hợp có thể xảy ra sẽ lên tới 64 biến thể (bộ ba), quá đủ để mã hóa 20 axit amin;

"thoái hóa" hoặc sự dư thừa của mã di truyền, tức là cùng một axit amin có thể được mã hóa bởi một số bộ ba, vì 20 axit amin và 64 codon đã được biết đến, ví dụ, phenyl-alanine được mã hóa bởi hai bộ ba (UUU, UUC), isoleucine bởi ba (AUU, AUCAUA);

không chồng chéo, những thứ kia. không có dấu hiệu phân chia giữa các bộ ba trong phân tử DNA; chúng được sắp xếp theo thứ tự tuyến tính, nối tiếp nhau ba nucleotide liền kề tạo thành một bộ ba;

tuyến tính và sự vắng mặt của dấu phân cách, tức là.

các bộ ba trong phân tử DNA nối tiếp nhau theo thứ tự tuyến tính không có dấu dừng; nếu mất một nucleotide, sẽ xảy ra “sự dịch chuyển khung”, dẫn đến thay đổi trình tự các nucleotide trong phân tử RNA, và do đó, thay đổi trình tự các axit amin trong phân tử protein; tính linh hoạt,

những thứ kia. Đối với mọi sinh vật, từ sinh vật nhân sơ đến con người, 20 axit amin được mã hóa bởi cùng một bộ ba, đây là một trong những bằng chứng về sự thống nhất về nguồn gốc của mọi sự sống trên Trái đất. sự cộng tác

(tương ứng) - sự sắp xếp tuyến tính của các nucleotide trong phân tử DNA tương ứng với sự sắp xếp tuyến tính của các axit amin trong phân tử protein Bàn 1 Di truyền

mã số	Căn cứ đầu tiên	Căn cứ thứ hai
mã số		Căn cứ thứ hai

Căn cứ thứ ba Các giai đoạn thực hiện thông tin di truyền

VàNÓ - phiên âm

tổng hợp tất cả các loại RNA trên khuôn DNA. Quá trình phiên mã hoặc viết lại không xảy ra trên toàn bộ phân tử DNA mà xảy ra trên phần chịu trách nhiệm về một loại protein (gen) cụ thể. Điều kiện cần thiết để phiên mã:

a) Tháo gỡ một đoạn DNA bằng cách sử dụng các protein enzyme tháo gỡ

b) sự có mặt của vật liệu xây dựng ở dạng ATP. GTF. UTF. 1DTF c) enzym phiên mã - RNA polymerase I,

II, III

d) Năng lượng ở dạng ATP.

Phiên mã xảy ra theo nguyên tắc bổ sung. Trong trường hợp này, với sự trợ giúp của các protein enzyme đặc biệt, một phần của chuỗi xoắn kép DNA sẽ tách ra và đóng vai trò là ma trận để tổng hợp mRNA. Sau đó dọc theo sợi DNA

Enzim RNA polymerase di chuyển, nối các nucleotide lại với nhau theo nguyên tắc bổ sung thành chuỗi RNA đang phát triển. Sau đó, RNA chuỗi đơn tách khỏi DNA và rời khỏi nhân tế bào qua các lỗ trên màng nhân (Hình 5)

Cơm. 5 Sơ đồ biểu diễn phiên mã.

Sự khác biệt trong phiên mã giữa pro- và eukaryote.

Về mặt tổ chức hóa học của vật chất di truyền, sinh vật nhân chuẩn và sinh vật nhân sơ về cơ bản không khác nhau. Được biết, vật chất di truyền được đại diện bởi DNA.

Vật liệu di truyền của sinh vật nhân sơ được chứa trong DNA tròn, nằm trong tế bào chất của tế bào. Các gen ở sinh vật nhân sơ hoàn toàn bao gồm các chuỗi nucleotide mã hóa.

Các gen của sinh vật nhân chuẩn chứa các vùng thông tin - exon, mang thông tin về trình tự axit amin của protein và các vùng không mang thông tin - intron, không mang thông tin.

Theo đó, quá trình phiên mã RNA thông tin ở sinh vật nhân chuẩn xảy ra theo 2 giai đoạn: chưa trưởng thành hoặc ủng hộ iR NK.

2). quá trình hát- Sự trưởng thành của RNA thông tin. Bằng cách sử dụng các enzyme đặc biệt, các vùng phức tạp được cắt ra, sau đó các exon được khâu lại với nhau. Hiện tượng nối các exon lại với nhau gọi là hiện tượng nối. Sự trưởng thành sau phiên mã của phân tử RNA xảy ra trong nhân.

II. Phát tin(bản dịch), hoặc sinh tổng hợp protein. Bản chất của dịch thuật là dịch mã bốn chữ cái của các bazơ nitơ thành một “từ điển” axit amin gồm 20 chữ cái.

Quá trình dịch mã bao gồm chuyển thông tin di truyền được mã hóa trong mRNA thành chuỗi axit amin của protein. Sinh tổng hợp protein xảy ra trong tế bào chất trên ribosome và bao gồm một số giai đoạn:

Giai đoạn chuẩn bị (kích hoạt các axit amin) bao gồm sự liên kết enzyme của từng axit amin với tRNA của nó và sự hình thành phức hợp axit amin - tRNA.

Bản thân quá trình tổng hợp protein, bao gồm ba giai đoạn:

a) khởi đầu - mRNA liên kết với tiểu đơn vị nhỏ của ribosome, codon khởi đầu đầu tiên là OUT hoặc GUG. Những codon này tương ứng với phức hợp methionyl-tRNA. Ngoài ra, ba yếu tố protein tham gia vào quá trình khởi đầu: các yếu tố tạo điều kiện thuận lợi cho sự gắn kết của mRNA với tiểu đơn vị lớn của ribosome, một phức hợp khởi đầu được hình thành;

b) kéo dài - kéo dài chuỗi polypeptide. Quá trình này được thực hiện theo 3 bước và bao gồm liên kết một codon mRNA với một anticodon tRNA theo nguyên tắc bổ sung ở trung tâm hoạt động của ribosome, sau đó hình thành liên kết peptide giữa hai gốc axit amin và di chuyển dipeptide về phía trước một bước. và theo đó, di chuyển ribosome dọc theo mARN một codon về phía trước

c) chấm dứt - kết thúc dịch mã, phụ thuộc vào sự hiện diện trong mRNA của codon kết thúc hoặc "tín hiệu dừng" (UAA, UGA, UAG) và enzyme protein - yếu tố kết thúc (Hình 6).

Cơm. 6. Sơ đồ phát sóng

a) giai đoạn kéo dài;

b) sự xâm nhập của protein tổng hợp vào lưới nội chất

Trong tế bào, không phải một mà nhiều ribosome được sử dụng để tổng hợp protein. Một phức hợp hoạt động như vậy của mRNA với một số ribosome được gọi là polyribosome. Trong trường hợp này, quá trình tổng hợp protein diễn ra nhanh hơn so với khi chỉ sử dụng một ribosome.

Ngay trong quá trình dịch mã, protein bắt đầu gấp lại thành cấu trúc ba chiều và nếu cần thiết sẽ đảm nhận tổ chức bậc bốn trong tế bào chất.

Hình 7 Vai trò của axit nucleic trong việc truyền thông tin di truyền

Nhiệm vụ ngữ pháp từ vựng:

là

được xác định

được mã hóa Làm sao

được đặc trưng

được gọi

Nhiệm vụ số 1. Viết các từ và cụm từ cho trong ngoặc ở dạng đúng.

Tất cả các đặc điểm hình thái, giải phẫu và chức năng của bất kỳ tế bào và sinh vật nào nói chung đều được xác định (cấu trúc của các protein cụ thể).

Trình tự các axit amin trong chuỗi polypeptide được xác định bởi (trình tự) các nucleotide trong một phần của DNA gọi là (gen) và trình tự các nucleotide trong DNA được gọi là (mã di truyền).

Mỗi axit amin được mã hóa cho (một nhóm gồm ba nucleotide), được gọi là (bộ ba).

Mã di truyền có đặc điểm (các đặc điểm sau: tính bộ ba, tính thoái hóa, tính không che phủ, tính tuyến tính và không có dấu phẩy, tính phổ quát).

20 axit amin được mã hóa (bộ ba giống nhau).

Nhiệm vụ số 2. Thay vì sử dụng dấu chấm, hãy sử dụng dạng phân từ ngắn và đầy đủ được hình thành từ các động từ cần mã hóa - to be mã hóa.

Trình tự các nucleotit trong ADN,... một số axit amin nhất định trong phân tử protein, được gọi là mã di truyền.

Cùng một axit có thể có... nhiều bộ ba.

20 axit amin... trong cùng một bộ ba.

Có các gen cấu trúc, ... protein cấu trúc và enzyme, cũng như các gen mang thông tin để tổng hợp tRNA và rRNA, v.v.

Giai đoạn tiếp theo của việc thực hiện thông tin di truyền ... trong gen là phiên mã.

về cơ bản (không) khác biệt đáng kể theo cái gì thuộc tính

đáng kể

Về mặt tổ chức hóa học của vật chất di truyền, sinh vật nhân chuẩn và sinh vật nhân sơ về cơ bản không khác nhau. Vật chất di truyền của họ được đại diện bởi DNA.

Nhiệm vụ số 3. Đọc một phần của văn bản “Sự khác biệt trong phiên mã ở sinh vật nhân chuẩn và sinh vật nhân chuẩn.” Hãy cho chúng tôi biết về các giai đoạn thực hiện thông tin di truyền.

Nhiệm vụ số 4. Hoàn thành các câu dựa trên thông tin từ văn bản.

Vật chất di truyền của sinh vật nhân sơ được chứa trong...

Gen của sinh vật nhân sơ bao gồm toàn bộ...

Các gen của sinh vật nhân thực có chứa...

Phiên mã ở tế bào nhân chuẩn xảy ra ở...

Dịch mã bao gồm việc chuyển thông tin di truyền được mã hóa trong mRNA sang....

Quá trình dịch mã xảy ra ở tế bào chất...

Bài tập Số 5. Lập sơ đồ các giai đoạn dịch và cho chúng tôi biết theo sơ đồ về quá trình thực hiện bản dịch theo từng giai đoạn.

Giải pháp nhiệm vụ điển hình

Các vùng gen cấu trúc ở sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân chuẩn có trình tự nucleotide tương tự nhau:

TsAT-GTC-ATSA-"PTD-TGA-AAA-CAA-CCG-ATA-CCCC-CTG-CHG-CTT-GGA-ACA-ATA. Hơn nữa, ở sinh vật nhân chuẩn, trình tự nucleotide là ACA-TTC-TGA-AAA và GGA -ACA -ATAs mã hóa các vùng phức tạp của pro-RNA Sử dụng từ điển mã di truyền, xác định:

a) mARN được phiên mã từ đoạn ADN này ở sinh vật nhân sơ sẽ có trình tự nucleotide nào?

b) mRNA được phiên mã từ đoạn DNA này ở sinh vật nhân chuẩn sẽ có trình tự nucleotide nào;

c) Protein được mã hóa bởi vùng gen này sẽ có trình tự axit amin nào ở sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân chuẩn.

Các giai đoạn thực hiện thông tin di truyền

NÓ NÓ - tổng hợp tất cả các loại RNA trên khuôn DNA. Quá trình phiên mã hoặc viết lại không xảy ra trên toàn bộ phân tử DNA mà xảy ra trên phần chịu trách nhiệm về một loại protein (gen) cụ thể. Điều kiện cần thiết để phiên mã:

a) Tháo gỡ một đoạn DNA bằng cách sử dụng các protein enzyme tháo gỡ

b) sự có mặt của vật liệu xây dựng ở dạng ATP. GTF. UTF. 1DTF

c) enzym phiên mã - RNA polymerase I, II, III

d) Năng lượng ở dạng ATP.

Enzim RNA polymerase di chuyển, nối các nucleotide lại với nhau theo nguyên tắc bổ sung thành chuỗi RNA đang phát triển. Tiếp theo, RNA chuỗi đơn được tách khỏi DNA và rời khỏi nhân tế bào qua các lỗ trên màng nhân (Hình 5)

Cơm. 5 Sơ đồ biểu diễn phiên âm.

Sự khác biệt trong phiên mã giữa pro- và eukaryote.

Theo đó, quá trình phiên mã RNA thông tin ở sinh vật nhân chuẩn xảy ra theo 2 giai đoạn:

S) tất cả các phần (intron và exon) đều được viết lại (phiên mã) - mRNA này thường được gọi là chưa trưởng thành hoặc ủng hộ iR NK.

2). quá trình hát- Sự trưởng thành của RNA thông tin. Bằng cách sử dụng các enzyme đặc biệt, các vùng phức tạp được cắt ra, sau đó các exon được khâu lại với nhau. Hiện tượng nối exon thường được gọi là nối. Sự trưởng thành sau phiên mã của phân tử RNA xảy ra trong nhân.

II. Phát tin (bản dịch), hoặc sinh tổng hợp protein. Bản chất của dịch thuật là dịch mã bốn chữ cái của các bazơ nitơ thành một “từ điển” axit amin gồm 20 chữ cái.

1. Giai đoạn chuẩn bị (kích hoạt axit amin) bao gồm sự liên kết enzyme của từng axit amin với tRNA của nó và hình thành phức hợp axit amin - tRNA.

2. Quá trình tổng hợp protein bao gồm ba giai đoạn:

a) khởi đầu - mRNA liên kết với tiểu đơn vị nhỏ của ribosome, codon khởi đầu đầu tiên là OUT hoặc GUG. Những codon này tương ứng với phức hợp methionyl-tRNA. Đồng thời, ba yếu tố protein tham gia vào quá trình khởi đầu: các yếu tố tạo điều kiện cho sự gắn kết của mRNA với tiểu đơn vị lớn của ribosome, một phức hợp khởi đầu được hình thành;

Cơm. 6. Sơ đồ phát sóng

a) giai đoạn kéo dài;

b) sự xâm nhập của protein tổng hợp vào mạng lưới nội chất

Trong tế bào, không phải một mà nhiều ribosome được sử dụng để tổng hợp protein. Một phức hợp hoạt động của mRNA với một số ribosome thường được gọi là polyribosome. Trong trường hợp này, quá trình tổng hợp protein diễn ra nhanh hơn so với khi chỉ sử dụng một ribosome.

Ngay trong quá trình dịch mã, protein bắt đầu gấp lại thành cấu trúc ba chiều và nếu nó cực kỳ quan trọng trong tế bào chất, thì nó sẽ đảm nhận tổ chức bậc bốn.

Hình 7 Vai trò của axit nucleic trong việc truyền thông tin di truyền

Nhiệm vụ ngữ pháp từ vựng:

là

được xác định

được mã hóa Làm sao

được đặc trưng

được gọi

Nhiệm vụ số 1. Viết các từ và cụm từ cho trong ngoặc ở dạng đúng.

1. Tất cả các đặc điểm hình thái, giải phẫu và chức năng của bất kỳ tế bào và sinh vật nào nói chung đều được xác định (cấu trúc của các protein cụ thể).

2. Trình tự các axit amin trong chuỗi polypeptide được xác định bởi (trình tự) các nucleotit trong một đoạn ADN thường được gọi là (gen), và trình tự các nucleotit trong ADN thường được gọi là (mã di truyền).

3. Mỗi axit amin được mã hóa (một nhóm gồm ba nucleotide), thường được gọi là (bộ ba).

4. Mã di truyền có tính chất đặc trưng (có các đặc điểm: tính bộ ba, tính thoái hóa, tính không chồng lấp, tính tuyến tính và không có dấu phẩy, tính phổ quát).

5. 20 axit amin được mã hóa (bộ ba giống nhau).

Nhiệm vụ số 2. Thay vì sử dụng dấu chấm, hãy sử dụng dạng phân từ ngắn và đầy đủ được hình thành từ các động từ cần mã hóa - to be mã hóa.

1. Trình tự các nucleotit trong ADN,... một số axit amin nhất định trong phân tử protein, thường được gọi là mã di truyền.

2. Cùng một axit phải có... vài bộ ba.

3. 20 axit amin... trong cùng một bộ ba.

4. Có các gen cấu trúc, ... protein cấu trúc và enzyme, cũng như các gen mang thông tin tổng hợp tRNA và rRNA, v.v.

5. Giai đoạn tiếp theo thực hiện thông tin di truyền… ở gen là phiên mã.

về cơ bản (không) khác biệt đáng kể theo cái gì thuộc tính

đáng kể

Nhiệm vụ số 3. Đọc phần văn bản “Sự khác biệt trong phiên mã ở sinh vật nhân chuẩn và sinh vật nhân chuẩn”. Hãy cho chúng tôi biết về các giai đoạn thực hiện thông tin di truyền.

Nhiệm vụ số 4. Hoàn thành các câu dựa trên thông tin từ văn bản.

1. Vật chất di truyền của sinh vật nhân sơ được chứa ở....

2. Gen của sinh vật nhân sơ gồm toàn bộ....

3. Gen của sinh vật nhân chuẩn chứa....

4. Phiên mã ở sinh vật nhân chuẩn xảy ra ở....

5. Dịch thuật bao gồm việc chuyển thông tin di truyền được mã hóa trong mRNA sang....

6. Quá trình dịch mã diễn ra ở tế bào chất vào ngày....

Bài tập Số 5. Hãy lập sơ đồ các giai đoạn dịch và cho chúng tôi biết theo sơ đồ về quá trình thực hiện bản dịch theo từng giai đoạn.

Giải pháp nhiệm vụ điển hình

Các vùng gen cấu trúc ở sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân chuẩn có trình tự nucleotide tương tự nhau:

a) mARN được phiên mã từ đoạn ADN này ở sinh vật nhân sơ sẽ có trình tự nucleotide nào?

b) mRNA được phiên mã từ đoạn DNA này ở sinh vật nhân chuẩn sẽ có trình tự nucleotide nào;

c) Protein được mã hóa bởi vùng gen này sẽ có trình tự axit amin nào ở sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân chuẩn.

Chủ thể 9. Gen, của anh ấy cấu trúc và chức năng.

Người ta biết rằng gen là vật chất mang thông tin di truyền. Gen là đơn vị di truyền cơ bản quyết định sự phát triển của bất kỳ đặc điểm nào của sinh vật. Gen nằm trên nhiễm sắc thể và

chiếm một vị trí cụ thể - locus. Theo quan điểm của sinh học phân tử, gen là một phần của phân tử DNA trong đó thông tin về quá trình tổng hợp một loại protein cụ thể được mã hóa. Các giai đoạn thực hiện thông tin di truyền được mã hóa trong gen có thể được biểu diễn dưới dạng sơ đồ:

Cơ chế phân tử để thực hiện di truyền Không Thông tin bầu trời thủ tục

Những quy định cơ bản của lý thuyết gen:

1. Gen chiếm một vị trí (locus) nhất định trong nhiễm sắc thể.

2. Gene (cistron) - một phần của phân tử DNA, được phân biệt bằng một trình tự nucleotide nhất định và đại diện cho một đơn vị chức năng của thông tin di truyền. Số lượng nucleotide tạo nên các gen khác nhau là khác nhau.

3. Sự tái tổ hợp (trao đổi các phần) có thể được quan sát trong một gen. Những phần như vậy của cistron được gọi là recon.

4. Những vùng mà trình tự nucleotide có thể thay đổi được gọi là muton.

5. Có gen chức năng và gen cấu trúc. Các gen cấu trúc mã hóa quá trình tổng hợp các phân tử protein. Có những gen cấu trúc mã hóa cả protein cấu trúc và protein enzyme, cũng như những gen mang thông tin về quá trình tổng hợp tRNA, rRNA, v.v..

6. Các gen chức năng không mã hóa protein mà điều khiển và chỉ đạo hoạt động của các gen cấu trúc.

7. Sự sắp xếp các bộ ba nucleotit trong gen cấu trúc sắp xếp thẳng hàng tương ứng với sự sắp xếp các axit amin trong phân tử protein.

8. Các phần của phân tử DNA tạo nên gen có khả năng phục hồi, ᴛ.ᴇ. để sửa chữa; do đó, không phải tất cả những thay đổi trong trình tự nucleotide trong một đoạn DNA đều dẫn đến đột biến.

9. Kiểu gen bao gồm các gen riêng lẻ (riêng biệt), nhưng có chức năng như một tổng thể duy nhất, bởi vì các gen có thể tương tác và ảnh hưởng lẫn nhau. Chức năng gen bị ảnh hưởng bởi cả các yếu tố môi trường bên trong và bên ngoài.

Gen này có một số đặc tính:

Quyền quyết định hành động;

Tính ổn định (không đổi);

Truyền thông tin di truyền ở dạng không thay đổi, không có đột biến;

Tính không ổn định (sự thay đổi) của gen gắn liền với khả năng đột biến của chúng;

Tính đặc hiệu - mỗi gen quyết định sự phát triển của một tính trạng nhất định;

Pleiotropy - một gen có thể chịu trách nhiệm về một số đặc điểm;

Tính biểu cảm là mức độ biểu hiện của một đặc điểm;

Sự thâm nhập là tần số biểu hiện của một gen trong số những người mang nó.

Bộ gen của con người chứa khoảng 30 nghìn gen khác nhau. Một số trong số chúng đang hoạt động, một số khác bị chặn. Toàn bộ khối lượng thông tin di truyền được kiểm soát chặt chẽ bởi các cơ chế điều hòa. Tất cả các gen được kết nối với nhau, tạo thành một hệ thống duy nhất. Hoạt động của họ được điều chỉnh bởi các cơ chế phức tạp.

Điều này bao gồm các quá trình điều hòa hoạt động của gen ở các giai đoạn phiên mã (trước, trong, sau nó), dịch mã (trước, trong, sau nó), cũng như sự điều hòa nhóm tầng phối hợp của công việc gen (biểu hiện của chúng), sự tham gia hormone (truyền tín hiệu) trong quá trình này các chất), biến đổi hóa học DNA (Hình 8).

Cơm. 8. Sơ đồ điều hòa phiên mã các gen cấu trúc ở tế bào nhân sơ theo kiểu cảm ứng.

Sự biểu hiện (biểu hiện hoạt động của gen) của một gen riêng lẻ phụ thuộc vào trạng thái của gen đó. Vì lý do này, có sự khác nhau bọt nt tuổi(tỷ lệ biểu hiện số lượng kiểu hình

gen) và tính biểu hiện (mức độ biểu hiện của gen). Những khái niệm này lần đầu tiên được đưa vào di truyền học bởi Timofeev-Ressovsky. Kiểu gen cụ thể của một người được xác định bởi mức độ nghiêm trọng về kiểu hình của một đặc điểm bệnh lý, được xác định bởi một gen cụ thể (tính biểu cảm), thậm chí cho đến khi không có hình ảnh lâm sàng về bệnh lý khi có sự hiện diện của các alen đột biến trong kiểu gen.

Nhiệm vụ ngữ pháp từ vựng:

Nhiệm vụ số 1. Thay thế các mệnh đề thuộc tính bằng một cụm từ phân từ.

1. Gen là đơn vị di truyền quyết định sự phát triển của một tính trạng nào đó.

2. Các gen nằm trên nhiễm sắc thể chiếm một vị trí cụ thể - locus.

3. Việc thực hiện thông tin mã hóa trong gen được thể hiện dưới dạng sơ đồ.

4. Gen là một phần của phân tử DNA khác nhau ở một trình tự nucleotide nhất định.

5. Số lượng nucleotide tạo nên các gen khác nhau là khác nhau.

Nhiệm vụ số 2. Thay thế cấu trúc thụ động bằng cấu trúc chủ động.

1. Sự tổng hợp phân tử protein được mã hóa bởi các gen cấu trúc.

2. Hoạt động của gen cấu trúc được điều khiển và chỉ đạo bởi gen chức năng.

Cái gìảnh hưởng Cái gì Các gen có thể ảnh hưởng lẫn nhau. mỗi chức năng Gì chịu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường bên trong và bên ngoài

Nhiệm vụ số 3. Viết câu có sử dụng dấu ngoặc đơn.

1. Vùng exonic của gen mã hóa (cấu trúc protein bậc một).

2. Các khu vực phức tạp của hoạt động gen (cấu trúc, vai trò hỗ trợ).

3. Gen là một phần của phân tử ADN (đơn vị chức năng của thông tin di truyền).

Nhiệm vụ số 4. đọc một phần văn bản về các nguyên tắc cơ bản của lý thuyết gen và viết định nghĩa về: a) locus, b) recons, c) muton.

Bài tập Số 5. Sử dụng thông tin đã cho, hoàn thành các cụm từ.

1. Tính ổn định thường được gọi là 1.... truyền tải tính chất di truyền của gen... thông tin một cách không thay đổi

2. Tính không ổn định của gen là... 2.... mức độ biểu hiện

dấu hiệu.

3. Độ trung tính của gen là 3.... tần suất biểu hiện của gen

trong số những người mang nó.

4. Tính biểu hiện của gen - ... 4.... gắn liền với khả năng biểu hiện của chúng

đột biến

Giải pháp điển hình nhiệm vụ

1. Vùng gen cấu trúc có trình tự nucleotit như sau:

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

AGA-TCA-CGA-AAA-ATG. Sử dụng từ điển mã di truyền, hãy xác định:

a) pro-mRNA được phiên mã từ vùng này sẽ có trình tự nucleotide nào;

b) người ta biết rằng codon 3,4,5,9,10,11,12 trong pro-mRNA là một phần của intron. mARN sẽ có trình tự nào?

c) đoạn protein được mã hóa bởi vùng gen cụ thể sẽ có trình tự axit amin nào;

d) viết những anticodon mà tRNA phải có để đảm bảo quá trình tổng hợp đoạn protein này.

2. Các vùng gen cấu trúc ở sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân chuẩn có trình tự nucleotit giống nhau:

TsAT-GTC-A1TA-TTC-TGA-AAA-CAA-C1^ ACA-ATA. Cần lưu ý rằng các trình tự nucleotide ACA-TTC-TGA-AAA và GGA-ACA-ATA mã hóa các vùng phức tạp ở sinh vật nhân chuẩn. Định nghĩa:

a) trình tự nucleotide trong bản phiên mã sơ cấp ở sinh vật nhân chuẩn;

b) tên gọi chung cho sự trưởng thành của mARN là gì? Xác định trình tự nucleotit trên mARN.

c) Sự khác nhau về trình tự các axit amin trong protein ở sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân chuẩn. Giải thích nguyên nhân của sự khác biệt này.

Các giai đoạn thực hiện thông tin di truyền - khái niệm và các loại. Phân loại và đặc điểm của hạng mục “Các giai đoạn thực hiện thông tin di truyền” 2017, 2018.

Các chức năng quan trọng nhất của cơ thể - trao đổi chất, tăng trưởng, phát triển, truyền di truyền, vận động, v.v. - được thực hiện nhờ nhiều phản ứng hóa học liên quan đến protein, axit nucleic và các hoạt chất sinh học khác. Đồng thời, các hợp chất khác nhau được tổng hợp liên tục trong tế bào: protein xây dựng, protein enzyme, hormone. Trong quá trình trao đổi chất, những chất này bị hao mòn và bị phá hủy, thay vào đó là những chất mới được hình thành. Vì protein tạo ra nền tảng vật chất của sự sống và đẩy nhanh mọi phản ứng trao đổi chất nên hoạt động sống còn của tế bào và toàn bộ sinh vật được xác định bởi khả năng tổng hợp các protein cụ thể của tế bào. Cấu trúc bậc một của chúng được xác định trước bởi mã di truyền trong phân tử DNA.

Các phân tử protein bao gồm hàng chục và hàng trăm axit amin (chính xác hơn là dư lượng axit amin). Ví dụ, có khoảng 600 trong số chúng trong phân tử hemoglobin và chúng được phân bổ thành bốn chuỗi polypeptide; trong phân tử ribonuclease có 124 axit amin như vậy, v.v.

Vai trò chính trong việc xác định cấu trúc bậc một của protein thuộc về các phân tử ADN. Các phần khác nhau của nó mã hóa quá trình tổng hợp các protein khác nhau; do đó, một phân tử DNA tham gia vào quá trình tổng hợp nhiều protein riêng lẻ. Tính chất của protein phụ thuộc vào trình tự các axit amin trong chuỗi polypeptide. Đổi lại, sự xen kẽ của các axit amin được xác định bởi trình tự các nucleotide trong DNA và mỗi axit amin tương ứng với một bộ ba cụ thể. Người ta đã chứng minh bằng thực nghiệm rằng, ví dụ, một đoạn DNA có bộ ba AAC tương ứng với axit amin leucine, bộ ba ACC tương ứng với tryptophan, bộ ba ACA tương ứng với cysteine, v.v.. Bằng cách chia phân tử DNA thành các bộ ba, bạn có thể tưởng tượng những axit amin nào và theo trình tự nào sẽ nằm trong phân tử protein. Một bộ ba tạo thành cơ sở vật chất của gen và mỗi gen chứa thông tin về cấu trúc của một loại protein cụ thể (gen là đơn vị sinh học cơ bản của di truyền; về mặt hóa học, gen là một phần của DNA bao gồm hàng trăm cặp nucleotide) .

Mã di truyền - tổ chức lịch sử của các phân tử DNA và RNA, trong đó trình tự nucleotide trong chúng mang thông tin về trình tự axit amin trong phân tử protein. Thuộc tính mã: bộ ba (codon), không chồng chéo (các codon nối tiếp nhau), tính đặc hiệu (một codon chỉ có thể xác định một axit amin trong chuỗi polypeptide), tính phổ biến (ở tất cả các sinh vật sống, cùng một codon xác định sự bao gồm cùng một axit amin trong chuỗi polypeptide). polypeptide), dư thừa (đối với hầu hết các axit amin có một số codon). Bộ ba không mang thông tin về axit amin là bộ ba dừng, là nơi bắt đầu quá trình tổng hợp i-ARN.(V.B. Zakharov. Sinh học. Tài liệu tham khảo. M., 1997)

Vì DNA nằm trong nhân tế bào và quá trình tổng hợp protein xảy ra trong tế bào chất nên có một chất trung gian truyền thông tin từ DNA đến ribosome. RNA đóng vai trò như một chất trung gian, trên đó trình tự nucleotide được viết lại, hoàn toàn phù hợp với trình tự trên DNA - theo nguyên tắc bổ sung. Quá trình này được gọi là phiên âm và tiến hành như một phản ứng tổng hợp ma trận. Nó chỉ đặc trưng cho các cấu trúc sống và làm nền tảng cho đặc tính quan trọng nhất của sinh vật - khả năng tự sinh sản. Quá trình sinh tổng hợp protein được bắt đầu bằng quá trình tổng hợp mẫu mRNA trên chuỗi DNA. MRNA thu được sẽ đưa nhân tế bào vào tế bào chất, nơi các ribosome được xâu chuỗi trên đó và các axit amin được vận chuyển đến đây với sự trợ giúp của RNA.

Tổng hợp protein là một quá trình phức tạp gồm nhiều bước bao gồm DNA, mRNA, tRNA, ribosome, ATP và các enzyme khác nhau. Đầu tiên, các axit amin trong tế bào chất được kích hoạt bởi các enzyme và gắn vào tRNA (đến vị trí đặt nucleotide CCA). Ở giai đoạn tiếp theo, các axit amin được kết hợp theo thứ tự xen kẽ các nucleotide từ DNA được chuyển sang mRNA. Giai đoạn này được gọi là phát tin. Trên chuỗi mRNA không có một ribosome mà có một nhóm ribosome - một phức hợp như vậy được gọi là polysome (N.E. Kovalev, L.D. Shevchuk, O.I. Shchurenko. Sinh học cho các khoa dự bị của viện y tế).

Cơ chế Sinh tổng hợp protein

Quá trình tổng hợp protein bao gồm hai giai đoạn - phiên mã và dịch mã.

I. Phiên mã (viết lại) - sinh tổng hợp các phân tử RNA, được thực hiện trong nhiễm sắc thể trên các phân tử DNA theo nguyên tắc tổng hợp mẫu. Với sự trợ giúp của enzyme, tất cả các loại RNA (mRNA, rRNA, tRNA) được tổng hợp trong các phần tương ứng của phân tử DNA (gen). 20 loại tRNA được tổng hợp, vì 20 axit amin tham gia vào quá trình sinh tổng hợp protein. Sau đó, mRNA và tRNA được giải phóng vào tế bào chất, rRNA được tích hợp vào các tiểu đơn vị ribosome, các tiểu đơn vị này cũng đi vào tế bào chất.

II. Dịch mã (chuyển giao) là quá trình tổng hợp chuỗi polypeptide của protein, được thực hiện trong ribosome. Kèm theo đó là các sự kiện sau:

1. Hình thành trung tâm chức năng của ribosome - FCR, bao gồm mRNA và hai tiểu đơn vị ribosome. Trong FCR luôn có hai bộ ba (sáu nucleotide) của mRNA, tạo thành hai trung tâm hoạt động: A (axit amin) - trung tâm nhận biết axit amin và P (peptide) - trung tâm gắn axit amin vào chuỗi peptide .

2. Vận chuyển axit amin gắn vào tRNA từ tế bào chất đến FCR. Ở trung tâm hoạt động A, anticodon của tRNA được đọc cùng với codon của mRNA; trong trường hợp bổ sung, một liên kết được hình thành, đóng vai trò là tín hiệu cho sự tiến bộ (nhảy) dọc theo mRNA ribosome bởi một bộ ba. Kết quả là, “codon rRNA và tRNA với axit amin” phức tạp di chuyển đến trung tâm hoạt động của P, nơi axit amin được thêm vào chuỗi peptide (phân tử protein). Sau đó tRNA rời khỏi ribosome.

3. Chuỗi peptide kéo dài cho đến khi quá trình dịch mã kết thúc và ribosome nhảy ra khỏi mRNA. Một mRNA có thể chứa nhiều ribosome cùng một lúc (polysome). Chuỗi polypeptide được nhúng trong kênh của mạng lưới nội chất và ở đó có cấu trúc bậc hai, bậc ba hoặc bậc bốn. Tốc độ lắp ráp của một phân tử protein bao gồm 200-300 axit amin là 1-2 phút. Công thức sinh tổng hợp protein: DNA (phiên mã) --> RNA (dịch mã) --> protein.

Sau khi hoàn thành một chu kỳ, polysome có thể tham gia vào quá trình tổng hợp các phân tử protein mới.

Phân tử protein tách ra khỏi ribosome có dạng sợi không có hoạt tính sinh học. Nó trở thành chức năng sinh học sau khi phân tử có được cấu trúc bậc hai, bậc ba và bậc bốn, nghĩa là một cấu hình không gian cụ thể nhất định. Cấu trúc bậc hai và cấu trúc tiếp theo của phân tử protein được xác định trước trong thông tin chứa trong sự xen kẽ của các axit amin, tức là trong cấu trúc bậc một của protein. Nói cách khác, chương trình hình thành tiểu cầu, cấu hình độc đáo của nó, được xác định bởi cấu trúc sơ cấp của phân tử, do đó cấu trúc này được xây dựng dưới sự kiểm soát của gen tương ứng.

Tốc độ tổng hợp protein được xác định bởi nhiều yếu tố: nhiệt độ môi trường, nồng độ ion hydro, lượng sản phẩm tổng hợp cuối cùng, sự hiện diện của axit amin tự do, ion magiê, trạng thái ribosome, v.v.

1. Những quá trình nào liên quan đến phản ứng tổng hợp chất nền?

Lên men, dịch mã, phiên mã, quang hợp, sao chép.

Phản ứng tổng hợp mẫu bao gồm dịch mã, phiên mã và sao chép.

2. Phiên âm là gì? Quá trình này diễn ra như thế nào?

Phiên mã là quá trình viết lại thông tin di truyền từ DNA sang RNA (sinh tổng hợp RNA ở các phần tương ứng của một trong các chuỗi DNA); một trong những phản ứng tổng hợp ma trận.

Việc phiên mã được thực hiện như sau. Tại một phần nhất định của phân tử DNA, các chuỗi bổ sung được tách ra. Quá trình tổng hợp RNA sẽ diễn ra trên một trong các chuỗi (được gọi là chuỗi phiên mã).

Enzym RNA polymerase nhận biết vùng khởi động (một chuỗi nucleotide đặc biệt nằm ở đầu gen) và tương tác với nó. Sau đó RNA polymerase bắt đầu di chuyển dọc theo chuỗi phiên mã và đồng thời tổng hợp một phân tử RNA từ các nucleotide. Chuỗi DNA phiên mã được sử dụng làm khuôn mẫu nên RNA tổng hợp được sẽ bổ sung cho phần tương ứng của chuỗi DNA phiên mã. RNA polymerase phát triển chuỗi RNA, thêm các nucleotide mới vào nó cho đến khi nó đạt đến điểm kết thúc (một chuỗi nucleotide đặc biệt nằm ở cuối gen), sau đó quá trình phiên mã dừng lại.

3. Quá trình nào được gọi là dịch thuật? Mô tả các giai đoạn chính của dịch thuật.

Dịch mã là quá trình sinh tổng hợp protein từ các axit amin xảy ra trên ribosome; một trong những phản ứng tổng hợp ma trận.

Các giai đoạn phát sóng chính:

● Liên kết của mRNA với tiểu đơn vị nhỏ của ribosome, sau đó là gắn tiểu đơn vị lớn.

● Sự thâm nhập của methionine tRNA vào ribosome và liên kết bổ sung của anticodon (UAC) của nó với codon khởi đầu của mRNA (AUG).

● Sự xâm nhập của tRNA tiếp theo mang axit amin đã hoạt hóa vào ribosome và liên kết bổ sung của anticodon của nó với codon mRNA tương ứng.

● Sự xuất hiện của liên kết peptide giữa hai axit amin, sau đó tRNA đầu tiên (methionine) được giải phóng khỏi axit amin và rời khỏi ribosome, và mRNA bị dịch chuyển bởi một bộ ba.

● Sự phát triển của chuỗi polypeptide (theo cơ chế mô tả ở trên), xảy ra cho đến khi một trong ba codon dừng (UAA, UAG hoặc UGA) đi vào ribosome.

● Ngừng tổng hợp protein và phân hủy ribosome thành hai tiểu đơn vị riêng biệt.

4. Tại sao trong quá trình dịch mã, protein không chứa axit amin nào theo thứ tự ngẫu nhiên mà chỉ có những axit amin được mã hóa bởi các bộ ba mRNA và theo đúng trình tự của các bộ ba này? Bạn nghĩ có bao nhiêu loại tRNA tham gia vào quá trình tổng hợp protein trong tế bào?

Sự kết hợp chính xác và tuần tự các axit amin vào chuỗi polypeptide đang phát triển được đảm bảo bằng sự tương tác bổ sung chặt chẽ của các anticodon tRNA với các codon mRNA tương ứng.

Một số học sinh có thể trả lời rằng có 20 loại tRNA tham gia vào quá trình tổng hợp protein - một loại cho mỗi axit amin. Nhưng trên thực tế, có 61 loại tRNA tham gia vào quá trình tổng hợp protein - số lượng của chúng nhiều ngang bằng với số lượng codon cảm giác (bộ ba mã hóa axit amin). Mỗi loại tRNA có một cấu trúc sơ cấp duy nhất (trình tự nucleotide) và do đó, có một anticodon đặc biệt để liên kết bổ sung với codon mRNA tương ứng. Ví dụ, axit amin leucine (Leu) có thể được mã hóa bởi sáu bộ ba khác nhau, do đó có sáu loại tRNA leucine, tất cả đều có các anticodon khác nhau.

Tổng số codon là 4 3 = 64, nhưng không có phân tử tRNA nào cho codon dừng (có ba trong số chúng), tức là. 64 – 3 = 61 loại tRNA.

5. Các phản ứng tổng hợp chất nền nên được phân loại là quá trình đồng hóa hay hòa tan? Tại sao?

Phản ứng tổng hợp chất nền liên quan đến quá trình đồng hóa vì:

● đi kèm với sự tổng hợp các hợp chất hữu cơ phức tạp từ các chất đơn giản hơn, cụ thể là các polyme sinh học từ các monome tương ứng (sự sao chép đi kèm với sự tổng hợp chuỗi DNA con từ các nucleotide, phiên mã bằng cách tổng hợp RNA từ các nucleotide, dịch mã bằng cách tổng hợp protein từ axit amin);

● yêu cầu tiêu hao năng lượng (ATP đóng vai trò là nhà cung cấp năng lượng cho các phản ứng tổng hợp chất nền).

6. Đoạn DNA phiên mã có trình tự các nucleotit như sau:

TACTGGATTATTCAAGATST

Xác định trình tự các gốc axit amin của peptit được mã hóa bởi vùng này.

Sử dụng nguyên tắc bổ sung, chúng ta sẽ thiết lập trình tự nucleotide của mRNA tương ứng, sau đó sử dụng bảng mã di truyền, chúng ta sẽ xác định trình tự dư lượng axit amin của peptide được mã hóa.

Trả lời: trình tự các gốc axit amin của peptit: Met–Tre–Cis–Ile–Met–Phen.

7. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng trong một phân tử mRNA, 34% tổng số bazơ nitơ là guanine, 18% là uracil, 28% là cytosine và 20% là adenine. Xác định thành phần phần trăm của các bazơ nitơ của đoạn DNA sợi đôi, một trong các chuỗi của nó đóng vai trò là khuôn mẫu để tổng hợp mRNA này.

● Sử dụng nguyên tắc bổ sung, chúng ta sẽ xác định được thành phần phần trăm của bazơ nitơ trong chuỗi DNA phiên mã tương ứng. Nó chứa 34% cytosine (bổ sung cho guanine mRNA), 18% adenine (bổ sung cho uracil mRNA), 28% guanine (bổ sung cho cytosine mRNA) và 20% thymine (bổ sung cho adenine mRNA).

● Dựa vào thành phần của chuỗi phiên mã, chúng ta sẽ xác định thành phần phần trăm của bazơ nitơ của chuỗi DNA bổ sung (không phiên mã): 34% guanine, 18% thymine, 28% cytosine và 20% adenine.

● Tỷ lệ phần trăm của từng loại bazơ nitơ trong chuỗi kép DNA được tính bằng trung bình số học của tỷ lệ phần trăm của các bazơ này trong cả hai chuỗi:

C = G = (34% + 28%) : 2 = 31%

A = T = (18% + 20%) : 2 = 19%

Trả lời: đoạn DNA sợi đôi tương ứng chứa 31% cytosine và guanine, 19% adenine và thymine.

8*. Ở tế bào hồng cầu của động vật có vú, quá trình tổng hợp huyết sắc tố có thể xảy ra trong vài ngày sau khi các tế bào này mất nhân. Làm thế nào bạn có thể giải thích điều này?

Sự mất nhân xảy ra trước sự phiên mã mạnh mẽ của các gen mã hóa chuỗi polypeptide của hemoglobin. Một lượng lớn mRNA tương ứng tích tụ trong hyaloplasm, do đó quá trình tổng hợp hemoglobin vẫn tiếp tục ngay cả sau khi mất nhân tế bào.

*Các bài tập được đánh dấu hoa thị yêu cầu học sinh đưa ra nhiều giả thuyết khác nhau. Vì vậy, khi chấm điểm, giáo viên không chỉ tập trung vào câu trả lời được đưa ra ở đây mà còn phải tính đến từng giả thuyết, đánh giá tư duy sinh học của học sinh, tính logic trong lập luận của các em, tính độc đáo của ý tưởng, v.v. để học sinh làm quen với câu trả lời đã cho.

Quá trình sinh tổng hợp protein được thực hiện trên ribosome và cơ quan lưu giữ thông tin di truyền là DNA. Để truyền thông tin từ DNA nằm trong nhân đến nơi tổng hợp protein cần có chất trung gian. Vai trò của anh ấy được thực hiện bởi ARN thông tin,được tổng hợp trên một trong các chuỗi của phân tử DNA theo nguyên tắc bổ sung.

Do đó, việc thực hiện thông tin di truyền trong tế bào được thực hiện theo hai giai đoạn: đầu tiên, thông tin về cấu trúc của protein được sao chép từ DNA sang mRNA (phiên mã), sau đó được thực hiện trên ribosome dưới dạng sản phẩm cuối cùng - protein (bản dịch). Điều này có thể được biểu diễn dưới dạng sơ đồ:

Phiên âm. Quá trình ghi lại thông tin di truyền từ ADN sang mARN được gọi là phiên âm(từ lat. phiên âm- viết lại). Quá trình này hoạt động như sau.

Tại một phần nhất định của phân tử DNA, các chuỗi bổ sung được tách ra. Dọc theo một trong các chuỗi (được gọi là chuỗi phiên mã), enzyme RNA polymerase bắt đầu di chuyển.

c) mã di truyền

RNA polymerase tổng hợp một phân tử mRNA từ các nucleotide, trong khi chuỗi DNA phiên mã được sử dụng làm mẫu (Hình 65). MRNA thu được bổ sung cho phần của chuỗi DNA được phiên mã, có nghĩa là thứ tự của các nucleotide trong mRNA được xác định chặt chẽ bởi thứ tự của các nucleotide trong DNA. Ví dụ: nếu phần của chuỗi DNA được phiên mã có. trình tự nucleotide A C G T G A thì đoạn tương ứng của phân tử mRNA sẽ có dạng U G CATSU (lưu ý: Các nucleotide trong RNA có chứa uracil thay vì thymine). Như vậy, qua quá trình phiên mã, thông tin di truyền được viết lại từ DNA thành mRNA.

Sự phiên mã có thể xảy ra đồng thời trên một số gen trên cùng một nhiễm sắc thể và trên các gen nằm trên các nhiễm sắc thể khác nhau.

Vì một phân tử DNA chứa nhiều gen nên điều quan trọng là RNA polymerase bắt đầu quá trình tổng hợp mRNA từ một phần DNA được xác định chặt chẽ. Do đó, ở phần đầu của mỗi gen có một trình tự nucleotide đặc biệt gọi là vùng khởi động. RNA polymerase nhận ra chất khởi động, tương tác với nó và bắt đầu quá trình tổng hợp chuỗi mRNA từ đúng vị trí. Enzyme tổng hợp mRNA, thêm các nucleotide mới vào nó cho đến khi nó đạt đến một chuỗi nucleotide đặc biệt trong phân tử DNA - trình tự kết thúc. Trình tự nucleotide này chỉ ra rằng nên dừng quá trình tổng hợp mRNA.

Ở sinh vật nhân sơ, các phân tử mRNA được tổng hợp có thể tương tác ngay với ribosome và tham gia tổng hợp protein. Ở sinh vật nhân chuẩn, mRNA được tổng hợp trong nhân. Ở đó, nó tương tác với các protein hạt nhân đặc biệt và được vận chuyển qua các lỗ trên màng nhân vào tế bào chất.

Hai loại RNA khác cũng được tổng hợp trên các gen đặc biệt: tRNA và rRNA

Phát tin. Quá trình tổng hợp protein từ các axit amin xảy ra trên ribosome được gọi là phát tin(từ lat. phát tin- bản dịch). Trong quá trình dịch mã, trình tự nucleotide của phân tử mRNA được dịch thành trình tự axit amin của phân tử protein. Nói cách khác, “ngôn ngữ” của nucleotide được dịch sang “ngôn ngữ” của axit amin.

Tế bào chất phải chứa đầy đủ các axit amin cần thiết cho quá trình tổng hợp protein. Các axit amin này được hình thành do sự phân hủy các protein mà cơ thể nhận được qua thức ăn hoặc được tổng hợp trong chính cơ thể.

RNA thông tin liên kết với tiểu đơn vị nhỏ của ribosome, sau đó tiểu đơn vị lớn gắn vào (Hình 66).

Quá trình tổng hợp protein bắt đầu từ codon khởi đầu NGOÀI. Vì bộ ba này mã hóa axit amin methionine nên tất cả các protein (trừ trường hợp đặc biệt) sẽ bắt đầu bằng gốc methionine. Sự phân cắt phần dư này trong hầu hết các protein xảy ra muộn hơn, trong quá trình trưởng thành của phân tử protein.

Bắt đầu từ codon khởi đầu, phân tử mRNA tuần tự từng bộ ba, di chuyển qua ribosome, đi kèm với sự phát triển của chuỗi polypeptide. Sự kết hợp các axit amin thành trình tự mong muốn (theo mã mRNA) được thực hiện trên ribosome với sự tham gia của RNA vận chuyển

Do sự sắp xếp cụ thể của các nucleotide bổ sung, phân tử tRNA, như đã lưu ý, có hình dạng giống như lá cỏ ba lá (Hình 67). Mỗi tRNA có một đầu nhận gắn vào một axit amin cụ thể, được kích hoạt trước đó bằng năng lượng ATP. Để kích hoạt một axit amin, một phân tử ATP phải được chia nhỏ.

Ở phần đối diện của phân tử tRNA có một bộ ba cụ thể - kiến và codon, chịu trách nhiệm gắn theo nguyên tắc bổ sung cho bộ ba mRNA tương ứng (codon).

Nhờ anticodon, một phân tử tRNA có gắn axit amin hoạt hóa sẽ liên kết bổ sung với codon mRNA tương ứng. Theo cách tương tự, tRNA thứ hai có axit amin hoạt hóa sẽ được gắn vào codon mRNA tiếp theo. Một liên kết peptide xảy ra giữa hai axit amin, sau đó tRNA đầu tiên được giải phóng khỏi axit amin và rời khỏi ribosome.

Sau đó, mRNA dịch chuyển một bộ ba và phân tử tRNA tiếp theo cùng với một axit amin sẽ thâm nhập vào ribosome. Kết quả là, một axit amin thứ ba được thêm vào dipeptide được hình thành và mRNA được dịch chuyển bởi một bộ ba khác. Đây là cách chuỗi polypeptide phát triển.

Quá trình dịch mã tiếp tục cho đến khi một trong ba codon dừng đi vào ribosome:

UAA, UAG hoặc UGA, sau đó quá trình tổng hợp protein dừng lại và ribosome bị phân hủy thành hai tiểu đơn vị.

Tất cả các phản ứng được mô tả xảy ra rất nhanh. Người ta ước tính rằng quá trình tổng hợp một phân tử protein lớn diễn ra trong khoảng 1-2 phút.

Mỗi giai đoạn sinh tổng hợp protein được xúc tác bởi các enzyme thích hợp và được cung cấp năng lượng nhờ sự phân hủy ATP.

Một phân tử mRNA có thể liên kết đồng thời với nhiều ribosome. Một phức hợp gồm mRNA và ribosome (từ 5-6 đến vài chục) được gọi là sex và soma. Sự hình thành các polysome làm tăng hiệu quả hoạt động của mRNA vì nó cho phép tổng hợp đồng thời một số phân tử protein giống hệt nhau.

Nếu quá trình tổng hợp protein xảy ra trên các ribosome liên kết với ER thô thì chuỗi polypeptide thu được trước tiên sẽ xuất hiện bên trong khoang của mạng lưới nội chất và sau đó được vận chuyển đến phức hợp Golgi. Ở các bào quan này, quá trình trưởng thành protein xảy ra - sự hình thành cấu trúc bậc hai, bậc ba và bậc bốn, sự gắn kết của các thành phần không phải protein với phân tử protein, v.v. Nếu quá trình tổng hợp protein được thực hiện trên các ribosome tự do nằm trong hyaloplasm, thì quá trình tổng hợp được thực hiện phân tử protein được vận chuyển đến phần mong muốn của tế bào, nơi nó có được cấu trúc tương ứng.

Do đó, thông tin di truyền chứa trong DNA, là kết quả của quá trình phiên mã và dịch mã, được hiện thực hóa trong tế bào dưới dạng các phân tử protein. Quá trình tổng hợp protein được đảm bảo bởi sự tương tác của tất cả các loại RNA: rRNA là thành phần cấu trúc chính của ribosome, mRNA là chất mang thông tin về cấu trúc chính của protein, tRNA cung cấp axit amin cho ribosome và cũng đảm bảo sự bao gồm chính xác của chúng trong chuỗi polypeptide.

Quá trình sinh tổng hợp RNA (phiên mã) và sinh tổng hợp protein (dịch mã) được thực hiện bằng cách sử dụng các mẫu - DNA và mRNA tương ứng. Vì vậy, cũng giống như sao chép, quá trình phiên mã và dịch mã cũng diễn ra phản ứng tổng hợp ma trận.

1. Những quá trình nào liên quan đến phản ứng tổng hợp chất nền?

Lên men, dịch mã, phiên mã, quang hợp, sao chép.

2. Phiên âm là gì? Quá trình này diễn ra như thế nào?

3. Quá trình nào được gọi là dịch thuật? Mô tả các giai đoạn chính của dịch thuật.

5. Các phản ứng tổng hợp chất nền nên được phân loại là quá trình đồng hóa hay hòa tan? Tại sao?

6. Đoạn DNA phiên mã có trình tự nucleotide sau: TACTGGACATATTACAAGACT. Xác định trình tự các gốc axit amin của peptit được mã hóa bởi vùng này.

8. Ở tế bào hồng cầu của động vật có vú, quá trình tổng hợp huyết sắc tố có thể xảy ra trong vài ngày sau khi các tế bào này mất nhân. Làm thế nào bạn có thể giải thích điều này?

Chương 1. Thành phần hóa học của sinh vật sống

§ 1. Hàm lượng các nguyên tố hóa học trong cơ thể. Các yếu tố vĩ mô và vi mô
§ 2. Hợp chất hóa học trong cơ thể sống. Chất vô cơ

Chương 2. Tế bào - đơn vị cấu trúc và chức năng của cơ thể sống

§ 10. Lịch sử phát hiện ra tế bào. Xây dựng lý thuyết tế bào
§ 15. Mạng lưới nội chất. phức hợp Golgi. Lysosome

Chương 3. Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng trong cơ thể

§ 24. Đặc điểm chung của quá trình trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng

Chương 4. Tổ chức cấu trúc và điều hòa các chức năng ở cơ thể sống