Сколько полинуклеотидных нитей входит в состав одной молекулы трнк: Тест по теме: Нуклеиновые кислоты

Содержание

Тест по теме: Нуклеиновые кислоты

редмет – Биология

Тема теста – Нуклеиновые кислоты

Номер класса – 10 класс

1. Какой сахар входит в состав молекулы ДНК

а) триозы

б) тетрозы

в) пентозы

г) гексозы

2. Закономерность соотношения Аденина к Тимину, Гуанина к Цитозину получило название

а) правило Ньюиса

б) правило Чаргаффа

в) правило Геккеля

г) правило Уотсона

3. Аденин с Тимином в двухцепочечной молекуле ДНК соединяется

а) одной водородной связью

б) двумя водородными связями

в) тремя водородными связями

г) четырьмя водородными связями

4. Какие связи образуются между нуклеотидами Г (гуанином)  в одной цепи молекулы ДНК и нуклеотидами Ц (цитозином) во второй цепи

а) две пептидные

б) три ионные

в) три водородные

г) одна пептидная

5. Сколько полинуклеотидных нитей входит в состав двух молекул ДНК

а) одна

б) две

в) три

г) четыре

6. К пиримидиновым азотистым основаниям, входящим в состав ДНК, относятся

а) аденин и тимин

б) урацил и цитозин

в) аденин и гуанин

г) цитозин и тимин

       

7. Если цепь ДНК содержит 34 % нуклеотидов  А, то чему должно равняться количество Г? 

а) 34 %   

б) 32 %     

в) 16 %   

г) 68 %.

8.  ДНК в клетках присутствует в

а) только в ядре

б) в рибосомах

в) в комплексе Гольджи и в цитоплазме

г) в ядре, пластидах и митохондриях

9. Азотистые основания, производные пурина

а) аденин и тимин

б) тимин и цитоцин

в) аденин и гуанин

г) урацил

10. Сколько пар нуклеотидов составляет один оборот спирали молекулы ДНК

а) 3 пары нуклеотидов

б) 6 пар нуклеотидов

в) 10 пар нуклеотидов

г) 12 пар нуклеотидов

11. Какое количество водородных связей во фрагменте ДНК — АТГГАТАГТЦЦТАТГТЦ:

а)  16

б)  34

в)  17

г)   41

12. Нуклеиновые кислоты впервые открыты

а) Н.И.Вавиловым

б)  Ф. Мишером

в)  Т. Морганом

г)  С.С.Четвериковым

13. Какими свойствами обладает молекула РНК

а) способна к редупликации

б) лабильна

в) стабильна

г) является двойной спиралью

14. Какое из перечисленных соединений не входит в состав РНК

а) рибоза

б) остаток фосфорной кислоты

в) урацил

г) тимин

15.  Сколько видов нуклеиновых кислот существует в природе

а) одна

б) две

в) четыре

г) множество

Ключи к тесту по теме «Нуклеиновые кислоты»

1 —  в

2 —  б

3 —  б

4 —  в

5 – г

6 – г

7 – в

8 – г

9 – в

10 – в

11 – г

12 – б

13 – б

14 – г

15 —  б

Сколько полинуклеотидных нитей входит в состав одной молекулы ДНК?

А) 1   Б) 2   В) 3   Г) 4  

Какое азотистое основание ДНК комплементарно цитозину?

А) аденин Б) гаунин   В) урацил Г) тимин  
   

Назовите химическое соединение, которое имеется в РНК, но отсутствует в ДНК?

А) тимин Б) дезоксирибоза   В) рибоза Г) гуанин  
   

Назовите нуклеиновую кислоту, которая содержится в ядре, митохондриях и пластидах эукариотической клетки.

А) только РНК    Б) только ДНК    В) РНК и ДНК   

Защитную функцию в организме выполняют

А) витамины Б) белки    В) нуклеиновые кислоты Г) АТФ   
   

Фрагменты одной цепи ДНК имеют следующую последовательность Г Ц А А Т Г Г Г. Определите соответствующий фрагмент второй ее цепи.

А) Г Ц А А Т Г Г Г    В) Ц Г Т Т А Ц Ц Ц   
Б) А Т Г Г Ц А А А    Г) Ц Г У У А Ц Ц   

Молекулы ДНК

А)хранят наследственную информацию о свойствах организма    

Б)переносят информацию о строении белка в цитоплазму   

В)доставляют к рибосомам аминокислоты   

Г)переносят информацию о строении белка к рибосомам   

 

Вещество, которое состоит из азотистого основания, дезоксирибозы и остатка фосфорной кислоты, —это

А)аминокислота Б)транспортная РНК В) аденозинтрифосфат  Г)нуклеотид  

Функцию переноса углекислого газа в организме человека и многих животных выполняет

А) хлорофилл   Б) гемоглобин  В) фермент  Г) гормон 

 13.«Клетка — наименьшая единица живого, единица строения, жизнедеятельности и развития организмов» —это положение теории

А) эволюции   В) клеточной  
Б) онтогенеза   Г) хромосомной  

Сходство химического состава, клеточное строение организмов являются доказательством

А)единства и общности происхождения органического мира 

Б)многообразия растительного и животного мира 

В)эволюции органического мира 

Г)постоянства живой природы 

В митохондриях в отличие от рибосом осуществляется

А) транспорт белка Б) синтез белка   В) энергетический обмен Г) транскрипция  
   

Какой органоид содержит граны?

А) митохондрия Б) хлоропласт   В) микротрубочка Г) лизосома  
   

 

17.Назовите органоид, в котором происходит образование сложных белков и крупных молекул полимеров, упаковка выделяемых из клетки веществ в мембранный пузырек, формирование лизосом.

А) эндоплазматическая сеть   В) клеточный центр  
Б) аппарат Гольджи   Г) митохондрия  

Назовите органоид, который придает гранулярной эндоплазматической сети «шероховатость».

А) лизосома   В) ядрышко  
Б) митохондрия   Г) рибосома  

Какой органоид содержит кристы?

А) митохондрия   В) микротрубочка  
Б) хлоропласт   Г) лизосома  

Некоторые структурные компоненты эукариотической клетки имеют две мембраны. Назовите один из таких компонентов.

А) клеточный центр Б) митохондрия   В) аппарат Гольджи Г) рибосома  
   

Ядро играет большую роль в клетке, так как оно участвует в синтезе

А) глюкозы Б) клетчатки   В) липидов Г) нуклеиновых кислот  
   

К прокариотам относятся

А) бактериофаги Б) простейшие   В) цианобактерии Г) вирусы  
   

По способу питания большинство покрытосеменных растений относят к группе

А) гетеротрофов Б) автотрофов   В) сапротрофов Г) хемотрофов  
   

В царство растений объединяют организмы, способные создавать органические вещества из неорганических с использованием энергии

А) тепловой Б) солнечной   В) механической Г) химической  
   

К реакциям пластического обмена относится

А)гликолиз Б)биосинтез белка В) гидролиз белков Г)расщепление жира до глицерина и жирных кислот  

 

Под воздействием энергии солнечного света электрон поднимается на более высокий энергетический уровень в молекуле

А) белка Б) глюкозы   В) хлорофилла Г) углекислого газа  
   

В хлоропластах в световую фазу фотосинтеза используется энергия солнечного света для синтеза молекул

А) липидов   Б) белков   В) нуклеиновых кислот   Г) АТФ  

В темновой фазе фотосинтеза

А)образуется кислород Б)образуетсяН2О В) используется НАДФ·Н, образованный в световой фазе  

Г)синтезируется АТФ, используемая в световой фазе  

Задания части В.

Выберите три верных ответа из шести предложенных

ДНК и РНК

Сколько существует структур белковой молекулы:


4
5
2

 

Нарушение природной структуры белка называется:
ионизация
денатурация
ренатурация

 

Какое азотистое основание не входит в состав ДНК:
гуанин, аденин
тимин
урацил

 

Какое азотистое основание не входит в состав РНК:
тимин
цитозин, гуанин
урацил

 

Какого вида РНК не существует:
рибосомная
информационная
разделительная

 

Процесс образования иРНК называется:
ферментация
транскрипция
трансляция

 

Сколько нуклеотидов ходит в состав РНК:
3
5
4

 

Потеря участка хромосомы называется:
делеция
транслокация
дупликация

 

Какие из перечисленных организмов относят к клеточным:
прионы
вирусы
археи

 

В каких органоидах клетки происходит синтез АТФ:
лизосомы
митохондрии
ядро

 

Какое вещество является основным источником энергии в клетке:
глюкоза

белок
холестерин

 

При распаде которого соединения выделяется наибольшее количество энергии:
РНК
жир
белок

 

Что из перечисленного является носителем генетической информации в клетке:
нуклеиновые кислоты
витамины
углеводы

 

Синтез белка происходит на:
плазматической мембране
гладком эндоплазматическом ретикулуме
шероховатом эндоплазматическом ретикулуме

 

Белки синтезируются из:
аминокислот
нуклеиновых кислот
жирных кислот

 

Во время трансляции транспорт аминокислот выполняет:

рРНК

тРНК

ДНК

 

Какая структура клетки, кроме ядра, содержит собственную ДНК:

аппарат Гольджи

только митохондрии

митохондрии и пластиды

 

Основная функция ДНК:

аккумуляция энергии

сохранение и передача генетической информации

транспортная

 

Транскрипцией называют:

удвоение ДНК

деление клетки

синтез РНК на матрице ДНК

 

Репликация происходит в:

рибосомах

ядре

аппарате Гольджи

 

ДНК, РНК, АТФ по своему строению являются:

нуклеиновыми кислотами

углеводами

белками

 

Профаза, метафаза, анафаза, телофаза являются этапами:

удвоение ДНК

деления клетки

синтеза белка

 

Какой сахар входит в состав молекулы ДНК:

тетрозы

триозы

пентозы

 

Закономерность соотношения Аденина к Тимину, Гуанина к Цитозину получило название:

правило Уотсона

правило Чаргаффа

правило Ньюиса

 

Аденин с Тимином в двухцепочечной молекуле ДНК соединяется с:

одной водородной связью

четырьмя водородными связями

двумя водородными связями

 

Сколько полинуклеотидных нитей входит в состав двух молекул ДНК:

3

4

2

 

К пиримидиновым азотистым основаниям, входящим в состав ДНК, относятся:

урацил и цитозин

аденин и тимин

цитозин и тимин

 

ДНК в клетках присутствует в:

рибосомах

комплексе Гольджи и в цитоплазме

ядре, пластидах и митохондриях

 

Азотистые основания, производные пурина:

аденин и гуанин

тимин и цитоцин

аденин и тимин

 

Сколько пар нуклеотидов составляет один оборот спирали молекулы ДНК:

6 пар нуклеотидов

10 пар нуклеотидов

8 пар нуклеотидов

Выберите один ответ, который является наиболее правильным2. К полимерам относят:А) 

является наиболее правильным

2. К полимерам относят:

А)  глюкозу       Б) 
ДНК

В)  фосфолипиды   Г) 
жиры 

4.Назовите дисахарид.

А)  сахароза   
Б)  хитин

В)  крахмал   
Г)  гликоген  

6.Сколько полинуклеотидных нитей входит в состав одной молекулы
ДНК?

А)  1  

Б)  2  

В)  3  

Г)  4  

 

 

 

 

8. Ферментативную 
функцию в организме выполняют

А)  витамины   
Б)  белки   

В)  нуклеиновые кислоты    Г) 
АТФ    

10.Принцип комплементарности (дополнительности) лежит в основе
взаимодействия

А)аминокислот и образования первичной
структуры белка   

Б)нуклеотидов и образования двуцепочечной
молекулы ДНК   

В)глюкозы и образования молекулы
полисахарида клетчатки   

Г)глицерина и жирных кислот и образования
молекулы жира   

 

12.«Клетка — наименьшая единица живого, единица строения,
жизнедеятельности и развития организмов» —это положение теории

А)  эволюции  
Б)  онтогенеза  

В)  клеточной  
Г)  хромосомной
 

14..Согласно клеточной теории клетки всех организмов

А)сходны по химическому составу  Б)одинаковы по выполняемым функциям  В)имеют ядро и ядрышко 

Г)имеют одинаковые органоиды  

16.Назовите химические соединения, которые мозаично расположены в
наружной плазматической мембране и обеспечивают выполнение мембраной
транспортной, ферментативной и рецепторной функций.

А)  белки  
Б)  полисахариды  

В)  липиды  
Г)  РНК
 

18.Назовите  один из
органоидов, внутри которых имеется ДНК, благодаря чему эти органоиды способны
размножаться.

А)  лизосома  
Б)  рибосома  

В)  митохондрия   Г) 
аппарат Гольджи
 

 

20.Строение и функции плазматической мембраны обусловлены
входящими в ее состав молекулами

А)  гликогена и крахмала   Б) 
ДНК  и  АТФ  

В)  белков и липидов   Г) 
клетчатки и глюкозы
 

22..Назовите органоид, который представляет собой образованный
одной мембраной пузырек, внутри которого находится несколько десятков
пищеварительных (гидролитических) ферментов.

А)  рибосома  
Б)  лизосома  

В)  полисома  
Г)  центросома  

 

24.Из приведенных 
формулировок укажите положение клеточной теории.

А)Оплодотворение— это процесс слияния
мужской и женской гамет. 

Б)Онтогенез повторяет историю развития
своего вида. 

В)Дочерние клетки образуются в результате
деления материнской. 

Г)Половые клетки офазуются в процессе
мейоза.
 

26.В пользу гипотезы симбиотического происхождения митохондрий от
аэробных прокариот свидетельствует

А)сходство митохондриальных и
прокариотических рибосом  

Б)автономный синтез митохондриями всех
собственных белков   

В)идентичность наружной митохондриальной
мембраны с клеточной стенкой бактерий  

Г)присутствие в митохондриях ДНК линейной
формы  

28. Какой органоид,
в полостях которого накапливаются белки, жиры и углеводы, использующиеся затем
клеткой или
выводящиеся из нее, изображен на рис. 1?

А – митохондрия; Б – хлоропласт; В – аппарат
Гольджи; Г – лизосома.

ДНК и РНК — тест с ответами

Проверить усвоенные знания студентов можно различными способами, но быстрее всего это получится с помощью теста. На этой странице представлен тест по биологии на тему ДНК и РНК. В тесте правильные варианты ответов выделены символом [+].
Сколько существует структур белковой молекулы:

[+] а) 4

[-] б) 5

[-] в) 2

Нарушение природной структуры белка называется:

[-] а) ионизация

[+] б) денатурация

[-] в) ренатурация

Какое азотистое основание не входит в состав ДНК:

[-] а) гуанин, аденин

[-] б) тимин

[+] в) урацил

Какое азотистое основание не входит в состав РНК:

[+] а) тимин

[-] б) цитозин, гуанин

[-] в) урацил

Какого вида РНК не существует:

[-] а) рибосомная

[-] б) информационная

[+] в) разделительная

Процесс образования иРНК называется:

[-] а) ферментация

[+] б) транскрипция

[-] в) трансляция

Сколько нуклеотидов ходит в состав РНК:

[-] а) 3

[-] б) 5

[+] в) 4

Потеря участка хромосомы называется:

[+] а) делеция

[-] б) транслокация

[-] в) дупликация

Какие из перечисленных организмов относят к клеточным:

[-] а) прионы

[-] б) вирусы

[+] в) археи

В каких органоидах клетки происходит синтез АТФ:

[-] а) лизосомы

[+] б) митохондрии

[-] в) ядро

Какое вещество является основным источником энергии в клетке:

[+] а) глюкоза

[-] б) белок

[-] в) холестерин

При распаде которого соединения выделяется наибольшее количество энергии:

[-] а) РНК

[+] б) жир

[-] в) белок

Что из перечисленного является носителем генетической информации в клетке:

[+] а) нуклеиновые кислоты

[-] б) витамины

[-] в) углеводы

Синтез белка происходит на:

[-] а) плазматической мембране

[-] б) гладком эндоплазматическом ретикулуме

[+] в) шероховатом эндоплазматическом ретикулуме

Белки синтезируются из:

[+] а) аминокислот

[-] б) нуклеиновых кислот

[-] в) жирных кислот

Во время трансляции транспорт аминокислот выполняет:

[-] а) рРНК

[+] б) тРНК

[-] в) ДНК

Какая структура клетки, кроме ядра, содержит собственную ДНК:

[-] а) аппарат Гольджи

[-] б) только митохондрии

[+] в) митохондрии и пластиды

Основная функция ДНК:

[-] а) аккумуляция энергии

[+] б) сохранение и передача генетической информации

[-] в) транспортная

Транскрипцией называют:

[-] а) удвоение ДНК

[-] б) деление клетки

[+] в) синтез РНК на матрице ДНК

Репликация происходит в:

[-] а) рибосомах

[+] б) ядре

[-] в) аппарате Гольджи

ДНК, РНК, АТФ по своему строению являются:

[+] а) нуклеиновыми кислотами

[-] б) углеводами

[-] в) белками

Профаза, метафаза, анафаза, телофаза являются этапами:

[-] а) удвоение ДНК

[+] б) деления клетки

[-] в) синтеза белка

Какой сахар входит в состав молекулы ДНК:

[-] а) тетрозы

[-] б) триозы

[+] в) пентозы

Закономерность соотношения Аденина к Тимину, Гуанина к Цитозину получило название:

[-] а) правило Уотсона

[+] б) правило Чаргаффа

[-] в) правило Ньюиса

Аденин с Тимином в двухцепочечной молекуле ДНК соединяется с:

[-] а) одной водородной связью

[-] б) четырьмя водородными связями

[+] в) двумя водородными связями

Сколько полинуклеотидных нитей входит в состав двух молекул ДНК:

[-] а) 3

[+] б) 4

[-] в) 2

К пиримидиновым азотистым основаниям, входящим в состав ДНК, относятся:

[-] а) урацил и цитозин

[-] б) аденин и тимин

[+] в) цитозин и тимин

ДНК в клетках присутствует в:

[-] а) рибосомах

[-] б) комплексе Гольджи и в цитоплазме

[+] в) ядре, пластидах и митохондриях

Азотистые основания, производные пурина:

[+] а) аденин и гуанин

[-] б) тимин и цитоцин

[-] в) аденин и тимин

Сколько пар нуклеотидов составляет один оборот спирали молекулы ДНК:

[-] а) 6 пар нуклеотидов

[+] б) 10 пар нуклеотидов

[-] в) 8 пар нуклеотидов

Контрольная работа «Метаболизм клетки»

Контрольная работа по биологии для 9-10 класса, по теме: «Метаболизм клетки».

1.Что из перечисленного является мономером и-РНК?

1) рибоза 3) нуклеотид

2) азотистое основание 4) аминокислота

2.Сколько полинуклеотидных нитей входит в состав одной молекулы ДНК?

1) 1 3) 3

2) 2 4) 4

3.Какое из перечисленных соединений НЕ входит в состав АТФ?

1) аденин 3) рибоза

2) урацил 4) остаток фосфорной кислоты

4. Сколько типов азотистых оснований входит в состав нуклеотидов молекул РНК?

1) 1 3) 4

2) 3 4) 5

5. Какую форму имеет молекула ДНК?

1) шарообразную 3) Х- образную

2) палочковидную 4) спирали

6. Какое вещество транспортирует т- РНК?

1) белок 3) нуклеотид

2) аминокислоту 4) воду

7. Как называют три рядом расположенных нуклеотида в молекуле и-РНК, кодирующих одну аминокислоту?

1) кодоном 3) антикодоном

2) геном 4) генетическим кодом

8. Какие связи образуются между нуклеотидами с аденином в одной цепи молекулы ДНК и нуклеотидами с тимином во второй цепи?

1) три водородные связи 3) две водородные связи

2) одна водородная связь 4) две пептидные связи

9. В чём состоит отличие молекулы и-РНК от т-РНК?

1) служит матрицей для синтеза т-РНК

2) служит матрицей для синтеза белка

3) переносит ферменты к рибосоме

4) доставляет аминокислоты к рибосомам

10. Какое из перечисленных органических веществ участвует в хранении и передаче наследственной информации из поколения в поколение?

1) и-РНК 3) р-РНК

2) т-РНК 4) ДНК

11. Какое из перечисленных соединений способно к самоудвоению?

1) и-РНК 3) р-РНК

2) т-РНК 4) ДНК

12.Сколько полинуклеотидных нитей входит в состав одной молекулы т-РНК

1) 1 3) 3

2) 2 4) 4

13. Какой процент нуклеотидов с гуанином содержит молекула ДНК, если доля её нуклеотидов с аденином составляет 28% от общего числа?

1) 28% 3) 44%

2) 22% 4) 56%

14. Какому триплету в молекуле ДНК соответствует антикодон т-РНК ГУА?

1) ГУТ 3) ЦАУ

2) ЦТУ 4) ГТА

15. Какой кодон и-РНК соответствует триплету ААТ в молекуле ДНК?

1) УУА 3) УУТ

2) ААУ 4) ТТА

16. Какие вещества являются конечными продуктами гликолиза одной молекулы глюкозы?

1) аминокислоты, глюкоза, глицерин, жирные кислоты

2) СО2, Н2О, 38 молекул АТФ

3) СО2, Н2О, 36 молекул АТФ

4) 2 молекулы молочной кислоты, 2 молекулы АТФ, Н2О

17. Какой процесс НЕ происходит в световую фазу фотосинтеза?

1) фотолиз воды 3) синтез АТФ

2) синтез глюкозы 4) образование НАДФ-Н2

18. Сколько молекул т-РНК помещается в ФЦР (функциональный центр рибосомы) в процессе трансляции?

1) 1 3) 3

2) 2 4) 4

19. Какой процесс происходит в темновую фазу фотосинтеза?

1) синтез АТФ 3) захват СО2

2) образование О2 4) перенос электронов по электротранспортной цепи

20. В чём выражается универсальность генетического кода?

1) каждой аминокислоте соответствует строго определенный триплет нуклеотидов

2) один триплет всегда обозначает только одну-единственную аминокислоту

3) у всех организмов одни и те же триплеты нуклеотидов соответствуют одним и тем же аминокислотам

4) большинству аминокислот соответствует не один, а несколько различных триплетов

21. Какую структуру будет иметь и-РНК, синтезируемая на следующем фрагменте молекулы ДНК: ТТАГЦГААТ?

1) ААУЦГЦУУА 3) УУАГЦГААУ

2) ААТЦГЦ ТТА 4) УУТЦГЦТТУ

22. Установите соответствие между особенностями процессов и этапами биосинтеза белка.

ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССОВ ЭТАПЫ БИОСИНТЕЗА

А) процесс происходит на рибосоме БЕЛКА

Б) образуются и-РНК, т-РНК, р-РНК

В) сборка белковой молекулы 1) транскрипция

Г) процесс происходит в ядре 2) трансляция

Д) синтез РНК на ДНК

Е) образуются полипептиды

23. Установите последовательность реализации генетической информации.

А) и-РНК Г) ген

Б) признак Д) ДНК

В) белок

ОТВЕТЫ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ ПО БИОЛОГИИ ДЛЯ 9-10 классов по теме: «Метаболизм клетки»

  1. 3

  2. 2

  3. 2

  4. 3

  5. 4

  6. 2

  7. 1

  8. 3

  9. 2

  10. 4

  11. 4

  12. 1

  13. 2

  14. 4

  15. 1

  16. 4

  17. 2

  18. 2

  19. 3

  20. 3

  21. 1

  22. транскрипция – бгд

трансляция – аве

23. ДГАВБ

Тесты с ответами для подготовки к ЕГЭ по биологии 2008 год

Тесты с ответами для подготовки к ЕГЭ по биологии 2008 год

 

Каждый тест представлен в двух файлах – 1) без ответов и 2) с ответами. Правильные ответы помечены знаком  +  или даны в таблице соответствий.

Рекомендуется сначала прорешать задания в файле без ответов, расставить плюсики у тех ответов, которые вы считаете правильными, а потом сравнить свой результат с ответами, данными разработчиками экзамена.

 

 

 

 

 

Составление и комментарии.

 


Тема 1. Химический состав клетки

Задания части А

Выберите один ответ, который является наиболее правильным

1.      Назовите органические соединения, которые содержатся в клетке в наибольшем количестве (в % на сырую массу)

А)  углеводы  

В)  белки   +

Б)  липиды  

Г)  нуклеиновые кислоты  

2.      Укажите группу химических элементов, содержание которых в клетке составляет в сумме 98%,

А)  H, O, S, P  

В)  H, O, N, P  

Б)  H, C, O, N   +

Г)  C, H, K, Fe  

3.      К полимерам относят:

А)  ДНК    +

В)  фосфолипиды  

Б)  глюкозу  

Г)  жиры  

4.      Укажите химическое соединение, которое углеводом НЕ является.

А)  хитин     

В)  лактоза    

Б)  кератин    +

Г)  крахмал  

5.      Назовите дисахарид.

А)  лактоза    +

В)  крахмал   

Б)  фруктоза    

Г)  гликоген  

6.      Как называется структура белка, представляющая собой спираль, в которую свернута цепочка из аминокислот?

А)  первичная    

В)  третичная  

Б)  вторичная    +

Г)  четвертичная  

7.      Как называется структура белка, которая представляет собой спираль из цепочек аминокислот, свернутую в пространстве определенным образом?

А)  первичная    

В)  третичная   +

Б)  вторичная   

Г)  четвертичная  

8.      Как называется процесс потери белком четвертичной и третичной структур, ведущий к утрате им биологической активности?

А)  денатурация   +

В)  репарация  

Б)  редупликация   

Г)  диссимиляция   

9.      Назовите белок, выполняющий в основном транспортную функцию.

А)  коллаген  

В)  фибрин  

Б)  кератин  

Г)  гемоглобин   +

10. Что является мономером РНК?

А)  азотистое основание  

В)  рибоза   

Б)  нуклеотид   +

Г)  урацил   

11. Сколько видов азотистых оснований входит в состав молекулы РНК?

А)  5  

Б)  2  

В)  3  

Г)  4  +

12. Сколько полинуклеотидных нитей входит в состав одной молекулы ДНК?

А)  1  

Б)  2   +

В)  3  

Г)  4  

13. Какое азотистое основание ДНК комплементарно цитозину?

А)  аденин  

В)  урацил   

Б)  гаунин   +

Г)  тимин  

14. Назовите химическое соединение, которое имеется в РНК, но отсутствует в ДНК?

А)  тимин  

В)  рибоза   +

Б)  дезоксирибоза   

Г)  гуанин  

15. Молекулы ДНК, в отличие от молекул белка, обладают способностью

А)       образовывать спираль   

Б)       образовывать третичную структуру   

В)       самоудваиваться    +

Г)        образовывать четвертичную структуру   

16.  Назовите нуклеиновую кислоту, которая содержится в ядре, митохондриях и пластидах эукариотической клетки.

А)  только РНК    

Б) только ДНК    

В)  РНК и ДНК    +

17. Назовите нуклеиновую кислоту, которая содержится в цитоплазме, ядре, митохондриях и пластидах эукариотической клетки.

А)  только РНК    +

Б) только ДНК    

В)  РНК и ДНК    

18. Назовите нуклеиновую кислоту, которая имеет самый большой молекулярный вес:

А) иРНК  

Б) ДНК   +

В)  тРНК    

Г)  рРНК    

19. Любой фермент обязательно имеет

А)  кофермент     

В)  четвертичную структуру     

Б)  активный центр    +

Г)  все ответы верны  

20. Образование формы «клеверного листа» у т-РНК происходит за счет связей

А)  пептидных    

В)  ковалентных   

Б)  нуклеотидных    

Г)  водородных   +

21. К липидам относится:

А)  холестерин    +

В)  инсулин   

Б)  хитин     

Г)  крахмал     

22. Защитную функцию в организме выполняют

А)  витамины    

В)  нуклеиновые кислоты    

Б)  белки    +

Г)  АТФ   

23. Регулярными полимерами являются

А)  жиры  

В)  белки  

Б)  полисахариды    +

Г)  р-РНК   

24. Двойная спираль ДНК образуется за счет связей между

А)       комплементарными азотистыми основаниями    +

Б)       остатками фосфорной кислоты   

В)        аминокислотами   

Г)        углеводами   

25.  Фрагменты одной цепи ДНК имеют следующую последовательность Г Ц А А Т Г Г Г. Определите соответствующий фрагмент второй ее цепи.

А)  Г Ц А А Т Г Г Г    

В)  Ц Г Т Т А Ц Ц Ц    +

Б)  А Т Г Г Ц А А А   

Г)   Ц Г У У А Ц Ц    

26. В молекуле ДНК насчитывается 31% нуклеотидов с аденином. Сколько нуклеотидов с цитозином в этой молекуле?

А)  45%  

Б)  43%  

В)  25%  

Г)  19%   +

27. Какой процент нуклеотидов с цитозином содержит ДНК, если доля ее адениновых нуклеотидов составляет 10% от общего числа?

А)  40%   +

Б)  45%  

В)  80%  

Г)  90%  

28. Принцип комплементарности (дополнительности) лежит в основе взаимодействия

А)       аминокислот и образования первичной структуры белка   

Б)       нуклеотидов и образования двуцепочечной молекулы ДНК    +

В)       глюкозы и образования молекулы полисахарида клетчатки   

Г)        глицерина и жирных кислот и образования молекулы жира   

29.  Молекулы ДНК

А)       хранят наследственную информацию о свойствах организма     +

Б)       переносят информацию о строении белка в цитоплазму   

В)       доставляют к рибосомам аминокислоты   

Г)        переносят информацию о строении белка к рибосомам   

30.  Рибосомная РНК

А)       принимает участие в транспорте аминокислот в клетке   

Б)       передает информацию о строении молекул белков из ядра к рибосоме     

В)       участвует в синтезе углеводов   

Г)        входит в состав органоида клетки, участвующего в синтезе белка    +

31. Вещество, которое состоит из азотистого основания, дезоксирибозы и остатка фосфорной кислоты, —это

А)       аминокислота  

Б)       транспортная РНК  

В)       аденозинтрифосфат   

Г)        нуклеотид   +

32. Функцию переноса углекислого газа в организме человека и многих животных выполняет

А) хлорофилл  

Б) гемоглобин  +

В) фермент 

Г) гормон 

33. Витамины входят в состав

А) гормонов   

Б) ферментов   +

В) АТФ   

Г) нейромедиаторов 

34. Антибиотик пенициллин выделили из

А)  бактерии   

В)  синезеленой водоросли  

Б)  гриба   +

Г)  растения   

 

Задания части В

Выберите три верных ответа из шести предложенных

1.         Молекула и-РНК

А)    это полимер, мономерами которого являются нуклеотиды     +

Б)    это полимер, мономерами которого являются аминокислоты     

В)    двуцепочный полимер       

Г)     одноцепочный полимер       +

Д)    несет в себе закодированную информацию о последовательности аминокислот в белках      +

Е)    выполняет энергетическую функцию в клетке     

2.         Молекула ДНК

А)    полимер, мономером которого является нуклеотид   +

Б)    полимер, мономером которого является аминокислота   

В)    двуцепочный полимер   +

Г)     одноцепочный полимер   

Д)    регулярный полимер   

Е)    входит в состав хромосом   +

3.         Каковы свойства, строение и функции в клетке полисахаридов?

А)    выполняют структурную и запасающую функции   +

Б)    выполняют каталитическую и транспортную функции  

В)    состоят из остатков молекул моносахаридов   +

Г)     состоят из остатков молекул аминокислот  

Д)    растворяются в воде  

Е)    не растворяются в воде   +

4.         Какие углеводы относят к моносахаридам?

А)  рибозу    +

Г)  фруктозу    +

Б)  глюкозу   +

Д)  крахмал    

В)  целлюлозу    

Е)  гликоген   

5.         Липиды в организме могут выполнять функцию

А)  запасающую   +

Г)  ферментативную    

Б)  гормональную   +

Д)  переносчика наследственной информации

В)  транспортную   

Е)  энергетическую    +   

6.         Какие структурные компоненты входят в состав нуклеотидов молекул ДНК?

А)    азотистые основания: А, Т, Г, Ц    +

Б)    разнообразные аминокислоты   

В)    липопротеины   

Г)     углевод дезоксирибоза    +

Д)    азотная кислота   

Е)    фосфорная кислота    +

7.         Какие особенности строения и свойств молекул воды определяют ее большую роль в клетке?

А)    способность образовывать водородные связи    +

Б)    наличие в молекулах богатых энергией связей   

В)    полярность ее молекул    +

Г)     способность к образованию ионных связей   

Д)    способность образовывать пептидные связи   

Е)    способность взаимодейстоввать с ионами   +

8.         Какие функции выполняет в клетке вода?

А)  строительную  

Г)  запасающую  

Б)  растворителя   +

Д)  транспортную   +

В)  каталитическую   

Е)  придает клетке упругость   +

9.         Что включает молекула АТФ?

А)       три остатка фосфорной кислоты    +

Б)    один остаток фосфорной кислоты   

В)    дезоксирибозу     

Г)     аденин     +

Д)    рибозу     +

Е)    тимин    

10.    Установите соответствие между характеристикой органических веществ и их видами

Характеристика.

Органические вещества.

1) имеет первичную, вторичную, третичную и четвертичную структуру

А) РНК

2) представлена полинуклеотидной нитью

Б) белки

3) выполняет структурную функцию, участвует в образовании мембран

 

4) участвует в процессе трансляции

 

5) их мономеры- аминокислоты

 

6) их мономеры- нуклеотиды

 

 

Ответ

1

2

3

4

5

6

Б

А

Б

А

Б

А

11.    Установите соответствие между особенностями молекул углеводов и их видами.

ОСОБЕННОСТИ  МОЛЕКУЛ

ВИДЫ  УГЛЕВОДОВ

1) мономер

А) целлюлоза

2) полимер

Б) глюкоза

3) растворимы в воде

 

4) нерастворимы в воде

 

5) входят в состав клеточных стенок растений

 

6) входят в состав клеточного сока растений

 

 

Ответ

1

2

3

4

5

6

Б

А

Б

А

А

Б

12.    Установите соответствие между признаком нуклеиновой кислоты и ее видом.

ПРИЗНАК  НУКЛЕИНОВЫХ  КИСЛОТ

ВИД

1) спираль состоит из двух полинуклеотидных цепей

А)  ДНК

2) состоит из одной полинуклеотидной цепи

Б)  иРНК

3) передает наследственную информацию из ядра к рибосомам

 

4) является хранителем наследственной информации

 

5) состоит из нуклеотидов:  А  Т  Г  Ц

 

6) состоит из нуклеотидов:  А  У  Г  Ц

 

 

Ответ

1

2

3

4

5

6

А

Б

Б

А

А

Б

 

13.    Установите соответствие между характеристикой нуклеиновой кислоты и ее видом.

ХАРАКТЕРИСТИКА

ВИД

1) имеет форму клеверного листа

А)  ДНК

2) состоит из двух спирально закрученных цепей

Б)  тРНК

3) доставляет аминокислоты к рибосомам

 

4) является хранителем наследственной информации

 

5) в длину достигает нескольких сотен тысяч нанометров

 

6) имеет самые маленькие размеры из нуклеиновых кислот

 

Ответ:

1

2

3

4

5

6

Б

А

Б

А

А

Б

14.    Установите соответствие между строением и функцией органического вещества и его видом.

СТРОЕНИЕ  И  ФУНКЦИЯ

ВЕЩЕСТВА

1) состоят из остатков молекул глицерина и жирных кислот

А)  липиды

2) состоят из остатков молекул аминокислот

Б)  белки

3) защищают организм от переохладжения

 

4) защищают организм от чужеродных веществ

 

5) относятся к полимерам

 

6) не являются полимерами

 

 

Ответ

1

2

3

4

5

6

А

Б

А

Б

Б

А

15.    Установите соответствие между признаком строения молекулы белка и ее структурой.

ПРИЗНАК  СТРОЕНИЯ

СТРУКТУРА БЕЛКА

1) последовательность аминокислотных остатков в молекуле

А)  первичная

2) молекула имеет форму клубка

Б)  третичная

3) число аминокислотных остатков в молекуле

 

4) пространственная конфигурация полипептидной цепи

 

5) образование гидрофобных связей между радикалами

 

6) образование пептидных связей

 

 

Ответ

1

2

3

4

5

6

А

Б

А

Б

Б

А

16.    Установите, в какой последовательности образуются структуры молекулы белка.

А) полипептидная цепь

1

Б) клубок или глобула

3

В) полипептидная спираль

2

Г) структура из нескольких субъединиц

4

 

Ответ

1

2

3

4

А

В

Б

Г

 

 

Задания части С

Вопросы со свободным развернутым ответом.

1.      Объясните, почему, изменение аминокислотного состава белка может привести к изменению его биологических свойств.

ЭЛЕМЕНТЫ  ОТВЕТА

1)   первичная структура белка (последовательность аминокислот) определяет дальнейший характер укладки молекулы белка

2)   изменение аминокислотного состава белка может изменить конформацию его молекулы

3)   изменение конформации белковой молекулы приводит к потере биологических свойств

 

2.      При подмораживании клубни картофеля приобретают сладковатый вкус. В чем причина этого явления?

ЭЛЕМЕНТЫ  ОТВЕТА

1)   в клубнях картофеля много крахмала (полисахарид)

2)  при  температуре ниже 0° крахмал разлагается на ди- и моносахариды

3)   сахара, в отличие от крахмала, имеют сладкий вкус

Деркачева

 

3.      Найдите ошибки в приведенном тексте, исправьте их, укажите номера предложений, в которых они сделаны, запишите эти предложения без ошибок.

1. Нуклеиновые кислоты представляют собой биологические полимеры.

2. Они представлены в клетке молекулой ДНК.

3. Мономерами нуклеиновых кислот являются нуклеогиды.

4. Каждый нуклеотид состоит из сахара рибозы и азотистого основания.

5. Существует четыре типа азотистых оснований: аденин, гуанин, цитозин и урацил.

ЭЛЕМЕНТЫ  ОТВЕТА

Ошибки в предложениях 2, 4, 5.

2)   ДНК и РНК

4)   пропущен остаток фосфорной кислоты. Кроме того, в нуклеотиды ДНК входит дезоксирибоза, а не рибоза.

5)   Перечислены аз. основания РНК, но в ДНК вместо урацила – тимин, он пропущен.

Деркачева

4.      В одной цепочке молекулы ДНК имеется 25% адениловых остатков, 17% тимидиновых остатков и 32% цитидиловых остатков. Рассчитайте процентное соотношение нуклеотидов в двухцепочечной ДНК.

ЭЛЕМЕНТЫ  ОТВЕТА

1)   Из условия ясно, что в данной цепочке ДНК присутствует

100 – (25 + 17 + 32) = 26% гуаниловых остатков

2)   Двухцепочечная ДНК построена по принципу комплементарности, следовательно, количество А равно количеству Т, а количество Г равно количеству Ц

3)   Соответственно, в данной молекуле ДНК  А и Т 25+17 = 42%, а каждого из них по 21%, а Ц и Г – 100 – 42 = 58%, и каждого из них по 28%.

Деркачева

5.      Найдите ошибки в приведенном тексте, исправьте их, укажите номера предложений, в которых они сделаны, запишите эти предложения без ошибок.

1. Наиболее распространенными в природе моносахаридами являются гексозы: глюкоза, фруктоза, рибоза и дезоксирибоза.

2. Глюкоза является основным источником энергии для клетки.

3. При полном окислении 1 г глюкозы выделяется 176 кДж энергии.

4. Рибоза и дезокисрибоза входят в состав нуклеиновых кислот.

5. Дезокисрибоза входит в состав АТФ.

ЭЛЕМЕНТЫ  ОТВЕТА

Ошибки в предложениях 1, 3 и 5

1)   рибоза и дезоксирибоза – не гексозы, а пентозы. Утверждение о наибольшей распространенности этих сахаров правильное.

3)   При полном окислении 1 г глюкозы выделяется 17,6 кДж энергии

5)   АТФ – рибонуклеотид, т.е. ее сахар – рибоза

Деркачева

Полинуклеотид

— обзор | ScienceDirect Topics

Ниже приводится обзор этих трех типов наночастиц и перспектив их развития в биоанализе.

1.

Использование металлических наночастиц в биоанализе

Когда частицы золота (Au) достигают размера менее 10 нм, поверхностная активность будет намного выше, что позволяет квалифицировать их как катализатор. С изменением размера наночастиц золота явление сдвига длины волны будет возникать из-за его оптического цвета из-за различий в квантовых эффектах, от больших к малым, включая желтый, оранжевый (100 нм), зеленый (50 нм) и красный (13 нм).Нанораствор золота с длиной волны 13 нм после включения NaCl приведет к эффектам конденсации, которые изменят его цвет с исходного темно-красного раствора на синий.

Получение наночастиц Au может быть достигнуто с использованием следующих трех методов: (1) метод удаления лазерной дроби, который использует лазер для разрушения золотых блоков на наночастицы; (2) газофазный синтез, при котором атомы золота превращаются в газ в результате газификации и конденсируются в наночастицы во время агрегации; и (3) химическое восстановление, при котором используются тетрахлораурат водорода и цитрат натрия для получения наночастиц золота путем их смешивания в соответствующей пропорции.

Наночастицы золота в основном используются для исследования генетически меченого материала и в качестве гасителя флуоресценции.

Недавно Элганиан и его коллеги предложили высокоселективный колориметрический метод обнаружения полинуклеотидов. Они использовали наночастицы металлов в качестве рецептора, который был модифицирован полинуклеотидом алкантиолом. После гибридизации полинуклеотидные зонды не только связываются с полинуклеотидом-мишенью определенной последовательностью, но также образуют конвергентную сеть с каждой рецепторной клеткой, соединенной с рядом коротких фрагментов двойной спирали.

По мере развития гибридов цвета системы будут меняться с изменением оптических свойств наночастиц, потому что часть оптических свойств наночастиц зависит от их расстояния в сети агрегации. Когда это расстояние намного больше, чем средний диаметр частиц, он кажется красным; а когда они примерно равны, он синий.

Это изменение вызвано резонансом металлических наночастиц в поверхностной плазме. Гибридизация может сократить расстояние между частицами, что приведет к соответствующему изменению цвета и образованию агрегатов наночастиц.Таким образом, по изменению цвета можно определить, произошла ли гибридизация.

Элганиан и его коллеги также обнаружили, что меченные ДНК наночастицы золота при помещении при высокой температуре (80 ° C) или в более высокой концентрации солевого раствора (0,1 моль / л раствора NaCl) могут оставаться стабильными в течение нескольких дней. . В основном это связано с тем, что поверхность наночастиц золота связана с ДНК, что препятствует их интеграции друг с другом. Это очень важно для гибрида, потому что гибридизацию ДНК необходимо проводить в солевых растворах с высокой концентрацией.

Экспериментально установлено, что предгибридизационный раствор имеет красный цвет; после гибридизации он розовый (или пурпурный), а после высушивания — синий. Если гибридизации не происходит или если температура превышает температуру термического разложения, он будет иметь розовый цвет. Более того, по изменению цвета гибридной системы приблизительно при температуре термического разложения можно определить, является ли гибрид точным совпадением.

Этот метод эффективен при обнаружении ультра-следов (10 фмоль, т.е.е. 10–14 моль) олигонуклеотидов, которые могут широко использоваться при разработке системы обнаружения нуклеиновых кислот с высоким разрешением; кроме того, поскольку это оборудование недорогое и простое в эксплуатации, оно особенно подходит для небольших лабораторий.

2.

Флуоресцентные латексные НС в биоанализе

В отличие от молекул одного красителя, каждая из флуоресцентных латексных наночастиц (или наночастиц) содержит примерно 100–200 молекул, и каждая молекула также содержит хромофоры, защищенные внешним среда.Защитный эффект эмульсии возникает из-за разделения разных хромофоров (поскольку разные хромофоры обычно содержат сопряженные кольцевые структуры, которые, если не изолированы, часто приводят к π – π-стэкированию, так что пики будут расширяться, и это приведет к красному смещению).

Эти флуоресцентные наночастицы трудно разрушить и они могут излучать стабильный флуоресцентный свет (без мерцания).

Тейлор и его коллеги использовали белки, меченные наночастицами, чтобы определить конкретный порядок выпрямления отдельных молекул ДНК.

Eco RI фермент может идентифицировать конкретную последовательность GAATTC молекулы двойной спирали ДНК через 12 водородных связей; он может соединяться с флуоресцентными наночастицами размером 20 нм через амидные связи (рис. 9.2).

Рисунок 9.2. Eco RI — молекулы фермента, способные к ковалентной связи с флуоресцентными наночастицами размером 20 нм.

Эта комбинация вступает в реакцию с λ-ДНК (есть пять положений, которые можно комбинировать), а затем молекулы ДНК после реакции выпрямляются с применением теории механики жидкости и фиксируются на предметных стеклах, покрытых полилизином.Эксперимент показал, что ферменты Eco RI, меченные флуоресцентными наночастицами, могут распознавать и расщеплять одну молекулу λ-ДНК. Используя многоцветный флуоресцентный микроскоп, мы можем увидеть зеленую (530 нм) одиночную молекулу ДНК и желто-оранжевую (580–620 нм) NS. Таким образом, флуоресцентные изображения могут выявить расположение связанных наночастиц. Экспериментальные результаты показали, что более конкретные порядки одной и той же молекулы ДНК могут быть определены одновременно.

Наночастицы в сочетании с организмами очень удобны для наблюдения в реальном времени и динамических исследований белков и ферментов на одной молекуле ДНК.

3.

Светоизлучающие квантовые точки в биоанализе

В последние годы потенциальная ценность нанокристаллических методов вызвала большую озабоченность в иммунобиологии и клинических исследованиях. Нанокристаллы — это особый вид наночастиц, характеризующийся аккуратным расположением атомов и объемной кристаллической структурой. КТ — это своего рода нанокристалл, который представляет собой класс полупроводниковых наночастиц, изготовленных из полупроводникового материала. Он стабилен и растворим в воде, его радиус меньше или близок к радиусу Бора экситона.Следующий раздел посвящен представлению светоизлучающих квантовых точек в биологическом анализе. Следует подчеркнуть, что применение наночастиц в биохимии — новая область, заслуживающая высокого приоритета. Разработка наночастиц в биологических маркерах открыла новые возможности для большого количества многоцветных экспериментов и диагностики; они обладают настраиваемыми оптическими характеристиками, что делает их доступными для непосредственного использования в качестве зондов или традиционных сенсибилизаторов зондов. Конечно, все еще существуют проблемы с использованием наночастиц в качестве биологических флуоресцентных маркеров.Например, стабильные и эффективные светоизлучающие наночастицы сложно приготовить, а их биологическая совместимость и доступность больших молекул еще предстоит улучшить.

Нуклеиновые кислоты | Безграничная биология

ДНК и РНК

ДНК и РНК — это нуклеиновые кислоты, которые осуществляют клеточные процессы, особенно регуляцию и экспрессию генов.

Цели обучения

Опишите структуру нуклеиновых кислот и типы молекул, которые их содержат

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Двумя основными типами нуклеиновых кислот являются ДНК и РНК.
  • Как ДНК, так и РНК состоят из нуклеотидов, каждый из которых содержит основу сахара из пяти атомов углерода, фосфатную группу и азотистое основание.
  • ДНК
  • обеспечивает код активности клетки, в то время как РНК преобразует этот код в белки для выполнения клеточных функций.
  • Последовательность азотистых оснований (A, T, C, G) в ДНК — это то, что формирует черты организма.
  • Азотистые основания A и T (или U в РНК) всегда идут вместе, а C и G всегда идут вместе, образуя 5′-3′-фосфодиэфирную связь, обнаруженную в молекулах нуклеиновых кислот.
Ключевые термины
  • нуклеотид : мономер, содержащий молекулы ДНК или РНК; состоит из азотистого гетероциклического основания, которое может быть пурином или пиримидином, пятиуглеродным пентозным сахаром и фосфатной группой
  • геном : полная генетическая информация клетки, упакованная в виде двухцепочечной молекулы ДНК
  • мономер : относительно небольшая молекула, которая может быть ковалентно связана с другими мономерами с образованием полимера.

Типы нуклеиновых кислот

Двумя основными типами нуклеиновых кислот являются дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК). ДНК — это генетический материал, содержащийся во всех живых организмах, от одноклеточных бактерий до многоклеточных млекопитающих. Он находится в ядре эукариот, в хлоропластах и ​​митохондриях. У прокариот ДНК не заключена в мембранную оболочку, а свободно плавает в цитоплазме.

Все генетическое содержимое клетки известно как ее геном, а изучение геномов — это геномика.В эукариотических клетках, но не в прокариотах, ДНК образует комплекс с гистоновыми белками с образованием хроматина, вещества эукариотических хромосом. Хромосома может содержать десятки тысяч генов. Многие гены содержат информацию для производства белковых продуктов; другие гены кодируют продукты РНК. ДНК контролирует всю клеточную активность, «включая» или «выключая» гены. ”

Другой тип нуклеиновой кислоты, РНК, в основном участвует в синтезе белка. У эукариот молекулы ДНК никогда не покидают ядро, а вместо этого используют посредника для связи с остальной частью клетки.Этим посредником является информационная РНК (мРНК). Другие типы РНК, такие как рРНК, тРНК и микроРНК, участвуют в синтезе белка и его регуляции.

Нуклеотиды

ДНК и РНК состоят из мономеров, известных как нуклеотиды. Нуклеотиды соединяются друг с другом, образуя полинуклеотид: ДНК или РНК. Каждый нуклеотид состоит из трех компонентов:

  1. азотистое основание
  2. пентозный (пятиуглеродный) сахар
  3. фосфатная группа

Каждое азотистое основание в нуклеотиде присоединено к молекуле сахара, которая присоединена к одной или нескольким фосфатным группам.

ДНК и РНК : нуклеотид состоит из трех компонентов: азотистого основания, пентозного сахара и одной или нескольких фосфатных групп. Остатки углерода в пентозе пронумерованы от 1 ‘до 5’ (штрих отличает эти остатки от остатков в основании, которые пронумерованы без использования штрихового обозначения). Основание прикреплено к положению 1 ‘рибозы, а фосфат присоединено к положению 5’. Когда образуется полинуклеотид, 5′-фосфат входящего нуклеотида присоединяется к 3′-гидроксильной группе в конце растущей цепи.Два типа пентозы содержатся в нуклеотидах: дезоксирибоза (содержится в ДНК) и рибоза (содержится в РНК). Дезоксирибоза похожа по структуре на рибозу, но имеет H вместо OH в положении 2 ‘. Основания можно разделить на две категории: пурины и пиримидины. Пурины имеют двойную кольцевую структуру, а пиримидины — одинарное кольцо.

Основание азотистое

Азотистые основания представляют собой органические молекулы и названы так потому, что содержат углерод и азот. Они являются основаниями, потому что содержат аминогруппу, которая может связывать дополнительный водород и, таким образом, уменьшать концентрацию ионов водорода в окружающей среде, делая его более основным.Каждый нуклеотид в ДНК содержит одно из четырех возможных азотистых оснований: аденин (A), гуанин (G), цитозин (C) и тимин (T).

Аденин и гуанин относятся к пуринам. Первичная структура пурина состоит из двух углеродно-азотных колец. Цитозин, тимин и урацил классифицируются как пиримидины, которые имеют одно углеродно-азотное кольцо в качестве первичной структуры. К каждому из этих основных углеродно-азотных колец присоединены разные функциональные группы. В сокращении молекулярной биологии азотистые основания обозначаются просто символами A, T, G, C и U.ДНК содержит A, T, G и C, тогда как РНК содержит A, U, G и C.

Пятиуглеродный сахар

Пентозный сахар в ДНК — дезоксирибоза, а в РНК — рибоза. Разница между сахарами заключается в наличии гидроксильной группы на втором углероде рибозы и водорода на втором углероде дезоксирибозы. Атомы углерода молекулы сахара пронумерованы как 1 ‘, 2’, 3 ‘, 4’ и 5 ‘(1’ читается как «один штрих»).

Фосфатная группа

Фосфатный остаток присоединен к гидроксильной группе 5′-углерода одного сахара и гидроксильной группе 3′-углерода сахара следующего нуклеотида, которая образует 5’3 ‘фосфодиэфирную связь.Фосфодиэфирная связь не образуется в результате простой реакции дегидратации, как другие связи, соединяющие мономеры в макромолекулах: ее образование включает удаление двух фосфатных групп. Полинуклеотид может иметь тысячи таких фосфодиэфирных связей.

Двойная спираль ДНК

Двойная спираль ДНК выглядит как витая лестница, в которой сахарный и фосфатный остов окружает дополнительные азотистые основания.

Цели обучения

Опишите структуру ДНК

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Структура ДНК называется двойной спиралью, которая выглядит как витая лестница.
  • Сахар и фосфат составляют основу, а азотистые основания находятся в центре и удерживают две нити вместе.
  • Азотистые основания могут спариваться только определенным образом: спаривание с T и спаривание C с G. Это называется спариванием оснований .
  • Из-за спаривания оснований , цепи ДНК на комплементарны друг другу, проходят в противоположных направлениях и называются антипараллельными цепями.
Ключевые термины
  • мутация : любая ошибка в спаривании оснований во время репликации ДНК
  • сахарно-фосфатный скелет : внешняя опора лестницы, образующая прочные ковалентные связи между мономерами ДНК.
  • спаривание оснований : особый способ, которым основания ДНК выстраиваются и связываются друг с другом; A всегда с T и G всегда с C.

Структура с двойной спиралью

ДНК

имеет двойную спиральную структуру с сахаром и фосфатом на внешней стороне спирали, формируя сахарно-фосфатный остов ДНК. Азотистые основания укладываются в интерьере попарно, как ступеньки лестницы; пары связаны друг с другом водородными связями. Две нити спирали идут в противоположных направлениях.Эта ориентация антипараллельно важна для репликации ДНК и во многих взаимодействиях нуклеиновых кислот.

ДНК представляет собой двойную спираль : нативная ДНК представляет собой антипараллельную двойную спираль. Фосфатный каркас (обозначен изогнутыми линиями) находится снаружи, а основания — внутри. Каждое основание одной нити взаимодействует посредством водородной связи с основанием противоположной нити.

Базовые пары

Разрешены только определенные типы пары оснований.Это означает, что аденин соединяется с тимином, а гуанин соединяется с цитозином. Это известно как правило комплементарности оснований, потому что цепи ДНК комплементарны друг другу. Если последовательность одной цепи представляет собой AATTGGCC, комплементарная цепь будет иметь последовательность TTAACCGG.

Антипараллельные цепи : В двухцепочечной молекуле ДНК две цепи проходят антипараллельно друг другу, поэтому одна из них перевернута по сравнению с другой. Фосфатный остов расположен снаружи, а основания — посередине.Аденин образует водородные связи (или пары оснований) с тимином, а пары оснований гуанина — с цитозином.

Репликация ДНК

Во время репликации ДНК каждая цепь копируется, в результате получается двойная спираль дочерней ДНК, содержащая одну родительскую цепь ДНК и вновь синтезированную цепь. В это время возможна мутация. Мутация — это изменение последовательности азотистых оснований. Например, в последовательности AATTGGCC мутация может привести к тому, что второй T изменится на G.В большинстве случаев, когда это происходит, ДНК способна исправить себя и вернуть исходное основание последовательности. Однако иногда восстановление оказывается безуспешным, в результате чего создаются разные белки.

Упаковка ДНК

Упаковка ДНК — важный процесс в живых клетках. Без него клетка не сможет вместить большое количество ДНК, хранящейся внутри.

Цели обучения

Опишите, как ДНК по-разному упакована у прокариот и эукариот

Основные выводы

Ключевые моменты
  • В эукариотических клетках синтез ДНК и РНК происходит в другом месте, чем синтез белка; в прокариотических клетках оба эти процесса протекают вместе.
  • ДНК
  • является «суперспиральной» в прокариотических клетках, что означает, что ДНК находится либо под намоткой, либо над намоткой из своего нормального расслабленного состояния.
  • В эукариотических клетках ДНК обернута вокруг белков, известных как гистоны, с образованием структур, называемых нуклеосомами.
Ключевые термины
  • нуклеосомы : основная субъединица хроматина, состоящая из немногим менее двух витков ДНК, обернутых вокруг набора из восьми белков, называемых гистонами.
  • гистоны : основные белковые компоненты хроматина, которые действуют как катушки, вокруг которых наматывается ДНК.

Эукариот содержит четко выраженное ядро, тогда как у прокариот хромосома находится в цитоплазме в области, называемой нуклеоидом. В эукариотических клетках синтез ДНК и РНК происходит в отделе от синтеза белка. В прокариотических клетках оба процесса протекают вместе. Какие преимущества может иметь разделение процессов? Какие преимущества может иметь их совместное использование?

Эукариотические и прокариотические клетки : эукариот содержит четко определенное ядро, тогда как у прокариот хромосома находится в цитоплазме в области, называемой нуклеоидом.

Размер генома одного из наиболее хорошо изученных прокариот, E.coli, составляет 4,6 миллиона пар оснований (примерно 1,1 мм, если разрезать и растянуть). Так как же это помещается в маленькую бактериальную клетку? ДНК скручивается из-за так называемой сверхспирализации. Суперспирализация означает, что ДНК находится либо под намоткой (менее одного витка спирали на 10 пар оснований), либо над намоткой (более 1 витка на 10 пар оснований) из своего нормального расслабленного состояния. Известно, что некоторые белки участвуют в суперспирализации; другие белки и ферменты, такие как ДНК-гираза, помогают поддерживать сверхспиральную структуру.

Эукариоты, каждая хромосома которых состоит из линейной молекулы ДНК, используют другой тип стратегии упаковки, чтобы разместить свою ДНК внутри ядра. На самом базовом уровне ДНК обернута вокруг белков, известных как гистоны, с образованием структур, называемых нуклеосомами. Гистоны — это эволюционно консервативные белки, богатые основными аминокислотами и образующие октамер. ДНК (которая заряжена отрицательно из-за фосфатных групп) плотно обернута вокруг гистонового ядра. Эта нуклеосома связана со следующей с помощью линкерной ДНК.Это также известно как структура «бусинки на нитке». Затем его прессуют в волокно 30 нм, что составляет диаметр структуры. На стадии метафазы хромосомы наиболее компактны, примерно 700 нм в ширину, и обнаруживаются в ассоциации с белками каркаса.

Эукариотические хромосомы : Эти цифры иллюстрируют уплотнение эукариотической хромосомы.

В интерфазе хромосомы эукариот имеют две отдельные области, которые можно различить путем окрашивания.Плотно упакованная область известна как гетерохроматин, а менее плотная область известна как эухроматин.

Гетерохроматин обычно содержит гены, которые не экспрессируются, и находится в областях центромеры и теломер. Эухроматин обычно содержит гены, которые транскрибируются, причем ДНК упакована вокруг нуклеосом, но не уплотняется.

Типы РНК

РНК — это нуклеиновая кислота, которая производит белки из кода, предоставленного ДНК, посредством процессов транскрипции и трансляции.

Цели обучения

Опишите структуру и функцию РНК

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Азотистые основания в РНК включают аденин (A), гуанин (G), цитозин (C) и урацил (U).
  • Информационная РНК (мРНК) переносит код от ДНК к рибосомам, а транспортная РНК (тРНК) преобразует этот код в пригодную для использования форму.
  • Рибосомы — это места, где тРНК и рРНК собирают белки.
  • РНК
  • отличается от ДНК тем, что она одноцепочечная, содержит урацил вместо тимина, несет код для создания белков вместо того, чтобы управлять всеми функциями клетки, и имеет рибозу в качестве пятиуглеродного сахара вместо дезоксирибозы.
Ключевые термины
  • кодон : последовательность из трех соседних нуклеотидов, которые кодируют конкретную аминокислоту во время синтеза или трансляции белка
  • транскрипция : синтез РНК под руководством ДНК

Структура и функции РНК

Двумя основными типами нуклеиновых кислот являются дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК). ДНК — это генетический материал всех живых организмов, который находится в ядрах эукариот, хлоропластах и ​​митохондриях.У прокариот ДНК не заключена в мембранную оболочку.

Другой тип нуклеиновой кислоты, РНК, в основном участвует в синтезе белка. Как и в ДНК, РНК состоит из мономеров, называемых нуклеотидами. Каждый нуклеотид состоит из трех компонентов: азотистого основания, пентозного (пятиуглеродного) сахара, называемого рибозой, и фосфатной группы. Каждое азотистое основание в нуклеотиде присоединено к молекуле сахара, которая присоединена к одной или нескольким фосфатным группам.

Структура РНК : нуклеотид состоит из трех компонентов: азотистого основания, пентозного сахара и одной или нескольких фосфатных групп.Остатки углерода в пентозе пронумерованы от 1 ‘до 5’ (штрих отличает эти остатки от остатков в основании, которые пронумерованы без использования штрихового обозначения). Основание прикреплено к положению 1 ‘рибозы, а фосфат присоединено к положению 5’. Когда образуется полинуклеотид, 5′-фосфат входящего нуклеотида присоединяется к 3′-гидроксильной группе в конце растущей цепи. Два типа пентозы содержатся в нуклеотидах: дезоксирибоза (содержится в ДНК) и рибоза (содержится в РНК).Дезоксирибоза похожа по структуре на рибозу, но имеет H вместо OH в положении 2 ‘. Основания можно разделить на две категории: пурины и пиримидины. Пурины имеют двойную кольцевую структуру, а пиримидины — одинарное кольцо.

В РНК азотистые основания незначительно отличаются от оснований ДНК. Присутствуют аденин (A), гуанин (G) и цитозин (C), но вместо тимина (T) пиримидин, называемый урацилом (U), соединяется с аденином. РНК представляет собой одноцепочечную молекулу по сравнению с двойной спиралью ДНК.

Молекулы ДНК никогда не покидают ядро, а вместо этого используют посредника для связи с остальной частью клетки. Этим посредником является информационная РНК (мРНК). Когда необходимо произвести белки, мРНК проникает в ядро ​​и прикрепляется к одной из цепей ДНК. Будучи комплементарным, последовательность азотистых оснований РНК противоположна ДНК. Это называется транскрипцией. Например, если цепь ДНК читает TCCAAGTC, то цепь мРНК будет читать AGGUUCAG. Затем мРНК переносит код из ядра в органеллы, называемые рибосомами, для сборки белков.

Когда мРНК достигает рибосом, они не читают инструкции напрямую. Вместо этого другой тип РНК, называемый транспортной РНК (тРНК), должен переводить информацию из мРНК в пригодную для использования форму. ТРНК прикрепляется к мРНК, но с противоположными парами оснований. Затем он считывает последовательность наборов из трех оснований, называемых кодонами. Каждое возможное трехбуквенное расположение букв A, C, U, G (например, AAA, AAU, GGC и т. Д.) Представляет собой конкретную инструкцию, а соответствие этих инструкций и аминокислот известно как «генетический код».«Хотя существуют исключения или вариации кода, стандартный генетический код сохраняется для большинства организмов.

Рибосома действует как гигантский зажим, удерживая всех игроков на месте и способствуя как спариванию оснований между матричной и транспортной РНК, так и химическому связыванию между аминокислотами. Рибосома имеет особые субъединицы, известные как рибосомные РНК (рРНК), потому что они функционируют в рибосоме. Эти субъединицы не содержат инструкций по созданию определенных белков (т.е., они не являются матричными РНК), а вместо этого являются неотъемлемой частью рибосомного аппарата, который используется для создания белков из мРНК. Создание белков путем чтения инструкций в мРНК обычно известно как «трансляция».

22.7: Репликация ДНК, двойная спираль и синтез белка

Ранее мы заявляли, что дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) хранит генетическую информацию, а рибонуклеиновая кислота (РНК) отвечает за передачу или выражение генетической информации, направляя синтез тысяч белков. содержится в живых организмах.Но как нуклеиновые кислоты выполняют эти функции? Требуются три процесса: (1) репликация , в которой создаются новые копии ДНК; (2) транскрипция , в которой сегмент ДНК используется для производства РНК; и (3) трансляция , при которой информация в РНК транслируется в последовательность белка.

Репликация

Новые клетки постоянно образуются в организме в процессе деления клеток. Чтобы это произошло, ДНК в делящейся клетке должна быть скопирована в процессе, известном как репликация.Комплементарное спаривание оснований двойной спирали обеспечивает готовую модель того, как происходит генетическая репликация. Если две цепи двойной спирали раздвинуть, разрывая водородную связь между парами оснований, каждая цепь может действовать как шаблон или паттерн для синтеза новой комплементарной цепи ДНК.

Ядро содержит все необходимые ферменты, белки и нуклеотиды, необходимые для этого синтеза. Короткий сегмент ДНК «расстегивается», так что две нити в сегменте разделяются и служат матрицами для новой ДНК.ДНК-полимераза, фермент, распознает каждое основание в цепи матрицы и сопоставляет ее с комплементарным основанием в свободном нуклеотиде. Затем фермент катализирует образование сложноэфирной связи между 5′-фосфатной группой нуклеотида и 3′-концом ОН новой растущей цепи ДНК. Таким образом, каждая цепь исходной молекулы ДНК используется для создания дубликата своего бывшего партнера (рисунок \ (\ PageIndex {1} \)). Какая бы информация ни была закодирована в исходной двойной спирали ДНК, теперь она содержится в каждой повторной спирали.Когда клетка делится, каждая дочерняя клетка получает одну из этих копий и, таким образом, всю информацию, которой изначально обладала родительская клетка.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): схематическая диаграмма репликации ДНК. Репликация ДНК происходит путем последовательного распаковывания сегментов двойной спирали. Каждый новый нуклеотид помещается в нужное положение с помощью ДНК-полимеразы и добавляется к растущей цепи за счет образования фосфатноэфирной связи. Таким образом, две двойные спирали образуются из одной, и каждая состоит из одной старой цепи и одной новой цепи, результат называется полуконсервативных репликаций .(Это представление упрощено; в репликацию вовлечено гораздо больше белков.)

Пример \ (\ PageIndex {1} \)

Сегмент одной цепи молекулы ДНК имеет последовательность 5’‑ TCCATGAGTTGA ‑ 3 ‘. Какова последовательность нуклеотидов в противоположной или комплементарной цепи ДНК?

Решение

Зная, что две цепи антипараллельны и что основание Т спарено с A, а основание C спаривается с G, последовательность комплементарной цепи будет 3′-AGGTACTCAACT ‑ 5 ′ (также может быть записана как TCAACTCATGGA).

Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)

Сегмент одной цепи молекулы ДНК имеет последовательность 5’‑ CCAGTGAATTGCCTAT ‑ 3 ‘. Какова последовательность нуклеотидов в противоположной или комплементарной цепи ДНК?

Что мы имеем в виду, когда говорим, что информация закодирована в молекуле ДНК? ДНК организма можно сравнить с книгой, содержащей инструкции по сборке модели самолета или вязанию свитера. Буквы алфавита объединены в слова, и эти слова побуждают человека выполнять определенные операции с определенными материалами.При правильном соблюдении всех указаний получается модель самолета или свитера.

В ДНК определенные последовательности нуклеотидов вдоль цепей кодируют направления построения организма. Подобно тому, как видел означает одно на английском языке, а был означает другое, последовательность оснований CGT означает одно, а TGC означает другое. Хотя в генетическом коде ДНК всего четыре буквы — четыре нуклеотида, их последовательность по цепочкам ДНК может варьироваться настолько широко, что хранение информации практически неограничено.

Транскрипция

Чтобы наследственная информация в ДНК была полезной, она должна быть «выражена», то есть использоваться для управления ростом и функционированием организма. Первым шагом в процессах, составляющих экспрессию ДНК, является синтез РНК с помощью матричного механизма, который во многом аналогичен репликации ДНК. Поскольку синтезируемая РНК является дополнительной копией информации, содержащейся в ДНК, синтез РНК называется транскрипцией. Между репликацией и транскрипцией есть три ключевых различия:

  1. Молекулы РНК намного короче молекул ДНК; только часть одной цепи ДНК копируется или транскрибируется для образования молекулы РНК.
  2. РНК
  3. построена из рибонуклеотидов, а не из дезоксирибонуклеотидов.
  4. Вновь синтезированная цепь РНК не остается связанной с последовательностью ДНК, с которой она была транскрибирована.

Последовательность ДНК, которая транскрибируется для образования РНК, называется цепочкой матрицы , а комплементарная последовательность на другой цепи ДНК называется информационной цепью , кодирующей или , . Чтобы инициировать синтез РНК, две нити ДНК раскручиваются в определенных участках молекулы ДНК.Рибонуклеотиды притягиваются к разворачивающейся области молекулы ДНК, начиная с 3′-конца цепи-матрицы, в соответствии с правилами спаривания оснований. Тимин в ДНК требует аденина в РНК, цитозин определяет гуанин, гуанин требует цитозина, а аденин требует урацила. РНК-полимераза — фермент — связывает комплементарный рибонуклеотид и катализирует образование сложноэфирной связи между рибонуклеотидами, реакцию, очень похожую на реакцию, катализируемую ДНК-полимеразой (рис. \ (\ PageIndex {2} \)).Синтез цепи РНК происходит в направлении от 5 ‘к 3’, антипараллельно цепи матрицы. Только короткий сегмент молекулы РНК связан водородными связями с цепью матрицы в любой момент во время транскрипции. Когда транскрипция завершена, РНК высвобождается, и спираль ДНК восстанавливается. Нуклеотидная последовательность цепи РНК, образованной во время транскрипции, идентична последовательности соответствующей кодирующей цепи ДНК, за исключением того, что U заменяет T.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): схематическая диаграмма транскрипции РНК из шаблона ДНК.Представление РНК-полимеразы пропорционально намного меньше, чем фактическая молекула, которая включает около 50 нуклеотидов одновременно.

Пример \ (\ PageIndex {2} \)

Часть матричной цепи гена имеет последовательность 5′-TCCATGAGTTGA-3 ‘. Какая последовательность нуклеотидов в РНК образована из этой матрицы?

Решение

При ответе на этот вопрос необходимо помнить четыре вещи: (1) цепь ДНК и цепь РНК, которые синтезируются, антипараллельны; (2) РНК синтезируется в направлении от 5 ‘к 3’, поэтому транскрипция начинается с 3 ‘конца цепи матрицы; (3) рибонуклеотиды используются вместо дезоксирибонуклеотидов; и (4) пары оснований тимина (T) с аденином (A), пары оснований A с урацилом (U; в РНК) и пары оснований цитозина (C) с гуанином (G).Последовательность определена как 3’-AGGUACUCAACU ‑ 5 ‘(также может быть записана как 5′-UCAACUCAUGGA ‑ 3’).

Упражнение \ (\ PageIndex {2} \)

Часть матричной цепи гена имеет последовательность 5′-CCAGTGAATTGCCTAT-3 ‘. Какая последовательность нуклеотидов в РНК образована из этой матрицы?

Три типа РНК образуются во время транскрипции: матричная РНК (мРНК), рибосомная РНК (рРНК) и транспортная РНК (тРНК).Эти три типа РНК различаются по функции, размеру и процентному содержанию от общей клеточной РНК (Таблица \ (\ PageIndex {1} \)). мРНК составляет лишь небольшой процент от общего количества РНК в клетке, прежде всего потому, что каждая молекула мРНК существует в течение относительно короткого времени; он постоянно деградирует и повторно синтезируется. Молекулярные размеры молекулы мРНК варьируются в зависимости от количества генетической информации, содержащейся в данной молекуле. После транскрипции, которая происходит в ядре, мРНК переходит в цитоплазму, неся генетическое сообщение от ДНК к рибосомам, участкам синтеза белка.В другом месте мы увидим, как мРНК напрямую определяет последовательность аминокислот во время синтеза белка.

Таблица \ (\ PageIndex {1} \): Свойства клеточной РНК в Escherichia coli
Тип Функция Приблизительное количество нуклеотидов Процент общей клеточной РНК
мРНК коды белков 100–6 000 ~ 3
рРНК компонент рибосом 120–2900 83
тРНК адаптерная молекула, доставляющая аминокислоту на рибосому 75–90 14

Рибосомы — это клеточные субструктуры, в которых синтезируются белки.Они содержат около 65% рРНК и 35% белка, удерживаемых вместе многочисленными нековалентными взаимодействиями, такими как водородные связи, в общей структуре, состоящей из двух глобулярных частиц неравного размера.

Молекулы тРНК, которые доставляют аминокислоты (по одной за раз) к рибосомам для построения белков, отличаются друг от друга видами аминокислот, которые каждая специально предназначена для переноса. Набор из трех нуклеотидов, известный как кодон, на мРНК определяет, какой вид тРНК добавит свою аминокислоту в растущую цепь.Каждая из 20 аминокислот, содержащихся в белках, имеет по крайней мере один соответствующий вид тРНК, а большинство аминокислот имеют более одной.

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): Передача РНК. (а) В двумерной структуре молекулы тРНК дрожжей для фенилаланина аминокислота связывается с акцепторным стержнем, расположенным на 3′-конце первичной последовательности тРНК. (Нуклеотиды, которые здесь специально не идентифицированы, представляют собой слегка измененные аналоги четырех обычных рибонуклеотидов A, U, C и G.) (b) Обратите внимание, что в трехмерной структуре дрожжевой фенилаланиновой тРНК петля антикодона находится на внизу, а шток приемника — вверху справа.(c) Это показывает модель заполнения пространства тРНК.

Двумерная структура молекулы тРНК имеет три отличительных петли, напоминающих клеверный лист (рисунок \ (\ PageIndex {3} \)). На одной петле находится последовательность из трех нуклеотидов, которая варьируется для каждого вида тРНК. Этот триплет, называемый антикодоном, комплементарен кодону мРНК и спарен с ним. На противоположном конце молекулы находится акцепторный стержень, к которому прикреплена аминокислота.

Синтез белка

Примечание : Теперь мы знаем, что, хотя транскрибируется 80% генома человека, только 1% кодирует белки.Если да, то что делает остальная транскрибированная РНК? Мы знаем, что, хотя каждая клетка содержит полную копию ДНК человека, одни и те же последовательности ДНК не экспрессируются в каждой клетке. Клетки сердца отличаются от клеток печени, которые отличаются от клеток мозга и клеток почек. Мы считаем, что РНК участвует в регуляции экспрессии ДНК. Если РНК определяет, какие последовательности ДНК экспрессируются, и устанавливает время и продолжительность экспрессии гена, это может помочь объяснить, почему каждый вид клетки выполняет определенную работу, несмотря на то, что все они содержат полную последовательность ДНК.Исследования стволовых клеток, которые способны дифференцироваться в любые клетки организма, открывают большие перспективы для будущего лечения различных генетических заболеваний, включая рак.


неполярный полярный базовый кислая (стоп-кодон)

3. От аминокислоты к белку : после того, как каждая новая аминокислота выходит с конвейера, она присоединяется к концу растущей пептидной цепи.Помните, что хотя базовая единица каждой аминокислоты идентична, присоединенная группа R придает каждой аминокислоте уникальные физические свойства. Хороший способ представить это — представить цепочку, состоящую из бусинок разных типов.

Вот анимация, которая показывает, как работает весь процесс.

Трехмерная структура : Представьте, что каждая цепочка аминокислот, пептид, подобна длинной нити. «Первичная структура» белка — это состав самих нитей.«Вторичная структура» белка — это способ, которым эти пряди сплетаются вместе, когда пряди волос сплетаются вместе в косу или когда волокна переплетаются в лист ткани. «Третичная структура» белка — это способ, которым эти заплетенные нити скручиваются и складываются, образуя сложную трехмерную структуру. Например, подумайте, как из пряжи связать шапку, носок или варежку; каждый имеет уникальную трехмерную форму.


Мутация : Теперь, когда вы понимаете, как читать ДНК, давайте подумаем о том, что происходит, когда происходит мутация.Мутация — это изменение ДНК. Изменения могут произойти при возникновении ошибки копирования или при повреждении ДНК радиацией или химическими токсинами. Когда происходят изменения, это обычно плохо, но, в зависимости от типа изменения, оно может быть незначительным или очень серьезным. Вот некоторые возможности: Одна буква в последовательности ДНК может быть заменена на другую. Буква (или последовательность букв) может быть вставлена ​​ или удалена . Последовательность букв может быть перевернутой (вырезать, перевернуть и вставить заново).Последовательность букв может быть дублирована один или несколько раз. Представьте, что вместо Cs, Gs, As и Ts ДНК мы используем предложение, в котором каждое слово является кодоном. Вот как это предложение может выглядеть после каждого вида мутации:

Оригинал : Быстрая коричневая лиса перепрыгнула через ленивую собаку.

Замена : Быстрый коричневый fo g перепрыгнул через ленивую собаку. (Буква x превратилась в g. Предложение осталось понятным, но значение немного изменилось.Это также иногда называют «точечной мутацией», потому что она затрагивает только одну точку в последовательности ДНК.)

Вставка : Быстрая коричневая лисица гюмпе голубь элаз идог. (Одна буква g , вставленная после x, сдвигает буквы вправо, изменяя разрывы между кодонами слов и делая все после вставки бессмысленным. Однако мы случайно создали слово «голубь», которое было непреднамеренно, но имеет значение . Может, это полезная мутация?

Удаление : Быстрый коричневый foj umpedo vert hel azyd og.(После удаления одной буквы x каждая буква сдвигается на одну позицию влево. Предложение имеет смысл до момента мутации, но затем становится зашифрованным.)

Удаление нескольких букв : Быстрая лиса перепрыгнула через ленивую собаку. (Если удаляется весь кодон, сдвига влево или вправо не происходит. Предложение остается понятным, но значение может измениться. Однако если удаление не происходит точно в месте разрыва кодона, это будет больше похоже на предыдущие два примера.)

Inversion : Быстрый muj xof nworb ped поверх ленивой собаки. (Перевернутая часть не имеет смысла, но остальные слова остаются без изменений.)

Дублирование : Быстрая коричневая лиса, коричневая лисица, коричневая лисица перепрыгнула через ленивую собаку. (Дублирование brown fox делает предложение немного сложнее для понимания, но, поскольку были продублированы полные кодоны, оно остается понятным. Если дублирование произошло между кодонами, это могло бы быть гораздо большим беспорядком.)

Транслокация : фрагмент ДНК вырезан из одной хромосомы и вставлен в другую.

Как работают ДНК и белки

E ВСЕ НА Земля состоит из атомов, большинство из которых плотно прилегают друг к другу в форме минералов. Жизнь находит свое применение в минералах — спросите коралловый риф, — но ее суть заключается в атомах, расположенных как отдельные молекулы, и в способе их взаимодействия.

Послушайте эту историю

Ваш браузер не поддерживает элемент

Слушайте на ходу

Загрузите приложение Economist и слушайте статьи, где бы вы ни находились

Играйте в приложении Играйте в приложении

Биологические молекулы отличаются друг от друга по-разному. Во-первых, они действительно могут быть очень большими. Простые неорганические молекулы, из которых состоит воздух и океаны, обычно содержат всего несколько атомов, а часто всего два или три. Многие биологические молекулы содержат тысячи. Некоторые из них содержат миллиарды. Эти молекулы не только большие, но и имеют четкую структуру.Более того, эти структуры можно воссоздать с точностью до атома.

Эти отчетливо похожие на жизнь качества проистекают из того факта, что у биологических молекул есть цели, переданные им в процессе эволюции. Например, жизни нужны молекулы, которые могут катализировать химические реакции, и молекулы, которые могут хранить и передавать генетическую информацию, необходимую для создания этих катализаторов. Этим требованиям удовлетворяют два вида больших молекул: белки, которые выполняют большую часть катализа, а также многое другое, и нуклеиновые кислоты, которые в основном хранят и передают информацию.

Нуклеиновые кислоты и белки являются линейными полимерами; длинные неразветвленные цепочки из похожих на вид компонентов, например бумажных цепочек на детской вечеринке или бусинок на ожерельях. В обоих случаях диапазон составляющих «мономеров» — звеньев бумажной цепочки или бусинок — ограничен. Нуклеиновые кислоты состоят всего из пяти различных мономеров, известных как нуклеотиды; белки обычно состоят из 20 различных разновидностей аминокислот. В обоих случаях сборка цепей происходит по одному звену за раз с использованием определенного типа химической реакции.Нуклеотиды связаны вместе с помощью так называемых сложноэфирных связей; белки, использующие так называемые пептидные связи.

Этот линейный модульный подход означает, что одно и то же оборудование может производить множество разных молекул. Все, что требуется, — это система, которая может катализировать добавление нового мономера к удлиняющейся цепи, способ сообщить этой системе, какой тип мономера добавить следующим, и определенная настойчивость. Типичный человеческий белок состоит примерно из 400 аминокислот; некоторые намного длиннее.Молекулы ДНК, одного из двух типов нуклеиновых кислот жизни, еще намного длиннее. Самая короткая молекула ДНК человека имеет длину около 17 000 нуклеотидов; самые длинные состоят из более 100 метров.

Порядок, в котором появляются эти нуклеотиды, определяет, какая информация хранится в ДНК . Порядок различных аминокислот определяет форму созданного из них белка, контролируя способ сворачивания цепи. Этот процесс может создавать огромное количество форм и возможностей, все из которых зависят только от порядка расположения аминокислот.

Тот факт, что и белки, и ДНК представляют собой упорядоченные модульные цепи, не только отражает легкость, с которой могут быть получены такие молекулы. Это также то, что делает возможной самую важную вещь, которую каждый должен знать о молекулярной биологии. Порядок нуклеотидов в конкретных последовательностях ДНК — генах — определяет порядок аминокислот в конкретных белках.

В DNA система, которая катализирует создание нового полимера, представляет собой механизм, называемый полимеразой DNA , которая состоит из ряда белковых субъединиц.Он получает инструкции относительно того, какой вид нуклеотида добавить следующим, из уже существующей части ДНК , используемой в качестве матрицы.

Четыре разных нуклеотида, используемые в ДНК , различаются химическим «основанием», которое они несут; основания представляют собой аденин ( A ), цитозин ( C ), гуанин ( G ) и тимин ( T ). Одно из открытий, которое привело Фрэнсиса Крика и Джеймса Уотсона к их модели двойной спирали ДНК в 1953 году, заключалось в том, что ДНК всегда содержит такое же количество C s, что и G, s, и A s, как T с.

Нуклеотид, несущий гуанин, может свободно соединяться друг с другом на другой цепи ДНК , несущей цитозин; нуклеотиды, несущие аденин и тимин, могут делать то же самое. Это основа двойной спирали, которая состоит из двух молекул ДНК , обернутых друг вокруг друга. Когда у одного есть тимин, у другого есть аденин, а где у одного есть гуанин, у другого есть цитозин; притяжение между этими парными основаниями удерживает две нити вместе. Это также объясняет, почему существует такое же количество G s, как C s и A s как T s.

Конец статьи, в которой была раскрыта эта структура, может похвастаться одним из величайших недооцененных моментов за все время: «От нашего внимания не ускользнуло то, что определенная пара, которую мы постулировали, сразу же предполагает возможный механизм копирования генетического материала». Разархивируйте двойную спираль, и каждая из двух нитей станет шаблоном для переделки другой. Когда полимераза встречает T на существующей цепи, она добавляет A , и наоборот; он меняет местами G s на C s аналогичным образом.

При копировании ДНК таким образом образуются две двойные спирали, каждая из которых содержит одну и ту же последовательность пар оснований, то есть одинаковую информацию. Когда одна из новых двойных спиралей попадает в яйцеклетку или сперматозоид, вся записанная на ней информация, «генетический материал» Уотсона и Крика, передается следующему поколению.

Более того, если сообщение изменится — возможно, из-за мутации, в которой случайный кусочек космического излучения превращает A в G — новую последовательность обычно можно скопировать так же хорошо, как и старую. .Тот факт, что степень воспроизводимости фрагмента ДНК не зависит от того, что в нем говорится, позволяет мутациям сохраняться достаточно долго, чтобы эволюция могла найти те, которые приносят пользу. Стивен Беннер, биохимик, суммирует это фундаментальное и жизненно важное свойство DNA с помощью аккуратного акронима COSMIC LOPER : «Способность к поиску пространства мутаций независимо от опасений по поводу потери свойств, необходимых для репликации». Без способа хранения генома COSMIC LOPER жизнь в чем-либо подобном ее земной форме не могла бы существовать.

Увеличение массы

Производство белков также требует системы, катализирующей добавление следующего мономера к удлиняющейся цепи, и способа узнать, какой мономер добавить следующим. На этот раз катализатор представляет собой сложный элемент молекулярного механизма, называемый рибосомой, а шпаргалка «какой-мономер-следующий» представляет собой отредактированную копию некоторой информации о последовательности, хранящейся в нуклеотидах генома.

Для этого процесса требуется посредник: РНК , нуклеиновая кислота, очень близкая к ДНК , но не образующая двойных спиралей и имеющая пятое основание, называемое урацилом ( U ), вместо ДНК ‘s тимин.Сначала система, называемая полимеразой РНК , использует последовательность ДНК в качестве матрицы для создания части РНК таким же образом, как полимераза ДНК создает новую цепь при репликации. Затем этот транскрипт преобразуется в так называемый мессенджер РНК (m РНК ).

Это сообщение затем читается рибосомой. Каждая тройка букв в m RNA сообщает механизму трансляции, какую из различных разновидностей аминокислоты добавить следующей.Связь между этими различными триплетами нуклеотидов и аминокислотами, к которым они относятся, является генетическим кодом, поэтому триплеты называются кодонами.

Расшифровка m RNA для создания белка намного сложнее, чем просто сопоставление нового нуклеотида с существующим, как это делают полимеразы DNA и RNA . В результате рибосома представляет собой гораздо более крупный и сложный элемент молекулярного механизма. В то время как полимераза DNA состоит только из белков, в рибосому также примешано некоторое количество РНК , и для распознавания кодонов и добавления соответствующих аминокислот используются другие маленькие кусочки материала, RNA s.По мере того, как цепь удлиняется, притяжение и отталкивание между ее различными аминокислотами приводят к тому, что она складывается в требуемую форму (хотя иногда помогают другие белки, называемые шаперонинами).

У человека геном содержит более 21000 последовательностей ДНК , которые описывают белки, и человеческие клетки обладают способностью редактировать РНК , созданную из некоторых из этих последовательностей, для получения ряда различных m RNA s, что позволяет им чтобы производить как минимум в четыре раза больше белков, а может, и в десять раз больше.У бактерии Escherichia coli , наиболее изученной в лабораториях, геном описывает всего 4285 различных белков. Но этого все еще достаточно, чтобы обеспечить все белки, используемые в рибосомах и различных полимеразах, чтобы катализировать все реакции, которые создают другие молекулы, необходимые бактерии, например те, которые составляют ее внешнюю поверхность, и расщеплять пищу. он использует, чтобы обеспечить энергию, которая движет всем остальным.

В успешно растущей E. coli содержится около 3 млн индивидуальных белковых молекул, что составляет 55% сухой массы организма.Всего 300 000 молекул РНК — в основном РНК по количеству и в основном рибосомная РНК по весу, — которые составляют 20% сухой массы. Миллионы молекул, участвующих в создании мембран и клеточной стенки, которые определяют внешнюю поверхность клетки, составляют 15% сухой массы. Все остальное — совокупность молекул, участвующих в производстве энергии из пищи и ее хранении, компоненты, необходимые для создания более крупных молекул, различные другие губбины и сама ДНК — вместе составляют последние 10%.

Однако стоит помнить, что есть одна последняя жизненно важная молекула, и это та, которая присутствует в наибольшем количестве. Сухая масса клетки, измеренная в лаборатории, составляет всего треть от общей массы, которую она имеет при жизни. Остальные две трети — это старый добрый H 2 O, растворитель, в котором находится все остальное и который позволяет проводить большую часть необходимой химии. Большие сложные молекулы — уникальное и замечательное вещество жизни. Но жизни тоже нужна вода. ■

В этой серии об уровнях жизни
1 Большие молекулы биологии
2 Клетки и способы их создания
3 Создание органов
4 История жизни
5 Что такое вид, в любом случае?
6 Поиск живых планет

Эта статья появилась в кратком разделе «Школы» печатного издания под заголовком «Цепи и реакции»

Объяснение уроков: Типы РНК

компоненты, которые составляют молекулы РНК и различают тРНК, мРНК и рРНК.

Когда мы начали изучать генетику и молекулярную биологию, нас учили, что ДНК, или дезоксирибонуклеиновая кислота, является молекулой жизнь. Кодируя информацию в своих последовательностях с использованием генетического кода, ДНК несет в себе инструкции, необходимые каждому живому организму. выжить. Однако, хотя эта молекула чрезвычайно важна, она не действует сама по себе. Чтобы ДНК могла диктуют каждый физический и функциональный аспект жизни, высокоэффективная система функционирует за кулисами, управляемая другим нуклеиновая кислота, РНК.

РНК

, или рибонуклеиновая кислота, необходима для переноса и интерпретации генетической информации, переносимой ДНК, и играет ключевую роль в выполнении инструкций, кодируемых ДНК. Эти крошечные молекулы РНК оказывают мощное влияние на клеточную выживаемость и характеристики. Благодаря исследованиям ученые постоянно открывают новые способы использования РНК, например, в вакцинации и молекулярной терапии.

Определение: ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота)

ДНК — это молекула, несущая генетические инструкции для жизни.Он состоит из двух нуклеотидных цепей, которые обвиваются вокруг каждой. другие образуют двойную спираль.

Определение: РНК (рибонуклеиновая кислота)

РНК представляет собой одноцепочечный полинуклеотид, который помогает в передаче генетической информации и ее интерпретации. информация для синтеза белков. В некоторых вирусах РНК несет генетический материал вместо ДНК.

Прежде чем мы углубимся в различные типы РНК и функции, которые они выполняют, давайте начнем с изучения строение молекулы РНК.Мы также рассмотрим различия между структурами ДНК и РНК.

И ДНК, и РНК представляют собой нуклеиновые кислоты, состоящие из полинуклеотидных цепей. Это означает, что они представляют собой длинные полимерные цепи, состоящие из повторяющихся единиц, называемых нуклеотидами. Каждый отдельный нуклеотид состоит из пентозного сахара, фосфатной группы и азотистое основание, как показано на рисунке 1.

Ключевой термин: нуклеотид

Нуклеотид представляет собой мономер полимера нуклеиновой кислоты. Каждый нуклеотид состоит из пентозного сахара, фосфатной группы и азотистое основание.

На уровне нуклеотидов мы сталкиваемся с некоторыми фундаментальными различиями между ДНК и РНК. Для начала, хотя оба Нуклеотиды ДНК и РНК имеют пентозный сахар, молекулы сахара у них немного различаются. Например, в ДНК пентозный сахар называется дезоксирибозой, тогда как в РНК пентозный сахар называется рибозой. На рисунке 2 показаны структуры двух сахаров. молекулы.

Можете ли вы определить, чем отличаются эти две молекулы сахара? В положении 2 ‘углерода рибоза имеет кислород атом, а дезоксирибоза — нет.Вот почему молекула сахара в ДНК называется дезоксирибозой. В нем на один атом кислорода меньше чем молекула сахара рибоза.

Еще одно ключевое различие между ДНК и РНК заключается в их азотистых основаниях. Вы можете вспомнить, что в ДНК четыре различные азотистые основания: аденин (A), гуанин (G), тимин (T) и цитозин (C). Из них аденин и гуанин пурины и имеют двойное кольцо, тогда как тимин и цитозин — пиримидины и имеют одно кольцо.

Вы также можете помнить, что две цепи ДНК удерживаются вместе водородными связями между азотистыми основаниями противоположные цепи, в соответствии с правилами комплементарного спаривания оснований: аденин связывается с тимином двумя водородными связями, а гуанин связывается с цитозином тремя водородными связями.

Азотистые основания РНК аналогичны основаниям ДНК, с одним ключевым отличием: в РНК заменен тимин (T). с урацилом (U). Урацил также принадлежит к семейству пиримидинов и соединяется с аденином так же, как тимин. делает, двумя водородными связями. На рисунке 3 вы можете увидеть структуры различных азотистых оснований.

Когда мы впервые изучили структуру ДНК, первое, что мы узнали, — это ее характеристики. двухцепочечная винтовая форма.Хотя состав РНК очень похож на состав ДНК, обычно требуется форма цельной нити. Однако, поскольку она содержит азотистые основания, РНК иногда может образовывать двухцепочечные структуры. посредством комплементарного спаривания оснований, как мы узнаем далее в этом объяснении. Вы можете увидеть схему однониточного Молекула РНК на рисунке 4.

Пример 1: Описание структуры РНК

Что из следующего правильно описывает структуру молекулы РНК?

  1. Молекула РНК состоит из одной цепи нуклеотидов, соединенных сахарно-фосфатным остовом.
  2. Молекула РНК состоит из двух цепей аминокислот, соединенных водородными связями, образующимися между аминогруппами.
  3. Молекула РНК состоит из одной цепи аминокислот, соединенных пептидными связями.
  4. Молекула РНК состоит из двух цепей нуклеотидов, соединенных водородными связями, которые образуются между комплементарными пар оснований.
  5. Молекула РНК образуется, когда две молекулы ДНК взаимодействуют и соединяются вместе, образуя более сложную структуру.

Ответ

Во всех живых клетках есть два типа нуклеиновых кислот, участвующих в хранении, переносе и интерпретации генетических данных. Информация. ДНК или дезоксирибонуклеиновая кислота — это молекула, которая хранит генетическую информацию в форме генетического кода. В своих различных формах РНК помогает передавать эту генетическую информацию в синтезирующий белок аппарат клетки, а также помогает преобразовать генетический код в белки, которые выполняют различные функции в клетке.

Поскольку РНК является нуклеиновой кислотой, она состоит из отдельных единиц, называемых нуклеотидами, которые связаны вместе, образуя длинный полинуклеотидная цепь. Из вариантов, приведенных в вопросе, мы можем сразу исключить те, которые описывают РНК как цепи аминокислот, поскольку мы знаем, что РНК составляют нуклеотиды, а не аминокислоты.

Каждый нуклеотид в РНК состоит из пентозного сахара, фосфатной группы и азотистого основания. Чтобы сформировать длинный полинуклеотидной цепи, каждый нуклеотид связан со следующим фосфодиэфирной связью, которая связывает фосфатную группу один нуклеотид к пентозному сахару следующего.Поэтому позвоночник молекулы РНК называется позвоночником. сахарно-фосфатный остов, и это то, что скрепляет нуклеотиды в полинуклеотидной цепи.

Хотя ДНК встречается в природе в форме двухцепочечной спирали, с которой мы знакомы, РНК обычно существует как однонитка нуклеотидов. Имея эту информацию, мы можем просмотреть параметры в вопросе и выбрать описание, которое лучше всего подходит для РНК.

Правильный вариант — вариант А.Молекула РНК состоит из одной цепи нуклеотидов, соединенных сахарно-фосфатный остов.

Теперь, когда мы ясно понимаем структуру РНК и ее отличия от ДНК, мы можем обратить внимание на различные типы РНК и различные функции, которые они выполняют.

В 1958 году Фрэнсис Крик, работа которого способствовала открытию двойной спирали. структура ДНК, предложенная центральная догма молекулярной биологии, которая резюмирует процесс преобразования инструкций кодируется ДНК в функциональные белки.На рисунке 5 показано молекулярное резюме центральной догмы. РНК в ее различных формах, связывает весь процесс вместе, выполняя различные роли на каждой стадии центральной догмы. Давай быстро поймем, что центральная догма означает.

Ключевой термин: центральная догма

Центральная догма молекулярной биологии описывает процесс преобразования инструкций, закодированных ДНК, в РНК, а затем в функциональные белки.

Когда организмы растут и размножаются, их клетки делятся.Чтобы гарантировать, что каждая новая клетка получит копию генетического информацию, ДНК реплицирует сама себя. Это представляет собой первый процесс, включенный в центральную догму.

Ключевой термин: репликация ДНК

Репликация ДНК — это процесс, при котором две идентичные молекулы ДНК производятся из одной исходной молекулы ДНК.

Транскрипция, второй процесс, описывает механизм, с помощью которого ДНК превращается в молекулу РНК. Создавая цепь РНК, комплементарная ДНК, клетка обеспечивает средство для передачи генетической информации от ядро к белковосинтезирующему аппарату клетки.

Ключевой термин: транскрипция

Транскрипция — это процесс преобразования последовательности ДНК в РНК.

Перевод, последний процесс центральной догмы, включает интерпретацию информации, переносимой в РНК. Органеллы, называемые рибосомами, функционируют как белковые синтезирующие единицы, где отдельные аминокислоты связаны друг с другом в порядок, определяемый РНК для образования функциональных белковых молекул.

Ключевой термин: трансляция

Трансляция — это процесс преобразования последовательности мРНК в полипептид, который может сворачиваться в белок.

Теперь, когда мы знакомы с основной схемой центральной догмы, давайте подробнее рассмотрим каждую стадию и понять различные типы РНК и их функции по мере продвижения.

Во время транскрипции участок ДНК считывается в направлении от 3 ‘до 5’ посредством фермент РНК-полимераза. Этот фермент использует последовательность нуклеотидов ДНК в качестве матрицы и синтезирует комплементарный цепь РНК. На рисунке 6 показана простая схема процесса транскрипции.

Фермент РНК-полимераза синтезирует РНК в направлении от 5 ‘к 3′, и следовательно, он начинает синтез с 3’-конца ДНК, как показано на рисунке 6.

Существует несколько различных форм РНК, все из которых синтезируются способом, который мы только что обсудили. мРНК, или информационная РНК отвечает за перенос генетической информации из ядра в цитоплазму для синтеза белка. рРНК, или рибосомная РНК, является неотъемлемой частью структуры рибосом, тогда как тРНК, или транспортная РНК, ведет себя как адаптер для доставки аминокислот в процессе синтеза белка.Мы узнаем больше о каждом из них в этом объяснитель.

Интересно, что у прокариот один тип РНК-полимеразы отвечает за синтез всех этих различных Молекулы РНК, тогда как у эукариот существует несколько различных типов РНК-полимеразы, каждая из которых отвечает за синтез другого типа РНК.

Давайте теперь посмотрим на различные типы молекул РНК, начиная с мРНК или информационной РНК. Когда участок ДНК транскрибируется в мРНК, затем эта мРНК переносит эту генетическую информацию из ядра в цитоплазму, доставка инструкций ДНК в синтезирующий белок аппарат клетки.

Определение: мРНК (информационная РНК)

мРНК — это сообщение, которое транскрибируется из ДНК гена и может быть транслировано для получения соответствующего белка.

В зависимости от потребностей клетки в определенных белках, определенные участки ДНК, называемые генами, выбираются РНК-полимераза транскрибируется в мРНК и в конечном итоге превращается в эти специфические белки.

Давайте подробнее рассмотрим состав молекулы мРНК, как показано на рисунке 7.

Из того, что мы обсуждали ранее относительно центральной догмы, мы знаем, что следующая стадия центральной догмы — это перевод, с участием рибосом, которые осуществляют синтез белка. Следовательно, в самом начале последовательности мРНК находится рибосома. сайт связывания, который вы можете видеть в виде синего кружка на рисунке 7. Во время трансляции этот сайт направляет рибосому для связывания с начало молекулы мРНК. Этот сайт принадлежит к части транскрипта мРНК, называемой нетранслируемой областью, поскольку этот Раздел служит для регулирования процесса трансляции и не несет никакой информации для синтеза белков.В нетранслируемые области транскрипта мРНК показаны синим цветом на рисунке 7.

Мы также узнали, что нуклеиновые кислоты несут информацию, которая кодирует синтез белков через последовательности их азотистые основания. Последовательности из трех нуклеотидов образуют так называемый кодон. Порядок кодонов определяет порядок аминокислот в конечном белке. Кодирующая последовательность мРНК, представленная желтым на рисунке 7, содержит последовательность кодонов.Каждая аминокислота кодируется определенным кодоном; например, кодон CAG представляет собой аминокислоту глутамин.

Определение: Кодон

Кодон представляет собой последовательность из трех нуклеотидов ДНК или РНК, которая соответствует определенной аминокислоте.

Есть также кодоны, которые указывают рибосоме, где начать синтез белка и где его закончить. Они называются стартовые кодоны и стоп-кодоны, соответственно, и представлены красным на рисунке 7. Стартовый кодон всегда AUG, но там три возможных стоп-кодона: UAA, UAG или UGA.Любой из этих трех кодонов способен остановить процесс белковой синтез.

На рисунке 7 на другом конце молекулы мРНК вы заметите повторяющуюся последовательность оснований A. Это называется поли-A-хвост и обычно состоит из примерно 200 остатков аденина. Этот поли-А-хвост помогает стабилизировать молекулу мРНК, способствует его экспорту из ядра и защищает его от разложения ферментами цитоплазмы.

Теперь, если мы хотим представить мРНК на рисунке 7 в последовательности нуклеотидов, она может выглядеть примерно как последовательность на рисунке 8.

Интересно отметить, что у прокариот процесс трансляции может начаться даже до того, как транскрипция полностью завершится. завершенный. Рибосомы в прокариотических клетках могут начинать трансляцию в начале цепи мРНК, даже если цепь еще не полностью синтезирован. Однако у эукариот молекула мРНК сначала должна быть полностью синтезирована, а затем подвергается определенным формам обработки, прежде чем сможет выйти из ядра и передать свою информацию рибосомам для синтез белка в цитоплазме.

Пример 2: Определение типа РНК, участвующей в транскрипции

РНК можно разделить на различные типы в зависимости от ее роли в клетке. Какой тип РНК образуется после раздела кодирующая ДНК подверглась транскрипции?

  1. рРНК
  2. тРНК
  3. миРНК
  4. мРНК
  5. нкРНК

Ответ

Во всех живых клетках ДНК является генетическим материалом, несущим инструкции чтобы клетка выжила и функционировала.

Во время процесса, называемого транскрипцией, часть ДНК преобразуется в РНК с помощью РНК-полимеразы. Этот фермент использует одну нить ДНК в качестве матрицы. для создания дополнительной цепи РНК. Нуклеотиды, используемые в РНК: комплементарен ДНК, но в РНК урацил — это основание, которое дополняет адениновое основание. Таким образом, РНК не содержит тимин, но вместо этого он содержит урацил. Кроме того, сахарная пентоза РНК нуклеотиды содержат гидроксильную группу.Таким образом, это рибоза. Вот почему РНК называется РНК: рибонуклеиновая кислота!

РНК используется клетками для передачи сообщений, содержащихся в генах. Гены разделы ДНК, зашифровывающие инструкции по созданию функциональных единиц, например, конкретный белок или тип РНК.

Теперь нам нужно провести здесь важное различие: считается, что ген «Кодирование», когда производимая им РНК транслируется в белок, но ген считается «некодирующим», когда эта РНК не превращается в белок.Этот тип РНК иногда называют нкРНК, поскольку предложено в варианте E. Но здесь вопрос касается конкретно тип РНК, которая образована из кодирующего участка ДНК. Итак, мы можем исключить выбор E и ищите вариант, который предлагает тип РНК, которая переводится в белок. Давайте рассмотрим их по очереди.

рРНК, что означает рибосомную РНК, является одним из компонентов, которые объединяют с белками для образования рибосом.Рибосомная РНК не транслируется в белок после транскрипции; таким образом, мы можем исключить этот выбор.

тРНК, или транспортная РНК, представляет собой молекулу, которая ведет себя как адаптер во время процесс перевода. Он переносит аминокислоты в рибосомы для получения белка. синтез. Поскольку этот тип РНК не транслируется в белок, он не правильный ответ.

siRNA обозначает малую интерферирующую РНК. Это узкоспециализированная форма РНК, которая может регулировать синтез белков в клетке путем связывания и подавление участков РНК.Это, однако, не соответствует описанию РНК участвует в трансляции.

мРНК, или информационная РНК, ведет себя как средство передачи информации от ДНК в ядре к рибосомам в цитоплазме, где белки синтезированы. Участки ДНК преобразуются в мРНК посредством транскрипции и затем эта мРНК транслируется в белки. мРНК идеально соответствует описание РНК, образованной из кодирующей ДНК.

Следовательно, правильный ответ — выбор D: мРНК.

Мы довольно часто упоминали термин рибосомы в этом пояснении, и мы знакомы с рибосомами как органеллами, которые управлять синтезом белка. Но из чего именно состоят рибосомы?

Рибосомы — это небольшие немембранозные органеллы, обнаруженные в цитоплазме каждой живой клетки. Каждая рибосома состоит из большого субъединица и малая субъединица, как показано на рисунке 9. Эти две субъединицы существуют отдельно в цитоплазме клетки и приходят вместе, когда им нужно перевести последовательность мРНК.Каждая рибосома состоит из примерно 70 различных видов полипептидов, наряду со вторым типом РНК, называемой рРНК, или рибосомной РНК. Поскольку рРНК очень важна для производства всех белков, которые организм нуждается, это фактически самый распространенный тип РНК в клетке.

Ключевой термин: рРНК (рибосомная РНК)

рРНК представляет собой тип некодирующей РНК, которая образует один из основных компонентов рибосом.

У эукариотических организмов рибосомы образуются небольшой структурой внутри ядра, называемой ядрышком.Как и мРНК, рРНК синтезируется путем транскрипции ДНК. Однако в отличие от информации, переносимой мРНК, сама рРНК не получает переводится в белки. Скорость продукции молекул рРНК в ядрышке может составлять несколько сотен тысяч. в час. Это потому, что эукариотическая ДНК обычно несет около 600 копий генов, необходимых для производства рРНК. Рибосомные полипептиды синтезируются в цитоплазме, а затем перемещаются через ядерную оболочку в ядрышко.Здесь они собираются вместе с рРНК в рибосомы.

Пример 3. Понимание функции рибосом

Рибосомы образуются из рибосомной РНК и полипептидов. Какую роль играют рибосомы в клетке?

  1. Контроль того, что входит и выходит из клетки
  2. Обеспечивает место для аэробного дыхания
  3. Транспортировка ферментов по клетке
  4. Внутриклеточная передача сигналов
  5. Обеспечивает место для синтеза белка

Ответ

Каждая живая клетка несет свою генетическую информацию в виде ДНК.Информация, содержащаяся в ДНК, кодирует инструкция по синтезу белков. Это включает несколько уровней коммуникации внутри клетки.

Когда участок ДНК необходимо преобразовать в белки, последовательность рассматриваемой ДНК сначала должна быть преобразована в молекула мРНК посредством транскрипции. Это позволяет передавать информацию от ДНК к синтезирующему белок аппарат клетки.

В этом вопросе нас просят определить роль, которую играют рибосомы в клетке.Рибосомы, упомянутые в вопрос, образуются из рибосомной РНК и полипептидов. Рибосома прикрепляется к молекуле мРНК после транскрипции для превращения этой молекулы в белок в процессе трансляции. Здесь переносится адаптером тРНК молекулы, аминокислоты доставляются к рибосоме в порядке, кодируемом мРНК, образуя полипептидную цепь, которая становится функциональным белком.

Следовательно, правильным вариантом является то, что рибосомы обеспечивают место для синтеза белка.

До сих пор мы узнали о двух основных компонентах, которые необходимы клетке для преобразования своей генетической информации в белки: мРНК, которая обеспечивает инструкции, и рибосомы, состоящие из рРНК, которые обеспечивают устройство. Единственный инструмент, которого сейчас не хватает, — это некоторая форма адаптера, который может считывать кодоны с молекулы мРНК и доставлять соответствующие аминокислоты к рибосоме, соединяя их вместе, чтобы сформировать цепочку, которая в конечном итоге станет функциональным белком.Именно здесь тРНК, или транспортная РНК, вступает в игру.

Определение: тРНК (РНК переноса)

тРНК — это адапторная молекула, которая переносит аминокислоты в рибосому для трансляции.

Как и в случае с рРНК, молекулы тРНК синтезируются посредством транскрипции участка ДНК, но эти молекулы не переводится в сами белки. Молекулы тРНК имеют характерную форму клеверного листа, как вы можете видеть на рисунке 10. Давайте подробнее рассмотрим структуру этой молекулы.

Как видите, некоторые участки молекулы тРНК сворачиваются назад и образуют пары оснований. Это образует петли или руки, придавая молекуле форму клеверного листа. Есть два аспекта этой структуры, которые важны для процесса трансляции, сайт антикодона и сайт связывания аминокислоты, как показано на рисунке 10.

Как мы упоминали ранее, молекула тРНК отвечает за интерпретацию или трансляцию кодонов в цепочке мРНК.Когда рибосома движется вдоль молекулы мРНК во время трансляции, каждый кодон мРНК совпадает с молекулой тРНК. несущая комплементарную цепочку из трех нуклеотидов или антикодон в своем антикодонном сайте, как изображено на фиг. 10.

Определение: антикодон

Антикодон — это комплементарная последовательность кодону в мРНК, которая находится в молекуле тРНК.

На открытом конце молекулы тРНК, прямо напротив антикодонного сайта, находится трехнуклеотидная последовательность CCA, за которой следует по сайту прикрепления аминокислоты.Каждая данная молекула тРНК имеет фиксированный антикодон, соответствующий одной конкретной аминогруппе. кислота присоединена к 3′-концу молекулы тРНК.

Теперь мы можем начать понимать, как работает перевод. Когда молекула тРНК сопоставляет свой антикодон с кодоном мРНК, она переносит свою аминокислоту на рибосому и связывается со своим комплементарным кодоном на мРНК. Затем аминокислота отделяется от тРНК и вместо этого присоединяется к растущей пептидной цепи, которая в конечном итоге формирует белок.

Считывается каждый кодон мРНК, и молекула тРНК с дополнительным антикодоном доставляет соответствующую аминокислоту. а затем выходит из рибосомы. По мере того, как рибосома движется вдоль цепи мРНК от ее 5′-конца к ее 3′-конец, каждая новая аминокислота присоединяется к растущей цепи через пептидную связь, образуя полипептидная цепь. Это представлено на рисунке 11. Это продолжается до тех пор, пока рибосома не достигнет стоп-кодона мРНК. нить, которая кладет конец процессу синтеза белка.

На рисунке 12 мы визуально резюмируем различные типы РНК, которые мы описали в этом объяснении, а также основные процессы транскрипции и перевода, в которых они участвуют.

Давайте теперь быстро резюмируем то, что мы узнали из этого объяснителя.

Ключевые моменты

  • В каждой живой клетке ДНК несет генетический материал, который необходимо преобразовать в белки. РНК в ее различных формах, поддерживает и делает возможным этот процесс.
  • В РНК пентозный сахар представляет собой рибозу, а не дезоксирибозу, как в ДНК.
  • В РНК азотистое основание тимин заменено на урацил.
  • РНК обычно существует в виде одиночной цепи, а не двойной цепи.
  • Существует три основных типа РНК: мРНК, рРНК и тРНК.
  • Во время транскрипции участок ДНК превращается в мРНК, чтобы передать генетическую информацию в рибосомы.
  • Рибосомы представляют собой органеллы, синтезирующие белок, состоящие из рРНК и полипептидов.
  • В рибосомах молекулы тРНК действуют как адаптеры, доставляя аминокислоты в порядке, указанном мРНК.Этот процесс называется переводом.

Транскрипция


Создано Джорджем Райсом, Государственный университет Монтаны


В общем, ДНК реплицируется путем раскручивания спирали, разделения цепей путем разрыва водородных связей между комплементарными цепями и синтеза двух новых цепей путем спаривания комплементарных оснований. Репликация начинается в определенном участке ДНК, который называется точкой начала репликации. Репликация ДНК является двунаправленной от точки начала репликации.Чтобы начать репликацию ДНК, раскручивающие ферменты, называемые ДНК-геликазами, заставляют две родительские цепи ДНК раскручиваться и отделяться друг от друга в точке начала репликации с образованием двух Y-образных вилок репликации. Эти репликационные вилки и являются фактическим местом копирования ДНК. Белки, дестабилизирующие спираль, связываются с одноцепочечными областями, поэтому две цепи не соединяются повторно. Ферменты, называемые топоизимеразами, производят разрывы в ДНК, а затем воссоединяются с ними, чтобы снять напряжение в спиральной молекуле во время репликации.Поскольку цепи продолжают раскручиваться и разделяться в обоих направлениях вокруг всей молекулы ДНК, водородная связь свободных нуклеотидов ДНК с нуклеотидами на каждой родительской цепи дает новые комплементарные цепи. Поскольку новые нуклеотиды выстраиваются в линию напротив каждой родительской цепи за счет водородных связей, ферменты, называемые ДНК-полимеразами, присоединяются к нуклеотидам посредством фосфодиэфирных связей. Фактически, нуклеотиды, выстраивающиеся путем комплементарного спаривания оснований, представляют собой дезоксинуклеозидтрифосфаты, состоящие из азотистого основания, дезоксирибозы и трех фосфатов.Когда фосфодиэфирная связь образуется между 5′-фосфатной группой нового нуклеотида и 3′-ОН последнего нуклеотида в цепи ДНК, два фосфата удаляются, обеспечивая энергию для связывания. В конце концов, каждая родительская цепь служит шаблоном для синтеза комплементарной копии самой себя, в результате чего образуются две идентичные молекулы ДНК.



Транскрипция — это процесс, посредством которого последовательность ДНК ферментативно копируется РНК-полимеразой с образованием комплементарной РНК.Или, другими словами, перенос генетической информации из ДНК в РНК. В случае ДНК, кодирующей белок, транскрипция является началом процесса, который в конечном итоге приводит к трансляции генетического кода (через промежуточное звено мРНК ) в функциональный пептид или белок. Транскрипция имеет некоторые механизмы проверки, но они менее эффективны и менее эффективны, чем контроль ДНК; следовательно, транскрипция имеет более низкую точность копирования, чем репликация ДНК. Подобно репликации ДНК, транскрипция происходит в направлении от 5 ‘до 3’ (т. Е. Старый полимер читается в направлении от 3 ‘до 5’, а новые комплементарные фрагменты генерируются в направлении от 5 ‘до 3’).Транскрипция делится на 3 стадии: инициация, элонгация и завершение.


Типы РНК:
  • мРНК — информационная РНК является копией гена. Он действует как фотокопия гена, имея последовательность, комплементарную одной цепи ДНК и идентичную другой цепи. МРНК действует как помощник по телефону, чтобы нести информацию, хранящуюся в ДНК в ядре, в цитоплазму, где рибосомы могут превратить ее в белок.
  • тРНК — транспортная РНК представляет собой небольшую РНК, которая имеет очень специфическую вторичную и третичную структуру, так что она может связывать аминокислоту на одном конце и мРНК на другом конце.

Author: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *