13. Реализация наследственной информации в клетке
13. Реализация наследственной информации в клетке
Вспомните!
Какова структура белков и нуклеиновых кислот?
Какие типы РНК вам известны?
Где образуются субъединицы рибосом?
Какую функцию рибосомы выполняют в клетке?
Обязательным условием существования всех живых организмов является способность синтезировать белковые молекулы. Классическое определение Ф. Энгельса: «Жизнь есть способ существования белковых тел…» не потеряло своего значения в свете современных научных открытий. Белки в организме выполняют тысячи разнообразных функций, делая нас такими, какие мы есть. Мы отличаемся друг от друга ростом и цветом кожи, формой носа и цветом глаз, у каждого из нас свой темперамент и свои привычки; мы все индивидуальны и в то же время очень похожи. Наше сходство и наши различия – это сходство и различия нашего белкового состава. Каждый вид живых организмов обладает своим специфическим набором белков, который и определяет уникальность этого вида. Но при этом белки, выполняющие сходные функции в разных организмах, могут быть очень похожи, а порой практически одинаковы, кому бы они ни принадлежали. Причём меньше всего различий в белках, обеспечивающих жизненно важные физиологические функции.
В митохондриях работает фермент – цитохром С, который играет важнейшую роль в обеспечении клеток энергией. В процессе эволюции появление цитохромов позволило сформировать эффективную систему энергообеспечения клетки и в итоге привело к возникновению эукариотических организмов. Поэтому не случайно строение цитохрома С одинаково во всех эукариотических клетках – у всех животных, растений и грибов.
Итак, все свойства любого организма определяются его белковым составом. Причём структура каждого белка, в свою очередь, определяется последовательностью аминокислотных остатков.
Следовательно, в итоге наследственная информация, которая передаётся из поколения в поколение, должна содержать сведения о первичной структуре белков. Информация о строении всех белков организма заключена в молекулах ДНК и называется генетической информацией.
Генетический код. Каким же образом последовательность мономеров – нуклеотидов в цепи ДНК может определять последовательность аминокислотных остатков в молекуле белка? Четырьмя типами нуклеотидов должны быть закодированы 20 типов аминокислот, из которых состоят все белковые молекулы. Если бы одной аминокислоте соответствовал один нуклеотид, то четыре типа нуклеотидов могли бы определять только четыре типа аминокислот. Это явно не подходит. Если предположить, что каждый тип аминокислот определяется двумя нуклеотидами, то, имея исходно четыре типа оснований, можно закодировать 16 разных аминокислот (4?4). Этого тоже ещё недостаточно. Наконец, если каждой аминокислоте будут соответствовать три стоящие подряд нуклеотида, т. е. триплет, то таких сочетаний может быть 64 (4?4?4), и этого более чем достаточно, чтобы зашифровать 20 типов аминокислот.
Набор сочетаний из трёх нуклеотидов, кодирующих 20 типов аминокислот, входящих в состав белков, называют генетическим кодом (рис. 42). В настоящее время код ДНК полностью расшифрован, и мы можем говорить об определённых свойствах, характерных для этой уникальной биологической системы, обеспечивающей перевод информации с «языка» ДНК на «язык» белка.
Первое свойство кода – триплетность. Три стоящих подряд нуклеотида – «имя» одной аминокислоты. Один триплет не может кодировать две разные аминокислоты – код однозначен. Но при этом каждая аминокислота может определяться более чем одним триплетом, т. е. генетический код избыточен. Любой нуклеотид может входить в состав только одного триплета, следовательно, код является неперекрывающимся. Некоторые триплеты являются своеобразными «дорожными знаками», которые определяют начало и конец отдельных генов (УАА, УАГ, УГА – стоп-кодоны, не кодируют аминокислоты, АУГ – старт-кодон, кодирует аминокислоту метионин). У животных и растений, у грибов, бактерий и вирусов один и тот же триплет кодирует один и тот же тип аминокислоты, т. е. генетический код одинаков для всех живых существ. Универсальность кода ДНК подтверждает единство происхождения всего живого на нашей планете.
Рис. 42. Генетический код
Итак, последовательность триплетов в цепи ДНК определяет последовательность аминокислот в белковой молекуле. Ген – это участок молекулы ДНК, кодирующий первичную структуру одной полипептидной цепи.
Транскрипция (от лат. transcription – переписывание). Информация о структуре белков хранится в виде ДНК в ядре клетки, а синтез белков происходит на рибосомах в цитоплазме. В качестве посредника, передающего информацию о строении определённой белковой молекулы к месту её синтеза, выступает информационная РНК.
Представьте себе библиотеку с уникальным фондом, книги из которой на дом не выдают. Для вашей работы и решения некой важной задачи необходимо получить информацию, записанную в какой-то из этих книг. Вы приходите в библиотеку, и для вас делают ксерокопию нужной главы из определённого тома. Не имея возможности забрать книгу, вы получаете копию её фрагмента и, уходя из библиотеки, уносите эту копию с собой, чтобы на основе записанных в ней сведений выполнить необходимую работу: сконструировать прибор, синтезировать какое-либо вещество, испечь пирог или сшить платье, т. е. получить результат.
Такой библиотекой является клеточное ядро, в котором хранятся уникальные тома – молекулы ДНК, ксерокопия – это иРНК, а результат – синтезированная белковая молекула.
Информационная РНК является копией одного гена. Двухцепочечная молекула ДНК раскручивается на определённом участке, водородные связи между нуклеотидами, стоящими друг напротив друга, разрываются, и на одной из цепей ДНК по принципу комплементарности синтезируется иРНК. Напротив тимина молекулы ДНК встаёт аденин молекулы РНК, напротив гуанина – цитозин, цитозина – гуанин, а напротив аденина – урацил (вспомните отличительные особенности строения РНК, § 9). В итоге формируется цепочка РНК, которая является комплементарной копией определённого фрагмента ДНК и содержит информацию о строении определённого белка. Процесс синтеза РНК на ДНК называют транскрипцией (рис. 43).
Трансляция (от лат. translation – передача). Молекулы иРНК выходят через ядерные поры в цитоплазму, где начинается второй этап реализации наследственной информации – перевод информации с «языка» РНК на «язык» белка. Процесс синтеза белка называют трансляцией (см. рис. 43). Для осуществления этого процесса информации о структуре полипептидной цепи, записанной с помощью генетического кода в молекулах иРНК, явно недостаточно. Мы не получим вещественного результата, имея на руках только «листки ксерокопии». Необходимы аминокислоты, из которых, согласно имеющемуся плану, будут собираться молекулы белка. Нужны структуры, в которых непосредственно будет происходить синтез, – рибосомы. Не обойтись также без ферментов, осуществляющих эту сборку, и молекул АТФ, которые обеспечат этот процесс энергией. Только при выполнении всех этих условий белок будет синтезирован.
Молекула иРНК соединяется с рибосомой тем концом, с которого должен начаться синтез белка. Аминокислоты, необходимые для сборки белка, доставляются к рибосоме специальными транспортными РНК (тРНК). Каждая тРНК может переносить только «свою» аминокислоту, имя которой определяется триплетом нуклеотидов – антикодоном, расположенным в центральной петле молекулы тРНК (рис. 44). Если антикодон какой-либо тРНК окажется комплементарным триплету иРНК, находящемуся в данный момент в контакте с рибосомой, произойдёт узнавание и временное связывание тРНК и иРНК (рис. 45). Одновременно на рибосоме находится две тРНК с соответствующими аминокислотами. Расположенная на рисунке слева аминокислота серин (сер) отделяется от своей тРНК и образует пептидную связь с аминокислотой аспарагин (асп).
Рис. 43. Взаимосвязь между процессами транскрипции и трансляции
Рис. 44. Строение тРНК
Рис. 45. Трансляция
Освобождённая тРНК (АГА) уходит в цитоплазму, а рибосома делает «шаг», сдвигаясь на один триплет по цепи иРНК. К этому новому триплету (ЦГУ) подойдёт другая тРНК и принесёт аминокислоту аргинин (арг), которая присоединится к растущему белку. Так, шаг за шагом, рибосома пройдёт по всей иРНК, обеспечивая считывание закодированной в ней информации. Таким образом, включение аминокислот в растущую белковую цепь происходит строго последовательно в соответствии с последовательностью расположения триплетов в цепи иРНК.
Процессы удвоения ДНК (§ 9), синтеза РНК и белков в неживой природе не встречаются. Они относятся к так называемым реакциям матричного синтеза. Матрицами, т. е. теми молекулами, которые служат основой для получения множества копий, являются ДНК и РНК. Матричный тип реакций лежит в основе способности живых организмов воспроизводить себе подобных.
Образование в клетках других органических молекул, таких как жиры, углеводы, витамины и т. д., связано с действием белков-катализаторов (ферментов). Например, ферменты, обеспечивающие синтез жиров у человека, «делают» человеческие липиды, а аналогичные катализаторы у подсолнечника – подсолнечное масло. Ферменты углеводного обмена у животных образуют резервное вещество гликоген, а у растений при избытке глюкозы синтезируется крахмал.
Вопросы для повторения и задания
1. Вспомните полное определение понятия «жизнь».
2. Назовите основные свойства генетического кода и поясните их значение.
3. Какие процессы лежат в основе передачи наследственной информации из поколения в поколение и из ядра в цитоплазму, к месту синтеза белка?
4. Где синтезируются все виды рибонуклеиновых кислот?
5. Расскажите, где происходит синтез белка и как он осуществляется.
6. Рассмотрите рис. 40. Определите, в каком направлении – справа налево или слева направо – движется относительно иРНК изображённая на рисунке рибосома. Докажите свою точку зрения.
Подумайте! Выполните!
1. Почему углеводы не могут выполнять функцию хранения информации?
2. Каким образом реализуется наследственная информация о структуре и функциях небелковых молекул, синтезируемых в клетке?
3. При каком структурном состоянии молекулы ДНК могут быть источниками генетической информации?
4. Какие особенности строения молекул РНК обеспечивают их функцию переноса информации о структуре белка от хромосом к месту его синтеза?
5. Объясните, почему молекула ДНК не могла быть построена из нуклеотидов трёх типов.
6. Приведите примеры технологических процессов, в основе которых лежит матричный синтез.
7. Представьте, что в ходе некоего эксперимента для синтеза белка были взяты тРНК из клеток крокодила, аминокислоты мартышки, АТФ дрозда, иРНК белого медведя, необходимые ферменты квакши и рибосомы щуки. Чей белок был в итоге синтезирован? Объясните свою точку зрения.
Работа с компьютером
Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал и выполните задания.
Поделитесь на страничкеСледующая глава >
bio.wikireading.ru
Реализация генетической информации в клетке
— процесс, происходящий внутри каждой живой клетки, во время которого генетическая информация, записанная в ДНК, воплощается в биологически активных веществах — РНК и белках. Переход генетической информации от ДНК к РНК и от РНК к белку является универсальным для всех без исключения клеточных организмов.
Этапы реализации генетической информации в клетке
1. Претранскрипционный. Это стартовый этап синтеза , во время которого происходит активация молекулы ДНК с помощью специальных белков.
2. Транскрипционный-синтез и-РНК происходит в ядре, в процессе которого информация, содержащаяся в гене ДНК, переписывается на и-РНК с последовательностью нуклеотидов комплементарной молекуле ДНК.
3.Транспортный охватывает период между транскрипцией и трансляцией. Над анном этапе происходит процессинг, т.е. созревание И-РНК. Суть его-удаление интронов (неинформ участки). Экзаоны (триплеты,несущие информ об АК) сохр и соед-ся в единую цепь с помощью ферментов лигаз. Указанное явление наз-ся сплайсинг. Прошедшая сплайсинг и-РНК переносится из ядра в цитоплазму с помощью белков-переносчиков.
4. Трансляцией наз-ся синтез полипептидной цепи из АК согласно кодирующей и-РНК. В ходе трансл происх перевод генетич информ в аминокислотную последовательность: ДНК, и-РНК, белок. Здесь выд-ся следующие этапы: инициация, элонгация, терминация.
инициация — узнавание рибосомой стартового кодона и начало синтеза.
элонгация — собственно синтез белка.
терминация — узнавание терминирующего кодона (стоп-кодона) и отделение продукта.
Посттрансляция. Происходит образование вторич ной и третичной структуры белка, то есть формирование окончательной структуры белка.
Таким образом, в процессе биосинтеза белка образуются новые молекулы белка в соответствии с точной информацией, заложенной в ДНК. Этот процесс обеспечивает обновление белков, процессы обмена веществ, рост и развитие клеток, то есть все процессы жизнедеятельности клетки.
alexmed.info
Тема 2.10. Реализация наследственной информации в клетке.
1. Дайте определения понятий.
Генетический код – набор сочетаний из трех нуклеотидов, кодирующих 20 типов аминокислот, входящих в состав белка.
Триплет – три стоящих подряд нуклеотида.
Антикодон – участок в тРНК, состоящий из трех неспаренных нуклеотидов, специфически связывающийся с кодоном мРНК.
Транскрипция – процесс синтеза РНК с использованием ДНК в качестве матрицы, происходящий во всех живых клетках.
Трансляция – процесс синтеза белка из аминокислот на матрице иРНК (мРНК), осуществляемый рибосомой.
2. Сравните понятия «генетическая информация» и «генетический код». В чем их принципиальные отличия?
Генетическая информация – информация о строении белков, закодированная с помощью последовательности нуклеотидов – генетического кода – в генах.
Иными словами, генетический код – принцип записи генетической информации. Информация – это сведения, а код – это то, как сведения передаются.
3. Заполните кластер «Свойства генетического кода».
Свойства: триплетность, однозначность, избыточность, неперекрываемость, полярность, универсальность.
4. В чем заключается биологический смысл избыточности генетического кода?
Так как на 20 аминокислот, входящих в состав белков, приходится 61 кодон, некоторые аминокислоты кодируются более чем одним кодоном (т. н. вырожденность кода).
Такая избыточность повышает надежность кода и всего механизма биосинтеза белка.
5. Объясните, что такое реакции матричного синтеза. Почему их так называют?
Это синтез сложных полимерных молекул в живых клетках, происходящий на основе закодированной на матрице (молекуле ДНК, РНК) генетической информации клетки. Матричный синтез происходит при репликации ДНК, при транскрипции и трансляции. Он лежит в основе процесса воспроизведения себе подобного.
6. Зарисуйте схематично молекулу тРНК и подпишите ее основные части.
7. Заполните таблицу.
РОЛЬ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В БИОСИНТЕЗЕ БЕЛКА
8. Одна из цепей ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов:
Ц-Т-Т-А-А-Ц-А-Ц-Ц-Ц-Ц-Т-Г-А-Ц-Г-Т-Г-А-Ц-Г-Ц-Г-Г-Ц-Ц-Г
Напишите структуру иРНК, синтезированной на этой цепи. Каким будет аминокислотный состав фрагмента белка, синтезированного на основе этой информации в рибосоме?
иРНК
Г-А-А-У-У-Г-У-Г-Г-Г-Г-А-Ц-У-Г-Ц-А-Ц-У-Г-Ц-Г-Ц-Ц-Г-Г-Ц-
Полипептидная цепь
Глу-ле-трп-гли-лей-гис-цис-ала-гли.
9. Изобразите схематично процесс синтеза белка.
10. Заполните таблицу.
ЭТАПЫ РЕАЛИЗАЦИИ НАСЛЕДСТВЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ В КЛЕТКЕ
11. Прочитайте § 2.10 и подготовьте ответ на вопрос: «Почему расшифровка генетического кода является одним из важнейших научных открытий современности?»
Расшифровка генетического кода, т. е. определение «смысла» каждого кодона и тех правил, по которым считывается генетическая информация, считается одним из наиболее ярких достижений молекулярной биологии.
Доказано, что код универсален для живого. Открытие и расшифровка кода может помочь найти пути лечения различных хромосомных, геномных заболевания, изучить механизм процессов обмена веществ на клеточном и молекулярном уровне.
Стремительно накапливается огромное количество экспериментальных данных. Начался новый этап изучения ДНК. Молекулярная биология обратилась к гораздо более сложным надмолекулярными и клеточным системам. Оказалось возможным подойти к проблемам, связанным с молекулярной генетикой эукариот, с явлениями онтогенеза.
12. Выберите правильный ответ.
Тест 1.
Синтез белка не может происходить:
2) в лизосоме;
Тест 2.
Транскрипция — это:
3) синтез иРНК на ДНК;
Тест 3.
Все аминокислоты, входящие в состав белка, кодируются:
4) 64 триплетами.
Тест 4.
Если для синтеза белка взять рибосомы морского окуня, ферменты и аминокислоты серой вороны, АТФ прыткой ящерицы, иРНК дикого кролика, то будет синтезироваться белок:
4) дикого кролика.
13. Установите соответствие между свойствами генетического кода и их характеристиками.
Свойства генетического кода
1. Триплетность
2. Вырожденность (избыточность)
3. Однозначность
4. Универсальность
5. Неперекрываемость
6. Полярность
Характеристика
A. Каждый нуклеотид входит в состав только одного триплета
Б. Генетический код одинаков у всех живых организмов Земли
B. Одну аминокислоту кодируют три стоящих подряд нуклеотида
Г. Некоторые триплеты определяют начало и конец трансляции
Д. Каждый триплет кодирует только одну определенную аминокислоту
Е. Аминокислота может определяться более чем одним триплетом.
14. Вставьте недостающий элемент.
Нуклеотид – Буква
Триплет – Слово
Ген – Предложение
15. Объясните происхождение и общее значение слова (термина), опираясь на значение корней, его составляющих.
16. Выберите термин и объясните, насколько его современное значение соответствует первоначальному значению его корней.
Выбранный термин – транскрипция.
Соответствие – термин соответствует первоначальному значению, так как идет перенос генетической информации с ДНК на РНК.
17. Сформулируйте и запишите основные идеи § 2.10.
Генетическая информация у живых организмов записан при помощи генетического кода. Код – это набор сочетаний из трех нуклеотидов (триплетов), кодирующих 20 типов аминокислот, входящих в состав белка. Код обладает свойствами:
1. Триплетность
2. Вырожденность (избыточность)
3. Однозначность
4. Универсальность
5. Неперекрываемость
6. Полярность.
Процессы, при помощи которых синтезируются сложные полимерные молекулы в живых клетках, происходят на основе закодированной на матрице (молекуле ДНК, РНК) генетической информации клетки. Матричный синтез – это репликация ДНК, транскрипция и трансляция.
biogdz.ru
7.3 Механизм хранения и реализации наследственной информации
Воспроизводство себе подобных и наследование признаков осуществляются с помощью наследственной информации, которая хранится и передается с помощью нуклеиновых кислот – ДНК и РНК. Мономерами нуклеиновых кислот являются нуклеотиды – соединения, в состав которых входит:
азотистое основание. Различают два вида азотистых оснований: пуриновые (аденин и гуанин) и пиримидиновые (урацил, тимин, цитозин). В состав ДНК входят аденин, гуанин, тимин и цитозин. В РНК вместо тимина находится сходное по строению азотистое основание урацил;
пятичленный углевод (пентоза). В составе рибонуклеотидов имеется сахар рибоза, а в дезоксирибонуклеотиды входит углевод дезоксирибоза;
остаток фосфорной кислоты.
Нуклеотиды ДНК и РНК связаны между собой ковалентными связями и образуют полинуклеотидные цепи. Молекула РНК обычно одночепочечная, исключение составляют РНК некоторых вирусов. Молекула ДНК состоит из двух цепей. Особенностью строения ДНК является то, что одна цепь полностью комплементарна второй цепи. Это связано с комплементарностью (взаимодополнением, взаимным структурным соответствием, рис. 13) азотистых оснований: аденина и тимина (А и Т), гуанина и цитозина (Г и Ц). Комплементарные цепи образуют водородные связи, идут в противоположных направлениях (антипараллельны) и закручены одна вокруг другой (рис. 14).
Рис. 13. Комплементарность азотистых оснований ДНК.
Генетическая информация, содержащаяся в нуклеиновых кислотах, проявляется в образовании белков, которые делают возможным строение живого организма. Белки – полимеры, состоящие из мономеров – аминокислот (азотсодержащих органических соединений). В составе живых организмов имеется 20 аминокислот, образующих белки, но за счет большого количества звеньев белковой цепи (мономеров) число различных белков превышает сотни тысяч. Белки выполняют разнообразные функции в организме: ферментативную, защитную, структурную, двигательную, транспортную, энергетическую, запасающую и др.
Каждой аминокислоте, входящей в белок, соответствует определенный набор из нуклеотидов — так называемый «триплет». Реализация многообразной информации о свойствах организма осуществляется путем синтеза различных белков согласно генетическому коду (совокупности триплетов, соответствующих аминокислотам). Участок молекулы ДНК, служащий матрицей для синтеза одного белка, называют геном.
Рис. 14. Строение ДНК.
Процесс воспроизведения и реализации генетической информации путем синтеза белка состоит из трех этапов: репликации, транскрипции, трансляции. Репликация — это удвоение молекулы ДНК, необходимое для последующего деления клеток. В основе способности клеток к самовоспроизведению лежат уникальное свойство ДНК самокопироваться и строго равноценное деление репродуцированных хромосом при митозе. После этого клетка может делиться на две идентичные. В ходе репликации ДНК распределяется на две цепи, а затем из нуклеотидов, находящихся в матриксе ядра, формируется вдоль каждой цепи еще одна цепь, ей комплементарная (рис. 15).
Вторая часть процесса воспроизводства — транскрипция — представляет собой синтез одноцепочечной молекулы информационной РНК (и-РНК) на матрице ДНК. Информационная РНК — копия части молекулы ДНК, одного или группы рядом лежащих генов, несущих информацию о структуре белков, необходимых для выполнения одной функции). Информационная РНК представляет собой своего рода посредника в передаче генетической информации из ядра (от ДНК) в цитоплазму (на рибосомы), где осуществляется синтез белка. Транскрипция также идет по принципу комплементарности, но при синтезе РНК вместо комплементарного аденину тимина в цепь встраивается урацил (рис. 16).
Рис. 15. Схема репликации ДНК.
Рис. 16. Схема транскрипции.
Третья часть процесса воспроизводства — трансляция — это синтез белка на рибосомах (рис. 17). В процессе транскрипции участвует РНК трех типов:
информационная (или матричная) РНК (иРНК, мРНК) поставляет информацию о последовательности аминокислот в белке;
рибосомальная РНК (рРНК) входит в состав рибосом в комплексе с белками;
транспортная РНК (тРНК) связывает аминокислоты и доставляет их к месту синтеза белка. В строении тРНК выделяют антикодоновую петлю, на которой расположен особый триплет – антикодон, комплементарный триплетам (кодонам) иРНК, и акцепторный стебель, к которому крепятся те аминокислоты, которые, согласно генетическому коду, соответствуют данному кодону. Поэтому процесс трансляции также идет по принципу комплементарности.
Таким образом, процесс передачи наследственной информации у большинства организмов идет по направлению: ДНК→РНК→белок.
Рис. 17. Схема реализации наследственной информации путем транскрипции и трансляции.
Вопросы для самоконтроля:
Перечислите уровни организации живой материи.
Какие положения включает в себя клеточная теория?
Приведите сравнительную характеристику клеток эукариот и прокариот.
В чем сходство в строении митохондрия и хлоропластов?
Каково биологическое значение мейоза?
Сравните химический состав и структуру ДНК и РНК.
В чем проявляется принцип комплементарности? Для каких процессов он характерен?
studfiles.net
Глава I реализация генетической информации. Генетический код
В первой четверти XX в. было показано, что элементарные наследуемые признаки обусловлены материальными единицами наследственности — генами, локализованными в хромосомах, где они располагаются последовательно друг за другом в линейном порядке. На этой основе Т. X. Морганом была разработана хромосомная теория наследственности, за что он получил в 1933 г. Нобелевскую премию по физиологии и медицине «за открытия, связанные с ролью хромосом в наследственности».
Ученые пытались определить и «продукты» деятельности генов, т. е. те молекулы, которые синтезируются в клетках под их контролем. В работах Эфрусси, Бидла и Татума накануне второй мировой войны была выдвинута идея о том, что гены продуцируют белки, но для этого ген должен хранить информацию для синтеза определенного белка (фермента). Сложный механизм реализации информации, заключенной в ДНК, и ее перевода в форму белка был раскрыт лишь в 60-е годы прошлого века.
ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД.Представление о том, что в гене закодирована информация о первичной структуре белка, было изложено Ф. Криком в его гипотезе последовательности, согласно которой последовательность структурных элементов гена определяет последовательность аминокислотных остатков в синтезируемой полипептидной цепи. Автор гипотезы предполагал, что код, скорее всего триплетен, что кодирующая единица представлена тремя парами оснований ДНК, расположенными в определенной последовательности. Действительно, четыре пары оснований ДНК: А—Т, Т—А, Г—Ц, Ц—Г — могут закодировать лишь 4 аминокислоты, если допустить, что каждая пара соответствует одной аминокислоте. Известно, что белки состоят из 20 основных аминокислот. Если предположить, что каждой аминокислоте соответствуют две пары оснований, то можно закодировать 16 аминокислот (42). Этого также недостаточно. При триплетности же кода из четырех пар оснований можно составить 64 кодона (43), и этого более чем достаточно для кодирования 20 аминокислот. Экспериментальные доказательства того, что генетический код триплетен, были опубликованы в 1961 г. (Ф. Крик и др.). В этом же году на V Международном биохимическом конгрессе в Москве М. Ниренберг и Дж. Маттей сообщили о расшифровке первого кодона (УУУ — кодона для фенилаланина) и, что ещё более важно, предложили метод определения состава кодонов в бесклеточной системе белкового синтеза.
Сразу возникли два вопроса: является ли код перекрывающимся и вырожден ли код?
Если бы кодоны перекрывались, то замена одной пары оснований приводила бы к замене сразу двух или трех аминокислот в синтезируемом белке. В действительности этого не происходит, и генетический код считают неперекрывающимся.
Код является вырожденным, так как почти каждая аминокислота связана с более чем одним кодоном, которые определяют их расстановку в первичной структуре синтезируемой полипептидной цепи. Только две аминокислоты — метионин и триптофан — связаны с единичными кодонами — АУГ и УГГ соответственно. Расстановку каждой из трех аминокислот — аргинина, лейцина и серина — в первичной структуре полипептидной цепи определяют шесть кодонов и т. д. (см. табл. 3.2).
К числу особенностей генетического кода относится также его универсальность (он в основном одинаков для всех живых организмов). Однако обнаружены и исключения из этого правила. В 1981 г. было завершено определение полной нуклеотидной последовательности митохондриальной ДНК человека, содержащей 16 569 нуклеотидных пар. Полученные результаты свидетельствуют о том, что митохондриальные геномы высших и низших эукариот, кодирующие примерно один и тот же набор функций, характеризуютсяразличиями в смысловом значении некоторых кодонов, правилах антикодон-кодонового узнавания и общей структурной организации. Так, оказалось, что в отличие от обычного универсального кода кодон АУА вместо изолейцина кодирует метионин, а триплеты АГА и АГГ являются не аргининовыми кодонами, а сигналами терминации. трансляции; триптофан кодируется как триплетом УГГ, так и триплетом УГА, который обычно выполняет функцию терминаторного кодона.
В генетическом коде разные кодоны одной аминокислоты, т. е. кодоны-синонимы, почти всегда находятся в одном и том же квадрате и отличаются друг от друга по последнему из трех нуклеотиду (исключение составляют лишь кодоны аргинина, серена и лейцина, имеющих по шесть кодонов, которые не могут разместиться в одном квадрате, где помещаются всего четыре кодона). Генетический код имеет линейный порядок считывания и характеризуется колинеарностью , т. е. совпадением порядка расположения кодонов в мРНК с порядком расположения аминокислот синтезирующейся полдипептидной цепи.
СИНТЕЗ БЕЛКА В КЛЕТКЕ. Воспроизведение и действие генов связаны с матричными процессами: синтезом макромолекул— ДНК, РНК, белков. Выше уже рассматривалась репликация как процесс, обеспечивающий воспроизведение генетической информации. Современная теория гена— достижение молекулярной генетики — всецело опирается на успехи биохимии в изучении матричных процессов. И напротив, метод генетического анализа вносит существенный вклад в изучение матричных процессов, которые сами находятся под генетическим контролем. Рассмотрим действие гена, обеспечивающего транскрипцию, или синтез РНК, и трансляцию, или синтез белка.
Транскрипция ДНК, Это — перенос генетической информации закодированной в последовательности пар нуклеотидов, с двуцепочечной молекулы ДНК на одноцепочечную молекулу РНК. При этом матрицей для синтеза РНК служит только одна цепь ДНК, называемая смысловой.
В транскрипции, как и в других матричных процессах, различают три стадии: инициацию, элонгацию и терминацию. Фермент, осуществляющий этот процесс, называют ДНК-зависимой РНК-полимеразой или просто РНК~полимеразой; при этом полимеризация полирибонуклеотида (РНК) происходит в направлении от 5′- к З’-концу растущей цепи.
Синтез ферментов и других белков, необходимых для жизнедеятельности и развития организмов, происходит в основном на первой стадии интерфазы, до начала репликации ДНК.
В результате транскрипции наследственная информация, записанная в ДНК гена, точно транскрибируется (переписывается) в нуклеотидную последовательность мрак. Синтез мРНК начинается с участка инициации транскрипции, называемого промотором. Промотор расположен перед геном и включает в себя около 80 пар нуклеотидов (у вирусов и бактерий этот участок соответствует примерно одному витку спирали ДНК и включает около 10 пар нуклеотидов). В нуклеотидных последовательностях промоторов часто встречаются пары AT, поэтому их называют также ТАТА-последовательностями.
Транскрипция осуществляется с помощью ферментов РНК-полимераз. У эукариот известны три типа РНК-полимераз: I — ответственен за синтез рРНК, II — за синтез мРНК; III —за синтез тРНК и низкомолекулярной рРНК — 5S РНК.
РНК-полимераза прочно связывается с промотором и разъединяет нуклеотиды комплементарных цепей. Затем этот фермент начинает двигаться вдоль гена (молекулы ДНК) и по мере разъединения цепей ведет на одной из них (смысловой) синтез мРНК, присоединяя согласно принципу комплементарно аденин к тимину, урацил к аденину, гуанин к цитозину и цитозин к гуанину. Те участки ДНК, на которых полимераза образовала мРНК, вновь соединяются, а синтезируемая молекула мРНК постепенно отделяется от ДНК. Окончание синтеза мРНК определя-ется участком остановки транскрипции -— терминатором. Нуклеотидные последовательности промотора и терминатора узнаются специальными белками, регулирующими активность РНК-полимеразы.
Перед выходом из ядра к начальной части мРНК (5′-концу) присоединяется остаток метилированного гуанина, называемый «колпачком», а к концу мРНК (З’- концу) — около 200 остатков адениловой кислоты. В таком виде зрелая мРНК проходит через ядерную мембрану в цитоплазму к рибосоме и соединяется с ней. Полагают, что у эукариот «колпачок» мРНК участвует в связывании ее с малой субъединицей рибосомы.
Трансляция мРНК. Это синтез белка на рибосомах, направляемый матрицей мРНК. При этом информация переводится с четырехбуквенного алфавита нуклеиновых кислот на двадцатибуквенный алфавит аминокислотных последовательностей полипептидных цепей.
В этом процессе различают три стадии.
Активация свободных аминокислот — образование аминоациладенилатов в результате взаимодействия аминокислот с АТФ под контролем ферментов, специфичных для каждой аминокислоты. Эти ферменты — аминоацилтРНКсинтета-зы — участвуют и в следующей стадии.
Аминоацилирование тРНК — присоединение аминокислотных остатков к тРНК путем взаимодействия тРНК и комплекса аминоацил-тРНК-синтетазы с аминоациладенилатами. При этом каждый аминокислотный остаток присоединяется к своему специфическому классу тРНК.
Собственно трансляция, или полимеризация аминокислотных остатков с образованием пептидных связей.
Таким образом, при трансляции последовательность расположения нуклеотидов в мРНК переводится в соответствующую, строго упорядоченную последовательность расположения аминокислот в молекуле синтезируемого белка. В процессе трансляции участвуют мРНК, рибосомы, тРНК, аминоацил-тРНК-синтетазы.
Сигналом инициации трансляции у про- и эукариот служит кодон АУТ, если он расположен в начале мРНК. В этом случае его «узнает» специализированная инициирующая формилметиониновая (у бактерий) или метиониновая (у эукариот) тРНК. В остальных случаях кодон АУГ «читается» как метиониновый. Сигналом инициации может также служить кодон ГУГ. Это взаимодействие происходит на рибосоме в ее аминоацильном центре (А-центре), располагающемся преимущественно на малой субъединице рибосомы.
Взаимодействие кодона АУГ информационной РНК, малой субъединицы рибосомы и формилметионил-тРНК образует комплекс инициации. Суть этого взаимодействия заключается в том, что к кодону АУГ на мРНК присоединяется своим антикодом.
УАЦ тРНК, захватившая и несущая молекулу аминокислоты метионина (у бактерий инициаторной является тРНК, которая переносит формилметионин). Затем к этому комплексу, состоящему из малой субъединицы рибосомы (30S*), мРНК и тРНК, присоединяется большая субъединица рибосомы (50S*). В результате образуется полностью собранная рибосома, включающая одну молекулу мРНК и инициаторную тРНК с аминокислотой. В рибосоме имеются аминоацилъный и пептидилъный центры.
Первая аминокислота (метионин) сначала попадает в аминоацильный центр. В процессе присоединения большей субъединицы рибосомы мРНК продвигается на один кодон, тРНК из аминоацильного центра перемещается в пептидильный центр. В аминоацильный центр поступает следующий кодон мРНК, который может соединиться с антикодоном следующей аминоацил-тРНК. С этого момента начинается вторая стадия трансляции — элонгация, в ходе которой многократно повторяется цикл присоединения молекул аминокислот к растущей полипептидной цепи. Так, в аминоацильный центр рибосомы поступает в соответствии с кодоном информационной РНК вторая молекула тРНК, несущая очередную аминокислоту. Эта тРНК своим антикодоном соединяется с комплементарным кодоном мРНК. Сразу же при помощи пептицилтрансферазы предшествующая аминокислота (метионин) соединяется своей карбоксильной группой (СООН) с аминогруппой (NH2) вновь доставленной аминокислоты. Между ними образуется пептидная связь. При этом выделяется молекула воды:
В результате мРНК, доставившая метионин, освобождается, а в аминоацильном центре к тРНК оказывается присоединенным уже дипептид. Для дальнейшего осуществления процесса элонгации должен быть освобожден аминоацильный центр, что и происходит.
В результате процесса трансляции комплекс дипептидил-тРНК продвигается из аминоацильного центра в пептидильный. Это происходит благодаря перемещению рибосомы на один кодон при участии фермента транслоказы и белкового фактора элонгации. Освободившаяся тРНК и кодон мРНК, который был связан с ней, выходят из рибосомы. Следующая тРНК доставляет в освободившийся аминоацильный центр аминокислоту в соответствии с поступившим туда кодоном. Эта аминокислота при помощи пептидной связи соединяется с предыдущей. При этом рибосома продвигается еще на один кодон, и процесс повторяется до тех пор, пока в аминоацильный центр не поступит один из трех терминирующих кодонов (нонсенс-кодонов), т. е. УАА, УАГ или У ГА.
После поступления в аминоацильный центр рибосомы терминирующего кодона наступает третий этап синтеза полипептида — терминация. Она начинается с присоединения к терминирующему кодону мРНК одного из белковых факторов терминации, что приводит к блокированию дальнейшей элонгации цепи. Терминация синтеза приводит к освобождению синтезированной полипептидной цепи и субъединиц рибосомы, которые после освобождения диссоциируют и могут принять участие в синтезе следующей полипептидной цепи,
Весь процесс трансляции сопровождается расщеплением молекул ГТФ (гуанозинтрифосфата), причем необходимо участие дополнительных белковых факторов, специфичных для процессов инициации (факторов инициации), элонгации (факторов элонгации) и терминации (факторов терминации). Эти белки не являются интегральной частью рибосомы, а присоединяются к ней на определенных этапах трансляции. В общих чертах процесс трансляции одинаков у всех организмов.
Процесс синтеза белка очень сложен. Кроме упомянутых, его протекание обеспечивают много других ферментов. У E.coli открыто около 100 генов, которые контролирую синтез полипептидов и образование разных элементов, входящих в аппарат трансляции. Поскольку молекула мРНК оказывается достаточно длинной, к ней может присоединиться несколько рибосом. В каждой из рибосом, связанных с одной молекулой мРНК, идет синтез одних и тех же молекул белка, однако этот синтез находится на разных стадиях, что определяется тем, какая из них раньше и какая позже вступила в связь с молекулой мРНК. По мере того как рибосома продвигается вдоль мРНК (от ее 5′- к З’- концу), инициирующий участок цепи высвобождается, на нем происходитсборка следующего активного рибосомного комплекса, и на той же матрице снова начинается синтез полипептида. При взаимодействии нескольких активных рибосом с одной молекулой мРНК образуется полирибосома, или полисома.
Образующиеся при синтезе белка полипептидные цепи претерпевают посттрансляционные преобразования и в дальнейшем выполняют свои специфические функции. Первичная структура полипептида определяется последовательностью расположения в нем аминокислот. Полипептидные цепи самопроизвольно формируют определенную вторичную структуру, которая определяется природой боковых групп аминокислотных остатков (α-спираль, складчатый β- слой, случайный клубок). Все эти и другие структурные особенности определяют некоторую фиксированную трехмерную конфигурацию, которую называют третичной (или пространственной) структурой полипептида, отражающей по сути дела способ укладки данной полипептидной цепи в трехмерном пространстве.
Белки могут состоять из одной или нескольких полипептидных цепей. Во втором случае их называют олигомерными белками. Для них характерна определенная четвертичная структура. Под этим термином подразумевают общую конфигурацию белка, возникшую при ассоциации всех входящих в ее состав полипептидных цепей. В частности, структурная модель человеческого гемоглобина включает в себя две α-цепи и две β-цепи, которые связаны между собой и образуют четвертичную белковую структуру.
Точность полипептидного синтеза зависит от правильности образования системы водородных связей между кодонами и антикодонами. До замыкания очередной пептидной связи с помощью рибосом осуществляется проверка правильности образования пары кодон — антикодон. Прямое свидетельство в пользу активной роли рибосом в контроле комплементарности кодон-антикодоновой связи — обнаружение мутаций, изменяющих рибосомные белки и таким образом влияющих на точность трансляции. Вопрос о мутациях будет рассмотрен в главе 6.
СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЙ ПЕРЕНОС ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ. РЕПЛИКАЦИЯ РНК.Известны три вида процессов, в рамках которых осуществляется специализированный перенос генетической информации. Один из них — перенос информации от РНК к РНК — удается зафиксировать только в клетках, зараженных вирусами, генетический материал которых представлен РНК. Это, в частности, вирус табачной мозаики и многие другие вирусы растений, РНК-содержащие бактериофаги и некоторые другие вирусы животных, такие, как полиовирусы. Эти вирусные геномные РНК, одноцепочечные или двухцепочечные, несут гены, кодирующие специфические РНК-репликазы, которые по РНК-матрице могут синтезировать комплементарные молекулы РНК. Они в свою очередь могут служить матрицами для синтеза аналогичным способом копий родительских цепей РНК. Перенос генетической информации от РНК к РНК также основан на принципе комплементарное оснований в родительской и дочерней цепях РНК.
Обратная транскрипция. Данный вид специализированного переноса генетической информации не от ДНК к РНК, а наоборот от РНК к ДНК, обнаружен в клетках животных, инфицированных вирусами определенного типа. Это особый тип РНК-содержащих вирусов, называемых ретровирусами. В настоящее время установлено, что еще один тип вирусов — ДНК-содержащий вирус гепатита В в своем развитии также использует перенос информации от РНК к ДНК.
Ретровирусы содержат молекулы одноцепочечной РНК, при этом каждая вирусная частица имеет две копии РНК-генома, т. е. вирусы этого типа являются единственной известной разновидностью диплоидных вирусов. Впервые они были обнаружены по способности вызывать образование опухолей у животных. Первый вирус этого типа был описан в 1911г. Пептоном Раусом, обнаружившим инфекционную саркому у кур.
После проникновения РНК ретровируса в клетку хозяина вирусный геном подвергается обратной транскрипции. При этом сначала образуется дуплекс РНК— ДНК, а затем двухцепочечная ДНК. Эти этапы предшествуют экспрессии вирусных генов на уровне белков и образованию РНК-геномов.
Фермент, катализирующий комплементарное копирование РНК с образованием ДНК, называется обратной транскриптазой. Он содержится в ретровирусных частицах (вирионах) и активизируется после попадания вируса в клетку и разрушения его липидно-гликопротеиновой оболочки.
Появляется все больше данных о том, что обратная транскрипция происходит и в самых разных эукариотических клетках, а обратная транскриптаза играет важную роль в процессах перестройки генома.
Обратные транскриптазы ретровирусов — это по существу ДНК-полимеразы, которые могут использовать in vitro в качестве матрицы ДНК. Однако гораздо эффективнее они работают на РНК. Как и все ДНК-полимеразы, обратные транскриптазы не способны инициировать синтез новых цепей ДНК. Но если синтез уже инициирован с помощью праймерной РНК или 3′-концевого участка ДНК, то фермент эффективно осуществляет синтез, используя цепь ДНК как матрицу.
Ретровирусы оказались очень полезным инструментом современных генно-инженерных исследований. Они служат источником для получения практически чистой обратной транскриптазы — фермента, играющего важнейшую роль в многочисленных работах, основанных на клонировании эукариотических генов. Так, очищенную индивидуальную мРНК, кодирующую интересующий исследователя белок, как правило, выделить гораздо легче, чем фрагмент ДНК генома, кодирующий этот белок. Затем с помощью обратной транскриптазы можно получить ДНК-копию этой мРНК и встроить ее в подходящую плазмиду для клонирования и выработки значительных количеств нужной ДНК.
Трансляция ДНК. Третий вид специализированного переноса генетической информации от ДНК непосредственно к белку удалось наблюдать только в лаборатории in vitro. В этих условиях некоторые антибиотики, в частности стрептомицин и неомицин, взаимодействующие с рибосомами, могут так изменять их свойства, что рибосомы начинают использовать в качестве матрицы вместо мРНК одноцепочечную ДНК, с которой последовательность оснований непосредственно переводится в аминокислотную последовательность синтезируемого полипептида.
studfiles.net
Использование метода проектов и информационно-коммуникативных технологий на уроках биологии. Урок-презентация «Реализация наследственной информации в клетке»
Разделы: Биология
Тип урока: урок формирования и совершенствования знаний.
Вид урока: урок-презентация.
Цель урока: изучить свойства генетического кода, рассмотреть процессы транскрипции и трансляции, раскрыть сущность процесса синтеза белковой молекулы.
Задачи:
- Сформировать знания о генетическом коде и его свойствах.
- Охарактеризовать основные этапы реализации наследственной информации в процессе биосинтеза белка.
- Раскрыть сущность матричных реакций.
Ведущие понятия: генетический код, свойства генетического кода, ген, транскрипция, трансляция, матричный синтез.
Оборудование: мультимедийный проектор, компьютер, диски с презентациями.
На предыдущем уроке было задано домашнее задание: параграф 2.9 и создать (по желанию) презентацию по изученной теме с целью использования её при ответе на уроке.
Ход урока
1. Организационный момент.
2. Повторение и проверка знаний.
Свой проект – мультимедийную презентацию представляют ученики. Приложение 1 — презентация.
В ходе презентации вспоминаем тему прошлого урока и отвечаем на вопросы.
3. Изучение нового.
Вводная беседа.
Способность синтезировать белковые молекулы – это обязательное условие существования всех живых организмов. Классическое определение Фридриха Энгельса: «Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их природой, причём с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белков» не потеряло своего значения в свете современных научных открытий.
Белки в организме выполняют тысячи разнообразных функций, делая нас такими, какие мы есть. Мы отличаемся друг от друга ростом и цветом кожи, формой носа и цветом глаз, у каждого из нас свой темперамент и свои привычки; мы все индивидуальны и в то же время очень похожи.
Наше сходство и наши различия – это сходство и различия нашего белкового состава.
Актуализация знаний.
— Какова структура белков и нуклеиновых кислот?
— Какие типы РНК вам известны?
— Где образуются субъединицы рибосом?
— Какую функцию рибосомы выполняют в клетке?
Объявляется тема урока «Реализация наследственной информации в клетке».
Презентация (Приложение 2) сопровождается объяснением нового материала с элементами беседы, рассказа, постановкой проблемных вопросов.
№ слайда |
Содержание |
1 |
Тема урока «Реализация наследственной информации в клетке». |
2 |
Задачи урока: |
3 |
Основные понятия: Генетический код. Свойства генетического кода. Ген. Транскрипция. Трансляция. Матричный синтез |
4 |
План урока. |
5 |
Введение. Наследственная информация, которая передаётся из поколения в поколение, должна содержать сведения о первичной структуре белков. |
6 |
Генетический код. Набор сочетаний из трёх нуклеотидов, кодирующих 20 типов аминокислот, входящих в состав белков, называют генетическим кодом. |
7 |
Свойства, характерные для биологической системы, обеспечивающей перевод информации с «языка» ДНК на «язык» белка. |
8 |
Свойства генетического кода. |
9 |
Итак, последовательность триплетов в цепи ДНК определяет последовательность аминокислот в белковой молекуле. ГЕН— ЭТО УЧАСТОК МОЛЕКУЛЫ ДНК, КОДИРУЮЩИЙ ПЕРВИЧНУЮ СТРУКТУРУ ОДНОЙ ПОЛИПЕПТИДНОЙ ЦЕПИ. |
10 |
Транскрипция. |
11 |
Трансляция. |
12 |
Процесс узнавания. |
13 |
Взаимодействие между процессами транскрипции и трансляции. |
14 |
Матричный синтез. |
15 |
Вопросы на закрепление. |
16 |
Тестирование.
|
17 |
Ответ: |
18 |
Тест 2.
|
19 |
Ответ:
|
20 |
Тест 3.
|
21 |
Ответ:
|
22 |
Задача. |
23 |
Решение: 1. Подсчитаем количество нуклеотидов в одной цепи ДНК: Ответ: 306 нуклеотидов. |
24 |
Задание на дом: параграф 2 10. Спасибо за внимание. |
В конце урока некоторые учащиеся класса выразили желание поработать над мультимедийным проектом и представить его в виде презентации. Данная работа представляется. Приложение 3 – презентация.
Литература.
В.И.Сивоглазов, И.Б.Агафонова, Е.Т.Захарова «Общая биология. Базовый уровень». 10-11 классы, изд. «Дрофа», Москва, 2007 г.
14.06.2009
Поделиться страницей:urok.1sept.ru
Тема 2.10. Реализация наследственной информации в клетке (Страницы 64,65,66,67,68,69,70,71)
Главная › 10-11 класс › Биология › Рабочая тетрадь по биологии 1 часть Агафонова Сивоглазов Котелевская 10-11 класс 1. Дайте определения понятий.- Генетический код – набор сочетаний из трех нуклеотидов, кодирующих 20 типов аминокислот, входящих в состав белка.
- Триплет – три стоящих подряд нуклеотида.
- Антикодон – участок в тРНК, состоящий из трех неспаренных нуклеотидов, специфически связывающийся с кодоном мРНК.
- Транскрипция – процесс синтеза РНК с использованием ДНК в качестве матрицы, происходящий во всех живых клетках.
- Трансляция – процесс синтеза белка из аминокислот на матрице иРНК (мРНК), осуществляемый рибосомой.
2. Сравните понятия «генетическая информация» и «генетический код». В чем их принципиальные отличия?
Генетическая информация – информация о строении белков, закодированная с помощью последовательности нуклеотидов – генетического кода – в генах.
Иными словами, генетический код – принцип записи генетической информации. Информация – это сведения, а код – это то, как сведения передаются.
3. Заполните кластер «Свойства генетического кода».
Свойства: триплетность, однозначность, избыточность, неперекрываемость, полярность, универсальность.
4. В чем заключается биологический смысл избыточности генетического кода?
Так как на 20 аминокислот, входящих в состав белков, приходится 61 кодон, некоторые аминокислоты кодируются более чем одним кодоном (т. н. вырожденность кода).
Такая избыточность повышает надежность кода и всего механизма биосинтеза белка.
5. Объясните, что такое реакции матричного синтеза. Почему их так называют?
ОТВЕТ: Это синтез сложных полимерных молекул в живых клетках, происходящий на основе закодированной на матрице (молекуле ДНК, РНК) генетической информации клетки. Матричный синтез происходит при репликации ДНК, при транскрипции и трансляции. Он лежит в основе процесса воспроизведения себе подобного.
6. Зарисуйте схематично молекулу тРНК и подпишите ее основные части.
7. Заполните таблицу «РОЛЬ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В БИОСИНТЕЗЕ БЕЛКА».
8. Одна из цепей ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов:
Ц-Т-Т-А-А-Ц-А-Ц-Ц-Ц-Ц-Т-Г-А-Ц-Г-Т-Г-А-Ц-Г-Ц-Г-Г-Ц-Ц-Г
Напишите структуру иРНК, синтезированной на этой цепи. Каким будет аминокислотный состав фрагмента белка, синтезированного на основе этой информации в рибосоме?
иРНК
Г-А-А-У-У-Г-У-Г-Г-Г-Г-А-Ц-У-Г-Ц-А-Ц-У-Г-Ц-Г-Ц-Ц-Г-Г-Ц-
Полипептидная цепь
Глу-ле-трп-гли-лей-гис-цис-ала-гли.
9. Изобразите схематично процесс синтеза белка.
10. Заполните таблицу «ЭТАПЫ РЕАЛИЗАЦИИ НАСЛЕДСТВЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ В КЛЕТКЕ».
11. Прочитайте § 2.10 и подготовьте ответ на вопрос: «Почему расшифровка генетического кода является одним из важнейших научных открытий современности?»
Расшифровка генетического кода, т. е. определение «смысла» каждого кодона и тех правил, по которым считывается генетическая информация, считается одним из наиболее ярких достижений молекулярной биологии.
Доказано, что код универсален для живого. Открытие и расшифровка кода может помочь найти пути лечения различных хромосомных, геномных заболевания, изучить механизм процессов обмена веществ на клеточном и молекулярном уровне.
Стремительно накапливается огромное количество экспериментальных данных. Начался новый этап изучения ДНК. Молекулярная биология обратилась к гораздо более сложным надмолекулярными и клеточным системам. Оказалось возможным подойти к проблемам, связанным с молекулярной генетикой эукариот, с явлениями онтогенеза.
12. Выберите правильный ответ.
Тест 1. Синтез белка не может происходить:
2) в лизосоме;
Тест 2. Транскрипция — это:
3) синтез иРНК на ДНК;
Тест 3. Все аминокислоты, входящие в состав белка, кодируются:
4) 64 триплетами.
Тест 4. Если для синтеза белка взять рибосомы морского окуня, ферменты и аминокислоты серой вороны, АТФ прыткой ящерицы, иРНК дикого кролика, то будет синтезироваться белок:
4) дикого кролика.
13. Установите соответствие между свойствами генетического кода и их характеристиками.
Свойства генетического кода
1. Триплетность
2. Вырожденность (избыточность)
3. Однозначность
4. Универсальность
5. Неперекрываемость
6. Полярность
Характеристика
A. Каждый нуклеотид входит в состав только одного триплета
Б. Генетический код одинаков у всех живых организмов Земли
B. Одну аминокислоту кодируют три стоящих подряд нуклеотида
Г. Некоторые триплеты определяют начало и конец трансляции
Д. Каждый триплет кодирует только одну определенную аминокислоту
Е. Аминокислота может определяться более чем одним триплетом.
14. Вставьте недостающий элемент.
Нуклеотид – Буква
Триплет – Слово
Ген – Предложение
15. Объясните происхождение и общее значение слова (термина), опираясь на значение корней, его составляющих.
16. Выберите термин и объясните, насколько его современное значение соответствует первоначальному значению его корней.
Выбранный термин – транскрипция.
Соответствие – термин соответствует первоначальному значению, так как идет перенос генетической информации с ДНК на РНК.
17. Сформулируйте и запишите основные идеи § 2.10.
Генетическая информация у живых организмов записан при помощи генетического кода. Код – это набор сочетаний из трех нуклеотидов (триплетов), кодирующих 20 типов аминокислот, входящих в состав белка. Код обладает свойствами:
- Триплетность
- Вырожденность (избыточность)
- Однозначность
- Универсальность
- Неперекрываемость
- Полярность.
Тема 2.9. Прокариотическая клетка — стр. 60-64Тема 2.11. Неклеточная форма жизни: вирусы — стр. 71-75
Сохраните или поделитесь с одноклассниками:
dourokov.ru
