Нуклеинова киселина.
Нуклеиновите киселини (NA) са открити за първи път през 1869 г. от швейцарския биохимик Фридрих Мишер.
NA са линейни, неразклонени хетерополимери, мономерите на които са нуклеотиди, свързани с фосфодиестерни връзки.
Нуклеотидът се състои от:
азотна основа
Пурини (аденин (A) и гуанин (G) - техните молекули се състоят от 2 пръстена: 5 и 6 членен),
Пиримидин (цитозин (С), тимин (Т) и урацил (U) - един шестчленен пръстен);
въглехидрат (5-въглероден захарен пръстен): рибоза или дезоксирибоза;
остатък от фосфорна киселина.
Има 2 вида NK: ДНК и РНК. НК осигуряват съхранение, възпроизвеждане и внедряване на генетична (наследствена) информация. Тази информация е кодирана под формата на нуклеотидни последователности. Нуклеотидната последователност отразява първичната структура на протеините. Съответствието между аминокиселините и нуклеотидните последователности, които ги кодират, се нарича генетичен код. Мерна единица генетичен кодДНК и РНК са тройка– последователност от три нуклеотида.
|
Видове азотни основи |
A, G, C, T |
A, G, C, U |
|
Видове пентози |
β,D-2-дезоксирибоза |
β,D-рибоза |
|
Вторична структура |
Редовен, състои се от 2 допълващи се вериги |
Неправилни, някои части от една верига образуват двойна спирала |
|
Молекулно тегло (брой нуклеотидни единици в първичната верига) или от 250 до 1,2x10 5 kDa (килодалтон) |
За хиляди, милиони |
От порядъка на десетици и стотици |
|
Локализация в клетката |
Ядро, митохондрии, хлоропласти, центриоли |
Ядро, цитоплазма, рибозоми, митохондрии и пластиди |
|
Съхраняване, предаване и възпроизвеждане на наследствена информация през поколенията |
Внедряване на наследствена информация |
ДНК (дезоксирибонуклеинова киселина)е нуклеинова киселина, чиито мономери са дезоксирибонуклеотиди; това е майчиният носител на генетична информация. Тези. цялата информация за структурата, функционирането и развитието на отделните клетки и целия организъм се записва под формата на нуклеотидни последователности на ДНК.
Първичната структура на ДНК е едноверижна молекула (фаги).
По-нататъшното подреждане на полимерната макромолекула се нарича вторична структура. През 1953 г. Джеймс Уотсън и Франсис Крик откриват вторичната структура на ДНК – двойната спирала. В тази спирала фосфатните групи са от външната страна на спиралите, а базите са отвътре, разположени на интервали от 0,34 nm. Веригите се държат заедно чрез водородни връзки между базите и са усукани една около друга и около обща ос.
Базите в антипаралелните вериги образуват комплементарни (взаимно допълващи се) двойки поради водородни връзки: A = T (2 връзки) и G ≡ C (3 връзки).
Феноменът на комплементарност в структурата на ДНК е открит през 1951 г. от Ервин Чаргаф.
Правилото на Chargaff: броят на пуриновите бази винаги е равен на броя на пиримидиновите бази (A + G) = (T + C).
Третичната структура на ДНК е по-нататъшното нагъване на двойноверижна молекула в бримки поради водородни връзки между съседни навивки на спиралата (супернавиване).
Кватернерната структура на ДНК е хроматиди (2 нишки на хромозома).
Рентгеновите дифракционни модели на ДНК влакна, получени за първи път от Морис Уилкинс и Розалинд Франклин, показват, че молекулата има спирална структура и съдържа повече от една полинуклеотидна верига.
Има няколко семейства на ДНК: A, B, C, D, Z-форми. B формата обикновено се намира в клетките. Всички фигури с изключение на Z са десни спирали.
Репликация (самоудвояване) на ДНК - Това е един от най-важните биологични процеси, които осигуряват възпроизвеждането на генетичната информация. Репликацията започва с разделянето на две допълващи се вериги. Всяка верига се използва като шаблон за образуване на нова ДНК молекула. Ензимите участват в процеса на синтез на ДНК. Всяка от двете дъщерни молекули задължително включва една стара спирала и една нова. Новата ДНК молекула е абсолютно идентична със старата по нуклеотидна последователност. Този метод на репликация осигурява точно възпроизвеждане в дъщерните молекули на информацията, която е записана в майчината ДНК молекула.
В резултат на репликацията на една ДНК молекула се образуват две нови молекули, които са точно копие на оригиналната молекула – матрици. Всяка нова молекула се състои от две вериги – една на родителската и една на сестринската. Този механизъм на репликация на ДНК се нарича полуконсервативен.
Реакциите, при които една хетерополимерна молекула служи като шаблон (форма) за синтеза на друга хетерополимерна молекула с комплементарна структура, се наричат реакции от матричен тип. Ако по време на реакция се образуват молекули на същото вещество, което служи като матрица, тогава реакцията се нарича автокаталитичен. Ако по време на реакция върху матрицата на едно вещество се образуват молекули на друго вещество, тогава такава реакция се нарича хетерокаталитичен. По този начин репликацията на ДНК (т.е. синтез на ДНК върху ДНК матрица) е автокаталитична реакция матричен синтез.
Реакциите от матричен тип включват:
репликация на ДНК (синтез на ДНК върху шаблон на ДНК),
ДНК транскрипция (РНК синтез върху ДНК шаблон),
РНК транслация (протеинов синтез върху РНК шаблон).
Съществуват обаче и други реакции от шаблонен тип, например РНК синтез върху РНК шаблон и ДНК синтез върху РНК шаблон. Последните два типа реакции се наблюдават, когато клетките са заразени с определени вируси. Синтез на ДНК върху матрица на РНК ( обратна транскрипция) се използва широко в генното инженерство.
Всички матрични процеси се състоят от три етапа: иницииране (начало), удължаване (продължение) и прекратяване (край).
Репликацията на ДНК е сложен процес, в който участват няколко десетки ензими. Най-важните от тях включват ДНК полимерази (няколко вида), прайми, топоизомерази, лигази и др. Основният проблем при репликацията на ДНК е, че в различни вериги на една молекула остатъците от фосфорна киселина са насочени в различни посоки, но удължаването на веригата може да се случи само от края, който завършва с ОН група. Следователно в репликирания регион, който се нарича вилица за репликация, процесът на репликация протича по различен начин в различните вериги. На една от веригите, наречена водеща верига, протича непрекъснат синтез на ДНК върху ДНК шаблон. В другата верига, която се нарича изоставаща верига, свързването става първо буквар– специфичен фрагмент от РНК. Праймерът служи като праймер за синтеза на ДНК фрагмент, наречен фрагмент от Оказаки. Впоследствие праймерът се отстранява и фрагментите на Okazaki се зашиват заедно в една верига на ензима ДНК лигаза. Репликацията на ДНК е придружена репарация– коригиране на грешки, които неизбежно възникват по време на репликация. Има много механизми за ремонт.
Репликацията се извършва преди клетъчното делене. Благодарение на тази способност на ДНК, наследствената информация се прехвърля от майчината клетка към дъщерните клетки.
РНК (рибонуклеинова киселина)е нуклеинова киселина, чиито мономери са рибонуклеотиди.
В рамките на една РНК молекула има няколко региона, които са комплементарни един на друг. Между такива комплементарни области се образуват водородни връзки. В резултат на това в една молекула РНК се редуват двуверижни и едноверижни структури, а общата конформация на молекулата наподобява лист детелина.
Азотните бази, които изграждат РНК, са способни да образуват водородни връзки с комплементарни бази както в ДНК, така и в РНК. В този случай азотните основи образуват двойки A=U, A=T и G≡C. Благодарение на това информацията може да се прехвърля от ДНК към РНК, от РНК към ДНК и от РНК към протеини.
Има три основни вида РНК, открити в клетките, които изпълняват различни функции:
1. Информация, или матрицаРНК (иРНК или иРНК). Функция: матрица за протеинов синтез. Съставлява 5% от клетъчната РНК. Прехвърля генетична информация от ДНК към рибозоми по време на биосинтеза на протеини. В еукариотните клетки иРНК (mRNA) се стабилизира от специфични протеини. Това прави възможно биосинтезата на протеини да продължи дори ако ядрото е неактивно.
иРНК е линейна верига с няколко региона с различни функционални роли:
а) в 5" края има капачка ("капачка") - предпазва иРНК от екзонуклеази,
б) последван от нетранслиран участък, комплементарен на рРНК секцията, която е част от малката субединица на рибозомата,
в) транслацията (четенето) на иРНК започва с иницииращия кодон AUG, кодиращ метионин,
г) стартовият кодон е последван от кодираща част, която съдържа информация за последователността на аминокиселините в протеина.
2. Рибозомна, или рибозомнаРНК (рРНК). Съставлява 85% от клетъчната РНК. В комбинация с протеина той е част от рибозомите и определя формата на голямата и малката рибозомна субединица (50-60S и 30-40S субединица). Те участват в транслацията - четене на информация от иРНК при протеиновия синтез.
Субединиците и съставните им рРНК обикновено се обозначават чрез тяхната седиментационна константа. S - коефициент на утаяване, единици Svedberg. Стойността S характеризира скоростта на утаяване на частиците по време на ултрацентрофугиране и е пропорционална на тяхното молекулно тегло. (Например, прокариотна рРНК с коефициент на утаяване от 16 Сведбергови единици се обозначава като 16S рРНК).
По този начин се разграничават няколко вида рРНК, които се различават по дължината на полинуклеотидната верига, масата и локализацията в рибозомите: 23-28S, 16-18S, 5S и 5.8S. И прокариотните, и еукариотните рибозоми съдържат 2 различни РНК с високо молекулно тегло, по една за всяка субединица, и една РНК с ниско молекулно тегло - 5S РНК. Еукариотните рибозоми също съдържат 5.8S РНК с ниско молекулно тегло. Например прокариотите синтезират 23S, 16S и 5S рРНК, а еукариотите синтезират 18S, 28S, 5S и 5.8S.
80S рибозома (еукариотна)
Малка 40S субединица Голяма 60S субединица
18SrRNA (~2000 нуклеотида), - 28SrRNA (~4000 nt),
5.8SpRNA (~155 nt),
5SpRNA (~121 nt),
~30 белтъка. ~45 протеина.
70S рибозома (прокариотна)
Малка 30S субединица Голяма 50S субединица
16SpRNA, - 23SpRNA,
~20 белтъка. ~30 белтъка.
Голяма молекула от силно полимерна рРНК (седиментационна константа 23-28S, локализирана в 50-60S рибозомните субединици.
Малка молекула от високополимерна рРНК (константа на утаяване 16-18S, локализирана в 30-40S рибозомни субединици.
Във всички рибозоми без изключение присъства нискополимерна 5S рРНК и е локализирана в 50-60S рибозомните субединици.
Нискополимерната рРНК със седиментационна константа 5.8S е характерна само за еукариотните рибозоми.
Така рибозомите съдържат три вида рРНК при прокариотите и четири вида рРНК при еукариотите.
Първичната структура на рРНК е една полирибонуклеотидна верига.
Вторичната структура на рРНК е спирализацията на полирибонуклеотидната верига върху себе си (отделни участъци от веригата на РНК образуват спирални бримки - „фиби“).
Третична структура на високополимерна рРНК - взаимодействия на спираловидни елементи от вторична структура.
3. транспортРНК (тРНК). Съставлява 10% от клетъчната РНК. Пренася аминокиселината до мястото на протеиновия синтез, т.е. към рибозомите. Всяка аминокиселина има своя собствена тРНК.
Първичната структура на tRNA е една полирибонуклеотидна верига.
Вторичната структура на tRNA е модел на детелина, в тази структура има 4 двойноверижни и 5 едноверижни области.
Третичната структура на tRNA е стабилна; молекулата се сгъва в L-образна структура (2 спирали, почти перпендикулярни една на друга).
Всички видове РНК се образуват в резултат на реакции на синтез на матрица. В повечето случаи една от ДНК веригите служи като шаблон. По този начин биосинтезата на РНК върху ДНК матрица е хетерокаталитична реакция от типа матрица. Този процес се нарича транскрипцияи се контролира от определени ензими – РНК полимерази (транскриптази).
Синтезът на РНК (транскрипция на ДНК) включва копиране на информация от ДНК в иРНК.
Разлики между синтеза на РНК и синтеза на ДНК:
Асиметрия на процеса: като шаблон се използва само една ДНК верига.
Консервативен процес: молекулата на ДНК се връща в първоначалното си състояние след завършване на синтеза на РНК. По време на синтеза на ДНК молекулите се обновяват наполовина, което прави репликацията полуконсервативна.
Синтезът на РНК не изисква праймер, за да започне, но репликацията на ДНК изисква праймер на РНК.
1. Удвояване на ДНК
2. Синтез на рРНК
3. синтез на нишесте от глюкоза
4. протеинов синтез в рибозомите
3. Генотипът е
1. набор от гени в половите хромозоми
2. набор от гени на една хромозома
3. набор от гени в диплоиден набор от хромозоми
4. набор от гени на X хромозомата
4. При хората рецесивен алел, свързан с пола, е отговорен за хемофилията. В брака на жена, която е носител на алела на хемофилия и здрав мъж
1. вероятността за раждане на момчета и момичета с хемофилия е 50%
2. 50% от момчетата ще бъдат болни, а всички момичета са носители
3. 50% от момчетата ще бъдат болни, а 50% от момичетата ще бъдат носители
4. 50% от момичетата ще бъдат болни, а всички момчета са носители
5. Свързаното с пола унаследяване е унаследяване на характеристики, които винаги са
1. появяват се само при мъже
2. появяват се само в полово зрели организми
3. определя се от гени, разположени на половите хромозоми
4. са вторични полови белези
При хората
1. 23 групи съединители
2. 46 групи съединители
3. една група съединители
4. 92 групи съединител
Носители на гена за цветна слепота, при които болестта не се проявява, могат да бъдат
1. само жени
2. само мъже
3. както жените, така и мъжете
4. само жени с XO набор от полови хромозоми
В човешкия ембрион
1. формират се хорда, коремна нервна връв и хрилни дъги
2. формират се хорда, хрилни дъги и опашка
3. формират се хорда и коремна нервна връв
4. формират се вентралната нервна връв и опашката
В човешкия плод кислородът навлиза в кръвта през
1. хрилни цепки
4. пъпна връв
Методът за изследване на близнаци се провежда от
1. пресичане
2. Изследване на родословието
3. наблюдения на обекти на изследване
4. изкуствена мутагенеза
8) Основи на имунологията
1. Антителата са
1. фагоцитни клетки
2. белтъчни молекули
3. лимфоцити
4. клетки на микроорганизми, които заразяват хората
Ако има риск от заразяване с тетанус (например, ако раните са замърсени с пръст), на лицето се дава антитетаничен серум. Съдържа
1. протеини на антитела
2. отслабени бактерии, които причиняват тетанус
3. антибиотици
4. антигени на тетанусни бактерии
Майчиното мляко осигурява на бебето имунитет благодарение на
1. макронутриенти
2. млечнокисели бактерии
3. микроелементи
4. антитела
Навлиза в лимфните капиляри
1. лимфа от лимфни канали
2. кръв от артериите
3. кръв от вените
4. междуклетъчна течност от тъкани
Фагоцитните клетки присъстват при хората
1. в повечето тъкани и органи на тялото
2. само в лимфни съдовеи възли
3. само в кръвоносни съдове
4. само в кръвоносната и лимфна система
6. При кой от изброените процеси се синтезира АТФ в човешкия организъм?
1. разграждане на протеини до аминокиселини
2. разграждане на гликоген до глюкоза
3. разграждане на мазнините до глицерол и мастна киселина
4. безкислородно окисление на глюкоза (гликолиза)
7. По свой начин физиологична роляповечето витамини са
1. ензими
2. активатори (кофактори) на ензими
3. важен източник на енергия за тялото
4. хормони
Нарушение здрачно зрениеи сухата роговица може да е признак на недостиг на витамини
Това специална категория химична реакциясрещащи се в клетките на живите организми. По време на тези реакции полимерните молекули се синтезират според плана, заложен в структурата на други полимерни матрични молекули. На една матрица могат да се синтезират неограничен брой копирани молекули. Тази категория реакции включва репликация, транскрипция, транслация и обратна транскрипция.
Край на работата -
Тази тема принадлежи към раздела:
Структура и функции на АТФ нуклеиновите киселини
Нуклеиновите киселини включват силно полимерни съединения, които се разлагат по време на хидролиза на пуринови и пиримидинови бази, пентоза и фосфор.. клетъчна теория видове клетки.. еукариотна клетъчна структура и функции на органелите..
Ако имате нужда от допълнителен материал по тази тема или не сте намерили това, което търсите, препоръчваме да използвате търсенето в нашата база данни с произведения:
Какво ще правим с получения материал:
Ако този материал е бил полезен за вас, можете да го запазите на страницата си в социалните мрежи:
| Tweet |
Всички теми в този раздел:
Структура и функции на ДНК
ДНК е полимер, чиито мономери са дезоксирибонуклеотиди. Модел на пространствената структура на молекулата на ДНК под формата на двойна спирала е предложен през 1953 г. от Дж. Уотсън и Ф.
ДНК репликация (редупликация)
Репликацията на ДНК е процес на самоудвояване, основното свойство на ДНК молекулата. Репликацията принадлежи към категорията на реакциите на матричен синтез и се осъществява с участието на ензими. Под въздействието на ензим
Структура и функции на РНК
РНК е полимер, чиито мономери са рибонуклеотиди. За разлика от ДНК,
Структура и функции на АТФ
Аденозинтрифосфорната киселина (АТФ) е универсален източник и основен акумулатор на енергия в живите клетки. АТФ се намира във всички растителни и животински клетки. Количеството на АТФ в средата
Създаване и основни принципи на клетъчната теория
Клетъчна теория- най-важното биологично обобщение, според което всички живи организми са съставени от клетки. Изследването на клетките става възможно след изобретяването на микроскопа. Първо
Видове клетъчна организация
Има два типа клетъчна организация: 1) прокариотна, 2) еукариотна. Общото за двата вида клетки е, че клетките са ограничени от мембраната, вътрешното съдържание е представено от цитопа
Ендоплазмения ретикулум
Ендоплазмения ретикулум(ER), или ендоплазмен ретикулум (ER), е едномембранна органела. Това е система от мембрани, които образуват „цистерни“ и канали
апарат на Голджи
Апаратът на Голджи или комплексът на Голджи е едномембранна органела. Състои се от купчини сплескани „цистерни“ с разширени ръбове. С тях е свързана системата с тебешир
Лизозоми
Лизозомите са едномембранни органели. Те са малки мехурчета (диаметър от 0,2 до 0,8 микрона), съдържащи набор от хидролитични ензими. Ензимите се синтезират на груб
Вакуоли
Вакуолите са едномембранни органели, които са пълни с „контейнери“. водни разтвориорганични и неорганични вещества. EPS участват в образуването на вакуоли
Митохондриите
Структура на митохондриите: 1 - външна мембрана; 2 - вътрешна мембрана; 3 - матрица; 4
Пластиди
Структура на пластидите: 1 - външна мембрана; 2 - вътрешна мембрана; 3 - строма; 4 - тилакоид; 5
Рибозоми
Структура на рибозомата: 1 - голяма субединица; 2 - малка субединица. рибос
Цитоскелет
Цитоскелетът е изграден от микротубули и микрофиламенти. Микротубулите са цилиндрични, неразклонени структури. Дължината на микротубулите варира от 100 µm до 1 mm, диаметърът е
Клетъчен център
Клетъчен центървключва два центриола и центросфера. Центриолът е цилиндър, чиято стена е изградена от девет групи t
Органоиди на движението
Не присъства във всички клетки. Органелите на движение включват реснички (ресничести, епител респираторен тракт), камшичета (жгутици, сперматозоиди), псевдоподи (коренища, левкоцити), миофибри
Устройство и функции на ядрото
По правило еукариотната клетка има едно ядро, но има двуядрени (ресничести) и многоядрени клетки (опалин). Някои високоспециализирани клетки са вторични
Хромозоми
Хромозомите са цитологични пръчковидни структури, които представляват кондензирани
Метаболизъм
Метаболизъм - най-важното свойствоживи организми. Съвкупността от метаболитни реакции, протичащи в тялото, се нарича метаболизъм. Метаболизмът се състои от т
Биосинтеза на протеини
Биосинтезата на протеин е най-важният процес на анаболизма. Всички характеристики, свойства и функции на клетките и организмите в крайна сметка се определят от протеините. Катериците са краткотрайни, животът им е ограничен
Генетичен код и неговите свойства
Генетичният код е система за записване на информация за последователността на аминокиселините в полипептид чрез последователността на нуклеотидите на ДНК или РНК. В момента тази система за запис се разглежда
Структура на еукариотния ген
Генът е част от ДНК молекула, която кодира първичната последователност от аминокиселини в полипептид или последователността от нуклеотиди в транспортни и рибозомни РНК молекули. ДНК едно
Транскрипция при еукариоти
Транскрипцията е синтеза на РНК върху ДНК шаблон. Осъществява се от ензима РНК полимераза. РНК полимеразата може да се прикрепи само към промотор, който се намира в 3" края на шаблонната ДНК верига
Излъчване
Транслацията е синтез на полипептидна верига върху иРНК матрица. Органелите, които осигуряват транслацията, са рибозоми. При еукариотите рибозомите се намират в някои органели - митохондрии и пластиди (7
Митотичен цикъл. Митоза
Митозата е основният метод за делене на еукариотните клетки, при който първо се случва удвояване, а след това равномерно разпределениемежду дъщерните клетки наследствен материал
Мутации
Мутациите са устойчиви, внезапни промени в структурата на наследствения материал на различни нива на неговата организация, водещи до промени в определени характеристики на организма.
Генни мутации
Генните мутации са промени в структурата на гените. Тъй като генът е част от ДНК молекула, тогава генна мутацияпредставлява промени в нуклеотидния състав на това място
Хромозомни мутации
Това са промени в структурата на хромозомите. Пренарежданията могат да се извършват както в рамките на една хромозома - интрахромозомни мутации (делеция, инверсия, дублиране, вмъкване), така и между хромозоми - между
Геномни мутации
Геномната мутация е промяна в броя на хромозомите. Геномните мутации възникват в резултат на нарушаване на нормалния ход на митозата или мейозата. Хаплоидия - у
Третична структура на РНК
Вторична структура на РНК
Молекулата на рибонуклеиновата киселина е изградена от единична полинуклеотидна верига. Отделни участъци от веригата на РНК образуват спирализирани бримки - "фиби", поради водородни връзки между комплементарни азотни бази A-Uи G-C. Части от веригата на РНК в такива спирални структури са антипаралелни, но не винаги са напълно комплементарни; те съдържат несдвоени нуклеотидни остатъци или дори едноверижни бримки, които не се вписват в двойната спирала. Наличието на спирални участъци е характерно за всички видове РНК.
Едноверижните РНК се характеризират с компактна и подредена третична структура, която възниква чрез взаимодействието на спираловидни елементи на вторичната структура. По този начин е възможно да се образуват допълнителни водородни връзки между нуклеотидни остатъци, които са достатъчно отдалечени един от друг, или връзки между ОН групите на рибозни остатъци и бази. Третичната структура на РНК се стабилизира от двувалентни метални йони, например Mg 2+ йони, които се свързват не само с фосфатни групи, но и с основи.
Реакциите на матричен синтез произвеждат полимери, чиято структура се определя изцяло от структурата на матрицата. Реакциите на шаблонен синтез се основават на комплементарни взаимодействия между нуклеотиди.
Репликация (редупликация, дублиране на ДНК)
Матрица– майчина верига на ДНК
Продукт– новосинтезирана дъщерна ДНК верига
Допълванемежду нуклеотидите на майчината и дъщерната ДНК вериги
Двойната спирала на ДНК се развива в две единични вериги, след което ензимът ДНК полимераза завършва всяка отделна верига в двойна верига според принципа на комплементарността.
Транскрипция (синтез на РНК)
Матрица– ДНК кодираща верига
Продукт– РНК
Допълванемежду cDNA и RNA нуклеотиди
В определен участък от ДНК водородните връзки се разкъсват, което води до две единични вериги. На една от тях иРНК е изградена на принципа на комплементарността. След това се отделя и отива в цитоплазмата, а ДНК веригите отново се свързват една с друга.
Превод (протеинов синтез)
Матрица– иРНК
Продукт- протеин
Допълванемежду нуклеотидите на иРНК кодоните и нуклеотидите на тРНК антикодоните, които носят аминокиселини
Вътре в рибозомата тРНК антикодони са прикрепени към тРНК кодоните според принципа на комплементарност. Рибозомата свързва аминокиселините, донесени от тРНК заедно, за да образуват протеин.
7. Образуване на полипептидна верига от последователно доставени до тРНКвъзниква тРНК със съответните аминокиселини върху рибозомите(фиг. 3.9).
Рибозомиса нуклеопротеинови структури, които включват три вида рРНК и повече от 50 специфични рибозомни протеини. Рибозомисе състои от малки и големи субединици. Инициирането на синтеза на полипептидна верига започва с прикрепването на малката рибозомна субединица към свързващия център на тРНКи винаги протича с участието на специален тип метионинова тРНК, която се свързва с метиониновия кодон AUG и се прикрепя към т.нар. голяма рибозомна субединица.
Ориз. 3.9. Синтез на полипептидна верига върху рибозомаПоказани са също така транскрипцията на иРНК и прехвърлянето й през ядрената мембрана в клетъчната цитоплазма.
Следващия иРНК кодон, разположен след иницииращия кодон AUG, попада в областта А на голямата субединица рибозоми, където е „заместен“ за взаимодействие с амино-ацил-тРНК, която има съответния антикодон. След като подходящата тРНК се свърже с кодона на тРНК, разположен в А-мястото, се образува пептидна връзка с помощта на пептидил трансфераза, която е част от голямата субединица на рибозомата, и аминоацил-тРНК се превръща в пептидил-тРНК. Това кара рибозомата да придвижи напред един кодон, да премести получената пептидил-тРНК към Р-мястото и да освободи А-мястото, което заема следващия кодон на иРНК, готов да се комбинира с аминоацил-тРНК, която има подходящ антикодон ( Фиг. 3.10).
Полипептидната верига расте поради многократно повторение на описания процес. Рибозомасе движи по протежение на иРНК, освобождавайки своя начален сайт. На мястото на иницииране се сглобява следващият активен рибозомален комплекс и започва синтеза на нова полипептидна верига. По този начин няколко активни рибозоми могат да се присъединят към една иРНК молекула, за да образуват полизома. Синтезът на полипептида продължава, докато един от трите стоп кодона се появи в А областта. Стоп кодонът се разпознава от специализиран терминиращ протеин, който спира синтеза и подпомага отделянето на полипептидната верига от рибозомата и от тРНК.
Ориз. 3.10. Синтез на полипептидна верига върху рибозома. Подробна диаграма на добавянето на нова аминокиселина към нарастваща полипептидна верига и участието в този процес на участъци А и Р на голямата субединица на рибозомата.
Рибозома и иРНКсъщо прекъсват връзката и са готови да започнат нов синтез на полипептидната верига (виж фиг. 3.9). Остава само да припомним, че протеините са основните молекули, които осигуряват жизнената активност на клетките и организмите. Те са ензими, които осигуряват целия сложен метаболизъм, и структурни протеини, които изграждат скелета на клетката и образуват междуклетъчно веществои транспортни протеини на много вещества в тялото, като хемоглобин, който транспортира кислород и канални протеини, които осигуряват проникването и отстраняването на различни съединения от клетката.
а) Рибозомите на гранулирания EPS синтезират протеини, които след това се
Или се отстраняват от клетката (експортни протеини),
или са част от определени мембранни структури (самите мембрани, лизозоми и др.).
б) В този случай пептидната верига, синтезирана върху рибозомата, прониква с водещия си край през мембраната в ER кухината, където след това завършва целият протеин и се образува неговата третична структура.
2. Тук (в лумена на резервоарите на EPS) започва модификацията на протеините - свързването им с въглехидрати или други компоненти.
8. Механизми на клетъчното делене.
Изпратете добрата си работа в базата от знания е лесно. Използвайте формата по-долу
Студенти, докторанти, млади учени, които използват базата от знания в обучението и работата си, ще ви бъдат много благодарни.
публикувано на http://www.allbest.ru/
1. Реакции на шаблонен синтез
В живите системи протичат реакции, непознати в неживата природа - реакции на матричен синтез.
Терминът „матрица“ в технологията се отнася до матрица, използвана за отливане на монети, медали и типографски шрифтове: закалените метали точно възпроизвеждат всички детайли на матрицата, използвана за отливане. Матричният синтез е като леене върху матрица: новите молекули се синтезират в точно съответствие с плана, заложен в структурата на съществуващите молекули.
Матричният принцип е в основата на най-важните синтетични реакции на клетката, като синтеза на нуклеинови киселини и протеини. Тези реакции осигуряват точната, строго специфична последователност на мономерните звена в синтезираните полимери.
Тук има насочено свиване на мономерите към определено място в клетката – върху молекули, които служат като матрица, където протича реакцията. Ако такива реакции възникнат в резултат на произволни сблъсъци на молекули, те ще протичат безкрайно бавно. Синтезът на сложни молекули на принципа на шаблона се извършва бързо и точно.
Ролята на матрицата в матричните реакции се играе от макромолекули на нуклеинови киселини ДНК или РНК.
Мономерните молекули, от които се синтезира полимерът - нуклеотиди или аминокиселини - в съответствие с принципа на комплементарността, са разположени и фиксирани върху матрицата в строго определен, определен ред.
След това мономерните единици се "омрежват" в полимерна верига и готовият полимер се освобождава от матрицата.
След това матрицата е готова за сглобяване на нова полимерна молекула. Ясно е, че както върху даден калъп може да се отлее само една монета или една буква, така и върху дадена матрична молекула може да се „сглоби“ само един полимер.
Матричен тип реакция -- специфична особеностхимия на живите системи. Те са в основата на основното свойство на всички живи същества - способността му да възпроизвежда себеподобните си.
Реакциите на матричен синтез включват:
1. ДНК репликация - процес на самоудвояване на ДНК молекула, осъществяван под контрола на ензими. Върху всяка от образуваните след разкъсването на водородните връзки ДНК вериги се синтезира дъщерна ДНК верига с участието на ензима ДНК полимераза. Материалът за синтеза е свободните нуклеотиди, присъстващи в цитоплазмата на клетките.
Биологичният смисъл на репликацията се състои в точното предаване на наследствена информация от майчината молекула към дъщерните молекули, което обикновено се случва по време на деленето на соматичните клетки.
Молекулата на ДНК се състои от две допълващи се вериги. Тези вериги се държат заедно чрез слаби водородни връзки, които могат да бъдат разкъсани от ензими.
Молекулата е способна на самодупликация (репликация) и върху всяка стара половина на молекулата се синтезира нова половина.
В допълнение, молекула иРНК може да бъде синтезирана върху молекула ДНК, която след това прехвърля информацията, получена от ДНК, до мястото на синтез на протеини.
Трансферът на информация и протеиновият синтез протичат на матричен принцип, сравним с работата печатна пресав печатницата. Информацията от ДНК се копира многократно. Ако възникнат грешки по време на копирането, те ще се повторят във всички следващи копия.
Вярно е, че някои грешки при копиране на информация с ДНК молекула могат да бъдат коригирани - процесът на елиминиране на грешки се нарича ремонт. Първата от реакциите в процеса на пренос на информация е репликацията на молекулата на ДНК и синтеза на нови вериги на ДНК.
2. транскрипция - синтез на i-RNA върху ДНК, процес на отстраняване на информация от ДНК молекула, синтезирана върху нея от i-RNA молекула.
I-RNA се състои от една верига и се синтезира върху ДНК в съответствие с правилото за комплементарност с участието на ензим, който активира началото и края на синтеза на i-RNA молекулата.
Готовата молекула на иРНК навлиза в цитоплазмата върху рибозомите, където се извършва синтеза на полипептидни вериги.
3. транслация - синтез на протеин в иРНК; процесът на транслиране на информацията, съдържаща се в нуклеотидната последователност на иРНК в последователността от аминокиселини в полипептида.
4. синтез на РНК или ДНК от РНК вируси
Така протеиновата биосинтеза е един от видовете пластичен обмен, по време на който наследствената информация, кодирана в ДНК гените, се внедрява в специфична последователност от аминокиселини в протеиновите молекули.
Протеиновите молекули са по същество полипептидни вериги, съставени от отделни аминокиселини. Но аминокиселините не са достатъчно активни, за да се комбинират една с друга сами. Следователно, преди да се свържат помежду си и да образуват протеинова молекула, аминокиселините трябва да се активират. Това активиране става под действието на специални ензими.
В резултат на активирането аминокиселината става по-лабилна и под действието на същия ензим се свързва с т-РНК. Всяка аминокиселина отговаря на строго специфична т-РНК, която намира „своята” аминокиселина и я пренася в рибозомата.
Следователно различни активирани аминокиселини навлизат в рибозомата, свързани с техните тРНК. Рибозомата е като конвейер за сглобяване на протеинова верига от различни аминокиселини, влизащи в нея.
Едновременно с т-РНК, върху която "седи" неговата аминокиселина, рибозомата получава "сигнал" от ДНК, която се съдържа в ядрото. В съответствие с този сигнал в рибозомата се синтезира един или друг протеин.
Насочващото влияние на ДНК върху протеиновия синтез не се осъществява директно, а с помощта на специален посредник - матрична или информационна РНК (m-RNA или i-RNA), която се синтезира в ядрото под въздействието на ДНК, т.н. неговият състав отразява състава на ДНК. Молекулата на РНК е като отливка от формата на ДНК. Синтезираната иРНК влиза в рибозомата и като че ли предава на тази структура план - в какъв ред трябва да се свържат активираните аминокиселини, влизащи в рибозомата, за да се синтезира определен протеин. В противен случай генетичната информация, кодирана в ДНК, се прехвърля в иРНК и след това в протеин.
Молекулата на иРНК навлиза в рибозомата и я зашива. Този сегмент от него, който е в този моментв рибозомата, определена от кодон (триплет), взаимодейства доста специфично с триплет, който съответства на структурата му (антикодон) в трансферната РНК, която донесе аминокиселината в рибозомата.
Трансферната РНК със своята аминокиселина се доближава до специфичен кодон на иРНК и се свързва с него; друга t-RNA с различна аминокиселина се добавя към следващата съседна секция на i-RNA и така нататък, докато се прочете цялата верига на i-RNA, докато всички аминокиселини се редуцират в подходящия ред, образувайки протеин молекула.
И тРНК, която доставя аминокиселината до определена част от полипептидната верига, се освобождава от своята аминокиселина и напуска рибозомата. нуклеинов ген на матрична клетка
След това, отново в цитоплазмата, желаната аминокиселина може да се присъедини към нея и отново да я прехвърли към рибозомата.
В процеса на синтез на протеини участват едновременно не една, а няколко рибозоми - полирибозоми.
Основните етапи на трансфера на генетична информация:
синтез на ДНК като матрица на иРНК (транскрипция)
синтез на полипептидна верига в рибозомите според програмата, съдържаща се в иРНК (транслация).
Етапите са универсални за всички живи същества, но времевите и пространствени отношения на тези процеси се различават при про- и еукариотите.
При еукариотите транскрипцията и транслацията са строго разделени в пространството и времето: синтезът на различни РНК се извършва в ядрото, след което молекулите на РНК трябва да напуснат ядрото, преминавайки през ядрената мембрана. След това РНК се транспортират в цитоплазмата до мястото на протеинов синтез - рибозоми. Едва след това идва следващият етап - излъчването.
При прокариотите транскрипцията и транслацията се извършват едновременно.
По този начин мястото на синтез на протеини и всички ензими в клетката са рибозомите - те са като протеинови „фабрики“, като монтажен цех, който получава всички материали, необходими за сглобяването на полипептидната верига на протеина от аминокиселини. Природата на синтезирания протеин зависи от структурата на i-RNA, от реда на подреждане на нуклеоидите в него, а структурата на i-RNA отразява структурата на ДНК, така че в крайна сметка специфичната структура на протеина, т.е. редът на подреждане на различни аминокиселини в него зависи от реда на подреждане на нуклеоидите в ДНК, от структурата на ДНК.
Посочената теория за биосинтеза на протеини се нарича матрична теория. Тази теория се нарича матрична, тъй като нуклеиновите киселини играят ролята на матрици, в които е записана цялата информация относно последователността на аминокиселинните остатъци в протеиновата молекула.
Създаването на матричната теория за биосинтезата на протеини и дешифрирането на аминокиселинния код е най-голямото научно постижение XX век, най-важната стъпка към изясняване на молекулярния механизъм на наследствеността.
Алгоритъм за решаване на задачи.
Тип 1. Самокопиране на ДНК. Една от ДНК веригите има следната нуклеотидна последователност: AGTACCGATACCTGATTTACG... Каква е нуклеотидната последователност на втората верига на същата молекула? За да напишете нуклеотидната последователност на втората верига на ДНК молекула, когато последователността на първата верига е известна, е достатъчно да замените тимина с аденин, аденина с тимин, гуанина с цитозин и цитозина с гуанин. След като направихме такава замяна, получаваме последователността: TACTGGCTTATGAGCTAAAATG... Тип 2. Кодиране на протеин. Веригата от аминокиселини на протеина рибонуклеаза има следното начало: лизин-глутамин-треонин-аланин-аланин-аланин-лизин... С каква последователност от нуклеотиди започва генът, съответстващ на този протеин? За да направите това, използвайте таблицата с генетичен код. За всяка аминокиселина намираме нейното кодово обозначение под формата на съответната тройка нуклеотиди и го записваме. Подреждайки тези триплети един след друг в същия ред като съответните аминокиселини, получаваме формулата за структурата на част от информационната РНК. По правило има няколко такива тройки, изборът се прави според вашето решение (но се взема само една от тройките). Съответно може да има няколко решения. ААААААААЦУГЦГГЦУГЦГААГ Тип 3. Декодиране на ДНК молекули. С каква последователност от аминокиселини започва протеинът, ако е кодиран от следната последователност от нуклеотиди: ACGCCCATGGCCGGT... Използвайки принципа на комплементарността, намираме структурата на участъка от информационна РНК, образуван върху даден сегмент от ДНК молекула: UGCGGGUACCCGGCC... След това се обръщаме към таблицата на генетичния код и за всяка тройка нуклеотиди, започвайки от първия, намираме и изписваме съответната аминокиселина: Цистеин-глицин-тирозин-аргинин-пролин-.. .
2. Бележки по биология в 10 клас „А“ по темата: Биосинтеза на протеини
Цел: Да се запознаят с процесите на транскрипция и транслация.
Образователни. Въведете понятията ген, триплет, кодон, ДНК код, транскрипция и транслация, обяснете същността на процеса на биосинтеза на протеини.
Развитие. Развитие на вниманието, паметта, логично мислене. Тренировка на пространственото въображение.
Образователни. Възпитаване на работна култура в класната стая и уважение към труда на другите.
Оборудване: Бяла дъска, таблици за биосинтеза на протеини, магнитна дъска, динамичен модел.
Литература: учебници Ю.И. Полянски, Д.К. Беляева, А.О. Рувински; „Основи на цитологията“ O.G. Машанова, "Биология" V.N. Яригина, „Гени и геноми“ Сингър и Берг, ученически бележник, N.D.Lisova изучава. Помагало за 10 клас "Биология".
Методи и методически похвати: разказ с елементи на разговор, демонстрация, тестване.
|
Тест въз основа на покрития материал. Раздайте листове хартия и тествайте опции. Всички тетрадки и учебници са затворени. 1 грешка при попълнен 10-ти въпрос е 10, при непопълнен 10-ти въпрос - 9 и т.н. |
|||
|
Запишете темата на днешния урок: Биосинтеза на протеини. Цялата ДНК молекула е разделена на сегменти, които кодират аминокиселинната последователност на един протеин. Запишете: генът е част от ДНК молекула, която съдържа информация за последователността на аминокиселините в един протеин. |
|||
|
ДНК код. Имаме 4 нуклеотида и 20 аминокиселини. Как можем да ги сравним? Ако 1 нуклеотид кодира 1 a/k, => 4 a/k; ако има 2 нуклеотида - 1 а/к - (колко?) 16 аминокиселини. Следователно 1 аминокиселина кодира 3 нуклеотида - триплет (кодон). Пребройте колко комбинации са възможни? - 64 (3 от тях са препинателни знаци). Достатъчно и дори в излишък. Защо излишък? 1 a/c може да бъде кодиран с 2-6 триплета, за да се увеличи надеждността на съхранението и предаването на информация. Свойства на ДНК кода. 1) Кодът е триплетен: 1 аминокиселина кодира 3 нуклеотида. 61 триплета кодират a/k, като един AUG показва началото на протеина, а 3 означават препинателни знаци. 2) Кодът е изроден - 1 a/c кодира 1,2,3,4,6 тройки 3) Кодът е еднозначен - 1 тройка само 1 а/к 4) Кодът не се припокрива - от 1 до последния триплет генът кодира само 1 протеин 5) Кодът е непрекъснат - вътре в гена няма препинателни знаци. Те са само между гените. 6) Кодът е универсален - всичките 5 кралства имат един и същ код. Само в митохондриите 4-те триплета са различни. Помислете у дома и ми кажете защо? |
|||
|
Цялата информация се съдържа в ДНК, но самата ДНК не участва в биосинтезата на протеините. Защо? Информацията се копира върху иРНК и върху нея, в рибозомата, се извършва синтеза на протеинова молекула. ДНК РНК протеин. Кажете ми дали има организми, които обратен ред: РНК ДНК? |
|||
|
Фактори на биосинтеза: Наличието на информация, кодирана в ДНК ген. Наличието на информационна иРНК за предаване на информация от ядрото към рибозомите. Наличие на органела - рибозома. Наличност на суровини - нуклеотиди и а/к Наличие на tRNA за доставяне на аминокиселини до мястото на сглобяване Наличие на ензими и АТФ (защо?) |
|||
|
Процес на биосинтеза. Транскрипция. (показва се на модела) Пренаписване на нуклеотидната последователност от ДНК към иРНК. Биосинтезата на РНК молекулите протича до ДНК съгласно принципите: Матричен синтез Допълняемост ДНК и РНК ДНК се разединява с помощта на специален ензим и друг ензим започва да синтезира иРНК на една от веригите. Размерът на иРНК е 1 или няколко гена. I-RNA напуска ядрото през ядрените пори и отива към свободната рибозома. |
|||
|
Излъчване. Синтезът на полипептидни вериги от протеини се извършва върху рибозомата. След като намери свободна рибозома, иРНК се прокарва през нея. I-RNA влиза в рибозомата като триплет AUG. Само 2 триплета (6 нуклеотида) могат да присъстват в една рибозома наведнъж. Имаме нуклеотиди в рибозомата, сега трябва по някакъв начин да доставим климатика там. С помощта на какво? - t-RNA. Нека разгледаме неговата структура. Трансферните РНК (тРНК) се състоят от приблизително 70 нуклеотида. Всяка тРНК има акцепторен край, към който е прикрепен аминокиселинен остатък, и адаптерен край, който носи триплет от нуклеотиди, комплементарни на който и да е кодон на иРНК, поради което този триплет се нарича антикодон. Колко вида tRNA са необходими в една клетка? T-RNA със съответния a/k се опитва да се присъедини към mRNA. Ако антикодонът е комплементарен на кодона, тогава се добавя и образува връзка, която служи като сигнал за движението на рибозомата по веригата на иРНК с един триплет. A/c се прикрепя към пептидната верига и t-RNA, освободена от a/c, навлиза в цитоплазмата в търсене на друга подобна a/c. Така пептидната верига се удължава, докато транслацията приключи и рибозомата изскочи от иРНК. Една иРНК може да съдържа няколко рибозоми (в учебника, фигура в параграф 15). Белтъчната верига навлиза в ER, където придобива вторична, третична или кватернерна структура. Целият процес е изобразен в учебника, фиг. 22 - у дома намерете грешката на тази картинка - вземете 5) Кажете ми, как протичат тези процеси при прокариотите, ако те нямат ядро? |
|||
|
Регулиране на биосинтезата. Всяка хромозома в линеен редразделени на оперони, състоящи се от регулаторен ген и структурен ген. Сигналът за регулаторния ген е или субстратът, или крайните продукти. |
|||
|
1. Намерете аминокиселините, кодирани в ДНК фрагмента. T-A-C-G-A-A-A-A-T-C-A-A-T-C-T-C-U-A-U- Решение: А-У-Г-Ц-У-У-У-У-А-Г-У-У-А-Г-А-Г-А-У-А- MET LEY LEY VAL ARG ASPНеобходимо е да се състави фрагмент от иРНК и да се раздели на триплети. 2. Намерете антикодоните на tRNA за прехвърляне на посочените аминокиселини до мястото на сглобяване. Мет, три, сешоар, арг. |
|||
|
Домашна работа параграф 29. |
Последователността на реакциите на матрицата по време на биосинтеза на протеин може да бъде представена като диаграма:
Опция 1
1. Генетичният код е
а) система за записване на реда на аминокиселините в протеин с помощта на ДНК нуклеотиди
б) участък от ДНК молекула, състоящ се от 3 съседни нуклеотида, отговорен за поставянето на определена аминокиселина в протеинова молекула
в) свойството на организмите да предават генетична информация от родителите на потомството
г) устройство за четене на генетична информация
40. Всяка аминокиселина е кодирана от три нуклеотида – това
а) специфичност
б) тройка
в) дегенерация
г) без припокриване
41. Аминокиселините са криптирани от повече от един кодон - това е
а) специфичност
б) тройка
в) дегенерация
г) без припокриване
42. При еукариотите един нуклеотид е включен само в един кодон - това
а) специфичност
б) тройка
в) дегенерация
г) без припокриване
43. Всички живи организми на нашата планета имат един и същ генетичен код - това
а) специфичност
б) универсалност
в) дегенерация
г) без припокриване
44. Разделянето на три нуклеотида на кодони е чисто функционално и съществува само по време на процеса на транслация
а) код без запетаи
б) тройка
в) дегенерация
г) без припокриване
45. Брой на сетивните кодони в генетичния код
Публикувано на Allbest.ru
...Подобни документи
Изследване на структурата на еукариотен ген, последователността на аминокиселините в протеинова молекула. Анализ на реакцията на синтез на матрица, процес на самоудвояване на ДНК молекула, синтез на протеин върху матрица на иРНК. Преглед на химичните реакции, протичащи в клетките на живите организми.
презентация, добавена на 26.03.2012 г
Основни видове нуклеинови киселини. Структура и характеристики на тяхната структура. Значението на нуклеиновите киселини за всички живи организми. Синтез на протеини в клетката. Съхранение, пренос и наследяване на информация за структурата на протеиновите молекули. Структура на ДНК.
презентация, добавена на 19.12.2014 г
Определение и описание Общи чертитранслация като процес на протеинов синтез от РНК матрица, извършван в рибозоми. Схематично представяне на синтеза на рибозома при еукариоти. Определяне на свързването на транскрипция и транслация при прокариоти.
презентация, добавена на 14.04.2014 г
Първични, вторични и третични структури на ДНК. Свойства на генетичния код. История на откриването на нуклеиновите киселини, техните биохимични и физикохимични свойства. Пратена, рибозомна, трансферна РНК. Процесът на репликация, транскрипция и транслация.
резюме, добавено на 19.05.2015 г
Същност, състав на нуклеотидите, техните физични характеристики. Механизмът на редупликация на дезоксирибонуклеиновата киселина (ДНК), нейната транскрипция с прехвърляне на наследствена информация към РНК и механизмът на транслация е протеинов синтез, насочен от тази информация.
резюме, добавено на 12/11/2009
Характеристики на използването на ядрения метод магнитен резонанс(ЯМР) за изследване на нуклеинови киселини, полизахариди и липиди. ЯМР изследване на комплекси от нуклеинови киселини с протеини и биологични мембрани. Състав и структура на полизахаридите.
курсова работа, добавена на 26.08.2009 г
Нуклеотидите като мономери на нуклеиновите киселини, техните функции в клетката и методи на изследване. Азотни бази, които не са част от нуклеиновите киселини. Структура и форми на дезоксирибонуклеиновите киселини (ДНК). Видове и функции на рибонуклеиновите киселини (РНК).
презентация, добавена на 14.04.2014 г
История на изследването на нуклеиновите киселини. Състав, структура и свойства на дезоксирибонуклеиновата киселина. Понятие за гена и генетичния код. Изучаване на мутациите и техните последствия по отношение на организма. Откриване на нуклеинови киселини в растителни клетки.
тест, добавен на 18.03.2012 г
Информация за нуклеиновите киселини, историята на тяхното откриване и разпространение в природата. Структура на нуклеиновите киселини, номенклатура на нуклеотидите. Функции на нуклеиновите киселини (дезоксирибонуклеинова киселина - ДНК, рибонуклеинова киселина - РНК). Първична и вторична структура на ДНК.
резюме, добавено на 26.11.2014 г
основни характеристикиклетки: форма, химичен състав, разлики между еукариоти и прокариоти. Характеристики на структурата на клетките на различни организми. Вътреклетъчно движение на клетъчната цитоплазма, метаболизъм. Функции на липидите, въглехидратите, протеините и нуклеиновите киселини.
