Как осуществляется поступление генетической информации из ядра в рибосому: Помогите пожалуйста как осуществляется поступление генетической информации из ядра в

Зачет по теме «Наследственная информация и ее реализация в клетке» | Тест по биологии (10 класс):

Зачет по общей биологии 10 класс

 «Наследственная информация и реализация её в клетке»

Задание 1. Выберите один правильный ответ.

1. Кодовой единицей генетического кода является:

а)        нуклеотид:        в) триплет;

б)        аминокислота;         г) тРНК.

2. Однозначность генетического кода проявляется в том, что каждый триплет кодирует:

а)        несколько аминокислот;

б)        не более двух аминокислот;

в)        три аминокислоты;

г)        одну аминокислоту.

3. В ядре информация о последовательности аминокислот в молекуле белка с молекулы ДНК переписывается на молекулу:

а) глюкозы;       б) тРНК;          в) иРНК;               г) АТФ.

4. Соответствие триплета тРНК триплету в иРНК лежит в основе:

а)        взаимодействия тРНК с аминокислотой;

б)        передвижения рибосомы по иРНК;

в)        перемещения тРНК в цитоплазме;

г)        определения места аминокислоты в молекуле белка.

5. Транспортная РНК — это

а)        аминокислота;        в) липид;

б)        глюкоза;        г) нуклеиновая кислота.

6. «Знаки препинания» между генами — это кодоны (триплеты):

а)        не кодирующие аминокислот;

б)        на которых кончается транскрипция;

в)        на которых начинается транскрипция;

г)        на которых начинается трансляция.

7. Если антикодоны тРНК состоят только из триплетов АУА, то из какой аминокислоты будет синтезироваться белок?

а)        из цистеина                 в) из тирозина

б)        из триптофана                 г) из фенилаланина

8. Какой триплет тРНК комплементарен кодону ГЦУ на иРНК?

а) ЦГТ;             б) АГЦ;        в) ГЦТ;                г) ЦГА.

9. Сколько нуклеотидов в гене, кодирующем последовательность 60 аминокислот в молекуле белка?

а) 60                   6) 120                       в) 180             г) 240

         10. Молекулы ДНК представляют собой материальную основу наследственности, так как в них закодирована информация о структуре молекул:

а)        полисахаридов;        в) белков;

б)        липидов;        г) аминокислот.

Задание 2. Выберите три правильных ответа.

1. Каковы особенности реакций биосинтеза белка в клетке?

 а) Реакции носят матричный характер: белок синтезируется на иРНК.

б)        Реакции происходят с освобождением энергии.

в)        На химические реакции расходуется энергия молекул АТФ.

г)        Реакции сопровождаются синтезом молекул АТФ.

д)        Ускорение реакций осуществляется ферментами.

е)        Синтез белка происходит на внутренней мембране митохондрий.

2. В чем проявляется взаимосвязь биосинтеза белка и окисления органических веществ?

а)        В процессе окисления органических веществ освобождается энергия, которая расходуется в ходе биосинтеза белка.

б)        В процессе биосинтеза образуются органические вещества, которые используются в ходе окисления.

в)        В процессе фотосинтеза используется энергия солнечного света.

г)        Через плазматическую мембрану в клетку поступает вода.

д)        В процессе биосинтеза образуются ферменты, которые ускоряют реакции окисления.

е)        Реакции биосинтеза белка происходят в рибосомах с выделением энергии.

3. Какие из указанных процессов относятся к биосинтезу белка?

а)        Рибосома нанизывается на иРНК.

б)        В полостях и канальцах ЭПС накапливаются органические вещества.

в)        тРНК присоединяют аминокислоты и доставляют их к рибосоме.

г)        Перед делением клетки из каждой хромосомы образуются по две хроматиды.

д)        Присоединенные к рибосоме две аминокислоты взаимодействуют между собой с образованием пептидной связи.

е)        В ходе окисления органических веществ освобождается энергия.

Задание 3. Установите соответствие. Решите задачу.

                 1.Соотнесите вещества и структуры, участвующие в синтезе белка,

                   с их функциями, проставив рядом с цифрами нужные буквы.

1.Участок ДНК.        А) Переносит информацию на рибосомы.

2. иРНК.                             Б) Место синтеза белка.

3.РНК-полимераза      В) Фермент, обеспечивающий синтез иРНК

                     4.Рибосома                    Г) Источник энергии для реакций

                     5.Полисома                    Д) Мономер белка

                     6.АТФ                             Е) Группа нуклеотидов, кодирующих одну аминокислоту

                     7.Аминокислота         Ж) Ген, кодирующий информацию о белке

                     8.Триплет ДНК         3) Группа рибосом, место сборки белков

2. Если последовательность нуклеотидов в триплете ДНК — ЦТТ-АЦТ-ЦТТ, то сколько и какие аминокислоты закодированы в этой последовательности?

Задание 4. Дайте развернутый ответ.

                   1. Как осуществляется поступление генетической информации из ядра в рибосому?

Зачет по общей биологии 10 класс

 «Наследственная информация и реализация её в клетке»

Ключ:

1. Задание 1: 1 — в, 2 — г, 3 — в, 4 — г, 5 — г, 6 — а, 7 — б, 8 — г, 9-в, 10-в.

Задание 2: 1 — авд, 2 — абд, 3 — авд.

Задание 3: 1. 1 — Ж, 2 — А, 3 — В, 4 — Б, 5 — 3, 6 — Г, 7 — Д, 8 — Е.

2. Две глутаминовые кислоты со знаком препинания между ними.

Задание 4: 1. 1) Синтез иРНК на ДНК происходит в ядре в соответствии с принципом комплементарности 2) иРНК — копия участка ДНК, содержащая информацию о первичной структуре белка, перемещается из ядра к рибосоме; 3) Рибосома нанизывается на иРНК, где и происходит синтез белка.

2. 1) Расположение в рибосоме двух триплетов иРНК, их соединение с комплементарными им триплетами тРНК, доставляющими аминокислоты, с участием ферментов и энергии молекул АТФ; 2) Взаимодействие двух рядом расположенных аминокислот, доставленных к рибосоме тРНК, с образованием пептидных связей; 3) Перемещение рибосомы по иРНК на следующие триплеты, считывание информации до конца иРНК, рост полипептидной цепи за счет образования пептидных связей и отрыв её от рибосомы на конце иРНК.

Тест по биологии Генетическая информация в клетке. Генетический код и его свойства. Биосинтез белка 10 класс

Тест по биологии Генетическая информация в клетке. Генетический код и его свойства. Биосинтез белка 10 класс. Тест включает два варианта, в каждом по 12 заданий.

Вариант 1

А1. Система записи информации о последовательности расположения аминокислот в молекуле белка с помощью аналогичного расположения нуклеотидов в иРНК

1) специфичность
2) транскрипция
3) генетический код
4) трансляция

А2. Последовательность нуклеотидов участка молекулы ДНК, несущая информацию о первичной структуре одного белка

1) геном
2) генотип
3) ген
4) фенотип

А3. Каждые три нуклеотида молекулы ДНК образуют

1) белок
2) триплет
3) аминокислоту
4) липид

А4. Каждый триплет кодирует только одну аминокислоту. Этим свойством генетического кода является

1) универсальность
2) специфичность
3) триплетность
4) вырожденность

А5. Одни и те же триплеты кодируют одинаковые аминокислоты у всех организмов на Земле. Этим свойством генетического кода является

1) универсальность
2) специфичность
3) триплетность
4) вырожденность

А6. Конечный нуклеотид одного триплета не может служить началом другого триплета. Этим свойством генетического кода является

1) избыточность
2) неперекрываемость
3) триплетность
4) универсальность

А7. Процесс переписывания генетической информации с ДНК на иРНК

1) редубликация
2) транскрипция
3) репликация
4) трансляция

А8. В процессе трансляции

1) из аминокислот образуются белки
2) из нуклеотидов образуются нуклеиновые кислоты
3) из моносахаридов синтезируются полисахариды

4) из жирных кислот образуются жиры

А9. Трансляция — это …

1) удвоение ДНК
2) синтез иРНК на ДНК
3) синтез белка на рибосомах
4) синтез ДНК на тРНК

В1. Установите последовательность явлений и процессов, происходящих при биосинтезе белка. (В ответ запишите ряд букв.)

А. Образование пептидной связи
Б. Синтез молекулы иРНК на ДНК
В. Связывание молекулы иРНК с рибосомой
Г. Поступление молекулы иРНК из ядра в цитоплазму
Д. Процесс разрушения рибосомы
Е. Взаимодействие тРНК с аминокислотой метионином, с белково-синтезирующим комплексом (рибосомой и иРНК)

C1. Цитогенетическая задача.

Последовательность нуклеотидов фрагмента цепи ДНК: АПТГПТАГАГПТ. Определите последовательность нуклеотидов в иРНК, аминокислот в полипептидной цепи. Что произойдет в полипептиде, если в результате мутации во фрагменте гена выпадает третий триплет нуклеотидов? Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода.

Генетический код (иРНК)

Правила пользования таблицей

Первый нуклеотид в триплете берется из левого вертикального ряда, второй — из верхнего горизонтального ряда и третий — из правого вертикального.

Там, где пересекутся линии, идущие от всех трех нуклеотидов, и находится искомая аминокислота.

C2. Цитогенетическая задача.

Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК. Определите последовательность нуклеотидов в молекуле тРНК, если последовательность нуклеотидов фрагмента цепи ДНК: ГАЦАППАГЦАТЦГ. Определите кодон иРНК, к которому присоединяется эта тРНК, и аминокислоту, переносимую этой тРНК, если известно, что третий триплет ДНК шифрует ее антикодон. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода.

Вариант 2

А1.

Правилом перевода последовательности нуклеотидов в нуклеиновой кислоте в аминокислотную последовательность белка является

1) матричный синтез
2) транскрипция
3) генетический код
4) универсальность

А2. Участок ДНК, содержащий информацию о структуре одного белка

1) фенотип
2) ген
3) фермент
4) генотип

А3. Каждые три нуклеотида молекулы ДНК образуют

1) витамин
2) фермент
3) кодон
4) аминокислоту

А4. Одну аминокислоту кодирует последовательность из трех нуклеотидов. Этим свойством генетического кода является

1) универсальность
2) специфичность
3) триплетность
4) вырожденность

А5. Каждая аминокислота зашифрована более чем одним кодоном. Этим свойством генетического кода является

1) колинеарность
2) специфичность
3) универсальность
4) избыточность

А6. Транскрипция — это …

1) синтез белка на рибосомах
2) синтез иРНК на ДНК
3) удвоение ДНК
4) синтез ДНК на тРНК

А7. С помощью молекул иРНК осуществляется передача наследственной информации

1) из одной клетки в другую
2) от родителей потомству
3) из ядра к рибосоме
4) из рибосомы в ЭПС

А8. Процесс перевода последовательности нуклеотидов иРНК в последовательность аминокислот полипептидной цепи

1) редубликация
2) транскрипция
3) репликация
4) трансляция

А9. Процесс синтеза белковой молекулы осуществляется в

1) аппарате Гольджи
2) лизосоме
3) рибосоме
4) ядре

В1. Установите последовательность процессов, происходящих в процессе трансляции. (В ответ запишите ряд букв.)

А. Присоединение ко второму триплету иРНК транспортной РНК со второй аминокислотой
Б. Сборка рибосомы на иРНК
В. Возникновение между метионином и второй аминокислотой пептидной связи

Г. Перемещение рибосомы на один триплет
Д. Разрушение рибосомы при достижении триплета терминации
Е. Присоединение к первому триплету иРНК антикодона тРНК с аминокислотой метионин

С1. Цитогенетическая задача.

Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК. Определите последовательность нуклеотидов в молекуле тРНК, если последовательность нуклеотидов фрагмента цепи ДНК: ЦЦАПАЦПАГГАЦТ. Определите кодон иРНК, к которому присоединяется эта тРНК, и аминокислоту, переносимую этой тРНК, если известно, что третий триплет ДНК шифрует ее антикодон.

Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода.

Генетический код (иРНК)

Правила пользования таблицей

Первый нуклеотид в триплете берется из левого вертикального ряда, второй — из верхнего горизонтального ряда и третий — из правого вертикального. Там, где пересекутся линии, идущие от всех трех нуклеотидов, и находится искомая аминокислота.

C2. Цитогенетическая задача.

Последовательность нуклеотидов фрагмента цепи ДНК: ГЦТАЦГАТГГГАЦАГ. Определите последовательность нуклеотидов в иРНК, аминокислот в полипептид­ ной цепи. Что произойдет в полипептиде, если в результате мутации во фрагменте гена выпадает третий триплет нуклеотидов? Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода.

Ответы на тест по биологии Генетическая информация в клетке. Генетический код и его свойства. Биосинтез белка 10 класс
Вариант 1
А1-3
А2-3
А3-2
А4-2
А5-1
А6-2
А7-2
А8-1
А9-3
В1. БГВЕАД
С1. Схема решения задачи включает:
1) последовательность нуклеотидов в иРНК: УЦААЦЦААУЦУЦЦАА;
2) последовательность аминокислот в полипептиде: сер-тре-асн-лей-глн;

3) при выпадении третьего триплета нуклеотидов из цепи ДНК (ТТА) аминокислота (асн) не будет входить в состав полипептида (сер-тре-лей-глн). Белок изменит структуру и свойства.
С2. Схема решения задачи включает:
1) последовательность нуклеотидов в тРНК: ЦУГУЦАЦАУЦГУАГЦ;
2) кодон иРНК, к которому присоединяется тРНК: ГУА;
3) аминокислота, переносимая тРНК: валин (вал).
Вариант 2
А1-3
А2-2
А3-3
А4-3
А5-4
А6-2
А7-3
А8-4
А9-3
В1. БЕАВГД
С1. Схема решения задачи включает:
1) последовательность нуклеотидов в тРНК: ГГУЦАУГЦАУЦЦАУГ;
2) кодон и РНК, к которому присоединяется тРНК: ЦГУ;
3) аминокислота, переносимая тРНК: аргинин (арг).

С2. Схема решения задачи включает:
1) последовательность нуклеотидов в иРНК: ЦГАУГЦУАЦАЦУГУЦ;
2) последовательность аминокислот в полипептиде: арг-цис-тир-тре-вал;
3) при выпадении третьего триплета нуклеотидов из цепи ДНК (АТГ) аминокислота (тир) не будет входить в состав полипептида (арг-цис-тре-вал). Белок изменит структуру и свойства.

PDF версия для печати
Тест Генетическая информация в клетке. Генетический код и его свойства. Биосинтез белка 10 класс
(188 Кб)

РНК-мессенджер

| Описание и функция

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• Этот день в истории
• Викторины
• Подкасты
• Словарь
• Биографии
• Резюме
• Популярные вопросы
• Обзор недели
• Инфографика
• Демистификация
• Списки
• #WTFact
• Товарищи
• Галереи изображений
• Прожектор
• Форум
• Один хороший факт

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• Britannica объясняет
  В этих видеороликах Britannica объясняет различные темы и отвечает на часто задаваемые вопросы.
• Britannica Classics
  Посмотрите эти ретро-видео из архивов Encyclopedia Britannica.
• #WTFact Видео
  В #WTFact Britannica делится некоторыми из самых странных фактов, которые мы можем найти.
• На этот раз в истории
  В этих видеороликах узнайте, что произошло в этом месяце (или любом другом месяце!) в истории.
• Demystified Videos
  В Demystified у Britannica есть все ответы на ваши животрепещущие вопросы.

• Студенческий портал
  Britannica — лучший ресурс для учащихся по ключевым школьным предметам, таким как история, государственное управление, литература и т. д.
• Портал COVID-19
  Хотя этот глобальный кризис в области здравоохранения продолжает развиваться, может быть полезно обратиться к прошлым пандемиям, чтобы лучше понять, как реагировать сегодня.
• 100 женщин
  Britannica празднует столетие Девятнадцатой поправки, выделяя суфражисток и политиков, творящих историю.
• Britannica Beyond
  Мы создали новое место, где вопросы находятся в центре обучения. Вперед, продолжать. Просить. Мы не будем возражать.
• Спасение Земли
  Британника представляет список дел Земли на 21 век. Узнайте об основных экологических проблемах, стоящих перед нашей планетой, и о том, что с ними можно сделать!
• SpaceNext50
  Britannica представляет SpaceNext50. От полёта на Луну до управления космосом — мы изучаем широкий спектр тем, которые подпитывают наше любопытство к космосу!

Содержание

• Введение

Краткие факты

• Факты и сопутствующий контент

Генетическая информация и синтез белка

Учебники по биологии > Физиология человека > Генетическая информация и синтез белка

ДНК несет гены, кодирующие белки

Содержание

Генетический код

Гены представляют собой последовательности нуклеотидов ДНК, которые несут и передают информацию, определяющую последовательности аминокислот для синтеза белка . Каждая молекула ДНК содержит множество генов. Геном в совокупности относится ко всей генетической информации, закодированной в клетке. За исключением репродуктивных клеток, все клетки человека содержат 46 молекул ДНК в каждом клеточном ядре. Каждая молекула ДНК соответствует хромосоме. Каждая хромосома упакована белками, называемыми гистонами. Комплекс хромосом и гистонов называют нуклеосомами.

Молекулы РНК отвечают за передачу информации от ДНК к месту синтеза белка. Сами молекулы РНК синтезируются в соответствии с информацией, закодированной в ДНК.
транскрипция трансляция

ДНК -> мРНК -> белок

Напомним, что нуклеотиды ДНК состоят из длинных цепочек оснований. Триплетный код представляет собой последовательность из трех оснований на одной цепи ДНК. Каждый триплетный код «читается» и требует определенной аминокислоты. Напомним, что в ДНК есть 4 основания (гуанин, аденин, цитозин, тимин) и 20 аминокислот, которые связаны друг с другом в различном порядке, образуя различные белки. 4 основания могут быть организованы в 64 различных триплетных кода (последовательность из трех оснований). Шестьдесят один (61) код соответствует одной из 20 аминокислот, данная аминокислота может быть указана более чем одним триплетным кодом, в то время как оставшиеся три триплетных кода действуют как стоп-сигналы и скорее заканчивают белковую цепь. чем добавление аминокислоты. По мере считывания триплетных кодов к растущей цепи добавляется соответствующая аминокислота, и конечным результатом является белок, определяемый информацией ДНК. Генетический код универсален во всех клетках.

Синтез белка

Транскрипция: синтез мРНК

Первым делом в синтезе белка является распутывание двойной спирали ДНК и разделение двух нитей нуклеотидов. Одна из нитей будет служить матрицей и будет определять последовательность нуклеотидов РНК. Нить матрицы определяется наличием определенной последовательности нуклеотидов ДНК, называемой промотором. Последовательность расположена ближе к началу гена. РНК-полимераза — это фермент, который соединяет выровненные рибонуклеотиды в цепь. Когда триплетные коды достигают стоп-последовательности или стоп-сигнала, РНК-полимераза заканчивает цепь и затем высвобождает РНК-транскрипт. В качестве последнего штриха, серия адениновых нуклеотидов, называемая 9.0165 поли А-хвост добавляют к концу транскрибируемой цепи РНК. Хвост жизненно важен, поскольку он дает сигнал, необходимый для того, чтобы позволить РНК выйти из ядра, а затем соединиться с рибосомами в цитоплазме, где из закодированной информации будут синтезироваться белки.
В ДНК последовательности из трех оснований называются триплетными кодами, а в РНК последовательности из трех оснований, определяющие одну аминокислоту, называются кодонами. Следовательно, триплетные коды и кодоны аналогичны по функциям. Вся последовательность нуклеотидов во всей цепи матрицы транскрибируется в первичный транскрипт РНК. Только определенные сегменты этого гена на самом деле кодируют аминокислоты. Сегменты называются экзонами, а некодирующие сегменты между экзонами называются интронами. Интроны отделяются от гена сплайсосомой, образуя непрерывную последовательность экзонов; последовательность теперь называется мРНК.

Трансляция: синтез полипептидов

После удаления интронов мРНК выходит в цитоплазму через ядерные поры и связывается с рибосомой. Каждая рибосома состоит из белков и класса РНК, называемого рибосомной РНК (рРНК), которая представляет собой цепь, транскрибируемую с ДНК в ядрышке.

Транспортная РНК (тРНК) является связующим звеном между аминокислотой и ее кодоном мРНК, поскольку молекула тРНК в форме листьев клевера может соединяться с обоими. Транспортная РНК синтезируется в ядре до того, как она выйдет в цитоплазму. Фермент, называемый аминоацил-тРНК-синтетазой (их 20, специфичных для каждой аминокислоты), связывает определенные аминокислоты с молекулами тРНК. Затем молекула тРНК и аминокислота спариваются с мРНК с последовательностью из трех оснований, называемой антикодоном. Антикодон определяет аминокислоту.

Сборка белка представляет собой трехстадийный процесс:

1. Инициация полипептидной цепи начинается со связывания антикодона в комплексе аминокислота-тРНК с соответствующим кодоном в комплексе мРНК-рибосома. Это начальное связывание управляется ферментами, называемыми факторами инициации; активность этих ферментативных факторов регулирует скорость синтеза белка. Фаза инициации — самая медленная из трех фаз в процессе сборки.
2. Удлинение полипептидной цепи – вторая фаза. Каждая аминокислота, вводимая в цепь на молекуле тРНК, связана пептидной связью с концом растущей белковой цепи; свободная тРНК затем высвобождается из рибосомы и присоединяется к другой аминокислоте.
3. Рибосома действует как «считыватель», и когда она достигает терминирующей последовательности в мРНК, связь между полипептидной цепью и тРНК разрывается. Готовый белок затем высвобождается из рибосомы, и рибосома становится доступной для следующей нити мРНК, исходящей из ядра.

Когда небольшие белки выходят из рибосомы, они подвергаются сворачиванию. Более крупные белки будут складываться в углублении небольшой полой белковой камеры, называемой шаперонами. Если что-то должно быть добавлено к белковой цепи, например производные углеводов или липидов, это происходит в месте шаперона. В конце концов, молекулы мРНК расщепляются на нуклеотиды цитоплазматическими ферментами.

Митохондриальная ДНК не имеет интронов. Каждая митохондрия имеет полный набор механизмов для производства собственных белков, остальное обеспечивает ядерная ДНК.

Регуляция синтеза белка

Сигналы внутри или снаружи клетки могут включать или выключать транскрипцию генов. Эта регуляция осуществляется посредством аллостерической или ковалентной модуляции класса ферментов, называемых факторами транскрипции. Преинициаторный комплекс в промоторной области формирует эти факторы и активирует или репрессирует процесс инициации (такой как разделение цепей ДНК, активация РНК-полимеразы).

Белковая секреция

Белки, секретируемые из клетки, имеют сигнальную последовательность, которая связывается со специфическим мембранным белком на поверхности гранулярного эндоплазматического ретикулума и направляется в его просвет, внутри которого сигнальная последовательность удаляется, а углеводные группы присоединены (почти все секретируемые белки являются гликопротеинами). Части ретикулума отпочковываются, образуя пузырьки, содержащие белки. Везикулы мигрируют в аппарат Гольджи и сливаются с мембраной Гольджи. В Golgi группы могут быть добавлены или удалены в соответствии с конечным назначением белков. Затем белки упаковываются в везикулы, которые отпочковываются от поверхности мембраны Гольджи и перемещаются к плазматической мембране, где они сливаются и высвобождают свое содержимое во внеклеточную жидкость посредством процесса, называемого экзоцитозом.

Репликация и экспрессия генетической информации

Каждая клетка имеет 44 аутосомы, хромосомы, содержащие гены, продуцирующие белки, определяющие структуру и функции клетки, и 2 половые хромосомы, содержащие гены, определяющие пол. Каждый родитель вносит половину этих (22) аутосом и (1) половых хромосом. Каждая пара аутосом имеет гомологичные гены, кодирующие один и тот же белок.

Каждый раз, когда клетка делится, все 46 хромосом, каждая из которых соответствует молекуле ДНК, должны быть реплицированы, и идентичные копии должны быть переданы каждой из новых дочерних клеток. Следовательно, все клетки (кроме сперматозоидов и яйцеклеток) имеют одинаковый набор ДНК (и, следовательно, генов). Что отличает одну клетку от другой, так это дифференциальная экспрессия различных наборов генов.

Репликация ДНК

ДНК — единственная молекула в клетке, способная воспроизводить себя без получения информации от какого-либо другого компонента клетки. Во время репликации две нити двойной спирали расходятся, и каждая открытая нить действует как матрица, к которой присоединяются свободные дезоксирибонуклеотидтрифосфаты. Затем фермент ДНК-полимераза связывает свободные нуклеотиды, образуя цепь, комплементарную каждой цепи матрицы, образуя две идентичные молекулы ДНК.

Ферменты, способствующие репликации, прикрепляются к ДНК непосредственно перед местом разделения нитей. Для того чтобы ферменты находили место для закрепления, когда процесс репликации достигает конечного сегмента молекулы ДНК, фермент, называемый теломеразой, добавляет повторяющуюся последовательность, называемую теломера , на конце молекулы ДНК. В отсутствие теломеразы каждая репликация приводит к укорочению молекулы ДНК. Любая ошибка в базовой последовательности во время репликации исправляется с помощью механизма, называемого корректурой.

Деление клетки и клеточный цикл

Период между концом одного деления и началом следующего называется интерфазой . Клетка проводит большую часть своего времени в интерфазе, которую можно разделить на:

1. Gl (Gap 1) : Период от конца одного деления до фазы S.
2. S (Синтез) : Период, когда происходит репликация ДНК после фазы G1.
3. G2 (Пробел 2) : Короткий интервал между окончанием S-фазы и фактическим делением клетки.

М-фаза — собственно клеточное деление, состоящее из ядерного деления, митоза , и цитоплазматического деления, цитокинеза .

Двумя критическими контрольными точками, которые контролируют ход клеточного цикла, являются границы GI – S и G2 – M.

Некоторые клетки, например, стволовые клетки, непрерывно делятся и непрерывно проходят через последовательные клеточные циклы, в то время как некоторые клетки, например нервные клетки, редко делятся и проводят большую часть своего времени в фазе, называемой G0, которая представляет собой остановленную G1 без входа в фаза С. Go может быть временной фазой, и клетка может повторно войти в активный клеточный цикл после получения подходящих сигналов от белков, называемых факторами роста, которые контролируют синтез ферментов, киназ цикла клеточного деления (киназы cdc) и циклинов.

В результате репликации молекулы ДНК образуются две идентичные цепи, называемые сестринскими хроматидами; соединяются вместе в точке, называемой центромерой. Непосредственно перед клеточным делением имеется 46 хромосом, каждая из которых состоит из двух хроматид. Ядерная оболочка разрывается, центромеры хромосом сцепляются с нитями веретена, состоящими из микротрубочек, выходящих из центросомы. 2 центриоли центросомы делятся, и пара перемещается в противоположные стороны клетки.

Сестринские хроматиды расходятся на центромере и движутся к противоположным центриолям. Цитокинез окончательно делит клетку на две части. Волокна веретена распадаются, вновь появляется ядерная мембрана и раскручиваются хроматиды.

Мутация

Любое изменение последовательности нуклеотидов ДНК, вызванное факторами, называемыми мутагенами, которые разрывают химические связи в ДНК и приводят к потере или включению сегментов. Это также происходит естественным образом из-за ошибок во время репликации.

Типы мутаций:

1. Точечная мутация – Одно основание заменяется другим. Может изменить или не изменить аминокислотную последовательность из-за избыточности генетического кода.
2. Добавление/удаление — Добавляются или удаляются целые участки ДНК, что приводит к неправильному прочтению кода или потере набора генов.

Мутация может не иметь никакого эффекта, если:

• Мутация происходит в сегменте интрона
• Измененная аминокислота не влияет на структуру и функцию полипептида
• Гомологичный ген интактен и способен продуцировать интактный белок
• Аминокислота может быть получена из внешних источников.

Мутация в сперматозоиде или яйцеклетке не влияет на индивидуума, но влияет на потомство.

Мутации могут способствовать внесению вариаций, некоторые из которых могут быть лучше с точки зрения конкуренции.

Механизмы восстановления ДНК

В клетках имеется ряд ферментативных механизмов, которые могут восстанавливать одну измененную цепь ДНК на основе матрицы, обеспечиваемой неповрежденной цепью.

Генофонд

Аллели — это варианты одного и того же гена. От каждого родителя передается по одному аллелю каждого гена. Если оба аллеля идентичны, индивидуум гомозиготен по этому гену, если два различны, индивидуум гетерозиготен. Совокупность аллелей у особи называется ее генотипом. Экспрессия генотипов в белки, производящие специфическую структурную и функциональную форму, называется фенотипом.

Каждый гомологичный аллель гена (за исключением генов в половых хромосомах) может быть транслирован в белки. Если только один из аллелей активен и дает признак, его называют доминантным аллелем. Если оба аллеля должны быть активны для получения определенного признака, такие аллели называются рецессивными.

Генетическое заболевание может быть результатом наследования мутантных генов, которые вызывают аномальную структуру или функцию. Семейная гиперхолестеринемия, муковисцидоз, серповидноклеточная анемия, гемофилия, мышечная дистрофия являются моногенными заболеваниями. Полигенные заболевания возникают в результате нескольких дефектных генов, каждый из которых сам по себе малоэффективен. Примерами являются диабет, гипертония и рак.

Хромосомные болезни возникают в результате добавления или делеции целых хромосом или их частей во время мейоза. Примером может служить синдром Дауна или трисомия 21, при которой яйцеклетка имеет дополнительную копию хромосомы 21.

Рак

Рак — это генетическое заболевание, которое обычно не передается по наследству. Возникают в результате мутаций в соматических клетках. Приводит к отказу системы контроля, которая регулирует клеточное деление, и приводит к неконтролируемому росту.
Доминантные гены, вызывающие рак, называемые онкогенами, кодируют аномальные формы рецепторов клеточной поверхности, которые связывают факторы роста и производят непрерывный сигнал роста. Рецессивные гены, вызывающие рак, называемые генами-супрессорами опухолей, не могут продуцировать белки, которые ингибируют различные этапы репликации клеток.
Аномальная репликация клеток образует тканевую массу, называемую опухолью . Если эти клетки остаются локализованными, это называется доброкачественной опухолью, если они проникают в окружающие ткани, это называется злокачественной опухолью.

Рак, развивающийся в эпителиальных клетках, называется карциномой, в мышечных клетках — саркомой, а в лейкоцитах — лимфомой. Наиболее часто поражаются легкие, толстая кишка и молочная железа. Заболеваемость раком увеличивается с возрастом из-за накопления дефектных мутаций.
Мутагены, повышающие вероятность раковой трансформации клетки, называются канцерогенами.

Генная инженерия

Модификация последовательности оснований молекулы ДНК путем добавления или удаления оснований. Включает:

1. Разрезание цепей ДНК в определенных местах, называемых сайтами рестрикции, бактериальными ферментами, называемыми нуклеазами рестрикции.
2. Связывание полученных интересующих фрагментов с другой молекулой ДНК с помощью фермента, называемого лигазой.
   Процесс переноса ДНК из одного организма в другой называется трансфекцией, а организм, в который произошел такой перенос, называется трансгенным организмом.

Бактерии могут быть трансфицированы человеческими генами для производства больших количеств человеческих белков. Включает производство ДНК без интронов, называемой комплементарной ДНК (кДНК), с использованием вирусного фермента, называемого обратной транскриптазой, на матрице мРНК. Потребность в кДНК возникает из-за того, что бактериальная ДНК не имеет ни интронов, ни механизма их сплайсинга.

 

Credit: Amoeba Sisters

Викторина

Выберите лучший ответ.

1. Последовательности нуклеотидов ДНК, несущие и передающие информацию, определяющую аминокислотные последовательности для синтеза белков

РНК

Белки

Гены

Углеводы

2.