Участок днк кодирующий последовательность аминокислот в белковой молекуле называется
Обновлено: 07.07.2024
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.
Участок молекулы ДНК, кодирующийчасть полипептида, имеет следующеестроение:
– А – Ц – Ц – А – Т – А – Г – Т– Ц – Ц – А – А – Г – Г – А –
Определите последовательностьаминокислот в полипептиде.
участок молекулы ДНК, кодирующий часть полипептида:
1. Зная кодирующую цепь ДНК, по принципу комплементарности построим участок и-РНК:
Н а й т и: последовательность аминокислот в полипептиде.
2. Используя таблицу генетическогокода, определяем последовательностьаминокислот в полипептиде.
О т в е т: триптофан – тирозин –глутамин – валин – пролин.
Задача № 2.
Сколько нуклеотидов содержитген (обе цепи ДНК), в котором запрограммированбелок|белок инсулин из 51 аминокислоты|аминокислоты?
белок|белок инсулин – 51 аминокислота
Одним из свойств генетического кода является то, что каждая аминокислота кодируется триплетом ДНК.
1. Подсчитаем количество нуклеотидов в одной цепи ДНК:
51 · 3 = 153 нуклеотида
2. Подсчитаем, сколько нуклеотидов содержит ген (обе цепи ДНК):
153 · 2 = 306 нуклеотидов.
Н а й т и: количество нуклеотидов, содержащихся в гене, в котором запрограммирован белок|белок инсулин – ?
О т в е т: 306 нуклеотидов.
Задача № 3.
Одна из цепей ДНК имеет молекулярнуюмассу 34155. Определите количество мономеровбелка|белка, запрограммированного в этой ДНК.
Молекулярная масса одного нуклеотида 345.
1. Подсчитаем количество нуклеотидов в ДНК:
34155 : 345 = 99 нуклеотидов
Найти: количество мономеров белка|белка – ?
2. Подсчитаем количество мономеровбелка|белка:
99 : 3 = 33 триплета в ДНК кодируют33 аминокислоты|аминокислоты белка|белка.
О т в е т: 33 мономера.
Задача № 4.
Известны молекулярные массычетырёх белков:
а) 3000; б) 4600; в) 78 000; г) 3500.
Определите длины|длины соответствующихгенов.
Молекулярная масса одной аминокислоты|аминокислоты в среднем 100. Расстояние между нуклеотидами 0,34 нм.
а) 3000 : 100 = 30 аминокислот
30 · 3 = 90 нуклеотидов
90 · 0,34 нм = 30,6 нм
Н а й т и: длину генов – ?
б) 4600 : 100 = 46 аминокислот
46 · 3 = 138 нуклеотидов
138 · 0,34 = 46,92 нм
в) 78000 : 100 = 780 аминокислот
780 · 3 = 2340 нуклеотидов
2340 · 0,34 = 795,6 нм
г) 3500 : 100 = 35 аминокислот
35 · 3 = 105 нуклеотидов
105 · 0,34 = 35,7 нм
О т в е т: длины|длины соответствующихгенов равны: а) 30,6 нм; б) 46,92 нм; в) 795,6 нм;г) 35,7 нм.
Задача № 5.
Какова молекулярная масса гена(двух цепей ДНК), если в одной его цепизапрограммирован белок|белок с молекулярноймассой 1500?
1. Подсчитаем количество аминокислот в белке|белке:
1500 : 100 = 15 аминокислот
2. Подсчитаем количество нуклеотидовв одной цепи гена:
15 · 3 = 45 нуклеотидов
3. Найдём молекулярную массуодной цепи гена:
4. Найдём молекулярную массу двухцепей:
15525 · 2 = 31050
О т в е т: 31050.
Задача № 6.
Полипептид состоит из следующихаминокислот: валин – аланин – глицин– лизин|лизин – триптофан – валин – серин.Определите структуру участка ДНК,кодирующего эту полипептидную цепь,его массу и длину.
валин – аланин – глицин – лизин|лизин– триптофан – валин – серин.
Н а й т и: структуру ДНК – ? mДНК– ? ℓДНК– ?
1) Используя генетический код,найдём структуру и-РНК:
2) По принципу комплементарностипостроим кодирующую цепь ДНК и достроимнекодирующую цепь ДНК:
3) Подсчитаем массу участка ДНК:
345 · 21 · 2 = 14490
4) Подсчитаем длину участка ДНК:
0,34 нм · 21 = 7,14 нм
О т в е т: участок ДНК, кодирующийпептид:
mДНК= 14490; ℓДНК= 7,14 нм.
Задача № 7.
Фрагмент молекулы ДНК содержит2348 нуклеотидов. На долю адениновыхприходится 420. Сколько содержится другихнуклеотидов? Найдите массу и длинуфрагмента ДНК.
ДНК – 2348 нуклеотидов
1. Исходя из принципа комплементарности можно определить количество Т:
А = Т А – 420 Т – 420.
2. Подсчитаем общее|общее количество Г и Ц:
2348 – 840 = 1508 (Г + Ц)
3. Определим количество Г и Ц:
1508 : 2 = 754 (Г, Ц)
4. Подсчитаем массу и длину ДНК.
mДНК– 2348 · 345 = 810060
ℓДНК– 1174 · 0,34 нм = 399,16 нм
О т в е т: А – 420, Т – 420, Г – 754, Ц –754;
Задача № 8.
Полипептид состоит из следующихаминокислот: аланин – глицин – лейцин– пролин – серин – цистеин. Какие т-РНК(c какими антикодонами) участвуют всинтезе белка|белка? найдитемассу и длину РНК.
ала – гли – лей – про – сер –цис
Н а й т и: 1) какие т-РНК (с какимиантикодонами) участвуют в синтезе белка|белка– ?
1) Используя генетический код,находим структуру и-РНК:
аланин – глицин – лейцин –пролин – серин – цистеин
2) Зная цепочку и-РНК, находимантикодоны т-РНК:
3) Найдём массу РНК:
345 · 6 · 3 = 6210
4) Найдём длину РНК:
0,34 нм · 18 = 6,12 нм
О т в е т: –Ц–Г–А–Ц–Ц–А–Г–А–А–Г–Г–А–А–Г–А–А–Ц–А–;
Задачи на генетический код
Задачи. Генетический код днк Решение биологических задач по расшифровке генетического кода
Очень часто в части С пятая задача предлагается на расшифровку генетического кода, зная последовательность нуклеотидов в гене, необходимо установить аминокислотный состав белковой молекулы. Для того, чтобы решить такую задачу необходимо уметь пользоваться таблицей генетического кода.
Выглядит она следующим образом:
В таблице представлены три вида оснований (первое, второе и третье), обратите внимание на то, что они даются в двухвариантах: без скобок- нуклеотиды РНК, а в скобках — нуклеотиды ДНК.
Пользоваться ей не сложно. Предположим, нам известно, что в ДНК есть участок со следующим составом нуклеотидов А-А-Г-Ц-Т-Т-Т-Г-Ц-Ц-А-Г, разделим его на триплеты. Первый триплет ДНК: А-А-Г, смотрим в таблице первое основание (А), это первый горизонтатьный столбец. Далее ищем второе основание (А). на пересечении этих двух столбцов видим прямоугольник в котором расположены четыре аминокислоты|аминокислоты, для того что бы выбрать нужную нам, необходимо в крайнем правом столбце выбрать третье основание (Г), это вторая строчка -аминовислота ФЁН|ФЕН (фенилаланин).
Зная алгоритм действия, мы можем решать биологические задачи и расшифровывать генетический код ДНК, используя таблицу Генетического кода.
Реклама Понравилось это:Нравится Загрузка… Похожее
Видео по теме : Задачи на генетический код
Задачи на генетический код
Участок молекулы ДНК, кодирующий часть полипептида, имеет следующее строение:
-А –Ц –Ц –А –Т –А – Г –Т – Ц – Ц – А – А – Г – Г – А –
Определите последовательность аминокислот в полипептиде.
Участок молекулы ДНК, 1. Зная кодирующую цепь ДНК,
кодирующий часть полипептида: по принципу комплемента
-А–Ц–Ц–А –Т–А–Г–Т–Ц–Ц– А– А– Г–Г–А –
Найти: последовательность аминокислот
ДНК: -А –Ц –Ц – А – Т – А – Г – Т – Ц – Ц – А – А – Г – Г – А –
и –РНК:-У – Г – Г – У – А – У – Ц – А – Г – Г –У – У – Ц – Ц – У –
2. Используя таблицу генетического кода, определяем последовательность аминокислот в полипептиде.
Ответ: триптофан – тирозин – глутамин – валин – пролин
Сколько нуклеотидов содержит ген (обе цепи ДНК), в котором запрограммирован белок|белок инсулин из 51 аминокислоты|аминокислоты?
Белок|Белок инсулин – 51 аминокислота Одним из свойств генетического кода
Найти: количество нуклеотидов, является то, что каждая аминокислота
содержащихся в гене, в котором кодируется триплетом ДНК.
запрограммирован белок|белок инсулин?
1.Подсчитаем количество нуклеотидов в одной цепи ДНК.
51* 3=153 нуклеотида
2.Подсчитаем, сколько нуклеотидов содержит ген (обе цепи ДНК)
153* 2 =306 нуклеотидов
Ответ: 306 нуклеотидов.
Одна из цепей ДНК имеет молекулярную массу 34155. Определите количество мономеров
Белка|Белка, запрограммированного в этой ДНК.
Масса ДНК – 34155 Молекулярная масса одного нуклео-
Найти: количество мономеров белка|белка? тида 345
34155 : 345 = 99 нуклеотидов
2.Подсчитаем количество мономеров белка|белка.
99 : 3 =33 триплета в ДНК кодируют 33 аминокислоты|аминокислоты белка|белка
Ответ: 33 мономера
Какова молекулярная масса гена (двух цепей ДНК), если в одной его цепи
Запрограммирован белок|белок с молекулярной массой 1500?
Масса белка|белка – 1500 1.Подсчитаем количество
Найти: массу гена двух цепей ДНК? аминокислот в белке|белке.
1500: 100 = 15 аминокислот
2. Подсчитаем количество нуклеотидов в одной цепи гена.
15* 3 =45 нуклеотидов
3.Найдём молекулярную массу одной цепи гена.
4.Найдём молекулярную массу двух цепей.
Фрагмент молекулы ДНК содержит 2348 нуклеотидов. На долю адениновых приходится 420. Сколько содержится других нуклеотидов? Найдите массу и длину фрагмента ДНК.
ДНК – 2348 нуклеотидов 1. Исходя из принципа комплементар-
А -420 ности можно определить количество Т.
Найти: Т- ? Г — ? Ц — ? А = Т , А = 420, значит и Т = 420
Массу ДНК — ? 2.Подсчитаем общее|общее количество Г и Ц.
Длина ДНК — ? 2348 -840 = 1508
mДНК — 2348 * 345 = 810060
LДНК – 1174 * 0,34 нм = 399,16 нм
Ответ: А – 420, Т = 420, Г = 754, Ц = 754;
Задания для самостоятельной работы
Сколько нуклеотидов содержит ген (обе цепи ДНК), в котором запрограммирован белок|белок инсулин из 51 аминокислоты|аминокислоты?
Какова молекулярная масса гена (двух цепей ДНК), если в одной его цепи
Запрограммирован белок|белок с молекулярной массой 1800?
Участок молекулы ДНК, кодирующий часть полипептида, имеет следующее строение:
-А –Ц –Ц –А –Т –А – Г –Т – Ц – Ц – А – А – А – Ц – Ц –
Определите последовательность аминокислот в полипептиде.
Задача №4 Одна из цепей ДНК имеет молекулярную массу 41400. Определите количество мономеров белка|белка, запрограммированного в этой ДНК.
Фрагмент молекулы ДНК содержит 3048 нуклеотидов. На долю цитозиновых приходится 460. Сколько содержится других нуклеотидов? Найдите массу и длину фрагмента ДНК.
Обмен веществ — важнейшее свойство живых организмов. Совокупность реакций обмена веществ, протекающих в организме, называется метаболизмом. Метаболизм состоит из реакций ассимиляции (пластического обмена, анаболизма) и реакций диссимиляции (энергетического обмена, катаболизма). Ассимиляция — совокупность реакций биосинтеза, протекающих в клетке, диссимиляция — совокупность реакций распада и окисления высокомолекулярных веществ, идущих с выделением энергии. Эти группы реакций взаимосвязаны: реакции биосинтеза невозможны без энергии, которая выделяется в реакциях энергетического обмена, реакции диссимиляции не идут без ферментов, образующихся в реакциях пластического обмена.
По типу обмена веществ организмы подразделяются на две группы: автотрофы и гетеротрофы. Автотрофы — организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических и использующие для этого синтеза или солнечную энергию, или энергию, выделяющуюся при окислении неорганических веществ. Гетеротрофы — организмы, использующие для своей жизнедеятельности органические вещества, синтезированные другими организмами. В качестве источника углерода автотрофы используют неорганические вещества (СО2), а гетеротрофы — экзогенные органические. Источники энергии: у автотрофов — энергия солнечного света (фотоавтотрофы) или энергия, выделяющаяся при окислении неорганических соединений (хемоавтотрофы), у гетеротрофов — энергия окисления органических веществ (хемогетеротрофы).
Большинство живых организмов относится или к фотоавтотрофам (растения), или к хемогетеротрофам (грибы, животные). Если организмы, в зависимости от условий, ведут себя как авто- либо как гетеротрофы, то их называют миксотрофами (эвглена зеленая).
Биосинтез белков
Биосинтез белков является важнейшим процессом анаболизма. Все признаки, свойства и функции клеток и организмов определяются в конечном итоге белками. Белки недолговечны, время их существования ограничено. В каждой клетке постоянно синтезируются тысячи различных белковых молекул. В начале 50-х гг. ХХ в. Ф. Крик сформулировал центральную догму молекулярной биологии: ДНК → РНК → белок. Согласно этой догме способность клетки синтезировать определенные белки закреплена наследственно, информация о последовательности аминокислот в белковой молекуле закодирована в виде последовательности нуклеотидов ДНК. Участок ДНК, несущий информацию о первичной структуре конкретного белка, называется геном. Гены не только хранят информацию о последовательности аминокислот в полипептидной цепочке, но и кодируют некоторые виды РНК: рРНК, входящие в состав рибосом, и тРНК, отвечающие за транспорт аминокислот. В процессе биосинтеза белка выделяют два основных этапа: транскрипция — синтез РНК на матрице ДНК (гена) — и трансляция — синтез полипептидной цепи.
Генетический код и его свойства
Генетический код — система записи информации о последовательности аминокислот в полипептиде последовательностью нуклеотидов ДНК или РНК. В настоящее время эта система записи считается расшифрованной.
Свойства генетического кода:
- триплетность: каждая аминокислота кодируется сочетанием из трех нуклеотидов (триплетом, кодоном);
- однозначность (специфичность): триплет соответствует только одной аминокислоте;
- вырожденность (избыточность): аминокислоты могут кодироваться несколькими (до шести) кодонами;
- универсальность: система кодирования аминокислот одинакова у всех организмов Земли;
- неперекрываемость: последовательность нуклеотидов имеет рамку считывания по 3 нуклеотида, один и тот же нуклеотид не может быть в составе двух триплетов;
- из 64 кодовых триплетов 61 — кодирующие, кодируют аминокислоты, а 3 — бессмысленные (в РНК — УАА, УГА, УАГ), не кодируют аминокислоты. Они называются кодонами-терминаторами, поскольку блокируют синтез полипептида во время трансляции. Кроме того, есть кодон-инициатор (в РНК — АУГ), с которого трансляция начинается.
Таблица генетического кода
| Первое основание | Второе основание | Третье основание | |||
|---|---|---|---|---|---|
| У(А) | Ц(Г) | А(Т) | Г(Ц) | ||
| У(А) | Фен Фен Лей Лей | Сер Сер Сер Сер | Тир Тир — — | Цис Цис — Три | У(А) Ц(Г) А(Т) Г(Ц) |
| Ц(Г) | Лей Лей Лей Лей | Про Про Про Про | Гис Гис Глн Глн | Арг Арг Арг Арг | У(А) Ц(Г) А(Т) Г(Ц) |
| А(Т) | Иле Иле Иле Мет | Тре Тре Тре Тре | Асн Асн Лиз Лиз | Сер Сер Арг Арг | У(А) Ц(Г) А(Т) Г(Ц) |
| Г(Ц) | Вал Вал Вал Вал | Ала Ала Ала Ала | Асп Асп Глу Глу | Гли Гли Гли Гли | У(А) Ц(Г) А(Т) Г(Ц) |
* Первый нуклеотид в триплете — один из четырех левого вертикального ряда, второй — один из верхнего горизонтального ряда, третий — из правого вертикального.
Реакции матричного синтеза
Это особая категория химических реакций, происходящих в клетках живых организмов. Во время этих реакций происходит синтез полимерных молекул по плану, заложенному в структуре других полимерных молекул-матриц. На одной матрице может быть синтезировано неограниченное количество молекул-копий. К этой категории реакций относятся репликация, транскрипция, трансляция и обратная транскрипция.
| Название реакции матричного синтеза | Характеристика процесса | Основные компоненты |
|---|---|---|
| Репликация | Синтез ДНК на матрице ДНК | Дезоксирибонуклеозидтрифосфаты, ферменты |
| Транскрипция | Синтез РНК на матрице ДНК | Участок ДНК, рибонуклеозидтрифосфаты, ферменты |
| Трансляция | Синтез полипептида на матрице РНК | Рибосомы, иРНК, аминокислоты, тРНК, АТФ, ГТФ, ферменты |
| Обратная транскрипция | Синтез ДНК на матрице РНК | Дезоксирибонуклеозидтрифосфаты, ферменты |
Строение гена эукариот
Ген — участок молекулы ДНК, кодирующий первичную последовательность аминокислот в полипептиде или последовательность нуклеотидов в молекулах транспортных и рибосомных РНК. ДНК одной хромосомы может содержать несколько тысяч генов, которые располагаются в линейном порядке. Место гена в определенном участке хромосомы называется локусом. Особенностями строения гена эукариот являются: 1) наличие достаточно большого количества регуляторных блоков, 2) мозаичность (чередование кодирующих участков с некодирующими). Экзоны (Э) — участки гена, несущие информацию о строении полипептида. Интроны (И) — участки гена, не несущие информацию о строении полипептида. Число экзонов и интронов различных генов разное; экзоны чередуются с интронами, общая длина последних может превышать длину экзонов в два и более раз. Перед первым экзоном и после последнего экзона находятся нуклеотидные последовательности, называемые соответственно лидерной (ЛП) и трейлерной последовательностью (ТП). Лидерная и трейлерная последовательности, экзоны и интроны образуют единицу транскрипции. Промотор (П) — участок гена, к которому присоединяется фермент РНК-полимераза, представляет собой особое сочетание нуклеотидов. Перед единицей транскрипции, после нее, иногда в интронах находятся регуляторные элементы (РЭ), к которым относятся энхансеры и сайленсеры. Энхансеры ускоряют транскрипцию, сайленсеры тормозят ее.
Транскрипция у эукариот
Транскрипция — синтез РНК на матрице ДНК. Осуществляется ферментом РНК-полимеразой.
РНК-полимераза может присоединиться только к промотору, который находится на 3'-конце матричной цепи ДНК, и двигаться только от 3'- к 5'-концу этой матричной цепи ДНК. Синтез РНК происходит на одной из двух цепочек ДНК в соответствии с принципами комплементарности и антипараллельности. Строительным материалом и источником энергии для транскрипции являются рибонуклеозидтрифосфаты (АТФ, УТФ, ГТФ, ЦТФ).
Транскрипция и процессинг происходят в клеточном ядре. Зрелая иРНК приобретает определенную пространственную конформацию, окружается белками и в таком виде через ядерные поры транспортируется к рибосомам; иРНК эукариот, как правило, моноцистронны (кодируют только одну полипептидную цепь).
Трансляция
Трансляция — синтез полипептидной цепи на матрице иРНК.
Органоиды, обеспечивающие трансляцию, — рибосомы. У эукариот рибосомы находятся в некоторых органоидах — митохондриях и пластидах (70S-рибосомы), в свободном виде в цитоплазме (80S-рибосомы) и на мембранах эндоплазматической сети (80S-рибосомы). Таким образом, синтез белковых молекул может происходить в цитоплазме, на шероховатой эндоплазматической сети, в митохондриях и пластидах. В цитоплазме синтезируются белки для собственных нужд клетки; белки, синтезируемые на ЭПС, транспортируются по ее каналам в комплекс Гольджи и выводятся из клетки. В рибосоме выделяют малую и большую субъединицы. Малая субъединица рибосомы отвечает за генетические, декодирующие функции; большая — за биохимические, ферментативные.
В малой субъединице рибосомы расположен функциональный центр (ФЦР) с двумя участками — пептидильным (Р-участок) и аминоацильным (А-участок). В ФЦР может находиться шесть нуклеотидов иРНК, три — в пептидильном и три — в аминоацильном участках.
Для транспорта аминокислот к рибосомам используются транспортные РНК, тРНК (лекция №4). Длина тРНК от 75 до 95 нуклеотидных остатков. Они имеют третичную структуру, по форме напоминающую лист клевера. В тРНК различают антикодоновую петлю и акцепторный участок. В антикодоновой петле РНК имеется антикодон, комплементарный кодовому триплету определенной аминокислоты, а акцепторный участок на 3'-конце способен с помощью фермента аминоацил-тРНК-синтетазы присоединять именно эту аминокислоту (с затратой АТФ). Таким образом, у каждой аминокислоты есть свои тРНК и свои ферменты, присоединяющие аминокислоту к тРНК.
1 — антикодон;
2 — участок, связывающий аминокислоту.
Транспорт аминокислот к рибосомам:
1 — фермент; 2 — тРНК; 3 — аминокислота.
Двадцать видов аминокислот кодируются 61 кодоном, теоретически может быть 61 вид тРНК с соответствующими антикодонами. Но кодируемых аминокислот всего 20 видов, значит, у одной аминокислоты может быть несколько тРНК. Установлено существование нескольких тРНК, способных связываться с одним и тем же кодоном (последний нуклеотид в антикодоне тРНК не всегда важен), поэтому в клетке обнаружено всего около 40 различных тРНК.
Синтез белка начинается с того момента, когда к 5'-концу иРНК присоединяется малая субъединица рибосомы, в Р-участок которой заходит метиониновая тРНК (транспортирующая аминокислоту метионин). Следует отметить, что любая полипептидная цепь на N-конце сначала имеет метионин, который в дальнейшем чаще всего отщепляется. Синтез полипептида идет от N-конца к С-концу, то есть пептидная связь образуется между карбоксильной группой первой и аминогруппой второй аминокислот.
Затем происходит присоединение большой субъединицы рибосомы, и в А-участок поступает вторая тРНК, чей антикодон комплементарно спаривается с кодоном иРНК, находящимся в А-участке.
Пептидилтрансферазный центр большой субъединицы катализирует образование пептидной связи между метионином и второй аминокислотой. Отдельного фермента, катализирующего образование пептидных связей, не существует. Энергия для образования пептидной связи поставляется за счет гидролиза ГТФ.
Как только образовалась пептидная связь, метиониновая тРНК отсоединяется от метионина, а рибосома передвигается на следующий кодовый триплет иРНК, который оказывается в А-участке рибосомы, а метиониновая тРНК выталкивается в цитоплазму. На один цикл расходуется 2 молекулы ГТФ. В А-участок заходит третья тРНК, и образуется пептидная связь между второй и третьей аминокислотами.
Трансляция идет до тех пор, пока в А-участок не попадает кодон-терминатор (УАА, УАГ или УГА), с которым связывается особый белковый фактор освобождения. Полипептидная цепь отделяется от тРНК и покидает рибосому. Происходит диссоциация, разъединение субъединиц рибосомы.
Скорость передвижения рибосомы по иРНК — 5–6 триплетов в секунду, на синтез белковой молекулы, состоящей из сотен аминокислотных остатков, клетке требуется несколько минут. Первым белком, синтезированным искусственно, был инсулин, состоящий из 51 аминокислотного остатка. Потребовалось провести 5000 операций, в работе в течение трех лет принимали участие 10 человек.
Транскрипция и трансляция у прокариот
- В результате транскрипции образуется полицистронная иРНК, кодирующая несколько белков, совместно обеспечивающих определенную группу реакций.
- иРНК имеет несколько центров инициации трансляции, терминации трансляции и НТО.
- Не происходят КЭПирование, полиаденилирование и сплайсинг иРНК.
- Трансляция начинается еще до завершения транскрипции; эти процессы не разделены во времени и пространстве, как это имеет место у эукариот.
1 — ДНК; 2 — РНК-полимераза; 3 — Нуклеозидтрифосфаты ГТФ, ЦТФ, АТФ, УТФ.
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
ПРИЛОЖЕНИЕ К УРОКАМ : ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД И БИОСИНТЕЗ БЕЛКА
Решение задач.
Задача № 1. Участок молекулы ДНК, кодирующий часть полипептида, имеет следующее строение:
– А – Ц – Ц – А – Т – А – Г – Т – Ц – Ц – А – А – Г – Г – А –
Определите последовательность аминокислот в полипептиде.
участок молекулы ДНК, кодирующий часть полипептида:
1. Зная кодирующую цепь ДНК, по принципу комплементарности построим участок и-РНК:
Н а й т и: последовательность аминокислот в полипептиде.
2. Используя таблицу генетического кода, определяем последовательность аминокислот в полипептиде.
О т в е т: триптофан – тирозин – глутамин – валин – пролин.
Задача № 2. Сколько нуклеотидов содержит ген (обе цепи ДНК), в котором запрограммирован белок инсулин из 51 аминокислоты?
белок инсулин – 51 аминокислота
Одним из свойств генетического кода является то, что каждая аминокислота кодируется триплетом ДНК.
1. Подсчитаем количество нуклеотидов в одной цепи ДНК:
51 · 3 = 153 нуклеотида
2. Подсчитаем, сколько нуклеотидов содержит ген (обе цепи ДНК):
153 · 2 = 306 нуклеотидов.
Н а й т и: количество нуклеотидов, содержащихся в гене, в котором запрограммирован белок инсулин – ?
О т в е т: 306 нуклеотидов.
Задача № 3. Одна из цепей ДНК имеет молекулярную массу 34155. Определите количество мономеров белка, запрограммированного в этой ДНК.
Молекулярная масса одного нуклеотида 345.
1. Подсчитаем количество нуклеотидов в ДНК:
34155 : 345 = 99 нуклеотидов
Найти: количество мономеров белка – ?
2. Подсчитаем количество мономеров белка:
99 : 3 = 33 триплета в ДНК кодируют 33 аминокислоты белка.
О т в е т: 33 мономера.
Задача № 4. Известны молекулярные массы четырех белков:
а) 3000; б) 4600; в) 78 000; г) 3500.
Определите длины соответствующих генов.
Молекулярная масса одной аминокислоты в среднем 100. Расстояние между нуклеотидами 0,34 нм.
а) 3000 : 100 = 30 аминокислот
30 · 3 = 90 нуклеотидов
90 · 0,34 нм = 30,6 нм
Н а й т и: длину генов – ?
б) 4600 : 100 = 46 аминокислот
46 · 3 = 138 нуклеотидов
138 · 0,34 = 46,92 нм
в) 78000 : 100 = 780 аминокислот
780 · 3 = 2340 нуклеотидов
2340 · 0,34 = 795,6 нм
г) 3500 : 100 = 35 аминокислот
35 · 3 = 105 нуклеотидов
105 · 0,34 = 35,7 нм
О т в е т: длины соответствующих генов равны: а) 30,6 нм; б) 46,92 нм; в) 795,6 нм; г) 35,7 нм.
Задача № 5. Какова молекулярная масса гена (двух цепей ДНК), если в одной его цепи запрограммирован белок с молекулярной массой 1500?
1. Подсчитаем количество аминокислот в белке:
1500 : 100 = 15 аминокислот
2. Подсчитаем количество нуклеотидов в одной цепи гена:
15 · 3 = 45 нуклеотидов
3. Найдем молекулярную массу одной цепи гена:
4. Найдем молекулярную массу двух цепей:
15525 · 2 = 31050
О т в е т: 31050.
Задача № 6. Полипептид состоит из следующих аминокислот: валин – аланин – глицин – лизин – триптофан – валин – серин. Определите структуру участка ДНК, кодирующего эту полипептидную цепь, его массу и длину.
валин – аланин – глицин – лизин – триптофан – валин – серин.
Н а й т и: структуру ДНК – ? m ДНК – ? ℓ ДНК – ?
1) Используя генетический код, найдем структуру и-РНК:
2) По принципу комплементарности построим кодирующую цепь ДНК и достроим некодирующую цепь ДНК:
3) Подсчитаем массу участка ДНК:
345 · 21 · 2 = 14490
4) Подсчитаем длину участка ДНК:
0,34 нм · 21 = 7,14 нм
О т в е т: участок ДНК, кодирующий пептид:
m ДНК = 14490; ℓ ДНК = 7,14 нм.
Задача № 7. Фрагмент молекулы ДНК содержит 2348 нуклеотидов. На долю адениновых приходится 420. Сколько содержится других нуклеотидов? Найдите массу и длину фрагмента ДНК.
ДНК – 2348 нуклеотидов
m 1нуклеотида – 345
1. Исходя из принципа комплементарности можно определить количество Т:
А = Т А – 420 Т – 420.
2. Подсчитаем общее количество Г и Ц:
2348 – 840 = 1508 (Г + Ц)
3. Определим количество Г и Ц:
1508 : 2 = 754 (Г, Ц)
4. Подсчитаем массу и длину ДНК.
m ДНК – 2348 · 345 = 810060
ℓ ДНК – 1174 · 0,34 нм = 399,16 нм
О т в е т: А – 420, Т – 420, Г – 754, Ц – 754;
Задача № 8. Полипептид состоит из следующих аминокислот: аланин – глицин – лейцин – пролин – серин – цистеин. Какие т-РНК (c какими антикодонами) участвуют в синтезе белка? найдите массу и длину РНК.
ала – гли – лей – про – сер – цис
Н а й т и: 1) какие т-РНК (с какими антикодонами) участвуют в синтезе белка – ?
1) Используя генетический код, находим структуру и-РНК:
аланин – глицин – лейцин – пролин – серин – цистеин
2) Зная цепочку и-РНК, находим антикодоны т-РНК:
3) Найдем массу РНК:
345 · 6 · 3 = 6210
4) Найдем длину РНК:
0,34 нм · 18 = 6,12 нм
О т в е т: –Ц–Г–А–Ц–Ц–А–Г–А–А–Г–Г–А–А–Г–А–А–Ц–А–;
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
- подготовка к ЕГЭ/ОГЭ и ВПР
- по всем предметам 1-11 классов
Курс повышения квалификации
Дистанционное обучение как современный формат преподавания
- Сейчас обучается 952 человека из 80 регионов
Курс повышения квалификации
Педагогическая деятельность в контексте профессионального стандарта педагога и ФГОС
- Курс добавлен 23.11.2021
- Сейчас обучается 49 человек из 30 регионов
Курс повышения квалификации
Инструменты онлайн-обучения на примере программ Zoom, Skype, Microsoft Teams, Bandicam
- Курс добавлен 31.01.2022
- Сейчас обучается 33 человека из 19 регионов
- ЗП до 91 000 руб.
- Гибкий график
- Удаленная работа
Дистанционные курсы для педагогов
Самые массовые международные дистанционные
Школьные Инфоконкурсы 2022
Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:
5 562 159 материалов в базе
Другие материалы
Вам будут интересны эти курсы:
Оставьте свой комментарий
- 29.12.2016 3741
- DOCX 416.2 кбайт
- 10 скачиваний
- Оцените материал:
Настоящий материал опубликован пользователем Третяк Яна Дмитриевна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Автор материала
40%
- Подготовка к ЕГЭ/ОГЭ и ВПР
- Для учеников 1-11 классов
Московский институт профессиональной
переподготовки и повышения
квалификации педагогов
Дистанционные курсы
для педагогов
663 курса от 690 рублей
Выбрать курс со скидкой
Выдаём документы
установленного образца!
Учителя о ЕГЭ: секреты успешной подготовки
Время чтения: 11 минут
Полный перевод школ на дистанционное обучение не планируется
Время чтения: 1 минута
В Госдуме предложили ввести пост уполномоченного по правам учителей
Время чтения: 2 минуты
Новые курсы: управление детским садом, коучинг, немецкий язык и другие
Время чтения: 18 минут
Петербургская учительница уволилась после чтения на уроке Введенского и Хармса
Время чтения: 3 минуты
Власти Бурятии заявили о нехватке школьных учителей и воспитателей
Время чтения: 2 минуты
Тринадцатилетняя школьница из Индии разработала приложение против буллинга
Время чтения: 1 минута
Подарочные сертификаты
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.
Читайте также: