Časť bunky je nositeľom dedičnej informácie. DNA je nositeľom dedičnej informácie

Každý proteín je reprezentovaný jedným alebo viacerými polypeptidovými reťazcami. Úsek DNA, ktorý nesie informácie o jednom polypeptidovom reťazci, sa nazýva gén. Každá molekula DNA obsahuje mnoho rôznych génov. Všetky molekuly DNA v bunke pôsobia ako nosič genetickej informácie. Vďaka jedinečná nehnuteľnosť- schopnosť kopírovať DNA, ktorú nemá žiadna iná známa molekula. Pri delení sa „kópie“ DNA rozptýlia do dvoch dcérskych buniek, z ktorých každá bude mať preto rovnakú informáciu, aká bola obsiahnutá v materskej bunke. Keďže gény sú úseky molekúl DNA, dve bunky vytvorené počas delenia majú rovnaké sady génov. Každá bunka mnohobunkový organizmus Pri pohlavnom rozmnožovaní vzniká z jedného oplodneného vajíčka následkom viacerých delení. To znamená, že náhodná chyba v géne jednej bunky bude reprodukovaná v génoch miliónov jej potomkov. To je dôvod, prečo všetky červené krvinky pacienta s kosáčikovitou anémiou rovnako degradovali hemoglobín. Chyba nastala v géne, ktorý nesie informácie o beta reťazci proteínu. Kópiou génu je mRNA. Podľa nej, ako matrica, sa nesprávny proteín „vytlačí“ tisíckrát v každej červenej krvinke. Deti dostávajú poškodené gény od svojich rodičov prostredníctvom svojich reprodukčných buniek. Genetické informácie sa prenášajú z jednej bunky do dcérskych buniek a z rodičov na deti. Gén je jednotka genetickej alebo dedičnej informácie.

[e-mail chránený] v kategórii, otázka otvorená 21.08.2017 o 18:41

A a RNA
Bt RNA
V DNA
G chromozómy

Základom individuality a špecifickosti organizmov je:
A štruktúra telesných bielkovín
Štruktúra B buniek
Vo funkcii buniek
D štruktúra aminokyselín

DNA nesie informácie o štruktúre
A bielkoviny, tuky, sacharidy
B proteíny a tuky
B aminokyseliny
G proteíny

Jeden gén kóduje informácie:
A o štruktúre niekoľkých bielkovín
B o štruktúre jedného z reťazcov DNA
V primárnej štruktúre jednej molekuly proteínu
O štruktúre aminokyselín

Ktorý nukleotid nie je súčasťou DNA?
A tymín
Buracil
Na guanín
G cytozín
D adenín

Aké väzby sa prerušia v molekule DNA, keď sa zdvojnásobí?
A peptid
B kovalentný, medzi sacharidom a fosfátom
Vo vodíku, medzi dvoma vláknami
G ión

Koľko nových jednoduchých vlákien sa syntetizuje, keď sa jedna molekula zdvojnásobí?
A štyri
B dva
V jednom
G tri

Ktorá schéma duplikácie DNA je správna?
A keď sa molekula DNA zdvojnásobí, vytvorí úplne novú dcérsku molekulu
B dcérska molekula DNA pozostáva z jedného starého a jedného nového vlákna
Materská DNA sa rozpadá na malé fragmenty, ktoré sú potom zostavené do nových dcérskych molekúl

Ktorý fakt potvrdzuje, že DNA je genetický materiál?
A množstvo DNA v bunkách jedného organizmu je konštantné
B DNA sa skladá z nukleotidov
DNA je lokalizovaná v bunkovom jadre
DNA je dvojitá špirála

Ktorá z nasledujúcich ľudských buniek neobsahuje DNA?
Zrelý leukocyt
B zrelé červené krvinky
V lymfocytoch
G neurón

Ak je nukleotidové zloženie DNA ATT-GCH-TAT, aké by potom malo byť nukleotidové zloženie mRNA?
TAA-TsGTs-UTA
B TAA-GTG-UTU
V UAA-TsGTs-AUA
G UAA-TsGTs-ATA

Prepis sa nazýva:
A proces formovania Irk
B Proces duplikácie DNA
Počas tvorby proteínového reťazca na ribozómoch
D proces spájania tRNA s aminokyselinami

Syntéza mRNA začína:
A to z oddelenia molekuly DNA na dve vlákna
B so zdvojením každého vlákna
Interakcia medzi RNA polymerázou a génom
G s génovým štiepením na nukleotidy

Aminokyselina tryptofán je kódovaná UGG. Ktorý triplet DNA nesie informáciu o tejto kyseline?
ACC
B TCC
V UCC

Kde sa syntetizuje mRNA?
A v ribozómoch
B v cytoplazme
V jadierku
G v jadre

Ako bude vyzerať úsek reťazca mRNA, ak sa druhý nukleotid prvého tripletu v DNA (GCT-AGT-CCA) nahradí nukleotidom T?
A TsGA-UCA-GGT
B CAA-UCA-GGU
AT GAU-AGU-CCA
G TsCU-UTSU-GGU

Ak by kód nebol tri, ale štyri písmená, koľko kombinácií by sa v tomto prípade dalo vytvoriť zo štyroch nukleotidov?
A 4(4)
B 4(16)
B 2(4)
G 16(3)

Aké informácie obsahuje jeden triplet DNA?
A informácie o poradí aminokyselín v proteíne
B informácie o jednej vlastnosti organizmu
Informácie o jednej aminokyseline zahrnutej v proteínovom reťazci
D informácie o začiatku syntézy mRNA

Ktorý enzým syntetizuje mRNA?
RNA syntetáza
B RNA polymeráza
B DNA polymeráza


Plán lekcie



  • Chromozóm- samoreprodukujúci sa štruktúrny prvok bunkového jadra obsahujúci DNA, ktorý obsahuje genetickú (dedičnú) informáciu.
  • Počet, veľkosť a tvar chromozómov sú presne definované a špecifické pre každý druh. Každý chromozóm pozostáva z jedného alebo viacerých párov chromonem.
  • Existujú homologické

a nehomologické chromozómy

stručný popis

  • Chromozómy boli prvýkrát opísané v 80. rokoch. 19. storočie vo forme kompaktných tyčovitých teliesok, detekovaných pod mikroskopom v jadre v určitom štádiu bunkového delenia.
  • Neskôr sa ukázalo, že X. sú neustále prítomné v každej bunke, ale oni vzhľad výrazne mení tým rôzne štádiá bunkový život.
  • Zistilo sa, že chromozómy sú vláknitou štruktúrou obrovskej dĺžky (chromatínové vlákno), ktoré sa môže krútiť a vytvárať kompaktnú špirálu (špiralizovať sa) alebo odvíjať (despiralizovať). Pevná špirála nastáva pred začiatkom bunkového delenia a zabezpečuje presnú redistribúciu X. medzi dcérske bunky.
  • V štádiu mitotického delenia sa chromozómy stávajú viditeľnými pod svetelným mikroskopom. V nich môžete vidieť oblasť nazývanú centroméra, ku ktorej sú pripojené špeciálne vlákna (vretenové vlákna), ktoré sa podieľajú na „naťahovaní“ chromozómov počas delenia buniek.
  • Centroméra sa nachádza v strede X., rozdeľuje ju na dve rovnaké ramená, alebo sa môže pohybovať smerom k jednému z koncov. V druhom prípade hovoria, že tento X. je nerovný v ramene.
  • Ako ukazujú posledné úspechy molekulárnej genetiky, chromozóm je vlastne jeden dlhý chromatínový reťazec tvorený obrovskou molekulou DNA




Počet chromozómov u rôznych druhov

  • Počet chromozómov vo všetkých bunkách každého typu organizmu je striktne konštantný a je presnou charakteristikou daného druhu
  • Človek ( Homo sapiens) 46
  • Gorila 48
  • Makak (Macaca mulatta) 42

  • Zvieratá
  • Mačka (Felis domesticus) 38
  • Pes (Canis familiaris) 78
  • Kôň 64
  • Krava (Bovis domesticus) 120
  • Kura (Gallus domesticus) 78
  • Prasa 40
  • Ovocná muška (D.melanogaster) 8
  • Myš (Mus musculus) 40
  • Kvasinky (S.cerevisiae) 32
  • Nematoda 22./24
  • Potkan 42
  • Líška 34
  • Holubica 16
  • Kapor 104
  • Lamprey 174
  • Žaba (Rana pipiens) 26
  • Myxomycetes 14
  • Motýľ 380
  • Priadka morušová 56
  • Proteus (Necturus maculosis) 38
  • Rak riečny (Cambarus clarkii) 200
  • Hydra 30
  • Ascaris 2
  • Včela 16
  • Mravec (Myrmecia pilosula) 2
  • Hroznový slimák 24
  • Dážďovka 36
  • Raky 116
  • Malarické plazmodium 2
  • Radiolaria 1600
  • Rastliny
  • Ďatelina 14
  • Topol 38
  • Kukurica (Zea mays) 20
  • Hrášok 14
  • Breza 84
  • El 24
  • Cibuľa (Allium cepa) 16
  • Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) 10
  • Zemiaky (S.tuberosum) 48
  • Lily 24
  • Praslička roľná 216
  • Egreš 16
  • Čerešňa 32
  • Žito 14
  • Pšenica 42
  • Papraď ~1200
  • Lipa v tvare srdca 78
  • Iris Ruská 80
  • Mečík obyčajný 80
  • ďatelina panónska 84
  • Jazerná deka 90-180
  • Alpská zrnitosť 96-180
  • Japonský leták 104
  • Samček štítnik 110
  • Ovca obyčajná 144
  • Kobylka obyčajná 164
  • Happlopappus 4
  • Arabidopsis Tal 6

  • Najmenší počet chromozómov má samica mravca poddruhu Myrmecia pilosula, ktorý má pár chromozómov na bunku. Muži majú v každej bunke iba 1 chromozóm.
  • Najvyšší počet: Papraď druhu Ophioglossum reticulatum má asi 630 párov chromozómov alebo 1 260 chromozómov na bunku
  • Horná hranica počtu chromozómov nezávisí od množstva DNA, ktorú obsahujú: americký obojživelník Amphiuma má ~30-krát viac DNA ako človek, ktorá je obsiahnutá v 14 chromozómoch

Bakteriálne chromozómy

  • Prokaryoty (archebaktérie a baktérie vrátane mitochondrií a plastidov, ktoré trvalo sídlia v bunkách väčšiny eukaryotov) nemajú chromozómy v pravom zmysle slova.
  • Väčšina z nich má v bunke iba jednu makromolekulu DNA uzavretú do kruhu (táto štruktúra sa nazýva nukleoid). Lineárne makromolekuly DNA boli nájdené v mnohých baktériách. Okrem nukleoidných alebo lineárnych makromolekúl môže byť DNA prítomná v cytoplazme prokaryotických buniek vo forme malých molekúl DNA uzavretých do kruhu, takzvaných plazmidov, ktoré zvyčajne obsahujú malý počet génov v porovnaní s bakteriálnym chromozómom. . Zloženie plazmidov môže byť variabilné, baktérie si môžu vymieňať plazmidy počas parasexuálneho procesu.
  • Existujú dôkazy, že baktérie majú proteíny spojené s nukleoidnou DNA, ale nenašli sa v nich žiadne históny.

Eukaryotické chromozómy

  • Eukaryotické chromozómy majú zložitú štruktúru. Základom chromozómu je lineárna makromolekula DNA (v molekulách DNA ľudských chromozómov je od 50 do 245 miliónov párov dusíkatých báz). Po natiahnutí môže dĺžka ľudského chromozómu dosiahnuť 5 cm. Okrem toho chromozóm obsahuje päť špecializovaných histónových proteínov - H1, H2A, H2B, H3 a H4 a množstvo nehistónových proteínov
  • V interfáze chromatín nie je kondenzovaný, ale aj v súčasnosti sú jeho vlákna komplexom DNA a proteínov
  • V skorej interfáze (G1 fáza) je základom každého z budúcich chromozómov jedna molekula DNA. Vo fáze syntézy (S) vstupujú molekuly DNA do procesu replikácie a zdvojenia. V neskorej interfáze (G2 fáza) sa základ každého chromozómu skladá z dvoch identických molekúl DNA vytvorených ako výsledok replikácie a navzájom spojených v oblasti centromerickej sekvencie
  • Pred začatím delenia bunkového jadra sa chromozóm, v tomto momente reprezentovaný reťazcom nukleozómov, začne špirálovať, čiže zbaľovať, čím sa pomocou proteínu H1 vytvorí hrubšie chromatínové vlákno alebo chromatid, d = 30 nm. V dôsledku ďalšej špirály priemer chromatíd dosiahne v čase metafázy 700 nm. Kondenzovaný chromozóm má tvar písmena X (často s nerovnakými ramenami), pretože dve chromatidy vznikajúce replikáciou sú stále navzájom spojené na centromére (viac informácií o osude chromozómov pri delení buniek nájdete v článkoch mitóza a meióza)



Sada mužských chromozómov diploidnej (obyčajnej) bunky

Poznámka! Prítomné sú chromozómy X aj Y


Sada ženských chromozómov diploidnej (obyčajnej) bunky

Poznámka! Prítomné sú iba X chromozómy


Typy chromozómovej štruktúry

  • Existujú štyri typy chromozómovej štruktúry:
  • telocentrické - tyčinkovité chromozómy s centromérou umiestnenou na proximálnom konci);
  • akrocentrické - tyčovité chromozómy s veľmi krátkym, takmer nepostrehnuteľným druhým ramenom);
  • submetacentrické - s ramenami nerovnakej dĺžky, pripomínajúcimi tvar písmena L);
  • metacentrické - chromozómy v tvare V s ramenami rovnakej dĺžky).
  • Typ chromozómu je konštantný pre každý homológny chromozóm a môže byť konštantný u všetkých členov rovnakého druhu alebo rodu

1 - rovnaké ramená (metacentrické);

2 - nerovnaké ramená (submetacentrické);

3 - tyčovitý (akrocentrický);

4 - chromozómy so sekundárnym zúžením.





Deoxyribonukleová kyselina

DNA– biologický polymér pozostávajúci z dvoch špirálovo stočených reťazcov


štruktúra DNA

  • DNA- polymér
  • Monoméry - nukleotidy
  • Nukleotid- chemická kombinácia zvyškov troch látok: dusíkaté zásady, sacharidy, zvyšok kyseliny fosforečnej

Štruktúra nukleotidov

Dusíkatý

dôvodov :

Cytazín

Zvyšok kyseliny fosforečnej

Sacharid :

deoxyribóza


Makromolekulárna štruktúra DNA

  • V roku 1953 J. Watson a F. Crick navrhli model štruktúry DNA. Pri konštrukcii štruktúry vedci vychádzali zo 4 skupín údajov:
  • DNA je polymér pozostávajúci z nukleotidov spojených 3`-5`-fosfodiesterovými väzbami

2. Zloženie nukleotidov DNA sa riadi Chargaffovými pravidlami:

(A + G) = (T + C); počet zvyškov A = T, G = C

3. Röntgenové záznamy DNA vlákien naznačujú, že molekula má špirálovitú štruktúru a obsahuje viac ako jeden polynukleotidový reťazec

4. Stabilita štruktúry vďaka vodíkovým väzbám


Makromolekulárna štruktúra DNA.

  • pravidelná pravotočivá špirála pozostávajúca z 2 polynukleotidových reťazcov, ktoré sú navzájom skrútené okolo spoločnej osi;
  • reťaze majú antiparalelnú orientáciu
  • pyrimidínové a purínové bázy sú navrstvené v intervaloch 0,34 nm;
  • dĺžka závitu skrutkovice je 3,40 nm.
  • prítomnosť komplementárnych párov - báz, ktoré tvoria páry, v ktorých sú spojené vodíkovými väzbami

Gén je časť molekuly DNA obsahujúca informácie o štruktúre jednej molekuly proteín-enzým.

Je to dedičný faktor každého živého tela prírody.



Každá bunka syntetizuje niekoľko tisíc rôznych proteínových molekúl.

Proteíny sú krátkodobé, ich existencia je obmedzená, potom sú zničené.


Informácie o sekvencii aminokyselín v molekule proteínu sú zakódované

ako sekvencia nukleotidov v DNA.

Okrem proteínov kóduje nukleotidová sekvencia DNA informácie o ribozomálnej RNA a transferovej RNA.


Takže sekvencia nukleotidov nejakým spôsobom kóduje sekvenciu aminokyselín.

Celá paleta proteínov sa skladá z 20 rôznych aminokyselín a v DNA sú 4 typy nukleotidov.


Kód DNA musí byť trojitý. Je dokázané, že práve tri nukleotidy kódujú jednu aminokyselinu, v tomto prípade bude možné kódovať

4 3 - 64 aminokyselín.

A keďže existuje len 20 aminokyselín, niektoré aminokyseliny musia byť kódované niekoľkými tripletmi.




Vlastnosti genetického kódu:

  • Triplety: Každá aminokyselina je kódovaná trojicou nukleotidov - kodón .
  • Jedinečnosť: kódový triplet, kodón, zodpovedá len jednej aminokyseline.
  • Degenerácia(redundancia): jedna aminokyselina môže byť kódovaná niekoľkými (až šiestimi) kodónmi.
  • Všestrannosť: Genetický kód je rovnaký, rovnaké aminokyseliny sú kódované rovnakými nukleotidovými tripletmi vo všetkých organizmoch na Zemi.
  • Neprekrývajúce sa: nukleotidová sekvencia má čítací rámec 3 nukleotidy, rovnaký nukleotid nemôže byť súčasťou dvoch tripletov.

Vlastnosti genetického kódu:

  • Prítomnosť iniciačného kodónu a terminačných kodónov: a h 64 kóduje triplety, 61 kodónov je kódujúcich, kódujúcich aminokyseliny a 3 sú nezmyselné, nekódujú aminokyseliny, ktoré ukončujú syntézu polypeptidu počas práce ribozómu (UAA, UGA, UAG). Okrem toho existuje iniciačný kodón (AUG) - metionín, z ktorého začína syntéza akéhokoľvek polypeptidu.

Každý proteín je reprezentovaný jedným alebo viacerými polypeptidovými reťazcami. Úsek DNA, ktorý nesie informáciu o jednom polypeptidovom reťazci, sa nazýva tzv genóm. Všetky molekuly DNA v bunke pôsobia ako nosič genetickej informácie. Genetická informácia sa prenáša tak z materských buniek do dcérskych buniek, ako aj z rodičov na deti. Gén je genetická jednotka, alebo dedičná informácia.

DNA je nositeľom genetickej informácie v bunke- nezúčastňuje sa priamo syntézy bielkovín. V eukaryotických bunkách sú molekuly DNA obsiahnuté v chromozómoch jadra a sú oddelené jadrovým obalom od cytoplazmy, kde dochádza k syntéze proteínov. Posol nesúci informácie je poslaný z jadra do ribozómov, miesta zostavenia proteínov, a je schopný prejsť cez póry jadrovej membrány. Tento posol je messenger RNA (mRNA). Podľa princípu komplementarity sa syntetizuje na DNA za účasti enzýmu nazývaného RNA polymeráza.

1) Proces syntézy RNA, pri ktorom sa jeden z reťazcov molekuly DNA používa ako templát, sa nazýva prepis .

2) Prepis je mechanizmus, ktorým sa nukleotidová sekvencia jedného z reťazcov DNA prepisuje komplementárnou sekvenciou molekuly mRNA.

Messenger RNA je jednovláknová molekula a transkripcia prebieha z jedného vlákna dvojvláknovej molekuly DNA. Nie je to kópia celej molekuly DNA, ale len jej časti – jedného génu v eukaryotoch alebo skupiny susedných génov, prenášanie informácií o štruktúre bielkovín nevyhnutných na vykonávanie jednej funkcie u prokaryotov. Táto skupina génov je tzv operón. Na začiatku každého operónu je akási pristávacia plocha pre RNA polymerázu tzv promótor.ide o špecifickú sekvenciu nukleotidov DNA, ktorú enzým „rozpoznáva“ vďaka chemickej afinite. RNA polymeráza je schopná začať syntézu RNA iba pripojením na promótor. Po dosiahnutí konca operónu sa enzým stretne so signálom (vo forme určitej nukleotidovej sekvencie), ktorý indikuje koniec čítania. Hotová mRNA opúšťa DNA a ide na miesto syntézy proteínov.

V procese transkripcie existujú štyri fázy: 1) väzba RNA-polymeráza s promótorom; 2) zasvätenie– začiatok syntézy. Spočíva vo vytvorení prvej fosfodiesterovej väzby medzi ATP alebo GTP a druhým nukleotidom syntetizovanej molekuly RNA; 3) predĺženie– rast reťazca RNA; tie. postupné pridávanie nukleotidov k sebe navzájom v poradí, v akom sa ich komplementárne nukleotidy objavujú v transkribovanom vlákne DNA. Rýchlosť predĺženia je 50 nukleotidov za sekundu; 4) ukončenie– dokončenie syntézy RNA.

Po prechode cez póry jadrovej membrány sa mRNA odošle do ribozómov, kde sa dešifruje genetická informácia - preloží sa z „jazyka“ nukleotidov do „jazyka“ aminokyselín. Syntéza polypeptidových reťazcov pomocou matrice mRNA, ktorá sa vyskytuje v ribozómoch, je tzv vysielať(latinský preklad - preklad).

Aminokyseliny, z ktorých sa syntetizujú proteíny, sú dodávané do ribozómov pomocou špeciálnych RNA nazývaných transferové RNA (tRNA). V bunke je toľko rôznych tRNA, koľko je kodónov, ktoré kódujú aminokyseliny. V hornej časti „listu“ každej tRNA je sekvencia troch nukleotidov, ktoré sú komplementárne k nukleotidom kodónu v mRNA. Volajú ju antikodón.Špeciálny enzým, kodáza, rozpoznáva tRNA a pripája aminokyselinu na „listovú stopku“ – iba tú, ktorú kóduje triplet komplementárny k antikodónu. Pre vzdelanie kovalentná väzba Medzi tRNA a „jej“ aminokyselinou sa spotrebúva energia jednej molekuly ATP.

Aby bola aminokyselina zahrnutá do polypeptidového reťazca, musí sa odtrhnúť od tRNA. Toto je možné, keď tRNA vstúpi do ribozómu a antikodón rozpozná svoj kodón v mRNA. Ribozóm má dve miesta na väzbu dvoch molekúl tRNA. V jednej z týchto oblastí, tzv akceptor tRNA prichádza s aminokyselinou a pripája sa k jej kodónu (I). Pripája sa táto aminokyselina k sebe (akceptuje) rastúci proteínový reťazec (II)? Vzniká medzi nimi peptidová väzba. tRNA, ktorá je teraz pripojená spolu s kodónom mRNA darcučasť ribozómu. Nová tRNA prichádza do uvoľneného akceptorového miesta, naviazaná na aminokyselinu, ktorá je zašifrovaná ďalším kodónom (III). Odpojený polypeptidový reťazec sa sem opäť prenesie z donorového miesta a predĺži sa o jednu ďalšiu väzbu. Aminokyseliny v rastúcom reťazci sú spojené v sekvencii, v ktorej sú kodóny, ktoré ich kódujú, umiestnené v mRNA.

Keď sa na ribozóme objaví jeden z troch tripletov ( UAA, UAG, UGA), čo sú „interpunkčné znamienka“ medzi génmi, žiadna tRNA nemôže zaujať miesto v akceptorovom mieste. Faktom je, že neexistujú žiadne antikodóny komplementárne k nukleotidovým sekvenciám „interpunkčných znamienok“. Oddelené vlákno sa na akceptorovom mieste nemá k čomu pripojiť a opúšťa ribozóm. Syntéza bielkovín je dokončená.

U prokaryotov syntéza proteínov začína kodónom AUG, ktorý sa nachádza na prvom mieste v kópii každého génu, zaujíma v ribozóme takú pozíciu, že antikodón špeciálnej tRNA, ktorý je s ním spojený, interaguje s formylmentionín. Táto modifikovaná forma aminokyseliny metionínu okamžite vstupuje do donorového miesta a pôsobí ako veľké písmeno vo fráze - syntéza akéhokoľvek polypeptidového reťazca sa ňou začína v bakteriálnej bunke. Keď trojka AUG nie je na prvom mieste, ale vo vnútri kópie génu, kóduje aminokyselinu metionín. Po dokončení syntézy polypeptidového reťazca sa z neho formylmetionín odštiepi a v hotovom proteíne chýba.

Na zvýšenie produkcie proteínov mRNA často prechádza nie jedným, ale niekoľkými ribozómami súčasne. Táto štruktúra, spojená jednou molekulou mRNA, sa nazýva polyzóm. Každý ribozóm v tomto guľôčkovom dopravnom páse syntetizuje rovnaké proteíny.

Aminokyseliny sú kontinuálne dodávané do ribozómov pomocou tRNA. Po darovaní aminokyseliny opúšťa tRNA ribozóm a spája sa pomocou kodázy. Vysoká koherencia všetkých „služieb rastliny“ na produkciu bielkovín umožňuje syntetizovať polypeptidové reťazce pozostávajúce zo stoviek aminokyselín v priebehu niekoľkých sekúnd.

Vlastnosti genetického kódu. Vďaka procesu transkripcie v bunke dochádza k prenosu informácií z DNA do proteínu

DNA → mRNA → proteín

Genetická informácia obsiahnutá v DNA a mRNA je obsiahnutá v sekvencii nukleotidov v molekulách.

Ako sa prenáša informácia z „jazyka“ nukleotidov do „jazyka“ aminokyselín? Tento preklad sa vykonáva pomocou genetického kódu. Kód alebo šifra, je systém symbolov na preklad jednej formy informácií do inej. Genetický kód je systém na zaznamenávanie informácií o sekvencii aminokyselín v proteínoch pomocou sekvencie nukleotidov v mRNA.

Aké vlastnosti má genetický kód?

1. Kód je trojitý. RNA obsahuje štyri nukleotidy: A, G, C, U. Ak by sme sa pokúsili označiť jednu aminokyselinu jedným nukleotidom, potom by 16 z 20 aminokyselín zostalo nekódovaných. Dvojpísmenový kód by zakódoval 16 aminokyselín. Príroda vytvorila trojpísmenový alebo trojmiestny kód. Znamená to, že Každá z 20 aminokyselín je kódovaná sekvenciou troch nukleotidov nazývaných triplet alebo kodón.

2. Kód je zdegenerovaný. Znamená to, že Každá aminokyselina je kódovaná viac ako jedným kodónom. Výnimky: meteonín a tryptofán, z ktorých každý je kódovaný jedným tripletom.

3. Kód je jasný. Každý kodón kóduje iba jednu aminokyselinu.

4. Medzi génmi sú „interpunkčné znamienka“. V tlačenom texte je na konci každej frázy bodka. Niekoľko súvisiacich fráz tvorí odsek. V reči genetickej informácie je takýmto odsekom operón a jeho komplementárna mRNA. Každý gén v prokaryotickom operóne alebo samostatnom eukaryotickom géne kóduje jeden polypeptidový reťazec – frázu. Pretože v niektorých prípadoch sa z templátu mRNA postupne vytvorí niekoľko rôznych polypeptidových reťazcov, musia byť od seba oddelené. Na tento účel sú v genetickom roku tri špeciálne triplety - UAA, UAG, UGA, z ktorých každý naznačuje zastavenie syntézy jedného polypeptidového reťazca. Tieto trojčatá teda fungujú ako interpunkčné znamienka. Nachádzajú sa na konci každého génu.

5. V géne nie sú žiadne „interpunkčné znamienka“.

6. Kód je univerzálny. Genetický kód je rovnaký pre všetky tvory žijúce na Zemi. V baktériách a hubách, pšenici a bavlne, rybách a červoch, žabách a ľuďoch tie isté triplety kódujú rovnaké aminokyseliny.

Princípy replikácie DNA. Procesom je zabezpečená kontinuita genetického materiálu v generáciách buniek a organizmov replikácia – zdvojnásobenie molekúl DNA. Tento komplexný proces je uskutočňovaný komplexom niekoľkých enzýmov a proteínov, ktoré nemajú katalytickú aktivitu, ktoré sú potrebné na to, aby polynukleotidové reťazce získali požadovanú konformáciu. V dôsledku replikácie sa vytvoria dve identické dvojzávitnice DNA. Tieto takzvané dcérske molekuly sa nelíšia jedna od druhej ani od pôvodnej materskej molekuly DNA. K replikácii dochádza v bunke pred delením, takže každá dcérska bunka dostane presne tie isté molekuly DNA, aké mala materská bunka. Proces replikácie je založený na niekoľkých princípoch:

1. Komplementárnosť. Každý z dvoch reťazcov materskej molekuly DNA slúži ako templát pre syntézu jej komplementu, t.j. komplementárna, dcérska reťaz.

2. Polokonzervatívne. V dôsledku replikácie sa vytvoria dve dvojité dcérske helixy, z ktorých každá zachováva (zachováva) jedno z rodičovských reťazcov DNA nezmenené. Druhé reťazce dcérskych molekúl sa syntetizujú z nukleotidov nanovo podľa komplementarity s vláknami materskej DNA. Dcérske DNA sa nelíšia jedna od druhej ani od rodičovskej dvojzávitnice.

3.
Antiparalelnosť. Každý reťazec DNA má špecifickú orientáciu. Jeden koniec nesie hydroxylovú skupinu (-OH) pripojenú k 3' uhlíku deoxyribózového cukru a druhý koniec reťazca má zvyšok kyseliny fosforečnej v 5' polohe cukru. Dve komplementárne vlákna v molekule DNA sú orientované v opačných smeroch - antiparalelné. Enzýmy, ktoré syntetizujú nové reťazce DNA a nazývajú sa DNA polymerázy, sa môžu pohybovať pozdĺž reťazcov templátu iba jedným smerom - od ich 3' koncov po ich 5' konce. V tomto prípade sa syntéza komplementárnych reťazcov vždy uskutočňuje v smere 5‘→3‘, t.j. unipolárne. Preto počas procesu replikácie prebieha súčasná syntéza nových reťazcov antiparalelným spôsobom.

4. Diskontinuita. Aby sa mohli vybudovať nové vlákna DNA podľa princípu komplementarity, dvojitá špirála sa musí rozvinúť a medzi materskými vláknami nesmú byť žiadne vodíkové väzby.


Len v tomto prípade sú DNA polymerázy schopné pohybovať sa pozdĺž materských reťazcov a použiť ich ako šablóny pre bezchybnú syntézu dcérskych reťazcov. Ale úplné uvoľnenie helixov pozostávajúcich z mnohých miliónov nukleotidových párov je spojené s takým významným počtom rotácií a takými nákladmi na energiu, ktoré sú v bunkových podmienkach nemožné. Preto replikácia v eukaryotoch začína súčasne na niektorých miestach molekuly DNA. Oblasť medzi dvoma bodmi, v ktorej začína syntéza dcérskych reťazcov, sa nazýva replikón. On je jednotka replikácie.

Každá molekula DNA eukaryotickej bunky obsahuje veľa replikónov. V každom replikóne môžete vidieť replikačnú vidličku - tú časť molekuly DNA, ktorá sa už rozložila pod vplyvom špeciálnych enzýmov. Každé vlákno vo vidlici slúži ako templát pre syntézu komplementárneho dcérskeho vlákna. Počas replikácie sa vidlica pohybuje pozdĺž materskej molekuly a odvíjajú sa nové úseky DNA. Pretože DNA polymerázy sa môžu pohybovať len v jednom smere pozdĺž templátových vlákien a vlákna sú orientované antiparalelne, v každej vidlici sú súčasne syntetizované dva rôzne komplexy enzýmov. Okrem toho v každej vidlici jeden dcérsky (vedúci) reťazec neustále rastie, zatiaľ čo druhý (zaostávajúci) reťazec sa syntetizuje v samostatných fragmentoch dlhých niekoľko nukleotidov. Takéto enzýmy, pomenované po japonskom vedcovi, ktorý ich objavil fragmenty Okazaki, sú zosieťované DNA ligázou za vzniku súvislého reťazca. Mechanizmus tvorby dcérskych reťazcov DNA fragmentmi sa nazýva diskontinuálny.

5. Požiadavka na aktiváciu DNA polymerázy nie je schopná iniciovať syntézu vedúceho vlákna, ani syntézu Okazakiho fragmentov zaostávajúceho vlákna. Existujúce polynukleotidové vlákno môže predĺžiť iba postupným pridávaním deoxyribonukleotidov na jeho 3'-OH koniec. Odkiaľ pochádza počiatočná 5'-koncová oblasť rastúceho reťazca DNA? Na templáte DNA sa syntetizuje špeciálnou RNA polymerázou tzv prvoradý(anglický Primer - semeno). Veľkosť ribonukleotidového priméru je malá (menej ako 20 nukleotidov) v porovnaní s veľkosťou reťazca DNA tvoreného DNA poimerázou. Po jej dokončení Funkcia RNA primér sa odstráni špeciálnym enzýmom a medzeru vzniknutú počas tohto procesu uzavrie DNA polymeráza, ktorá ako primér využíva 3'-OH koniec susedného Okazakiho fragmentu.

Problém nedostatočnej replikácie koncov lineárnych molekúl DNA. Odstránenie extrémnych RNA primérov, komplementárnych k 3' koncom oboch reťazcov lineárnej rodičovskej molekuly DNA, vedie k tomu, že dcérske reťazce sú kratšie ako 10-20 nukleotidov. Toto je problém nedostatočnej replikácie koncov lineárnych molekúl.

Problém nedostatočnej replikácie 3' koncov lineárnych molekúl DNA riešia eukaryotické bunky pomocou špeciálneho enzýmu - telomeráza.

Telomeráza je DNA polymeráza, ktorá dopĺňa 3'-koncové molekuly DNA chromozómov krátkymi opakujúcimi sa sekvenciami. Tie, umiestnené za sebou, tvoria pravidelnú koncovú štruktúru dlhú až 10 tisíc nukleotidov. Okrem proteínovej časti telomeráza obsahuje RNA, ktorá funguje ako templát na predlžovanie DNA opakovaní.

Schéma predlžovania koncov molekúl DNA. Najprv dôjde ku komplementárnej väzbe vyčnievajúceho konca DNA na oblasť templátu telomerázy RNA, potom telomeráza predĺži DNA pomocou svojho 3'-OH konca ako primeru a RNA obsiahnutej v enzýme ako templátu. Táto fáza sa nazýva elongácia. Po tomto nastáva translokácia, t.j. pohyb DNA rozšírený o jedno opakovanie vzhľadom na enzým. Potom nasleduje predĺženie a ďalšia translokácia.

V dôsledku toho sa vytvárajú špecializované koncové štruktúry chromozómov. Pozostávajú z opakovane sa opakujúcich krátkych sekvencií DNA a špecifických proteínov.

Krátke zhrnutie.