V roku 1869 najprv objavil švajčiarsky biochemista Johann Friedrich Misher, pridelený bunky z jadier a opísali DNA. Ale len v roku 1944 O. Avery, S. Makleod a M. Makarti sa preukázala genetická úloha DNA, to znamená, že bolo spoľahlivo zistené, že prenos dedičných informácií je spojený s deoxyribonukleovou kyselinou. Tento objav bol silným faktorom stimulovaným štúdiom dedičnosti na molekulárnej úrovni. Odvtedy sa začal rýchly rozvoj molekulárnej biológie a genetiky.

Nukleové kyseliny (z lat. Jadro. - jadro) - to sú prirodzené vysoké molekulárne organické zlúčeninyPoskytovanie skladovania a prenosu dedičných (genetických) informácií v živých organizmoch. Ich zloženie zahŕňa: uhlík (c), vodík (H), kyslík (0), fosfor (p). Nukleové kyseliny sú nepravidelné biopolyméry pozostávajúce z monomérov - nukleotidy. Zloženie každého nukleotidu zahŕňa:

· dusíkatý základ

· Jednoduchý uhlík - 5 uhlíkový pentosose cukor (ribóza alebo deoxyribóza),

· Zvyšok kyseliny fosforečnej.

Existujú dva typy nukleové kyseliny: Deoxyribonukleová kyselina - DNA obsahujúca deoxyribózu a ribonukleovú kyselinu - RNA obsahujúcu ribózu.

Zvážte každý typ nukleových kyselín.

DNA je obsiahnutá takmer výlučne v jadre bunky, niekedy v organoidoch: mitochondria, plaststy. DNA je polymérna zlúčenina s konštantným (stabilným) obsahom v bunke.

Štruktúra DNA. Molekula DNA je podľa jej štruktúry dva polymérne reťazce prepojené a skrútené vo forme dvojitej špirály (obr. 1).

Model DNA štruktúry v roku 1953 vytvoril D. Watson a F. Scream, pre ktoré boli udelené nobelová cena. Šírka dvojitej špirály je len asi 0,002 μm (20 angstrómov), ale dĺžka je výnimočne veľká - až do niekoľkých desiatok a dokonca aj stoviek mikrometrov (na porovnanie: dĺžka najväčšej molekuly proteínu v rozloženom Forma nepresahuje 0,1 μm).

Nukleotidy sú umiestnené od seba - 0,34 Nm a jedno kolo špirálových účtov pre 10 nukleotidov. Molekulová hmotnosť DNA je veľká: je to desiatky a dokonca stovky miliónov. Napríklad molekulárna hmotnosť (M. R) Najväčší chromozóm Drosophila je 7,9 10 10.

Hlavný konštrukčná jednotka Jeden reťaz je nukleotid pozostávajúci z dusíkovej bázy, deoxyribózy a fosfátovej skupiny. DNA obsahuje 4 typy dusíkatých základov:

· Purín - adenín (A) a guanín (g),

· Pyrimidín - cytozín (C) a Timin (t).

Celkové množstvo purínových báz sa rovná množstvu pyrimidínu.

Nukleotidy DNA budú tiež 4 druhy, resp V polynukleotidovom reťazci môže byť až 300 000 alebo viac nukleotidov.

Každý okruh DNA predstavuje polynukleotid, v ktorom sú nukleotidy umiestnené v prísne definovanom poradí. Nitrogénne zásady sú vhodné pre seba tak úzko, že medzi nimi vznikajú vodíkové väzby. Dôležitý vzor sa jasne prejavuje v ich polohe: adenín (A) jedného reťazca je spojený s thiminom (T) iného reťazca dvoma vodíkovými väzbami a guanín (D) jedného reťazca je spojený s tromi vodíkovými väzbami s cytosign C) iný reťazec, čo má za následok tvarovanie páry ah a pán Táto schopnosť selektívneho zlúčeniny nukleotidov sa nazýva komplementárnosť, t.j. priestorová a chemická korešpondencia medzi nukleotidovými pármi (pozri obr. 2).

Sekvencia spojenia nukleotidu jedného okruhu je opačná (komplementárna) na druhú, to znamená, že reťazce tvoria jednu molekulu DNA, multidrikčné alebo anti-paralelne. Reťaze sú skrútené okolo seba a tvoria dvojitú špirálu. Veľké množstvo Vodíkové väzby poskytujú silné spojenie DNA nití a poskytujú stabilitu molekuly, pri zachovaní jeho molekuly - pod vplyvom enzýmov, je ľahko odvíjaná (skľúčená).

Replikácia DNA (redukcia DNA) - proces vlastnej reprodukcie (samoobsluha) makromolekúl nukleovej kyseliny, ktorá zaisťuje presné kopírovanie genetických informácií a prenášanie z generácie na generovanie.

Replikácia DNA sa vyskytuje počas interfázového obdobia pred bunkovým delením. Molekula materskej DNA (počet DNA reťazcov v bunke je 2N) pod pôsobením enzýmov je odvinutý z jedného konca, a potom od voľných nukleotidov na princípe komplementarity na oboch reťazci, sú dokončené detské polynukleotidové reťazce. Ako výsledok reakcie matice Dve identické molekuly DNA na nukleotidovej kompozícii sa vyskytujú, v ktorých jeden zo starých materských reťazcov a druhý - nový, opäť syntetizovaný (množstvo DNA v bunke sa stáva 4N \u003d 2 x 2N).

Funkcie DNA.

1. Skladovanie dedičných informácií o štruktúre proteínov alebo jej individuálnych organoidov. Najmenšia jednotka genetických informácií po nukleotide je tri po sebe idúce nukleotidy - triplet. Sekvencia tripletov v polynukleotidovom reťazci definuje sekvenciu aminokyselín jednej proteínovej molekuly (primárna proteínová štruktúra) a je gén. Spolu s DNA proteínmi je súčasťou chromatínu, látky, z ktorej chromozóm bunkového jadra.

2. Prenos dedičných informácií v dôsledku replikácií pre bunkovú divíziu z materskej bunky je dcérskou spoločnosťou.

3. Implementácia dedičných informácií (uložených vo forme génov) v dôsledku reakcií biosyntézy matrice prostredníctvom produkcie špecifických buniek a organizmu proteínov. Zároveň sa na jednom z jeho reťazcov na princípe komplementarity z nukleotidov okolitej molekuly média syntetizujú molekuly RNA.

RNA - spojenie s oscilujúcim (labilným) obsahom v bunke.

Štruktúra RNA. Jeho štruktúra je molekula RNA menej veľká ako molekuly DNA s molekulová hmotnosť Od 20 do 30 tisíc (TRNA) na 1 milión (RRNA) je RNA jednovrstvová molekula, postavená rovnakým spôsobom ako jedna z DNA reťazcov. RNA monoméry - nukleotidy pozostávajú z dusíkatej bázy, ribózy (penty) a fosfátovej skupiny. RNA obsahuje 4 zásady dusíka:

· Purín - adenín (A);

· Pyrimidín - guanín (g), cytozín (C), uracil (y).

V RNA je Timin nahradený uracilom blízko k nemu na štruktúre (nukleotid - uridyl. Nukleotidy sú spojené s polynukleotidovým reťazcom rovnakým spôsobom ako v DNA v dôsledku zvyškov kyseliny fosforečnej umiestnenej medzi ribózou.

Na mieste bunky Medzi RNA sa rozlišuje: jadrová, cytoplazmatická, mitochondriálna, plastová.

Podľa vykonaných funkcií Medzi RNA sa rozlišujú: doprava, informácie a ribozomálne.

Doprava RNA (TRNA) - single-reťazec, ale s trojrozmernou štruktúrou "Clover Leaf" vytvorený intramolekulárnami vodíkových väzieb (obr. 3). Molekuly TRNA sú najkratšie. Pozostáva z 80-100 nukleotidov. Predstavujú približne 10% celkového obsahu RNA v bunke. Prenos aktivované aminokyseliny (každá TRNA jeho aminokyseliny je známa 61 TRNA) na ribozómy s biosyntézou proteínov v bunke. "

Informácie (Matrix) RNA (IRNA, MRNA) - jednobvrstvová molekula, ktorá je vytvorená v dôsledku transkripcie na molekule DNA (kopíruje gény) v jadre a nesie informácie o primárnej štruktúre jednej proteínovej molekuly na miesto syntézy proteínov v ribozómu. Molekula IRNN môže pozostávať z 300-3000 nukleotidov. Podiel IRNA predstavuje 0,5-1% celkového obsahu RNA v bunke.

Ribozomálna RNA (RRNA) - najväčšie jednovláknové molekuly, ktoré tvoria spolu s komplexnými komplexmi proteínmi, ktoré podporujú štruktúru ribozómov, na ktorých je syntéza proteínu.

Podiel RRNA predstavuje približne 90% celkového obsahu RNA v bunke.

Všetky genetické informácie organizmu (štruktúra jeho proteínov) je uzavretá v jeho DNA pozostávajúcom z nukleotidov spojených do génov. Pripomeňme, že gén je jednotkou dedičných informácií (časť molekuly DNA), obsahujúca informácie o štruktúre jedného proteínu - enzým. Gény spôsobené vlastnosťami organizmov štrukturálne.A gény, ktoré regulujú prejavy štruktúrnych génov, sa nazývajú regulačné.Prejav (výraz) génu (implementácia dedičných informácií) sa vyskytuje takto: \\ t

Na implementáciu génovej expresie existuje genetický kód - striktne objednaná závislosť medzi bázami nukleotidov a aminokyselín (tabuľka 12).

Tabuľka 12. Genetický kód

Hlavné vlastnosti genetického kódu.

Triplet - Kódovanie aminokyselín sa uskutočňuje tri (výlety) nukleotidových základní. Počet kódovacích tripletov je 64 (4 typy nukleotidov: a, t, c, g, 4 3 \u003d 64).

Nerozpoznanie - Každý triplet kóduje iba jednu aminokyselinu.

Odchod - počet kódovacích tripletov presahuje počet aminokyselín (64\u003e 20). Existujú aminokyseliny kódované o viac ako jeden triplet (v zložení proteínov, ktoré sa takéto aminokyseliny vyskytujú častejšie). Existujú tri triplety, ktoré nekódujú akúkoľvek aminokyselinu (UAA, UAG, UGA). Nazývajú sa "nezmysly kodóny" a hrajú úlohu "Stop signály", čo znamená koniec génového nahrávania (celkový počet kódovačov - 61).

Implementácia (kontinuita) - Čítanie tripletov s DNA v syntéze IRNK sú striktne v troch po sebe idúcich nukleotidoch, bez prekrývania susedných kodónov. Vnútri génu nie "interpunkčné znamienka".

Univerzálnosť - Niektoré a tie isté tripy kódujú rovnaké aminokyseliny vo všetkých organizmoch žijúcich na Zemi.

Všeobecne akceptované zníženie mien aminokyselín:

Feng - fenylalanín; GIS - GISTIDIN;

Lei - Leucin; GLN - glutamín;

Ile - izoleucín; Hĺbka - kyselina glutámová;

Met-metionín; Liz - lyzín;

Hriadeľ - valín; Asn - asparagín;

Ser - séria; ASP - Aspargná kyselina;

PRO-PROLINE; Cis - cysteín;

Treonín; Tri - tryptofán;

Ala - Alanín; Argginín;

TIR - tyrozín; Glycín.

Nosič DNA všetkých genetických informácií v bunke sa teda priamo podieľa na syntéze proteínu (t.j. Implementácia týchto dedičných informácií) nie je akceptovaná. V živočíšnych bunkách a rastlinách sú molekuly DNA oddelené jadrovou membránou z cytoplazma, kde sa vyskytne syntéza proteínu. Na ribozómy - miesta bielkovinovej zostavy - odoslané z jadra sprostredkovateľa, ktorý prenáša skopírované informácie a je schopný prejsť póry jadrová membrána. Takýto sprostredkovateľ je informačná RNA, ktorá sa podieľa na reakciách matrice.

Reakcie matice - Toto je reakcia syntézy nových zlúčenín založených na "starej" makromolekulách, ktoré vykonávajú úlohu matrice, t.j. foriem, vzorky na kopírovanie nových molekúl. Reakcie matrice na implementáciu dedičných informácií, v ktorých sa DNA a RNA zúčastňujú:

1. Replikácia DNA - Zdvojená DNA molekuly, vďaka ktorej sa prenos genetických informácií uskutočňuje z generácie na generáciu. Matrica je materská DNA a nová, vytvorená na tejto matrici - dieťa, novo syntetizované 2 molekuly DNA (obr. 4).

2. Prepis (LAT. Transcripcription - Prepísanie) je syntéza molekúl RNA na princípe komplementarity na matrici jednej z DNA reťazcov. Nachádza sa v jadre pod pôsobením enzýmovej DNA závislej od RNA polymerázy. Informácie RNA je jednanonite molekula a génu kódujúca prichádza s jednou niťou dvojcestnou DNA molekulou. Ak je nukleotidový n nukleotidom pod Transcribed DNA nitov, potom DNA polymeráza obsahuje C na zloženie IRNA, ak je to hodnota t, potom sa zapne IRNA, ak je to hodnota t, zapne sa (v zložení RNA, Timin T; Obr. 5). Jazyk tripletov DNA je preložený do kódu IRNN (triplety v IRNA sa nazývajú kodóny).

V dôsledku transkripcie rôznych génov sú všetky typy RNA syntetizované. Potom Irnk, TRNA, PPHK cez póry jadrový plášť Bunkovej cytoplazmy na vykonávanie svojich funkcií.

3. preklad (LAT. Translatio - Prenos, preklad) je syntéza polypeptidových proteínových reťazcov na matrici zrelého IRNK, uskutočňovaná ribozómami. V tomto procese sa rozlišuje niekoľko stupňov:

First - iniciácia (začiatok syntézy - reťaze). V cytoplazme k jednému z koncov IRNK (presne ten, s ktorým začal syntéza molekuly v jadre) vstúpi do ribozómu a spustí syntézu polypeptidu. Molekula TRNA, transport aminokyseliny metionínu (TRNA MET), je spojená s ribozómom a je pripojený na začiatok reťazca IRNA (vždy v augovom kóde). Vedľa prvej TRNA (nemá vzťahu k syntetizujúcemu proteínu) spája druhú TRNA s aminokyselinou. Ak anti-cymodone TRNA, potom medzi aminokyselinami existuje peptidová väzba, ktorá tvorí určitý enzým. Potom, TRNA opustí ribozómy (ide do cytoplazmy pre novú aminokyselinu) a Irnk sa pohybuje na jeden kodón.

Druhou etapou je predĺženie (predĺženie reťazca). Ribozome sa pohybuje pozdĺž molekuly Innk, nie hladko, ale prerušovane, triplet pre triplet. Tretia TRNA s aminokyselinou je spojená s jeho Anti-Kodon s kódom IRNK. Pri vytváraní komunikačnej komunikácie ribozómu to trvá ďalší krok k jednému "kodónu" a špecifický enzým "šitie" druhá a tretia aminokyselina - vytvára peptidový reťazec. Aminokyseliny v pestovacom polypeptidovom reťazci sú spojené v sekvencii, v ktorej sú umiestnené ich kodóny (obr. 6).

Tretia etapa - ukončenie (koniec syntézy) reťazcov. Vyskytuje sa pri vysielaní ribozómu jedného z troch "nezmyslí-kodónov" (UAA, UAG, UGA). Ribozómy Skóre s IRNA, syntéza proteínov dokončená.

Tak, ktorí poznajú poradie aminokyselín v proteínovej molekule, je možné stanoviť postup pre nukleotidy (triplety) v reťazci IRNK, a podľa neho poradie nukleotidových párov v sekcii DNA a naopak, vzhľadom na to, Princíp nukleotidovej komplementárnosti.

Prirodzene, v procese matricových reakcií v dôsledku akýchkoľvek príčin (prirodzených alebo umelých) sa môžu vyskytnúť zmeny - mutácie. Sú to génové mutácie na molekulárnej úrovni - výsledok rôznych poškodení v molekulách DNA. Génové mutácie, ktoré sa vyskytujú na molekulárnej úrovni, sa týkajú ako pravidlo jeden alebo viac nukleotidov. Všetky formy génových mutácií môžu byť rozdelené do dvoch veľkých skupín.

Prvá skupina - Posun čítacieho rámca - predstavuje vložky alebo stratu jedného alebo viacerých párov nukleotidov. V závislosti od poruchy sa to zmení týmto alebo že QuantOs. Toto sú najzávažnejšie poškodenie génov, pretože v proteíne budú zahrnuté úplne rôzne aminokyseliny.

Na takýchto deléciách a vložkách je 80% všetkých spontánnych génových mutácií.

Najmä škodlivé účinky majú takzvané nezmyselné mutácie, ktoré sú spojené s príchodom terminátorov kodónov, ktoré spôsobujúku syntéza proteínu. To môže viesť k predčasnému ukončeniu syntézy proteínu, ktorý sa rýchlo degraduje. Výsledkom je bunková smrť alebo zmena povahy individuálneho rozvoja.

Mutácie spojené s výmenou, vypadnutím alebo vložkou do kódovacej časti génového fenotypicky sa prejavujú ako náhrada aminokyselín v proteíne. V závislosti od povahy aminokyselín a funkčného významu narušenej oblasti sa pozorovalo úplná alebo čiastočná strata funkčnej aktivity proteínu. To je pravidlo, že je to vyjadrené v znižovaní životaschopnosti, zmeny v príznakoch organizmov atď.

Druhá skupina - Toto sú génové mutácie s nahradením párov nukleotidových báz. Existujú dva typy výmenných dôvodov:

1. prechod - výmena jednej purínu na purínovej báze (a na G alebo g v A) alebo jeden pyrimidín na pyrimidíne (C na T alebo t na, c).

2. priečny - výmena jednej purínovej bázy na pyrimidíne alebo naopak (a na C alebo R pri T, alebo na Y).

Jasný príklad Transversions je kosáčikovitá anémia, ktorá vzniká vďaka dedičnému porušeniu štruktúry hemoglobínu. Mutantný gén kódujúci jeden z reťazcov hemoglobínu je narušený len jeden nukleotid a náhrada Adenínu je nahradená uracilom (GAA na GUO).

V dôsledku toho sa vyskytne zmena biochemického fenotypu v reťazci hemoglobínu, kyselina glutamátna je nahradená valínom. Táto výmena mení povrch molekuly hemoglobínu: namiesto biconovaného disku, bunky erytrocytov sú podobné kosáčikom a buď blokovať malé nádoby, alebo rýchlo odstrániť z krvného obehu, čo rýchlo odstráni anémia.

Preto význam génových mutácií pre obživy tela nie je rovnaké:

· Niektoré "tiché mutácie" neovplyvňujú štruktúru a funkciu proteínu (napríklad nahradenie nukleotidu, ktorá nevedie k nahradeniu aminokyselín);

· Niektoré mutácie vedú k úplnej strate funkcie proteínu a bunkovej smrti (napríklad nezmysly mutácie);

· Iné mutácie - s kvalitatívnou zmenou IRNA a aminokyselín vedú k zmene príznakov tela;

· A konečne, niektoré mutácie, ktoré menia vlastnosti proteínových molekúl, majú škodlivý účinok na životne dôležitú aktivitu buniek - takéto mutácie určujú náročný priebeh ochorenia (napríklad prierezov).

1. Vysvetlite sekvenciu genetických informácií: gén - proteín - znamenie.

2. Pamätajte, čo proteínová štruktúra definuje svoju štruktúru a vlastnosti. Ako sa táto štruktúra kóduje v molekule DNA?

3. Čo je genetický kód?

4. Opíšte vlastnosti genetického kódu.

7. Reakcie syntézy matrice. Prepis

Informácie o proteíne sa zaznamenávajú ako nukleotidová sekvencia v DNA a je v jadre. Vlastne proteínová syntéza sa vyskytuje v cytoplazme na ribozómy. Preto proteínová syntéza vyžaduje štruktúru, ktorá by prenáša informácie z DNA na miesto syntézy proteínov. Takýto sprostredkovateľ je informácia, alebo matrix, RNA, ktorá prenáša informácie z určitého génu DNA molekuly na miesto syntézy proteínov na ribozómy.

Okrem nosiča informácií sú potrebné látky, ktoré by zabezpečili dodávanie aminokyselín na miesto syntézy a definíciu ich miesta v polypeptidovom reťazci. Takéto látky sú transportné RNA, ktoré poskytujú kódovanie a dodávajú aminokyseliny na miesto syntézy. Syntéza proteínu prúdi na ribozómov, ktorých telo je postavené z ribozomálnej RNA. Takže, iný typ RNA je potrebný - ribozomálny.

Genetické informácie sa implementujú v troch typoch reakcií: syntéza RNA, syntéza proteínov, replikácia DNA. V každom z nich sa informácie uzatvorené v lineárnej sekvencii nukleotidov používajú na vytvorenie ďalšej lineárnej sekvencie: buď nukleotidy (v RNA alebo molekulách DNA) alebo aminokyselinách (v proteínových molekulách). Bolo experimentálne dokázané, že to bola DNA, ktorá slúži ako matrica na syntézu všetkých nukleových kyselín. Tieto reakcie biosyntézy sa nazývajú syntéza matice. Dostatočná jednoduchosť reakcií matrice a ich jednorozmernosť je dovolené podrobne študovať a porozumieť ich mechanizmu, na rozdiel od iných procesov, ktoré sa vyskytujú v bunke.

Prepis

Proces biosyntézy RNA na DNA sa nazýva prepis. Tento proces prúdi do jadra. Na DNA matrici sú všetky typy RNA syntetizované - informácie, transport a ribozomálne, ktoré sa následne podieľajú na syntéze proteínov. Genetický kód pre DNA v procese transkripcie sa prepíše k informáciám RNA. Reakcia je založená na princípe komplementarity.

Syntéza RNA má množstvo funkcií. Molekula RNA je oveľa kratšia a je len kópia malý pozemok DNA. Matica preto slúži len určitú časť DNA, kde sa nachádzajú informácie o tejto nukleovej kyseline. Novo syntetizovaná RNA nikdy nezvyšuje s pôvodnou DNA matricou a je uvoľnený po skončení reakcie. Proces transkripcie sa uskutočňuje v troch etapách.

Prvé štádium - iniciácia - začiatok procesu. Syntéza RNA kópie začína špecifickou DNA zónou, ktorá sa nazýva promótor. Táto zóna obsahuje špecifický súbor nukleotidov, ktoré sú Štart signály. Proces je katalyzovaný enzýmami RNA polymeráza. Enzým RNA-polymerázy je spojený s promótorom, zvlákňovaním dvojitej špirály a zničí vodíkové väzby medzi dvomi DNA reťazcami. Ale len jeden z nich slúži ako matrica pre syntézu RNA.

Druhá fáza - predĺženie. Táto fáza sa uskutočňuje hlavný proces. Na rovnakom DNA obvode, ako na matrici, nukleotidy sú postavené na princípe komplementarity (obr. 19). Enzým RNA-polymerázy, presunutý krok za krokom pozdĺž DNA reťazca, spája nukleotidy medzi sebou, zároveň neustále spriazne ďalšiu DNA Helix. V dôsledku takéhoto pohybu sa syntetizuje kópia RNA.

Tretia fáza - ukončenie. Toto je posledná etapa. Syntéza RNA pokračuje až do zarážka - určitý postup nukleotidov, ktorý zastaví pohyb enzýmu a syntézu RNA. Polymeráza sa oddelí od DNA a syntetizovanej RNA kópie. Súčasne sa s maticou, molekula RNA sa odstráni. DNA obnovuje dvojité špirály. Dokončené syntéza. V závislosti od sekcie DNA, ribozomálneho, transportu sa týmto spôsobom syntetizuje informácia RNA.

Matrica na transkripciu molekuly RNA je len jednou z DNA reťazcov. Matrica z dvoch susedných génov však môže slúžiť rôznym DNA reťazcom. Ktorý z týchto dvoch reťazcov sa použije na syntézu, je určený promótorom, ktorý odošle enzým RNA polymerázy v jednom smere alebo inom smere.

Po transkripcii molekuly informácií RNA eukaryotických buniek je podrobená reštrukturalizácii. Je rez do nukleotidových sekvencií, ktoré nenesú informácie o tomto proteíne. Tento proces sa nazýva spájanie. V závislosti od typu bunky a stupňa vývoja sa môžu odstrániť rôzne časti molekuly RNA. V dôsledku toho sú rôzne RNA syntetizované v jednej časti DNA, ktoré nesú informácie o rôznych proteínoch. To zaisťuje prenos významných genetických informácií z jedného génu a tiež uľahčuje genetickú rekombináciu.

Obr. 19. Syntéza informačnej RNA. 1 - DNA reťazec; 2 - syntetizovaná RNA

Otázky a úlohy pre sebakontrolu

1. Aké reakcie sa týkajú reakcií syntézy matrice?

2. Aká je počiatočná matica pre všetky reakcie syntézy matrice?

3. Aký je názov procesu biosyntézy IRNK?

4. Aké typy RNA sú syntetizované na DNA?

5. Nainštalujte sekvenciu Fragment IRNN, ak má príslušný fragment na DNA sekvenciu: AAGTSTCTGATTSTGATTSGATSTAIGA.

8. Biosyntéza Proteín

Proteíny potrebné komponenty všetky bunky, takže najviac dôležitý proces Plastová výmena je biosyntéza proteínu. Vychádza zo všetkých buniek organizmov. Toto sú jediné zložky bunky (okrem nukleových kyselín), ktorých syntéza sa uskutočňuje pod priamou kontrolou genetického materiálu bunky. Všetko genetické prístroje Bunky - DNA a odlišné typy RNA - nakonfigurovaná na syntézu proteínov.

Gén - Toto je časť molekuly DNA, ktorá je zodpovedná za syntézu jednej molekuly proteínu. Na syntézu proteínov je potrebné, aby sa určitý gén s DNA skopíroval ako informačná RNA molekula. Tento proces bol preskúmaný skôr. Syntéza proteínu je komplexný viacstupňový proces a závisí od aktivít rôzne druhy RNA. Pre biosyntézu priamej bielkoviny sú potrebné tieto komponenty:

1. Informácie RNA - nosič informácií z DNA na miesto syntézy. IRNN molekuly sa syntetizujú počas transkripcie.

2. Ribozómy - organizuje, kde dochádza k syntéze proteínov.

3. Súbor potrebných aminokyselín v cytoplazme.

4. Dopravná RNA kódujúca aminokyseliny a noste ich na miesto syntézy na ribozómy.

5. ATP je látka, ktorá poskytuje energiu kódujúceho aminokyselín a syntézu polypeptidového reťazca.

Štruktúra transportnej RNA a kódujúcej aminokyselín

Dopravná RNA (TRNA) sú malé molekuly s počtom nukleotidov od 70 do 90. Podiel TRNA predstavuje približne 15% všetkých buniek RNA. Funkcia TRNA závisí od jeho štruktúry. Štúdium štruktúry molekúl TRNA ukázala, že sú minimalizované určitým spôsobom a majú druhu ložisko (Obr. 20). Molekula sa rozlišuje slučkami a dvojitými úsekami, spojené interakciou medzi komplementárnymi základmi. Najdôležitejšie je centrálna slučka, v ktorej antikodon - Nukleotidový triplet zodpovedajúci kódu určitej aminokyseliny. S jeho anti-cymodone tRNA je schopný pripojiť k zodpovedajúcemu kodónu na IRNA na princípe komplementarity.

Obr. 20. Štruktúra molekuly TRNA: 1 - antikodón; 2 - miesto aminokyselín

Každá TRNA môže niesť iba jednu z 20 aminokyselín. Takže pre každú aminokyselinu je aspoň jedna TRNA. Pretože aminokyselina môže mať niekoľko tripletov, potom sa počet typov TRNA rovná počtu aminokyselín triplety. Celkový počet typov TRNA teda zodpovedá počtu kodónov a je rovný 61. Ani TRNA nezodpovedá tri stop kódu.

Na jednom konci je molekula TRNA vždy umiestnená nukleotidový guanín (5 "-konal) a na druhej strane (3" -koncar) vždy tri nukleotidy CCA. Na tento účel je pripojený aminokyselina (obr. 21). Každá aminokyselina spája svoju špecifickú TRNA so zodpovedajúcim anti-Kodononom. Mechanizmus tohto vstupu je spojený s prácou špecifických enzýmov - aminoacil-TNA syntetáz, ktoré pripájajú každú aminokyselinu na zodpovedajúcu TRNA. Pre každú aminokyselinu je jeho vlastná synteta. Zlúčenina aminokyselín s TRNA sa uskutočňuje v dôsledku energie ATP, zatiaľ čo makro-ergická väzba ide do vzťahu medzi TRNA a aminokyselinou. Takto sú aminokyseliny aktivované a kódovanie.

Štádií biosyntézy proteínov. Proces syntézy polypeptidového reťazca vykonávaného na ribozóme sa nazýva vysielanie. Informácie RNA (IRNK) je sprostredkovateľom prevodu informácií o primárnej štruktúre proteínov, TRNA prenesie kódované aminokyseliny na miesto syntézy a zaisťuje sekvenciu ich zlúčenín. V ribozómov je polypeptidový reťazec montáž.

1. DVOTION DNA

2. Syntéza RRNA.

3. Syntéza glukózového škrobu

4. Syntéza proteín v ribozómy

3. Genotyp je

1. Sada génov v genitálnych chromozómoch

2. Sada génov v jednom chromozóme

3. Sada génov v diploidnej sade chromozómov

4. Sada génov v X Chromozóm

4. Muž pre hemofíliu zodpovedá recesívnej alele, ktorá je prijatá s podlahou. Keď sa vydala žena - Nosiči Hemofília a zdravý človek

1. Pravdepodobnosť narodenia pacientov s hemophilia chlapcami a dievčatami - 50%

2. 50% chlapcov bude chorí a všetky dievčatá sú dopravcom

3. 50% chlapcov bude chorí a 50% dievčat - dopravcov

4. 50% dievčat bude chorí, a všetci chlapci sú dopravcovia

5. dedičstvo, lepidlo s podlahou - je dedičstvo príznakov, ktoré vždy

1. prejavili sa len u mužov

2. Manifest len \u200b\u200bv Hawkových organizmoch

3. Určené génmi v pohlavných chromozómoch

4. Sú sekundárne sexuálne vlastnosti

V človeku

1. 23 Skupiny spojky

2. 46 Skupiny spojky

3. Jedna skupina spojky

4. 92 Skupiny spojky

Nosiče Daltonovho génu, ktorých choroba sa neobjaví, môže byť

1. Iba ženy

2. Iba muži

3. a ženy a muži

4. Iba ženy so súborom genitálnych chromozómov HO

V jadre človeka

1. Nízky akord, brušný nervový reťazec a žiabrové oblúky

2. Nízky akord, Gill Arches a chvost

3. Nízky akord a abdominálny nervový reťazec

4. Abdominálny nervový reťazec a chvost

Plody osoby kyslík vstupuje do krvi

1. Štítok Slut

4. Podkopnuté lano

Metóda výskumu Twin sa vykonáva

1. prechod

2. Výskum rodokmeňa

3. Pripomienky pre predmety výskumu

4. Umelé mušky

8) Základy imunológie

1. Protilátky sú

1. Bunky fagocytov

2. Molekuly Belkov

3. lymfocyty

4. Bunky mikroorganizmov infikujúcich muž

S rizikom infekcie s tetanum (napríklad s znečistením RAS, sa pôda podáva osobe s očakávaným sérom. Obsahuje

1. Proteíny protilátky

2. Relatívne baktérie-tetanické baktérií

3. Antibiotiká

4. Antigénové baktérie tetanus

Minie mlieko zaisťuje detskú imunitu vďaka

1. Makroements

2. Baktérie laminovania kyseliny

3. Mikroementy

4. protilátky

V lymfatických kapilároch

1. Lympa lymfatických kanálov

2. Krv z artérií

3. Krv z žíl

4. Intercelulárna kvapalina z tkanív

Bunky fagocytov sú prítomné u ľudí

1. Vo väčšine tkanív a telies

2. Len v lymfatických plavidlách a uzloch

3. Len v krvných cievach

4. Len v obehovom a lymfatickom systéme

6. S akými ich uvedenými procesmi v ľudskom tele syntetizuje ATP?

1. Rozdelené proteíny na aminokyselinách

2. Glykogénové štiepenie na glukózu

3. Tukové štiepenie pre glycerínové a mastné kyseliny

4. Hexless Glukóza oxidácia (glycoliz)

7. Pre jej fyziologickú úlohu sú väčšina vitamínov

1. enzýmy

2. Enzýmy aktivátorov (kofaktory)

3. Dôležitým zdrojom energie pre telo

4. Hormóny

Twilight Porucha a suché oko Cornea môže byť znakom nedostatku vitamínov

Pri reakciách syntézy matrice sú vytvorené polyméry, ktorého štruktúra je plne určená štruktúrou matrice. Reakcia syntézy matrici je založená na komplementárnej interakcii medzi nukleotidmi.

Replikácia (Zníženie, DNA zdvojnásobenie).

Matrix - reťazec DNA matky
Produkt - syntetizovaný reťazec DNA DNA
Komplementarita medzi nukleotidmi matiek a dcérskych reťazcov DNA.

Dvojitá DNA špirála sa odvíja do dvoch single, potom DNA polymerázový enzým dokončí každý jediný reťazec na dvojnásobok na princípe komplementarity.

Transkripcia (syntéza RNA).

Matrix - kódovanie DNA reťazec
Produkt - RNA
Komplementarita medzi nukleotidmi cDNA a RNA.

V určitej časti DNA sa znižujú vodíkové väzby, získajú sa dva jediné reťazce. Na jednom z nich je IRNK postavený na princípe komplementarity. Potom sa odpojí a prejde do cytoplazmy a DNA reťazce sú opäť pripojené k sebe navzájom.

Vysielanie (syntéza proteínov).

Matrix - Irnk.
Produkt - Belok.
Komplementarita medzi nukleotidmi kodónov IRNK a nukleotidov anti-Cymodow TRNA, ktorá prináša aminokyseliny.

Vnútri ribozómov sú antikodóny TRNA spojená v kodónoch IRNNC na princípe komplementarity. Ribozóm spája aminokyseliny, ktoré priniesli TRNA, získa sa proteín.

Štádiá biosyntézy bielkovín v prokaryotm a eukaryotes.

Syntéza prokaryotis proteínov sa vykonáva v 2 stupňoch:

1) transkripcia, produkt tejto reakcie - mRNA;

2) Vysielanie, produkt tejto reakcie je polypeptid.

Tieto fázy môžu pokračovať súčasne, pretože v klietke nie je žiadny jadrový škrupina.

Proces syntézy proteínu v eukaryotes zahŕňa 3 stupne:

1) prepisDNA v pro-mRNA (produkt: PRO-MRNA);

2) spracovanie -transformácia pro-mRNA na zrelú mRNA;

3) vysielaťmRNA v polypeptide.

V niektorých prípadoch je potrebné získať aktívny proteín na získanie jeho chemickej transformácie, ktorá sa nazýva pOSTTRANSLATION MODIFIKÁCIA.

Koncepcia Transcriptonu. Funkcie štruktúry Transcriptonu v prokaryotm a eukaryotes.

Gén spolu s pomocnými miestami transcriptonTranscripton je preto najmenšou funkčnou jednotkou genómu.

Typický Transcripton obsahuje: promótor - signál začiatku transkripcie, na ktorý je pripojený enzým RNA polymerázy; terminátor - signál ukončenia signálu; Regulačný pozemok - operátor, k ktorých sú kontrolné proteíny spojené aktivátormi alebo represormi (uľahčujú a blokujú transkripciu); Štrukturálne gen..

Štruktúra Transcripton Prokaryotes.Prvokaryotes v transkripte zahŕňajú dve časti: regulačnýa konštrukčný. Tieto oblasti sú 10% a 90%. Regulačná časť obsahuje promótor, operátor a terminátor. Štrukturálna časť môže byť reprezentovaná jedným alebo niekoľkými štruktúrnymi génmi. V druhom prípade sú rozdelené obscénnymi oblasťami - dištančné vložky. Tento Transcripton sa nazýva operon.

W. eukarot.transcripton tiež obsahuje regulačnýa konštrukčný Pozemky, relatívny podiel, ktorý na rozdiel od prokaryotam je 90% a 10%. Regulačná časť obsahuje niekoľko promótorov, operátorov a terminátorov. Štrukturálne gény môžu byť v rôzne časti Jeden chromozóm alebo dokonca v rôznych chromozómoch. Štrukturálna časť Transcripton má prerušovaný(mozaika) štruktúra: časti, ktoré nesú informácie o sekvencii aminokyselín v proteíne (kódovanie alebo exponácie) Alternatuje sa s nevyvyčajnými fragmentmi ( intron). Počet intrónov v rôznych organizmoch je iný, ale spravidla celková dĺžka intrónu presiahne celkovú dĺžku exónu.

Transkripčné mechanizmy.

Prepis- Toto je proces kopírovania sekcie DNA vo forme pro-mRNA komplementárne k nemu (predchodca mRNA), sa vyskytuje v bunkovom jadre. Začína sa pripojením enzýmu RNA polymerázy na promótor. DNA na určitej oblasti sa nezaškrtáva, vodíkové väzby sa zničili medzi 2 z nukleotidových reťazcov, v dôsledku toho sa vytvárajú 2 oddelené polynukleotidové reťazce. Voľné nukleotidy sú k nim spojené s princípom komplementárnosti z karolymfy. Enzým pokračuje v pripájaní nukleotidov, až kým nedosiahne kodón terminátora. Po ukončení transkripcie DNA sa obnoví počiatočná dvojhinová štruktúra, pro-mRNA sa prepravuje na cytoplazmu.

Syntéza matrice je tvorba biopolyméru, sekvencie väzieb, v ktorých je určená primárnou štruktúrou inej molekuly. Ten, ako to bolo, úloha matice, "diktovanie" požadovaná objednávka Reťazová zostava. V živých bunkách sú známe tri biosyntetické procesy založené na tomto mechanizme.

Aké molekuly sú syntetizované na základe matrice

Reakcie syntézy matrice zahŕňajú:

• replikácia - zdvojnásobenie genetického materiálu;
• transkripcia - syntéza ribonukleových kyselín;
• vysielanie - výroba proteínových molekúl.

Replikácia je konverzia jednej molekuly DNA do dvoch identických pre seba, čo má veľký význam pre životný cyklus buniek (mitóza, meyóza, zdvojnásobil plazmid, deliace bakteriálne bunky atď.). Veľmi mnohé procesy sú založené na "reprodukcii" genetického materiálu a syntéza matice umožňuje znovu vytvoriť presnú kópiu akejkoľvek molekuly DNA.

Transkripcia a vysielanie sú dve etapy genómu. V tomto prípade sa dedičné informácie zaznamenané v DNA prevedie na určitú bielkovinovú súpravu, na ktorej závisí fenotyp tela. Tento mechanizmus sa označuje "DNA RNA-proteín" a je jedným z centrálnych psov molekulárnej biológie.

Implementácia tohto princípu sa dosiahne pomocou syntézy matrice, ktorá zodpovedá procesu tvorby novej molekuly s "zdrojovou vzorkou". Základom takejto konjugácie je základným princípom komplementácie.

Hlavné aspekty syntézy molekúl na báze matrice

Informácie o štruktúre syntetizovanej molekuly sú obsiahnuté v sekvencii väzieb samotného matricu, z ktorých každý je vybraný zodpovedajúci prvok "dcérskej" reťazec. Ak chemická povaha syntetizovaných a matricových molekúl sa zhoduje (DNA DNA alebo DNA RNA), potom sa párovanie vyskytuje priamo, pretože každý nukleotid má pár, s ktorým je možné kontaktovať.

V prípade syntézy proteínu je potrebná, že jedna časť, z ktorej interaguje s matricou mechanizmom nukleotidového zhody a ostatné pripája proteínové spoje. Princíp komplementarity nukleotidov funguje v tomto prípade, aj keď sa nepridáva priamo spojenia matrice a syntetizovaných reťazcov.

Fázy syntézy

Všetky procesy syntézy matrice sú rozdelené do troch stupňov:

• začatie (štart);
• predĺženie;
• ukončenie (koniec).

Začatie je príprava na syntézu, ktorých charakter závisí od typu procesu. Hlavným cieľom tejto fázy je, aby systém enzýmového substrátu do pracovného stavu.

Počas predĺženia sa syntetizovaný obvod uskutočňuje priamo, pri ktorom sa medzi spojeniami podľa matricovej sekvencie uzavrie kovalentná väzba (peptid alebo fosfodík). Ukončenie vedie k zastaveniu syntézy a uvoľnenie produktu.

Úloha komplementárnosti v mechanizme syntézy matice

Princíp komplementarity je založený na selektívnom súladu dusíkatých základní nukleotidov navzájom. Takže, adenín ako pár je vhodný len Timin alebo Uracil (dvojitá väzba) a guanín - cytozín (3 trojitá komunikácia).

V procese syntetizujúcich nukleových kyselín sú komplementárne nukleotidy spojené s jednoreťazcovými matricami, nastavuje sa do určitej sekvencie. Na základe sekcie DNA AACHTT sa teda môže pri replikácii získať len tthcaa a počas transkripcie - Ugztsa.

Ako už bolo uvedené vyššie, syntéza proteínov sa vyskytuje s účasťou sprostredkovateľa. Táto úloha vykonáva transportnú RNA, ktorá má graf na pripevnenie aminokyselín a nukleotidový triplet (anti-cymodone), určený na väzbu na matricu RNA.

V tomto prípade sa doplnkový výber nevyskytuje jeden po druhom, ale tri nukleotidy. Vzhľadom k tomu, každá aminokyselina je obzvlášť špecifická pre rovnaký typ TRNA a antikodón zodpovedá špecifickému TRIPT v RNA, proteín s určitou sekvenciou jednotiek sa syntetizuje v genóme.

Ako sa replikácia vyskytuje

Syntéza DNA Matrix sa vyskytuje s účasťou mnohých enzýmov a pomocných proteínov. Kľúčové komponenty sú:

• DNA Heliapace - zdvojnásobuje dvojité špirály, ničí spojenie medzi reťazcami molekuly;
• DNA ligáza - "šitia" medzery medzi fragmentmi ustanovenia;
• praiz - syntetizuje semeno potrebné na prevádzku fragmentu syntetizujúceho DNA;
• SSB proteíny - stabilizovať jednopládkové fragmenty plánovanej DNA;
• DNA polymeráza - syntetizovať reťazec dcérskeho matrice.

Proteíny Helika, Praimaz a SSB pripravujú pôdu na syntézu. V dôsledku toho sa každý z reťazcov zdrojovej molekuly stáva matricou. Syntéza sa uskutočňuje na obrovskej rýchlosti (od 50 nukleotidov za sekundu).

Prevádzka DNA polymerázy sa vyskytuje v smere 5's 3. Z tohto dôvodu, na jednom z reťazí (vedúcich), syntéza sa vyskytuje v priebehu rozdelenia a nepretržite, a na druhej strane (zaostávanie) - v opačnom smere a jednotlivých fragmentoch nazývaných "Ustanovenia".

Štruktúra tvaru Y tvarovaná na mieste vládnutia DNA sa nazýva replikačná vidlica.

Transkripčný mechanizmus

Kľúčovým enzýmom transkripcie je RNA polymeráza. Ten je niekoľko druhov a líši sa v štruktúre prokaryotm a eukaryot. Mechanizmus jeho účinku je však všade a je zvýšiť reťazec komplementárne vybraných ribonukleotidov s uzavretím fosfodiesteru komunikácie medzi nimi.

Matricová molekula pre tento spôsob je DNA. Na základe toho je možné vytvoriť odlišné typy RNA, nie len informačné, ktoré sa používajú pri syntéze proteínov.

Časť matrici, z ktorej "je odpísaná" sekvencia RNA sa nazýva Transcripton. Má promótor (miesto na pripojenie RNA polymerázy) a terminátor, na ktorom sa syntéza zastaví.

Vysielať

Syntéza proteínu a prokaryotikám a v Eukaryote sa vykonáva v špecializovaných organodes - ribozómy. Ten sa skladá z dvoch podjednotiek, z ktorých jeden (malý) slúži na viazanie TRNA a matrice RNA a druhý (veľký) sa zúčastňuje na tvorbe peptidových väzieb.

Začiatok vysielania je predchádzať aktiváciou aminokyselín, t.j., ktorý ich spája na vhodnú transportnú RNA za vzniku makroeerického spojenia, vďaka energii, ktorého následne vykonávajú transpapačné reakcie (vstup do ďalšieho prepojenia).

V procese syntézy sú tiež zapojené proteínové faktory a GTF. Energia je potrebná na podporu ribozómov v reťazci RNA matrice.