Коллоквиум по биологии 1. Аппарат (комплекс) Гольджи
 Скачать 461.72 Kb.
|
|
Митоз — основной способ деления эукариотических клеток, при котором сначала происходит удвоение, а затем равномерное распределение между дочерними клетками наследственного материала. Митоз представляет собой непрерывный процесс, в котором выделяют четыре фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Перед митозом происходит подготовка клетки к делению, или интерфаза. Период подготовки клетки к митозу и собственно митоз вместе составляют митотический цикл. Ниже приводится краткая характеристика фаз цикла. Интерфаза состоит из трех периодов: пресинтетического, или постмитотического, — G1, синтетического — S, постсинтетического, или премитотического, — G2. Пресинтетический период (2n 2c, где n — число хромосом, с — число молекул ДНК) — рост клетки, активизация процессов биологического синтеза, подготовка к следующему периоду. Синтетический период (2n 4c) — репликация ДНК. Постсинтетический период (2n 4c) — подготовка клетки к митозу, синтез и накопление белков и энергии для предстоящего деления, увеличение количества органоидов, удвоение центриолей. Профаза (2n 4c) — демонтаж ядерных мембран, расхождение центриолей к разным полюсам клетки, формирование нитей веретена деления, «исчезновение» ядрышек, конденсация двухроматидных хромосом. Метафаза (2n 4c) — выстраивание максимально конденсированных двухроматидных хромосом в экваториальной плоскости клетки (метафазная пластинка), прикрепление нитей веретена деления одним концом к центриолям, другим — к центромерам хромосом. Анафаза (4n 4c) — деление двухроматидных хромосом на хроматиды и расхождение этих сестринских хроматид к противоположным полюсам клетки (при этом хроматиды становятся самостоятельными однохроматидными хромосомами). Телофаза (2n 2c в каждой дочерней клетке) — деконденсация хромосом, образование вокруг каждой группы хромосом ядерных мембран, распад нитей веретена деления, появление ядрышка, деление цитоплазмы (цитотомия). Цитотомия в животных клетках происходит за счет борозды деления, в растительных клетках — за счет клеточной пластинки.  Митотический цикл, митоз: 1 — профаза; 2 — метафаза; 3 — анафаза; 4 — телофаза. Биологическое значение митоза. Образовавшиеся в результате этого способа деления дочерние клетки являются генетически идентичными материнской. Митоз обеспечивает постоянство хромосомного набора в ряду поколений клеток. Лежит в основе таких процессов, как рост, регенерация, бесполое размножение и др. Этапы реализации наследственной информации (у эукариот) 1.Транскрипция 2.Процессинг 3.Трансялция 4.Посттрансляционные изменения Трансляция – синтез молекулы РНК на основе молекулы ДНК. Ключевой фермент – РНК-полимераза. РНК-полимераза должна распознать промотер и взаимодействовать с ним. Промотер –особый участок ДНК, который располагается перед информативной частью гена. Взаимодействие с промотором необходимо для активации РНК-полимеразы. После активации РНК-полимераза обеспечивает разрыв водородных связей между цепями ДНК. !Синтез РНК всегда происходит по определенной кодогенной цепи ДНК.На этой цепи промотер располагается ближе к 3'-концу. Синтез РНК происходит по принципам комплементарности и антипараллельности. РНК-полимераза достигает стоп-кодона (терминатор или терминирующей кодон).Это является сигналом для прекращения синтеза. Фермент инактивируется, отделяется от ДНК при этом освобождается вновь синтезированная молекула ДНК – первичный трансткрипт – про-РНК. Восстанавливается исходная структура ДНК. Особенности строения гена эукариот: У эукариотов гены включают в себя различные по функции участки А) Интроны- фрагменты ДНК (гена), которые не кодируют аминокислоты в белке Б)Экзоны – участки ДНК, которые кодируют аминокислоты в белке. Прирывистая природа гена была обнаружена Роберцом и Шарпом ( Ноб. Премия 1903г). Количество интронов и экзонов в разных генах сильно отличается. Процессинг(созревание) Происходит созревание первичного транскрипта и образуется зрелая молекула матричной РНК, которая может участвовать в синтезе белка на рибосомах. Этапы: На 5'- конце РНК формируется особый участок (структура) – КЭП или шапочка. КЭП обеспечивает взаимодействие с малой субъединицей рибосомы. На 3'-конце РНК присоединяется от 100 до 200 молекул нуклеотидов, несущих аденин (полиА). При синтезе белка эти нуклеотиды постепенно отщепляется, разрушение полиА является сигналом для разрушения молекул РНК. К некоторым нуклеотидам РНК присоединяется группа CH3– метилирование. Это увеличивает устойчивость ДНК к действию ферментов цитоплазмы. Сплайсинг – происходит вырезание интронов и сшивание между собой экзонов. Фермент рестриктаза удаляет, лигаза- сшивает) Зрелая матричная РНК включает в себя: Лидер обеспечивает связывание матричной РНК с субъединицей рибосомы. СК – стартовый кодон – одинаковый у всех матричных РНК, кодирует аминокислоту Кодирующий участок – кодирует аминокислоты в белке. Стоп-кодон – сигнал о прекращаемся синтезе белка. Во время процессинга происходит жесткий отбор в цитоплазму из ядра выходит около 10% молекул от числа первичных транскриптов. Альтернативный сплайсинг У человека имеется 25-30 тысяч генов. Однако у человека выделено около 100 тысяч белков. Альтернативный сплайсинг – это ситуация, при которой в клетках разных тканей один и тот же ген обеспечивает синтез одинаковых молекул проРНК. В разных клетках по разному определяется количество и границы между экзонами и интронами. В результате из одинаковых первичных транскриптов получаются различные мРНК и синтезируются разные белки. Альтернативный сплайсинг доказан примерно для 50% генов человека. Трансляция – это процесс сборки пептидной цепи на рибосомах согласно информации, заложенной в иРНК. Этапы: 1.Инициация (начало) 2.Элонгация (удлинение молекулы) 3.Терминация (конец) Инициация. Молекула матрРНК с помощью КЭПа контактирует с малой субъединицей рибосомы. С помощью лидера РНК связывается с субъединицей рибосомы. К стартовому кодону присоединяется транспРНК, которая несет транспортную кислоту метионин. Затем присоединяется большая субъединица рибосомы. В целой рибосоме формируется два активных центра: аминоацильный и пептидильный. Аминоакцильный свободен, а пептидильный занят тРНК с метионином. Элонгация. В аминоакцильный цент входит мРНК, антикодон которой соответствует кодируещему. После этого рибосома сдвигается относительно мРНК на 1 кодон.При этом аминоакцильный центр освобождается. В пептидильном центре находится мРНК, соединяется с второй аминокислотой. Процесс циклически повторяется. 3.Терминация В аминоацильный центр поступает стоп-кодон, который распознается специальным белком, это является сигналом для прекращения синтеза белка. Субъединицы рибосомы разъединяются, освобождая при этом мРНК и вновь синтезируется полипептид. 4.Пострансляционные изменения. При трансляции образуется первичная структура полипептида.Этого недостаточно для выполнения функций белка, поэтому белок изменяется, что обеспечивает его активность. Образуется: А) вторичная структура (водородные связи) Б)глобула – третичная структура (дисульфидные связи) В) четвертичная структура – гемоглобин Г)Гликозилирование – присоединение к белку остатков сахаров (антитела) Д) расщепление большого полипептида на несколько фрагментов. Различия в реализации наследственной информации прокариот и эукариот: 1.У прокариот отстутсвуют экзоны и интроны, поэтому отсутствуют этапы процессинга и сплайсинга. 2.У прокариот транскрипция и трансляция происходит одновременно, т.е. идет синтез РНК и уже начинается синтез ДНК. 3.У эукариот синтез различных видов РНК контролируется различными ферментами. У прокариот все типы РНК синтезируются одним ферментом 4.У эукариот каждый ген имеет свой собственный уникальный промотер, у прокариот один промотер может контролировать работу несколькихгенов. препараты Объясните какие последствия могут ожидать животную клетку, у которой в клеточном центре отсутствуют одна центриоль и лучистая сфера (астросфера). Центросомы обязательны для клеток животных, они принимают участие в формировании веретена деления и располагаются на полюсах, в неделящихся клетках определяют полярность клеток. При отсутствии данного органоида такая клетка не способна к пролиферации. У человека, больного цистинурией с мочой выделяются аминокислоты, которым соответствуют кодоны и-РНК: ЦЦУ, ГГУ, ЦУГ, гуг, уцг, гуц, ауа. У здорового человека в моче обнаруживаются аланин, серин, глутаминовая кислота, глицин. Какие аминокислоты выделяются только у больных цистинурией? Ответ: В условии задачи даны кодоны всех аминокислот, выделяющихся с мочой у больного цистинурией. По ним по таблице генетического кода определяются аминокислоты, находящиеся в моче у больного человека: пролин, глицин, лейцин, валин, серин, изолейцин. У здорового человека (по условию задачи) в моче обнаруживаются: аланин, серин, глутаминовая кислота, глицин. Исключаем их из списка аминокислот в моче больного.Остаются те аминокислоты, выделение которых характерно для цистинурии: пролин, лейцин, валин, изолейцин. Билет № 14 1). Дать расшифровку понятий: Насле́дственность — способность организмов передавать свои признаки и особенности развития потомству. Благодаря этой способности все живые существа сохраняют в своих потомках характерные черты вида. Клеточный центр — немембранный органоид, главный центр организации микротрубочек (ЦОМТ) и регулятор хода клеточного цикла в клетках эукариот. Граны — это стопки из тилакоидов, имеющих форму дисков. Хлоропласты могут содержать от 10 до 100 гран. Граны соединены строматическими тилакоидами, которые иногда называют также межграновыми тилакоидами, или ламеллами. Палиндром- относительно короткие взаимно комплементарные участки, имеющие «зеркальные» последовательности нуклеотидов, которые могут образовывать дуплексы. мРНК- РНК, которая в последовательности нуклеотидов в молекуле несет информацию, обеспечивающую синтез специфического белка непосредственно на ней самой, а также информацию о времени, количестве, месте и условиях синтеза этого белка. 2).Дополнить: 1. 1. Толщина мембрансоставляет около 7 нм. 2. Основная структура мембраны— фосфолипидный бислой. 3. Гидрофильные головы фосфолипидных молекулобращены наружу — в сторону водного содержимого клетки и в сторону наружной водной среды. 4. Гидрофобные хвостыобращены внутрь — они образуют гидрофобную внутреннюю часть бислоя. 5. Фосфолипидынаходятся в жидком состоянии и быстро диффундируют внутрибислоя— перемещаются в латеральном направлении. 6. Жирные кислоты, образующие хвосты фосфолипидных молекул, бывают насыщенными и ненасыщенными. В ненасыщенных кислотах имеются изломы, что делает упаковку бислоя более рыхлой. Следовательно, чем больше степень ненасыщенности, тем более жидкую консистенцию имеет мембрана. 7. Большая часть белков плавает в жидком фосфолипидном бислое, образуя в нем своеобразную мозаику, постоянно меняющую свой узор. 8. Белки сохраняют связь с мембраной, поскольку в них есть участки, состоящие из гидрофобных аминокислот, взаимодействующих с гидрофобными хвостами фосфо-липидов; вода из этих мест выталкивается. Другие участки белков гидрофильны. Они обращены либо к окружению клетки, либо к ее содержимому, т. е. к водной среде. 9. Некоторые мембранные белкилишь частично погружены в фосфолипидный бислой, тогда как другие пронизывают его насквозь. 10. К некоторым белкам и липидам присоединены разветвленные олигосахаридные цепочки, играющие роль антенн. Такие соединения называются соответственно гликопротеинами и гликолипидами. 11. В мембранах содержится также холестерол. Подобно ненасыщенным жирным кислотам он нарушает плотную упаковку фосфолипидов и делает их более жидкими. Это важно для организмов, живущих в холодной среде, где мембраны могли бы затвердевать. Холестерол делает мембраны также более гибкими и вместе с тем более прочными. Без него они бы легко разрывались. 12. Две стороны мембраны, наружная и внутренняя, различаются и по составу, и по функциям. 2. Элементарным явлением генетического уровня является: особь в ее развитии от момента зарождения до прекращения существования в качестве живой системы 3. Некодирующие участки(интроны) вырезаются из первичного транскрипта во время сплайсинга и не входят в состав зрелых РНК, т.е. не транслируются. 3. Раскрыть и охарактеризовать: 1. Клеточный цикл: это период существования клетки от момента её образования путем деления материнской клетки до собственного деления или гибели. Фазы: 1). Интерфаза или интеркинез - самая фаза клеточного цикла, которая занимает 70-90% всего клеточного цикла. Она может быть приготовлением к следующему разделу, или специализацией с остановкой митотической активности. Интерфаза имеет три периода. Постмитотические или пресинтетичний период (период G1, G - первая буква английского слова gar - промежуток) начинается сразу после телофазы и длится около 0,5 часов. до многих дней. Характеризует его отсутствие репликации ДНК и преимущество анаболических процессов над катаболическими, поскольку клетка должна наращивать свою массу после разделения, восстановить необходимый набор органелл, а также увеличивать кариолему, поверхность которой после разделения должна увеличиться суммарно (в обоих клетках) как минимум в 2,6 раза . В этот период усиливаются в клетке процессы транскрипции и трансляции, синтезируются особые триггерные (от англ. Trigger - спусковой механизм) белки, или активаторы S-периода. Они обеспечивают достижение клеткой определенного порога, или рестрикции (ограничения), после чего клетка вступает в S-период. 2). Синтетический период (S) - это период, в котором значительно падает синтез конститутивных и ферментативных белков, а функция клетки направляется на репликацию ДНК (с 2 с до 4 с) и синтез гистонов - основных белков, связанных с воспроизведением генома. Гистоны поступают из цитоплазмы в ядро и обеспечивают нуклеосомну упаковку синтезированной ДНК. Одновременно осуществляется удвоение центриоли. Длится этот период 6-12 часов, как в растительных, так и в животных клитинах.Постсинтетичний или премитотичний (передпрофазний, G2) период. Клетка готовится к митоза. Саморепликуючи органеллы делятся, растут транскрипционные и трансляционная активности, связанные главным образом с синтезом митотического веретена (белка тубулина). Под конец G2-периода с тубулина и динеину полимеризуются длинные микротубулы, которые заходят между хроматиды. В клетках, имеющих центросомы (у животных и грибов), последние делятся на две, которые определяют полюса деления. Продолжительность этого периода от 0,5 до 1 години.Функцию регуляции деления клетки или ее выхода из разделения осуществляют cdc (cell division cycle) гены, отвечающие за синтез белков, которые индуцируют деление и сдерживают его. На уровне точки R (при переходе из G1 в S-периода) вступает в действие сдерживающий фактор, который ограничивает возможность нерегулируемого размножения клеток. 3). Деление клетки. Рост организма осуществляется в результате разделения его клеток. Способность к делению - важнейшее свойство жизнедеятельности клетки. Во время деления клетка удваивает все свои структурные компоненты, в результате возникают две новые клетки. Наиболее распространенным способом деления клетки является митоз - непрямое деление клитини.Митоз - процесс образования двух дочерних клеток, идентичных исходной материнской клетке. Он обеспечивает обновление клеток в процессе их старения. Митоз состоит из четырех последовательных фаз, обеспечивающие равномерное распределение генетической информации и органелл между двумя дочерними клитинами.У профазе ядерная мембрана исчезает, хромосомы максимально спирализуються, становятся хорошо заметными. Каждая хромосома состоит из двух дочерних хроматид. Центриоли клеточного центра расходятся к полюсам, образуя веретено деления. В метафазе хромосомы располагаются в экваториальной плоскости, нити веретена деления соединены с центромерами хромосом. 4). Анафаза характеризуется различием дочерних хроматид каждой хромосомы к полюсам клетки. У каждого полюса находится такое же количество хромосом, которая была в исходной материнской клитини.В телофазе происходит разделение цитоплазмы и органелл, хромосомы деспирализуються, появляются ядро и ядрышко. В центре клетки образуется перегородка из клеточной мембраны. Так возникают две новые дочерние клетки, идентичные исходной материнско ИЛИ 1. G1 (постмитотическую) – фазА начального роста. На этом этапе происходит сборка мРНК, белков и других компонентов клетки. 2. S (синтетическую) – происходит репликация ДНК, которая приводит к удвоению генетического материала. В конце фазы образуются две одинаковые двойные спирали ДНК. Каждая из цепей дезоксирибонуклеиновой кислоты содержит одну спираль старую, а вторую – новую, которая образовалась по принципу комплементарности. 3. G2 2. (премитотическую) – идет процесс репарации, который включает в себя исправление ошибок, допущенных при синтезе ДНК в предыдущей фазе. Накапливаются питательные вещества, энергия, продолжают синтезироваться белки и РНК 4. ключевым звеном размножения является митотический цикл клетки, или пролиферативный, который непосредственно начинается после G2. Он представляет собой совокупность процессов, которые происходят в элементарной структурной единице живого от одного деления к другому и заканчиваются образованием дочерних клеток нового поколения. Митоз является основным типом деления соматических (не принимающих участия в половом размножении) элементарных единиц ядерных организмов. 2. Хромосомный набор: совокупность хромосом, свойственная клеткам данного организма. Различают два типа X. в.: гаплоидный — в зрелых половых клетках и диплоидный — в соматических клетках. При оплодотворении объединяются два гаплоидных X. н., привносимых мужской и женской гаметами, вследствие чего образуется зигота с диплоидным X. в. При мейозе снова происходит редукция диплоидного числа хромосом вдвое и образование гамет с гаплоидным X. в. Если изменения числа хромосом не кратны основному числу, X. в. называется гетероплиидиым -Кариоти́п — совокупность признаков (число, размеры, форма и т. д.) полного набора хромосом, присущая клеткам данного биологического вида. Определение кариотипа Внешний вид хромосом существенно меняется в течение клеточного цикла: в течение интерфазы хромосомы локализованы в ядре, как правило, деспирализованы и труднодоступны для наблюдения, поэтому для определения кариотипа используются клетки в одной из стадий их деления — метафазе митоза. Процедура определения кариотипа Для процедуры определения кариотипа могут быть использованы любые популяции делящихся клеток. Для определения человеческого кариотипа используют, как правило, лимфоциты периферической крови, переход которых от стадии покоя G0 к пролиферации провоцируют добавлением митогена фитогемагглютинина. Для определения кариотипа могут быть использованы также клетки костного мозга или первичная культура фибробластов кожи. Для увеличения числа клеток на стадии метафазы к культуре клеток незадолго перед фиксацией добавляют колхицин или нокадазол, которые блокируют образование микротрубочек, тем самым препятствуя расхождению хроматид к полюсам деления клетки и завершению митоза. После фиксации препараты метафазных хромосом окрашивают и фотографируют; из микрофотографий формируют так называемый систематизированный кариотип — нумерованный набор пар гомологичных хромосом, изображения хромосом при этом ориентируются вертикально короткими плечами вверх, их нумерация производится в порядке убывания размеров, пара половых хромосом помещается в конец набора. Q-окрашивание — окрашивание по Касперссону акрихин-ипритом с исследованием под флуоресцентным микроскопом. Чаще всего применяется для исследования Y-хромосом (быстрое определения генетического пола, выявление транслокаций между X- и Y-хромосомами или между Y-хромосомой и аутосомами, скрининг мозаицизма с участием Y-хромосом) G-окрашивание — модифицированное окрашивание по Романовскому — Гимзе. Чувствительность выше, чем у Q-окрашивания, поэтому используется как стандартный метод цитогенетического анализа. Применяется при выявлении небольших аберраций и маркерных хромосом (сегментированных иначе, чем нормальные гомологичные хромосомы) R-окрашивание — используется акридиновый оранжевый и подобные красители, при этом окрашиваются участки хромосом, нечувствительные к G-окрашиванию. Используется для выявления деталей гомологичных G- или Q-негативных участков сестринских хроматид или гомологичных хромосом. C-окрашивание — применяется для анализа центромерных районов хромосом, содержащих конститутивный гетерохроматин и вариабельной дистальной части Y-хромосомы. T-окрашивание — применяют для анализа теломерных районов хромосом. 3). Дать классификацию генов эукариот: 5. Ситуационные задачи Первая задачка, ответик: Да,содержание ДНК в сперматозоиде и яйцеклетке одинакого,так как потомство получает равное количество материала.Передается одинаковое количество хромосом(а хромосомы и содержат ДНК) Вторая задачка, ответик: У двух различных полипептидов оказались совпадающими начальный и концевой участки. Оба полипептида начинаются с аминокислоты метионина (мет), а кончаются аминокислотой аргинин (арг). Всегда ли совпадают первый и последний триплеты у структурных генов, в которых запрограммированы эти полипептиды? Для решения используйте таблицу генетического кода. Ответ: У структурных генов всегда совпадает 1-й триплет, так как метионин кодируется всего одним триплетом – кодон инициации – АУГ. Вероятность совпадения последнего триплета составляет 16,66%, поскольку аргинин кодируется 6-ю триплетами – ЦГУ, ЦГЦ, ЦГА, ЦГГ, АГА, АГГ (100%/6= 16,6%). (этопиздец) Билет №15 1. Дать расшифровку понятия: 1). Самовоспроизведение- способность живого организма, его органа, ткани, клетки или клеточного органоида или включения к образованию себе подобного 2). Микротрубочки- динамичные структуры, постоянно подвергающиеся полимеризации и деполимеризации, поддержание формы клетки, в составе центриолей они обеспечивают расхождения хромосом при делении клеток. 3). Нуклеосома- субъединица хроматина, состоящая из ДНК и набора из четырех пар гистоновых белков Н2А , Н2В , Н3 и Н4 одной молекулы гистона H1. Гистон Н1 связывается с линкернойДНК между двумя нуклеосомами. 4). Ген-инициатор- место начала считывания генетической информации (то место первичного прикрепления РНК-полимеразы (фермента, синтезирующего РНК на ДНК)— фермента, катализирующего реакции ДНК-зависимого синтеза и-РНК. Является местом начала транскрипции. Кроме того, промотор определяет, какая из двух цепей ДНК будет служит матрицей для синтеза иРНК. Промотор находится со стороны 5'-конца кодирующей цепи гена.) 5) рРНК- разновидность РНК, осуществление трансляции — считывания информации с мРНК при помощи адапторных молекул тРНК и катализ образования пептидных связей между присоединёнными к тРНК аминокислотами. 2. Дополнить: 1). Опроверг гипотезу (что он даун)- самозарождения. 2). Элементарной единицей организменного уровня является: ОСОБЬ 3). Вырезаются поврежденные участки ДНК: после чего ДНК-полимераза синтезирует правильный кусок ДНК. Завершается репарация сшиванием отдельных фрагментов цепи ДНК-лигазой. 2. Раскрыть и охарактеризовать: 1). АМИТОЗ: деление клеток простым разделением ядра надвое. При амитозе морфологически сохраняется интерфазное состояние ядра, хорошо видны ядрышко и ядерная оболочка. Репликация ДНК отсутствует. Спирализация хроматина не происходит, хромосомы не выявляются. Клетка сохраняет свойственную ей функциональную активность, которая почти полностью исчезает при митозе. При амитозе делится только ядро, причем без образования веретена деления, поэтому наследственный материал распределяется случайным образом. Отсутствие цитокинеза приводит к образованию двуядерных клеток, которые в дальнейшем не способны вступать в нормальный митотический цикл. При повторных амитозах могут образовываться многоядерные клетки. 2). КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ: 1. Клетка — элементарная структурная единица строения всех живых существ. 2. Клетки растений и животных самостоятельны, гомологичны друг другу по происхождению и структуре. 3. Клетка — элементарная живая система, единица строения, жизнедеятельности, размножения и индивидуального развития организмов. 4. Клетки всех живых организмов сходны по строению и химическому составу. 5. Новые клетки возникают только путем деления ранее существовавших клеток. 6. Клеточное строение организмов — доказательство единства происхождения всего живого. 3).Генетический код Генетический код – это система записи наследственной информации в молекулах нуклеиновых кислот, основанная на определённом чередовании последовательностей нуклеотидов в ДНК или РНК, образующих кодоны, соответствующие аминокислотам в белке. Генетический код имеет несколько свойств. 1. Триплетность. 2. Вырожденность или избыточность. 3. Однозначность. 4. Полярность. 5. Неперекрываемость. 6. Компактность. 7. Универсальность. Триплетность. Генетический код, как и многое сложно организованные система имеет наименьшую структурную и наименьшую функциональную единицу. Триплет – наименьшая структурная единица генетического кода. Состоит она из трёх нуклеотидов. Кодон – наименьшая функциональная единица генетического кода. Как правило, кодонами называют триплеты иРНК. В генетическом коде кодон выполняет несколько функций. Во-первых, главная его функция заключается в том, что он кодирует одну аминокислоту. Во-вторых, кодон может не кодировать аминокислоту, но, в этом случае, он выполняет другую функцию (см. далее). Как видно из определения, триплет – это понятие, которое характеризует элементарную структурную единицу генетического кода (три нуклеотидов). Кодон – характеризует элементарную смысловую единицу генома – три нуклеотида определяют присоединение к полипептидной цепочки одной аминокислоты. Вырожденность или избыточность. 61 из 64 триплетов кодируют 20 аминокислот. Такое трёхразовое превышение числа триплетов над количеством аминокислот позволяет предположить, что в переносе информации могут быть использованы два варианта кодирования. Во-первых, не все 64 кодона могут быть задействованы в кодировании 20 аминокислот, а только 20 и, во-вторых, аминокислоты могут кодироваться несколькими кодонами. Исследования показали, что природа использовала последний вариант. Однозначность. Каждый триплет (кроме бессмысленных) кодирует только одну аминокислоту. Таким образом, в направлении кодон – аминокислота генетический код однозначен, в направлении аминокислота – кодон – неоднозначен (вырожденный). Однозначен Кодон аминокислота Вырожденный И в этом случае необходимость однозначности в генетическом коде очевидна. При другом варианте при трансляции одного и того же кодона в белковую цепочку встраивались бы разные аминокислоты и в итоге формировались белков с различной первичной структурой и разной функцией. Метаболизм клетки перешёл бы в режим работы «один ген – несколько поипептидов». Понятно, что в такой ситуации регулирующая функция генов была бы полностью утрачена. Полярность Считывание информации с ДНК и с иРНК происходит только в одном направлении. Полярность имеет важное значение для определения структур высшего порядка (вторичной, третичной и т.д.). Ранее мы говорили о том, что структуры низшего порядка определяют структуры более высшего порядка. Третичная структура и структуры более высокого порядка у белков, формируются сразу же как только синтезированная цепочка РНК отходит от молекулы ДНК или цепочка полипептида отходит от рибосомы. В то время когда свободный конец РНК или полипептида приобретает третичную структуру, другой конец цепочки ещё продолжает синтезироваться на ДНК (если транскрибируется РНК) или рибосоме (если транскрибируется полипептид). Поэтому однонаправленный процесс считывания информации (при синтезе РНК и белка) имеет существенное значение не только для определения последовательности нуклеотидов или аминокислот в синтезируемом веществе, но для жёсткой детерминации вторичной, третичной и т.д. структур. Неперекрываемость. Код может быть перекрывающимся и не перекрывающимся. У большинства организмов код не перекрывающийся. Перекрывающийся код найден у некоторых фагов. Компактность. Между кодонами нет знаков препинания. Иными словами триплеты не отделены друг от друга, например, одним ничего не значащим нуклеотидом. Отсутствие в генетической коде «знаков препинания» было доказано в экспериментах. Универсальность. Код един для всех организмов живущих на Земле. Прямое доказательство универсальности генетического кода было получено при сравнении последовательностей ДНК с соответствующими белковыми последовательностями. Оказалось, что во всех бактериальных и эукариотических геномах используется одни и те же наборы кодовых значений. Есть и исключения, но их не много. Первые исключения из универсальности генетического кода были обнаружены в митохондриях некоторых видов животных. Это касалось кодона терминатора УГА, который читался так же как кодон УГГ, кодирующий аминокислоту триптофан. Были найдены и другие более редкие отклонения от универсальности. ЗАДАЧКА ОДИН, ОТВЕТИК: Микротельца или пероксисомы играют важную роль в метаболизме перекиси водорода, которая является сильнейшим внутриклеточным ядом и разрушает клеточные мембраны. В пероксисомах печени фермент каталаза составляет до 40% всех белков и выполняет защитную функцию. Вероятно, отсутствие данных ферментов, приводит к необратимым изменениям на уровне функционирования клеток, тканей и органов. ЗАДАЧКА ДВА, ОТВЕТИК: Пользуясь таблицей генетического кода, находим кодоны мРНК для каждой аминокислоты. Выстраиваем кодоны в цепь матричной РНК: 5/УУЦГУАААЦГГАЦАЦУУАУГЦГГА3/ по принципу комплементарности определяем вначале структуру матричной цепи ДНК, а затем, по тому же принципу, и кодирующую цепь. 3/ ААГЦАТТТГ ………..5/ 5/ ТТЦГТАААЦ ………..3/ |