Участки гена кодирующие аминокислотную последовательность белка
Обновлено: 05.10.2024
Как известно, аминокислоты в ДНК есть – они встраиваются в полипептидную цепь. И здесь важно начать с определения нуклеиновых кислот.
Нуклеиновые кислоты – это полимеры, находящиеся в ядрах клеток и состоящие из нуклеотидов.
ДНК состоит из таких компонентов как азотистые основания, дезоксирибиозы, фосфорная кислота. Кроме них в нее входят следующие нуклеотиды:
Любое азотистое основание обладает уникальным механизмом функционирования, а также, что важно, обеспечивает в результате разнообразных сочетаний в триплете многообразие аминокислот, которые формируются. В свою очередь, функционирование каждой клетки живого организма регулируется аминокислотами по-разному.
Сведения о различных типах РНК в клетке – матричной, транспортной, рибосомальной - дает нуклеотидная последовательность. У каждого вида РНК есть своя уникальная функция и все они создаются на ДНК матрице – это происходит в результате копирования и самоудвоения нуклеиновой кислоты того же типа.
Ключевое значение в этом процессе отводится принципу комплементарности, под которым понимают попарное соединение нуклеотидов.
Трансляция – сборка белковой молекулы на рибосоме, когда информация считывается со сформированной в процессе транскрипции ДНК-матрицы.
Матричный синтез – комплекс реакций, благодаря которому на рибосомах внутри эукариотических клеток формируются белковые молекулы.
Такие белки отличаются первичной структурой, а также соединением аминокислот в виде пептидной связи.
Все вышеперечисленное свидетельствует о том, что на базе ДНК активно создаются определенного типа аминокислоты. Клетке передается устойчивая информация об аминокислотном наборе, который ей нужно будет создать, чтобы она могла выполнять все необходимые функции.
Нуклеотиды соединяются друг с другом с помощью прочных ковалентных связей: сахара в составе одного нуклеотида и фосфорной кислоты – в другом. Соединение двух нуклеотидных цепей осуществляется при помощи слабых водородных связей, формирующимися между азотистыми основаниями. Это принцип комплементарности. Тимин присоединяется к аденину, а гуанин – к цитозину: в результате происходит скручивание в спираль двойной цепи.
Функции ДНК и аминокислот
Основные функции ДНК
К функциям ДНК относят:
- Вхождение в состав хромосом.
- Хранение наследственной информации обо всех признаках организма и первичной структуре белков. Первичную структуру белков называют линейной, поскольку она состоит из соединенных друг с другом пептидной связью аминокислот.
- Способность к репликации (удвоение). Процесс удвоения осуществляется в интерфазе до процесса деления. Хромосомы состоят из двух хроматид – в будущем они станут дочерними хромосомами. Процесс удвоения важен потому, что после эти дочерние клетки получат наследственную информацию в одинаковом объеме.
Свойства и функции аминокислот
Есть множество азотосодержащих соединений, обладающих двойственной функций. Кроме нуклеиновых кислот нужно выделить аминокислоты.
Аминокислоты – органические соединения, в состав которых входят аминогруппы (- NH2) и карбоксильные группы (- COOH).
Несмотря на то, что в клетках и живых тканях можно встретить больше 300 различных аминокислот, всего 20 из них являются звеньями в процессе строительства пептидов и белков, которые создаются на ДНК-матрице. Такие аминокислоты входят в состав ДНК и называются белковыми.
В последовательности нуклеотидов ДНК или соответствующего гена закодирована последовательность размещения вышеупомянутых аминокислот внутри белка. Другие аминокислоты могут встречаться как в виде свободных молекул, так и в связанном виде.
Есть аминокислоты, которые можно найти только в определенных организмах, а некоторые – только в одном организме. Почти все растения и микроорганизмы, в отличие от животных и людей, синтезируют нужные аминокислоты. Люди и животные не могут синтезировать незаменимые аминокислоты – они получают их только в процессе приема пищи.
Аминокислоты крайне важны для организма, поскольку принимают участие в обмене белков и углеводов, образовании важных органических соединений. В качестве примера – пуриновые и пиримидиновые основания, которые являются важной частью аминокислот.
Аминокислоты можно найти в составе гормонов, токсинов, алкалоидов, антибиотиков, пигментов и др. А еще очень много аминокислот выступает посредниками при передаче нервных импульсов.
Есть несколько признаков, по которым классифицируют все аминокислоты:
- взаимное расположения аминогрупп и карбоксильных групп;
- количество функциональных групп. Здесь выделяют кислые, нейтральные и основные аминокислоты;
- характер углеводного радикала. В этом случае можно выделить алифатические, ароматические, гетероциклические аминокислоты.
Названия аминокислот, исходя из систематической номенклатуры, получаются, если к названию соответствующей кислоты добавляется приставка амино- и указывается место размещения аминогруппы по отношению к карбоксильной группе.
Есть еще одни вариант называния аминокислоты: обычное название карбоновой кислоты озвучивается вместе с приставкой амино-, а после обозначается буквой греческого алфавита.
Среди наиболее важных аминокислот стоит назвать валин, глицин, лейцин, аланин.
Подводя итоги, отметим, что аминокислоты – это кристаллические вещества, обладающие высокой температурой плавления. Они практически ничем не отличаются от индивидуальных аминокислот – по этой причине они не свойственны многим живым организмам.
Многие аминокислоты сладкие на вкус.
Важно обозначить, что аминокислоты растворяются в воде, а в органических растворителях – нет. Учитывая этот факт, можно сказать, что аминокислоты похожи на неорганические соединения.
Наследственная информация – это информация о строении белка (информация о том, какие аминокислоты в каком порядке соединять при синтезе первичной структуры белка).
Информация о строении белков закодирована в ДНК, которая у эукариот входит в состав хромосом и находится в ядре. Участок ДНК (хромосомы), в котором закодирована информация об одном белке, называется ген.
Транскрипция – это переписывание информации с ДНК на иРНК (информационную РНК). иРНК переносит информацию из ядра в цитоплазму, к месту синтеза белка (к рибосоме).
Трансляция – это процесс биосинтеза белка. Внутри рибосомы к кодонам иРНК по принципу комплементарности присоединяются антикодоны тРНК. Рибосома пептидной связью соединяет между собой аминокислоты, принесенные тРНК, получается белок.
Реакции транскрипции, трансляции, а так же репликации (удвоения ДНК) являются реакциями матричного синтеза. ДНК служит матрицей для синтеза иРНК, иРНК служит матрицей для синтеза белка.
Генетический код – это способ, с помощью которого информация о строении белка записана в ДНК.
Свойства генкода
2) Избыточность (вырожденность): аминокислот всего 20, а триплетов, кодирующих аминокислоты – 61, поэтому каждая аминокислота кодируется несколькими триплетами.
3) Однозначность: каждый триплет (кодон) кодирует только одну аминокислоту.
4) Универсальность: генетический код одинаков для всех живых организмов на Земле.
Задачи
Задачи на количество нуклеотидов/аминокислот
3 нуклеотида = 1 триплет = 1 аминокислота = 1 тРНК
Задачи на АТГЦ
ДНК иРНК тРНК
А У А
Т А У
Г Ц Г
Ц Г Ц
Еще можно почитать
Тесты и задания
Выберите один, наиболее правильный вариант. иРНК является копией
1) одного гена или группы генов
2) цепи молекулы белка
3) одной молекулы белка
4) части плазматической мембраны
Выберите один, наиболее правильный вариант. Первичная структура молекулы белка, заданная последовательностью нуклеотидов иРНК, формируется в процессе
1) трансляции
2) транскрипции
3) редупликации
4) денатурации
Выберите один, наиболее правильный вариант. Какая последовательность правильно отражает путь реализации генетической информации
1) ген --> иРНК --> белок --> признак
2) признак --> белок --> иРНК --> ген --> ДНК
3) иРНК --> ген --> белок --> признак
4) ген --> ДНК --> признак --> белок
Выберите один, наиболее правильный вариант. Выберите правильную последовательность передачи информации в процессе синтеза белка в клетке
1) ДНК -> информационная РНК -> белок
2) ДНК -> транспортная РНК -> белок
3) рибосомальная РНК -> транспортная РНК -> белок
4) рибосомальная РНК -> ДНК -> транспортная РНК -> белок
Выберите один, наиболее правильный вариант. Синтез гемоглобина в клетке контролирует определенный отрезок молекулы ДНК, который называют
1) кодоном
2) триплетом
3) генетическим кодом
4) геном
Выберите один, наиболее правильный вариант. Каждая аминокислота в клетке кодируется
1) одной молекулой ДНК
2) несколькими триплетами
3) несколькими генами
4) одним нуклеотидом
Выберите один, наиболее правильный вариант. Функциональная единица генетического кода
1) нуклеотид
2) триплет
3) аминокислота
4) тРНК
Выберите один, наиболее правильный вариант. Генетический код является универсальным, так как
1) каждая аминокислота кодируется тройкой нуклеотидов
2) место аминокислоты в молекуле белка определяют разные триплеты
3) он един для всех живущих на Земле существ
4) несколько триплетов кодируют одну аминокислоту
Выберите один, наиболее правильный вариант. Участок ДНК, содержащий информацию об одной полипептидной цепи, называют
1) хромосомой
2) триплетом
3) геном
4) кодом
Выберите один, наиболее правильный вариант. Трансляция - это процесс, при котором
1) удваивается количество нитей ДНК
2) на матрице ДНК синтезируется иРНК
3) на матрице иРНК в рибосоме синтезируются белки
4) разрываются водородные связи между молекулами ДНК
Выберите один, наиболее правильный вариант. Матрицей для трансляции служит молекула
1) тРНК
2) ДНК
3) рРНК
4) иРНК
ТРАНСКРИПЦИЯ - ТРАНСЛЯЦИЯ
1. Установите соответствие между процессами и этапами синтеза белка: 1) транскрипция, 2) трансляция. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) перенос аминокислот т-РНК
Б) принимает участие ДНК
В) синтез и-РНК
Г) формирование полипептидной цепи
Д) происходит на рибосоме
2. Установите соответствие между характеристиками и процессами: 1) транскрипция, 2) трансляция. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) синтезируется три вида РНК
Б) происходит с помощью рибосом
В) образуется пептидная связь между мономерами
Г) у эукариот происходит в ядре
Д) в качестве матрицы используется ДНК
Е) осуществляется ферментом РНК-полимеразой
ТРАНСКРИПЦИЯ - ТРАНСЛЯЦИЯ - РЕПЛИКАЦИЯ
1. Установите соответствие между характеристиками и видами матричных реакций: 1) репликация, 2) транскрипция, 3) трансляция. Запишите цифры 1-3 в порядке, соответствующем буквам.
А) Реакции происходят на рибосомах.
Б) Матрицей служит РНК.
В) Образуется биополимер, содержащий нуклеотиды с тимином.
Г) Синтезируемый полимер содержит дезоксирибозу.
Д) Синтезируется полипептид.
Е) Синтезируются молекулы РНК.
2. Установите соответствие между характеристиками и реакциями матричного синтеза: 1) репликация, 2) транскрипция, 3) трансляция. Запишите цифры 1-3 в порядке, соответствующем буквам.
А) работа фермента РНК-полимераза
Б) образование полисомы
В) синтез всех видов РНК
Г) работа фермента ДНК-полимераза
Д) рост полипептидной цепи
ТРАНСЛЯЦИЯ - РЕПЛИКАЦИЯ
Установите соответствие между характеристиками и процессами: 1) репликация ДНК, 2) трансляция. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) синтезируется двуцепочечная молекула
Б) происходит при помощи рибосом
В) у эукариот происходит в ядре
Г) соединяются нуклеотиды
Д) мономеры соединяются пептидными связями
Е) образующиеся молекулы сворачиваются в третичную структуру
БИОСИНТЕЗ
Выберите три варианта. Биосинтез белка, в отличие от фотосинтеза, происходит
1) в хлоропластах
2) в митохондриях
3) в реакциях пластического обмена
4) в реакциях матричного типа
5) в лизосомах
6) в лейкопластах
БИОСИНТЕЗ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ
1. Определите последовательность процессов, обеспечивающих биосинтез белка. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) образование пептидных связей между аминокислотами
2) присоединение антикодона тРНК к комплементарному кодону иРНК
3) синтез молекул иРНК на ДНК
4) перемещение иРНК в цитоплазме и ее расположение на рибосоме
5) доставка с помощью тРНК аминокислот к рибосоме
2. Установите последовательность процессов биосинтеза белка в клетке. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) образование пептидной связи между аминокислотами
2) взаимодействие кодона иРНК и антикодона тРНК
3) выход тРНК из рибосомы
4) соединение иРНК с рибосомой
5) выход иРНК из ядра в цитоплазму
6) синтез иРНК
3. Установите последовательность процессов в биосинтезе белка. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) синтез иРНК на ДНК
2) доставка аминокислоты к рибосоме
3) образование пептидной связи между аминокислотами
4) присоединение аминокислоты к тРНК
5) соединение иРНК с двумя субъединицами рибосомы
4. Установите последовательность этапов биосинтеза белка. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) отделение молекулы белка от рибосомы
2) присоединение тРНК к стартовому кодону
3) транскрипция
4) удлинение полипептидной цепи
5) выход мРНК из ядра в цитоплазму
5. Установите правильную последовательность процессов биосинтеза белка. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) присоединение аминокислоты к пептиду
2) синтез иРНК на ДНК
3) узнавание кодоном антикодона
4) объединение иРНК с рибосомой
5) выход иРНК в цитоплазму
6. Установите последовательность процессов, происходящих при синтезе белка у эукариот. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) прикрепление рибосомы к иРНК
2) выход иРНК из ядра
3) отсоединение готового полипептида от рибосомы
4) синтез иРНК
5) прикрепление РНК-полимеразы к ДНК
МАТРИЧНЫЕ
Выберите три варианта. В результате реакций матричного типа синтезируются молекулы
1) полисахаридов
2) ДНК
3) моносахаридов
4) иРНК
5) липидов
6) белка
В каких из перечисленных органоидов клетки происходят реакции матричного синтеза? Определите три верных утверждения из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) центриоли
2) лизосомы
3) аппарат Гольджи
4) рибосомы
5) митохондрии
6) хлоропласты
Выберите из перечисленных ниже реакций две, относящихся к реакциям матричного синтеза. Запишите цифры, под которыми они указаны.
1) синтез целлюлозы
2) синтез АТФ
3) биосинтез белка
4) окисление глюкозы
5) репликация ДНК
ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД
1. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. К каким последствиям приведёт замена одного нуклеотида на другой в последовательности иРНК, кодирующей белок?
1) В белке обязательно произойдёт замена одной аминокислоты на другую.
2) Произойдёт замена нескольких аминокислот.
3) Может произойти замена одной аминокислоты на другую.
4) Синтез белка в этой точке может прерваться.
5) Аминокислотная последовательность белка может остаться прежней.
6) Синтез белка в этой точке всегда прерывается.
2. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Укажите свойства генетического кода.
1) Код универсален только для эукариотических клеток.
2) Код универсален для эукариотических клеток, бактерий и вирусов.
3) Один триплет кодирует последовательность аминокислот в молекуле белка.
4) Код вырожден, так как одна аминокислота может кодироваться несколькими кодонами.
5) 20 аминокислот кодируются 61 кодоном.
6) Код прерывается, так как между кодонами есть промежутки.
АМИНОКИСЛОТЫ - КОДОНЫ иРНК
Сколько кодонов иРНК кодируют информацию о 20 аминокислотах? В ответе запишите только соответствующее число.
АМИНОКИСЛОТЫ - НУКЛЕОТИДЫ иРНК
1. Участок полипептида состоит из 28 аминокислотных остатков. Определите число нуклеотидов в участке иРНК, содержащего информацию о первичной структуре белка.
2. Сколько нуклеотидов содержит м-РНК, если синтезированный по ней белок состоит из 180 аминокислотных остатков? В ответе запишите только соответствующее число.
3. Сколько нуклеотидов содержит м-РНК, если синтезированный по ней белок состоит из 250 аминокислотных остатков? В ответе запишите только соответствующее число.
4. Белок состоит из 220 аминокислотных звеньев (остатков). Установите число нуклеотидов участка молекулы иРНК, кодирующей данный белок. В ответе запишите только соответствующее число.
5. Сколько нуклеотидов в зрелой иРНК кодируют фрагмент полипептида из 45 аминокислот? В ответе запишите только соответствующее число.
АМИНОКИСЛОТЫ - НУКЛЕОТИДЫ ДНК
1. Белок состоит из 140 аминокислотных остатков. Сколько нуклеотидов в участке гена, в котором закодирована первичная структура этого белка?
2. Белок состоит из 180 аминокислотных остатков. Сколько нуклеотидов в гене, в котором закодирована последовательность аминокислот в этом белке. В ответе запишите только соответствующее число.
3. Фрагмент молекулы ДНК кодирует 36 аминокислот. Сколько нуклеотидов содержит этот фрагмент молекулы ДНК? В ответе запишите соответствующее число.
4. Сколько нуклеотидов в участке гена кодируют фрагмент белка из 25 аминокислотных остатков? В ответ запишите только соответствующее число.
5. Сколько нуклеотидов во фрагменте матричной цепи ДНК кодируют 55 аминокислот во фрагменте полипептида? В ответе запишите только соответствующее число.
АМИНОКИСЛОТЫ - тРНК
1. Какое число тРНК приняли участие в синтезе белка, который включает 130 аминокислот? В ответе напишите соответствующее число.
2. Фрагмент молекулы белка состоит из 25 аминокислот. Сколько молекул тРНК участвовали в его создании? В ответе запишите только соответствующее число.
3. Какое количество молекул транспортных РНК участвовали в трансляции, если участок гена содержит 300 нуклеотидных остатков? В ответе запишите только соответствующее число.
4. Белок состоит из 220 аминокислотных звеньев (остатков). Установите число молекул тРНК, необходимых для переноса аминокислот к месту синтеза белка. В ответе запишите только соответствующее число.
5. Сколько молекул тРНК доставляют на рибосому 30 аминокислот для синтеза белка? В ответе запишите только соответствующее число.
АМИНОКИСЛОТЫ - ТРИПЛЕТЫ
1. Сколько триплетов содержит фрагмент молекулы ДНК, кодирующий 36 аминокислот? В ответе запишите соответствующее число.
2. Сколько триплетов кодирует 32 аминокислоты? В ответ запишите только соответствующее число.
3. Сколько триплетов участвует в синтезе белка, состоящего из 510 аминокислот? В ответе запишите только количество триплетов.
4. Сколько триплетов в молекуле иРНК кодируют белок, состоящий из 102 аминокислот? В ответе запишите только соответствующее число.
НУКЛЕОТИДЫ - АМИНОКИСЛОТЫ
1. Какое число аминокислот зашифровано в участке гена, содержащего 129 нуклеотидных остатков?
2. Ген состоит из 900 нуклеотидов. Сколько аминокислот кодирует этот ген, сколько транспортных РНК будет участвовать в синтезе белка на этом гене? Запишите два числа в порядке, указанном в задании, без разделителей (пробелов, запятых и т.п.).
3. Какое число аминокислот в белке, если его кодирующий ген состоит из 600 нуклеотидов? В ответ запишите только соответствующее число.
4. Сколько аминокислот кодирует 1203 нуклеотида? В ответ запишите только количество аминокислот.
5. Сколько аминокислот необходимо для синтеза полипептида, если кодирующая его часть иРНК содержит 108 нуклеотидов? В ответе запишите только соответствующее число.
НУКЛЕОТИДЫ иРНК - НУКЛЕОТИДЫ ДНК
В синтезе белка принимает участие молекула иРНК, фрагмент которой содержит 33 нуклеотидных остатка. Определите число нуклеотидных остатков в участке матричной цепи ДНК.
НУКЛЕОТИДЫ - тРНК
Какое число транспортных молекул РНК участвовали в трансляции, если участок гена содержит 930 нуклеотидных остатков?
ТРИПЛЕТЫ - НУКЛЕОТИДЫ иРНК
Сколько нуклеотидов во фрагменте молекулы иРНК, если фрагмент кодирующей цепи ДНК содержит 130 триплетов? В ответе запишите только соответствующее число.
тРНК - АМИНОКИСЛОТЫ
Определите число аминокислот в белке, если в процессе трансляции участвовало 150 молекул т-РНК. В ответе запишите только соответствующее число.
СЛОЖНО
Белок имеет относительную молекулярную массу 6000. Определите количество аминокислот в молекуле белка, если относительная молекулярная масса одного аминокислотного остатка 120. В ответе запишите только соответствующее число.
В двух цепях молекулы ДНК насчитывается 3000 нуклеотидов. Информация о структуре белка кодируется на одной из цепей. Подсчитайте сколько закодировано аминокислот на одной цепи ДНК. В ответ запишите только соответствующее количеству аминокислот число.
При транскрипции гена была синтезирована иРНК длиной 680 нуклеотидов. Затем из неё были вырезаны три интрона (некодирующих участка) по 82, 114 и 127 нуклеотидов. Сколько аминокислот будет содержать белок, полученный при трансляции этой иРНК? В ответ запишите только количество аминокислот.
АМИНОКИСЛОТ-НУКЛЕОТИДОВ-ТРИПЛЕТОВ
В процессе трансляции молекулы гормона окситоцина участвовало 9 молекул тРНК. Определите число аминокислот, входящих в состав синтезируемого белка, а также число триплетов и нуклеотидов, которые кодируют этот белок. Запишите числа в порядке, указанном в задании, без разделителей (пробелов, запятых и т.п.).
АМИНОКИСЛОТ-НУКЛЕОТИДОВ-ТРНК
Участок молекулы ДНК содержит 10 триплетов. Сколько аминокислот зашифровано в этом участке? Сколько потребуется нуклеотидов информационной РНК и сколько потребуется транспортных РНК для синтеза участка молекулы белка, состоящего из этих аминокислот? Запишите числа в порядке, указанном в задании, без разделителей (пробелов, запятых и т.п.).
НУКЛЕОТИДОВ-НУКЛЕОТИДОВ-ТРНК
Белок состоит из 240 аминокислот. Установите число нуклеотидов иРНК и число нуклеотидов ДНК, кодирующих данные аминокислоты, а также общее число молекул тРНК, которые необходимы для переноса этих аминокислот к месту синтеза белка. Запишите три числа в порядке, указанном в задании, без разделителей (пробелов, запятых и т.п.).
НУКЛЕОТИДОВ-ТРИПЛЕТОВ-ТРНК
Участок молекулы белка содержит 3 аминокислоты. Сколько потребовалось нуклеотидов иРНК, триплетов иРНК и транспортных РНК для синтеза этого участка? Запишите числа в порядке, указанном в задании, без разделителей (пробелов, запятых и т.п.).
Сколько нуклеотидов составляют один стоп-кодон иРНК, сколько стоп-кодонов в генетическом коде? Запишите два числа в порядке, указанном в задании, без разделителей (пробелов, запятых и т.п.).
Сколько нуклеотидов составляют антикодон тРНК, кодон иРНК, триплет ДНК? Запишите три числа в порядке, указанном в задании, без разделителей (пробелов, запятых и т.п.).
Рассмотрите рисунок с изображением процессов, протекающих в клетке, и укажите А) название процесса, обозначенного буквой А, Б) название процесса, обозначенного буквой Б, В) название типа химических реакций. Для каждой буквы выберите соответствующий термин из предложенного списка.
1) репликация
2) транскрипция
3) трансляция
4) денатурация
5) реакции экзотермические
6) реакции замещения
7) реакции матричного синтеза
8) реакции расщепления
Рассмотрите рисунок и укажите (А) название процесса 1, (Б) название процесса 2, (в) конечный продукт процесса 2. Для каждой буквы выберите соответствующий термин или соответствующее понятие из предложенного списка.
1) тРНК
2) полипептид
3) рибосома
4) репликация
5) трансляция
6) конъюгация
7) АТФ
8) транскрипция
Молекулярная масса полипептида составляет 30000 у.е. Определите длину кодирующего его гена, если молекулярная масса одной аминокислоты в среднем равна 100, а расстояние между нуклеотидами в ДНК составляет 0,34 нм. В ответе запишите только соответствующее число.
Установите соответствие между функциями и структурами, участвующими в биосинтезе белка: 1) ген, 2) рибосома, 3) тРНК. Запишите цифры 1-3 в порядке, соответствующем буквам.
А) транспортирует аминокислоты
Б) кодирует наследственную информацию
В) участвует в процессе транскрипции
Г) образуют полисомы
Д) место синтеза белка
Ген — это участок последовательности нуклеотидов, используемый в качестве матрицы для копирования в процессе транскрипции, и поэтому считается фундаментальной единицей наследственной информации, записанной в ДНК. Гены составляют лишь небольшую часть всей молекулы ДНК, расположенной в хромосоме. В кодировании белков задействованы только 1-2% нуклеотидов, а полный набор последовательностей, кодирующих белки, остается пока нерасшифрованным. Геном человека по расчетам состоит из 30 тыс. отдельных генов. Информация по кодированию белков, заключенная в отдельном гене, не является непрерывной, наоборот, она содержится в виде множества прерывистых участков, называемых экзонами. Между экзонами расположены варьирующие по длине фрагменты ДНК, называемые интронами. Функция нитронов до сих пор неизвестна. Вероятно, они несут какую-то регуляторную информацию, позволяющую контролировать экспрессию порядка 30 тыс. генов, кодирующих белки, и бессчетное количество других функциональных элементов, включая некодирующие гены и последовательности, детерминирующие динамику хромосом. Еще меньше известно о функциях примерно половины участков генома, состоящих из часто повторяющихся последовательностей или из некодирующих, нерегулярных участков ДНK.
Первым этапом передачи генетической информации является транскрипция (переписывание), при которой осуществляется перенос этой информации из ядра в цитоплазму, где происходит синтез белков. При этом для транскрипции с ДНК на РНК необходимо образование в ядре генетической матрицы, называемой матричной РНК (мРНК), или информационной PНK. Специфический фермент, РНК-полимераза, копирует одну из двух цепей ДНК (аитисмысловую), образуя комплементарную последовательность, которая является точной копией смысловой цепи. Структура РНК несколько отличается от структуры ДНК. В молекуле РНК одно из азотистых оснований (урацил) заменяет характерный для ДНK тимин, а вместо сахара дезоксирибозы в молекуле РНК содержится рибоза. Рибоза, в отличие от более стабильной дезоксирибозы, позволяет молекуле РНК легче деградировать. За счет этого свойства молекула РНК быстрее реагирует па изменения клеточных сигналов и быстрее передвигается в цитоплазме для осуществления синтеза белков.
Затем образовавшийся транскрипт (мРНК) подвергается сплайсингу (процесс вырезания определенных нуклеотидных последовательностей) для удаления нитронов. Это очень тонко регулируемый процесс, поскольку транскрипты, не подвергшиеся сплайсингу, крайне нестабильны и быстро удаляются из клетки. Сплайсинг является важнейшей контрольной точкой экспрессии генов. Он должен протекать с абсолютной точностью, поскольку деления или вставка одного нуклеотида в месте сплайсинга приведет к сдвигу рамки считывания при последующей трансляции РНК с помощью колона из 3 пар оснований (нуклеотидов). Значимость сплайсинга РНК окончательно не выяснена, однако очевидно, что этот процесс является крайне важным в регуляции экспрессии генов в силу широкой вариабельности интронной последовательности и неспособности транскриптов покинуть ядро клетки, пока не удалены все интроны.
Оказавшись в цитоплазме, мРНК выполняет роль матрицы для трансляции информации или синтеза белка. Трансляция происходит в макромолекулярных комплексах, состоящих из рибосом и похожих на сборочную конвейерную линию. Рибосомы прочитывают нуклеотидную последовательность, закодированную в мРНК и транслируют ее в аминокислотную последовательность; иными словами, код, зашифрованный в мРНK с помощью 4 оснований, транслируется в 20-амипокислотный белковый код. Этот генетический кол удивительно прост и присущ большинству живых организмов. Каждые 3 нуклеотида в молекуле РНК кодируют 1 аминокислоту, поэтому кодон представлен триплетом нуклеотидов. Различные сочетания 4 нуклеотидов РНК составляют 64 различных триплета (4x4x4) так, что любая из 20 аминокислот может быть закодирована более чем одним колоном. Один из триплетов, AUG, колирует метионин, т.е. аминокислоту, которая служит старт-сигналом биосинтеза любого белка. Три других триплета, UAA, UGA и UAG, программируют рибосому на завершение трансляции, поэтому их называют стоп-кодонами.
Для перевода информации, содержащейся в колоне, в аминокислоты необходима молекула-адаптор, способная декодировать мРНК; это так называемая транспортная РНК (тРНК). Каждая тРНК содержит уникальную последовательность из 3 оснований, или антиколон, что позволяет ей комплементарно соединиться с соответствующим колоном мРНК. Рибосомальные ферменты связывают соседние аминокислоты, которые при этом отделяются от тРНК и присоединяются к растущей аминокислотной цепи. Последовательность аминокислот в белке определяется очередностью (порядком) колонов на соответствующей mРНK. Процесс трансляции, т.е. перевод информации из ДНК, находящейся в ядре, в уникальную белковую структуру, завершается.
Поскольку генетический код для каждого биологического вида постоянен, определенные генетические последовательности человека могут быть перенесены в клетки бактерий, дрожжей, насекомых, где эти последовательности будут в точности воспроизведены и декодированы в РНК и затем в белок. Этот принцип лежит в основе технологии получения рекомбинантной ДНK, которую используют для получения рекомбинантных белков как в исследовательских, так и в терапевтических целях (например, для получения тканевого активатора плазминогена).
Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Практическая работа
Цель: закрепить теоретические знания по теме ,развить навыки самостоятельной работы с текстом, применения теоретических знаний для решения простейших задач по молекулярной биологии .
Оборудование: раздаточный материал, таблица генетического кода.
Строение и химический состав клетки
ДНК-носитель наследственно информации
Строение и функции РНК
Генетический код и его свойства
Уметь : Пользоваться кодовыми таблицами по составу аминокислот ,решать простейшие задачи по молекулярной биологии
Инструкция по выполнению работы:
1.Повторить принцип построения и-РНК и ДНК.
2.Разобрать примеры решения.
3. Решить задачи и оформить решение в тетради.
Требования к решению задач
ход решения должен соответствовать
последовательности процессов, протекающих в клетке;
решать задачи осознано, обосновывать каждое
действие теоретически;
запись решения оформлять аккуратно, цепи ДНК,
иРНК , тРНК прямые, символы нуклеотидов четкие,
расположены на одной линии по горизонтали;
цепи ДНК, иРНК , тРНК размещать на одной строке
без переноса;
ответы на все вопросы выписывать в конце решения
Выполнение работы:
1.Ответить на вопросы:
Генетический код. Свойства генетического кода.
2.Заполните таблицу”Нуклеиновые кислоты”
Нуклеиновые кислоты- природные высокомолекулярные биополимеры, обеспечивающие хранение и передачу наследственной информации в живых организмах .
Нахождение в клетке
Нахождение в ядре
Строение макромолекулы
Состав нуклеотида
3.Решить задачи, разобрав примеры:
Пример №1. Определите последовательность нуклеотидов иРНК,
антикодоны молекул тРНК , если фрагмент ДНК
имеет последовательность нуклеотидов
Г-Ц-Ц-Т-А-Ц-Т-А-А-Г-Т-Ц
Дано: ДНК Г-Ц-Ц-Т-А-Ц-Т-А-А-Г-Т-Ц
Решение:
На участке ДНК по принципу
комплементарности А-У, Г-Ц строим сначала иРНК, затем тРНК
ДНК ГЦЦ ТАЦ ТАА ГТЦ
иРНК ЦГГ А У Г А УУ ЦАГ
тРНК ГЦЦ У АЦ У АА Г У Ц
Ответ : иРНК имеет последовательность нуклеотидов:
Ц Г Г А У Г А У У Ц А Г
антикодоны тРНК: Г Ц Ц У А Ц У А А Г У Ц
Задача для самостоятельного решения.
Определите последовательность нуклеотидов иРНК,
антикодоны молекул тРНК , если фрагмент ДНК
имеет последовательность нуклеотидов А-Ц-А-Ц-Г-Ц-Г-Г-Т-Г-А-Т
Пример 2. Фрагмент цепи ДНК имеет последовательность
нуклеотидов: Т-Г-Г-А-Г-Т-Г-А-Г-Т-Т-А. Определите
последовательность нуклеотидов на иРНК, антикодоны
тРНК и аминокислотную последовательность фрагмента
молекулы белка.
Дано: ДНК Т-Г-Г-А-Г-Т-Г-А-Г-Т-Т-А
Найти: иРНК, тРНК и аминокислотную последовательность
белка
Решение: на участке ДНК по принципу комплементарности
(А-У, Г-Ц) построим иРНК, затем по цепи иРНК построим
тРНК по принципу комплементарности ( А-У, Г-Ц)
ДНК Т Г Г А Г Т Г А Г Т Т А
иРНК АЦЦ У ЦА ЦУ Ц АА У
тРНК УГ Г А ГУ ГА Г УУА
иРНК разделим на триплеты и по таблице генетического кода
определим аминокислотную последовательность белка:
АЦЦ тре – треонин,
УЦА сер – серин,
ЦУЦ лей – лейцин,
ААУ асн – аспаргин
Ответ : иРНК А-Ц- Ц-У- Ц- А-Ц-У-Ц-А- А-У
тРНК У- Г -Г- А- Г-У- Г-А-Г- У- У-А
Аминокислотная последовательность белка : тре, сер, лей, асн.
Задачи для самостоятельного решения.
№ 1. Фрагмент цепи ДНК гемоглобина у здоровых людей имеет последовательность нуклеотидов: АЦЦТГТААЦААЦЦАЦГ Г ГАГТ . Определите последовательность нуклеотидов на иРНК, антикодоны
тРНК и аминокислотную последовательность фрагмента
молекулы белка.
№ 2. Первые 10 аминокислот в цепи В инсулина: фенилаланин- валин-аспарагиновая кислота-глутамин-гистидин-лейцин-цистеин-глицин-серин-гистидин. Определите структуру участка ДНК, кодирующего эту часть цепи инсулина .
Пример № 3. Какую длину имеет участок молекулы ДНК, в котором
закодирована первичная структура инсулина, если
молекула инсулина содержит 51 аминокислоту, а один
нуклеотид занимает 0,34 нм в цепи ДНК? Какое число
молекул тРНК необходимо для переноса этого
количества аминокислот к месту синтеза? (Следует
учитывать, что одна тРНК доставляет к рибосоме одну
аминокислоту.) Ответ поясните
Дано: 51 аминокислота,
длина 1 нуклеотида - 0,34 нм
Найти: длину участка ДНК, число тРНК
Решение:
1)для кодирования одной аминокислоты необходимо
3 нуклеотида, 51 х 3 = 153 нуклеотида;
2) участок ДНК имеет длину 0,34 х 153 = 52 нм
3) одна тРНК переносит одну аминокислоту,
поэтому тРНК 51 молекула
Ответ: длина участка ДНК - 52 нм , число тРНК - 51
Задача для самостоятельного решения.
Какую длину имеет участок молекулы ДНК, в котором
закодирована первичная структура миозина, если
молекула миозина содержит 67 аминокислот. Какое число
молекул тРНК необходимо для переноса этого
количества аминокислот к месту синтеза? (Следует
учитывать, что одна тРНК доставляет к рибосоме одну
аминокислоту.) Ответ поясните.
Читайте также: