1. Только в состав днк (но не рнк) входит основание:
ТЕМА «НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ: СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ. БИОСИНТЕЗ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ И БЕЛКОВ. ОБМЕН НУКЛЕОТИДОВ». ВАРИАНТ 1
ВЫБЕРИТЕ ОДИН ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ
А. Тимин;
Б. Цитозин;
В. Урацил;
Г. Гуанин;
Д. Аденин.
2. Аденин – это:
А. Пуриновое основание;
Б. Моносахарид;
В. Пиримидиновое основание;
Г. Карбоновая кислота;
Д. Дисахарид.
3. Специфичность различных т-РНК определяется:
Б. Антикодоновой петлей;
В. Псевдоуридиловой петлей;
Г. Дигидроуридиловой петлей.
4. Первичная структура ДНК и РНК обеспечена химическими связями:
гликозидными
фосфодиэфирными
пептидными
гидрофобными
водородными
5. В состав хроматина входят:
Гистоны
РНК
Триглицериды
ДНК
Плазмиды
6. Ключевой компонент биосинтеза уридинмонофосфата:
А. Карбамоилфосфат.
В. Тиоурацил.
С. ГТФ
D. НАДФ
Е. Рибозо-5-фосфат.
7. Инициирование синтеза белка N-формилметионил-тРНК:
А. Характерно для прокариот.
В. Характерно для эукариот.
С. Характерно для прокариот и для эукариот.
D. Характерно для животных, исключая человека.
Е. Ни один ответ не верен.
8. Вырожденность генетического кода означает, что:
А. данный триплет нуклеотидов может кодировать больше, чем одну аминокислоту
ВАРИАНТ 1
В. не существует перерывов в кодовой последовательности
С. третий нуклеотид кодона не является важным для кодирования
D. данная аминокислота может кодироваться более чем одним триплетом нуклеотидов
Е. кодоны недвусмысленны.
9. Среди ниже перечисленных нуклеотидом является
А. аденин
В. аденозин
С. дезоксирибозо-5-фосфат
D. аденозинмонофосфат
Е. тимидин
10. На увеличение мочевой кислоты в организме не влияет:
А. нарушение выведения ее из организма
Б. введение глюкозы
В. повышение ее синтеза
Г. избыточное потребление продуктов, богатых нуклеиновыми кислотами
Д. повышенный распад клеток и тканей, богатых ядрами
11. Как называется синтез РНК?
1) Транскрипция
2) Трансляция
3) Репликация
4) Модификация
5) Процессинг
12. Функцию раскручивания двойной спирали ДНК в репликационной вилке у E. coli выполняет:
А. Хеликаза.
Б. Праймаза.
В. Рестриктаза.
Г. SSB-белки.
13. Депуринизация ДНК обнаруживается и удаляется:
А. ДНК – N – гликозидазами.
В. ДНК – полимеразой.
Г. ДНК – лигазой.
14. Сплайсинг м-РНК не связан с:
А. Вырезанием интронов и соединением экзонов.
Б. Участием мя-РНК.
В. Образованием сплайсомы.
Г. Эндоплазматическим ретикулулом.
15. Какие изменения в структуре белка вызывает замена одного нуклеотида в кодоне без изменения смысла кодона?
А. Белок не изменен.
Б. Происходит замена одной аминокислоты на другую.
В. Синтез пептидной цепи прерывается и образуется укороченный продукт.
Г. Белок функционально не активен.
ТЕМА «НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ: СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ. БИОСИНТЕЗ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ И БЕЛКОВ. ОБМЕН НУКЛЕОТИДОВ».
ВЫБЕРИТЕ ОДИН ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ
1. Выберите верное утверждение. Адениловая кислота — это
А. Углевод;
Б. Азотистое основание;
В. Кислота;
Г. Нуклеотид.
2. Пиримидиновый нуклеозид — это;
А. Уридин;
Б. Гуанозин;
В. Гуанин;
Г. Урацил;
Д. Аденозин.
3. Укажите роль т-РНК в процессе трансляции:
А. Защитная.
Б. Матричная.
В. Адапторная.
Г. Каталитическая.
4. Какой нуклеотид из перечисленных не входит в состав ДНК ?
дТДФ
дГМФ
дУМФ
дЦМФ
дАМФ
5. Упаковка ДНК в ядре связана с образованием:
Микросом
Нуклеосом
Ядрышка
Рибосом
Мембран
6. Основной продукт катаболизма пиримидинов у человека:
А. β-аланин.
В. Аллантоин.
С. Гипоксантин.
D. Билирубин.
Е. Мочевая акислота.
7. Свойством т-РНК является:
А. Терминальный 3′-фосфат.
В. Терминальная ЦЦА-последовательность.
С Наличие двух различных антикодонов.
D. Молекула тРНК не имеет спирализованных участков
Е. В состав антикодона входят 4 нуклеотида.
8. Аминокислоты в процессе своей активации взаимодействуют с
А. Псевдоуридиловой петлей тРНК
В. Кодоном мРНК
ВАРИАНТ 2
С. Антикодоном тРНК
D. Фосфатом на 5′-конце тРНК
E. 3′-ОН-группой рибозы концевого аденозина тРНК
9. Мочевая кислота повышается в сыворотке при:
А. гастрите, язвенной болезни
Б. гепатитах
В. лечении цитостатиками
Г. эпилепсии, шизофрении
Д. всех перечисленных заболеваниях
10. Болезни пуринового обмена все, за исключением:
1) подагра
2) синдром Леш-Нихана
3) мочекислый диатез
4) ксантинурия
5) оротацидурия
11. Какие особенности строения не характерны для вторичной структуры ДНК?
А. Построена из двух полинуклеотидных цепей.
Б. Цепи антипараллельны.
В. Цепи параллельны.
Г. Обе цепи закручены в спираль, имеющую общую ось.
Д. Азотистые основания комплементарны друг другу.
12. Выберите фермент репликации, участвующий в образовании 3’, 5’-фосфодиэфирной связи:
А. ДНК-хеликаза.
Б. ДНК-лигаза.
В. ДНК-топоизомераза I.
Г. ДНК-топоизомераза II.
13. Дефекты в репарационной системе приводят к:
А. Пигментная ксеродерма.
Б. Сахарный диабет.
В. Подагра.
Г. Синдром Леша — Нихена.
14. Участок т–РНК, связывающийся с аминокислотой, это:
А. Антикодоновая петля.
Б. Дегидроуридиловая-Uh3-петля.
В. Псевдоуридиловая ψ – петля.
Г. ССА–ОН участок на 3’ конце.
Д. Нуклеотид фосфатной группы на 5’конце.
15. Какое изменение в структуре белка вызывает нонсенс-мутация при замене одного нуклеотида в кодоне:
А. Белок не изменен.
Б. Происходит замена одной аминокислоты на другую.
В. Синтез пептидной цепи прерывается и образуется укороченный продукт.
Г. Синтезируется пептид со «случайной» последовательностью аминокислот.
ТЕМА «НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ: СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ. БИОСИНТЕЗ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ И БЕЛКОВ. ОБМЕН НУКЛЕОТИДОВ». ВАРИАНТ 3
ВЫБЕРИТЕ ОДИН ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ
Тест по биологии (10 класс) на тему: Тесты «Нуклеиновые кислоты»
Предмет – Биология
Тема теста – Нуклеиновые кислоты
Номер класса – 10 класс
1. Какой сахар входит в состав молекулы ДНК
а) триозы
б) тетрозы
в) пентозы
г) гексозы
2. Закономерность соотношения Аденина к Тимину, Гуанина к Цитозину получило название
а) правило Ньюиса
б) правило Чаргаффа
в) правило Геккеля
г) правило Уотсона
3. Аденин с Тимином в двухцепочечной молекуле ДНК соединяется
а) одной водородной связью
б) двумя водородными связями
в) тремя водородными связями
г) четырьмя водородными связями
4. Какие связи образуются между нуклеотидами Г (гуанином) в одной цепи молекулы ДНК и нуклеотидами Ц (цитозином) во второй цепи
а) две пептидные
б) три ионные
в) три водородные
г) одна пептидная
5. Сколько полинуклеотидных нитей входит в состав двух молекул ДНК
а) одна
б) две
в) три
г) четыре
6. К пиримидиновым азотистым основаниям, входящим в состав ДНК, относятся
а) аденин и тимин
б) урацил и цитозин
в) аденин и гуанин
г) цитозин и тимин
7. Если цепь ДНК содержит 34 % нуклеотидов А, то чему должно равняться количество Г?
а) 34 %
б) 32 %
в) 16 %
г) 68 %.
8. ДНК в клетках присутствует в
а) только в ядре
б) в рибосомах
в) в комплексе Гольджи и в цитоплазме
г) в ядре, пластидах и митохондриях
9. Азотистые основания, производные пурина
а) аденин и тимин
б) тимин и цитоцин
в) аденин и гуанин
г) урацил
10. Сколько пар нуклеотидов составляет один оборот спирали молекулы ДНК
а) 3 пары нуклеотидов
б) 6 пар нуклеотидов
в) 10 пар нуклеотидов
г) 12 пар нуклеотидов
11. Какое количество водородных связей во фрагменте ДНК — АТГГАТАГТЦЦТАТГТЦ:
а) 16
б) 34
в) 17
г) 41
12. Нуклеиновые кислоты впервые открыты
а) Н.И.Вавиловым
б) Ф. Мишером
в) Т. Морганом
г) С.С.Четвериковым
13. Какими свойствами обладает молекула РНК
а) способна к редупликации
б) лабильна
в) стабильна
г) является двойной спиралью
14. Какое из перечисленных соединений не входит в состав РНК
а) рибоза
б) остаток фосфорной кислоты
в) урацил
г) тимин
15. Сколько видов нуклеиновых кислот существует в природе
а) одна
б) две
в) четыре
г) множество
Ключи к тесту по теме «Нуклеиновые кислоты»
1 — в
2 — б
3 — б
4 — в
5 – г
6 – г
7 – в
8 – г
9 – в
10 – в
11 – г
12 – б
13 – б
14 – г
15 — б
§7. Нуклеиновые кислоты
1. Какие типы нуклеиновых кислот существуют? Что является мономерами нуклеиновых кислот?
|
а) Азотистые основания; б) аминокислоты; в) РНК; г) ДНК; |
д) моносахариды; е) нуклеотиды; ж) фосфорная кислота. |
Существует два типа нуклеиновых кислот: в) РНК, г) ДНК.
Мономерами нуклеиновых кислот являются: е) нуклеотиды.
2. Опишите строение нуклеотида. Каким образом могут соединяться нуклеотиды в молекуле ДНК?
Нуклеотид состоит из азотистого основания, пятиуглеродного сахара (пентозы) и остатка фосфорной кислоты. В составе нуклеотида ДНК содержится одно из четырёх азотистых оснований (аденин, гуанин, цитозин или тимин), пятиуглеродный сахар представлен дезоксирибозой. В нуклеотиде РНК азотистое основание представлено аденином, гуанином, цитозином или урацилом, а пятиуглеродный сахар – рибозой.
Молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей. Нуклеотиды в составе каждой цепи соединены между собой ковалентными связями. Эти связи образуются между остатком фосфорной кислоты одного нуклеотида и пентозой другого нуклеотида. Парные нуклеотиды противоположных цепей ДНК соединены водородными связями, причём между аденином и тимином образуется две водородных связи, а между гуанином и цитозином – три. Такое соответствие парных нуклеотидов называется комплементарностью.
3. Установлена последовательность нуклеотидов одной из цепей ДНК: ЦТГАГТТЦА. Определите порядок нуклеотидов комплементарной цепи.
В молекуле ДНК аденин (А) комплементарен тимину (Т), а гуанин (Г) – цитозину (Ц), поэтому порядок нуклеотидов комплементарной цепи ДНК будет следующим: ГАЦТЦААГТ.
4. Охарактеризуйте пространственную структуру молекулы ДНК.
Молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей, закрученных вокруг общей оси, и представляет собой двойную спираль диаметром около 2 нм (наподобие винтовой лестницы). Каждый виток спирали включает 10 пар нуклеотидов и имеет длину 3,4 нм. Противоположные цепи ДНК комплементарно дополняют друг друга, поскольку нуклеотиды этих цепей образуют пары (А и Т, Г и Ц). Между парными нуклеотидами возникают водородные связи, стабилизирующие двойную спираль ДНК.
5. Какие типы РНК содержатся в клетке? Сравните их по выполняемым функциям, особенностям строения и процентному содержанию от общего количества РНК в клетке.
В клетке содержится три типа РНК: рибосомные (рРНК), транспортные (тРНК) и информационные, или матричные (иРНК, мРНК). Функции всех типов РНК связаны с процессами синтеза белка.
Молекулы рРНК выполняют структурную функцию. В комплексе с особыми белками они приобретают определённую пространственную конфигурацию и образуют рибосомы (а точнее, субъединицы рибосом), на которых происходит синтез белков из аминокислот.
Транспортные РНК осуществляют перенос аминокислот к рибосомам и участвуют в процессе синтеза белка. Молекулы тРНК сравнительно небольшие (в среднем состоят из 80 нуклеотидов), благодаря внутримолекулярным водородным связям они имеют специфическую пространственную структуру, напоминающую лист клевера.
Информационные или матричные РНК (иРНК, мРНК) наиболее разнородны по размерам и структуре. Они содержат информацию о структуре определённых белков и служат матрицами в ходе синтеза этих белков на рибосомах.
Рибосомные РНК составляют около 80% всех РНК клетки, транспортные – около 15%, информационные – 3-5%.
6. Сравните по различным признакам ДНК и РНК. Выявите черты их сходства и различия.
Сходство:
● Являются органическими веществами, биополимерами, относятся к нуклеиновым кислотам.
● Построены из нуклеотидов, в состав каждого из них входит азотистое основание, пентоза и остаток фосфорной кислоты. Азотистые основания аденин (А), гуанин (Г) и цитозин (Ц) входят как в состав нуклеотидов ДНК, так и в состав нуклеотидов РНК.
● Молекулы образованы атомами углерода (С), водорода (Н), кислорода (О), азота (N) и фосфора (Р).
● Содержатся в клетках всех живых организмов, являются носителями генетической (наследственной) информации.
Различия:
● В состав нуклеотидов ДНК входит остаток пятиуглеродного сахара дезоксирибозы, а нуклеотиды РНК содержат остаток рибозы. Азотистое основание тимин (Т) может входить только в состав нуклеотидов ДНК, а урацил (У) встречается только в составе нуклеотидов РНК.
● Молекула ДНК двухцепочечная (за редким исключением), имеет вид двойной спирали. Молекулы РНК обычно одноцепочечные, могут иметь различную пространственную конфигурацию. Полинуклеотидные цепи РНК значительно короче цепей ДНК.
● В клетках эукариот основная часть ДНК содержится в ядре (собственные небольшие молекулы ДНК имеют только митохондрии и хлоропласты). Молекулы РНК находятся не только в ядре, но и в цитоплазме клеток – в составе некоторых органоидов (рибосом, митохондрий, хлоропластов), в гиалоплазме.
● В клетке ДНК обеспечивает хранение наследственной информации (т.е. информации о структуре белков) и её передачу дочерним клеткам в процессе деления. Молекулы РНК обеспечивают реализацию наследственной информации, участвуя в процессе биосинтеза белков на рибосомах.
…и (или) другие существенные признаки.
7. Фрагмент молекулы ДНК содержит 126 адениловых нуклеотидов (А), что составляет 18% от общего количества нуклеотидов в этом фрагменте. Какова длина данного фрагмента ДНК и сколько цитидиловых нуклеотидов (Ц) он содержит?
126 нуклеотидов составляют 18% от всех нуклеотидов данного фрагмента ДНК. Значит, общее количество нуклеотидов равно: 126 : 18% × 100% = 700 нуклеотидов (или 350 пар нуклеотидов).
Один виток двойной спирали ДНК содержит 10 пар нуклеотидов и имеет длину 3,4 нм. Следовательно, одна пара нуклеотидов занимает участок ДНК длиной 0,34 нм. Фрагмент ДНК, содержащий 350 пар нуклеотидов, имеет длину: 350 × 0,34 нм = 119 нм.
В двухцепочечной молекуле ДНК А = Т, Г = Ц. Значит, А = Т = 126 нуклеотидов.
Сумма Г + Ц составляет: 700 – 126 – 126 = 448 нуклеотидов. Г = Ц = 448 : 2 = 224 нуклеотида.
Ответ: фрагмент ДНК имеет длину 119 нм и содержит 224 цитидиловых (Ц) нуклеотида.
8. У исследователя имеется три молекулы ДНК одинаковой длины. Известно, что содержание тимидиловых нуклеотидов (Т) в первом образце составляет 20% от общего числа нуклеотидов, во втором — 36%, в третьем — 8%. Он начал нагревать данные образцы ДНК, постепенно повышая температуру. При этом происходило отделение комплементарных цепей друг от друга — так называемое плавление ДНК. Какой образец начал плавиться первым, а какой расплавился в последнюю очередь? Почему?
Плавление ДНК происходит вследствие разрыва водородных связей между комплементарными нуклеотидами. Между аденином и тимином образуются две водородные связи, а между гуанином и цитозином – три. Чем выше содержание пар Г–Ц во фрагменте ДНК, тем больше водородных связей в его составе, и тем больше энергии понадобится для их разрушения. И наоборот, чем больше пар А–Т содержит фрагмент ДНК, тем меньше энергии будет необходимо для плавления.
Поэтому сначала расплавится второй образец (в нём больше всего тимина, а значит, и пар А–Т), затем первый, а в последнюю очередь – третий (с наименьшим содержанием тимина).
Дашков М.Л.
Сайт: dashkov.by
Вернуться к оглавлению
| < Предыдущая | Следующая > |
|---|
Как все закручено. 21 вариант того, как может выглядеть ваша ДНК
Мы привыкли представлять себе ДНК в виде двойной спирали — но это лишь одно из множества ее обличий. С тех пор, как Уотсон и Крик опубликовали свою модель, в клетках человека нашли тройную и четверную спираль ДНК, а еще кресты, шпильки и другие варианты переплетения — некоторые проще нарисовать, чем описать словами.
Набросать идей
Уотсон и Крик не были единственными, кто корпел над трехмерной моделью ДНК. Они даже не были первыми. На обрывках биохимических данных можно было построить самые разные молекулярные формы, и вариантов было множество.
Условия задачи у всех были одинаковы. На начало 1953 года уже было понятно, как устроен нуклеотид:
остаток фосфорной кислоты,
сахар,
одно из азотистых оснований: аденин (А), гуанин (Г), тимин (Т) или цитозин (Ц).
Еще было известно, что азотистые основания разбросаны по цепи не случайно: в любой молекуле ДНК суммарное количество аденинов и гуанинов строго равнялось количеству тиминов и цитозинов. Кроме того, на всех рентгеновских снимках Розалинд Франклин и Рэймонда Гослинга, независимо от того, какой участок ДНК на них был запечатлен, сама нить имела одну и ту же толщину. Это означало, что форма остается неизменной при любой последовательности нуклеотидов.
Из этих вводных Лайнус Полинг и Роберт Кори собрали свою модель — тройную спираль, ощетинившуюся со всех сторон азотистыми основаниями (фосфату и сахару биохимики отвели роль внутреннего стержня). Эта конструкция выглядела неустойчивой: было непонятно, почему отрицательно заряженные фосфатные группы в центре спирали не отталкиваются друг от друга.
Структура ДНК по версии Полинга и Кори
Linus Pauling, Robert B. Corey / PNAS, 1953
Эту проблему решил Брюс Фрезер, вывернув конструкцию наизнанку: в его варианте три нити смотрели фосфатами наружу. Азотистые основания были обращены внутрь, однако Фрезер так и не смог объяснить, по какому принципу они соединены.
Модель Уотсона и Крика с закрученной вправо двойной спиралью оказалась самой устойчивой. Как и Фрезер, ученые расположили фосфаты снаружи, а азотистые основания — внутри. Был в этой модели и четкий принцип их противопоставления: А на одной цепи всегда соединялся с Т на другой, а Г — с Ц. Это объясняло, почему толщина конструкции стабильна — пары А-Т и Г-Ц примерно одинакового размера.
Карандашный набросок структуры ДНК, сделанный Фрэнсисом Криком
Wellcome Images / CC BY-SA 4.0
Потом были и другие попытки пересобрать ДНК в новую форму. Голландский биохимик Карст Хугстин, например, заметил, что можно соединить те же самые пары нуклеотидов другими гранями, — так спираль тоже оставалась стабильной, но получалась тоньше. Другие авторы изображали ДНК в виде спирали с чередующимися правым и левым поворотами, или даже в виде двух двойных спиралей, которые образуют единую четверку. И хотя существование Уотсон-Криковской двойной спирали с тех пор много раз подтвердилось, в XXI веке продолжают размышлять о том, какие формы принимает нить ДНК внутри клетки, где ее разглядеть намного сложнее, чем в пробирке. Правда, ни одна из альтернативных идей до сих пор не оказалась достаточно хороша, чтобы отказаться от классической правозакрученной двойной спирали.
Уотсон и Крик сделали нечто большее, чем просто разрешили споры о форме ДНК. Их модель сразу же объяснила, как эта форма работает: взаимно однозначное соответствие делает каждую нить шаблоном для другой. Имея только одну из цепей, по ней всегда можно восстановить вторую — на этот принцип опираются все современные модели передачи генетической информации.
Тем не менее, большинство «отвергнутых» идей в чем-то оказались верны. За почти 70 лет пристального разглядывания ДНК в ней удалось обнаружить практически все возможные виды соединения оснований, другие спирали и даже левый поворот.
Свернуть не туда
Уже сама по себе двойная спираль может быть устроена по-разному. Это заметила еще Розалинд Франклин, хотя и не предполагала, что перед ней спираль, да еще и двойная. В обычных условиях, напоминающих внутриклеточные, ДНК на снимках биолога имела «рыхлую» форму, которую Франклин назвала В-ДНК. Но если влажность в пробирке опускалась ниже 75 процентов, получалась А-ДНК, пошире и поплотнее.
А (слева) и В (справа) формы ДНК, какими их увидела Розалинд Франклин
Rosalind Franlkin, Raymond Gosling / Acta Crystallographica, 1953
Как выяснилось потом, А-ДНК действительно закручена туже: в ней на виток спирали уходит 10 нуклеотидов, а не 11, как в В-ДНК. И расположены они не перпендикулярно оси симметрии спирали, а под углом: если в В-ДНК нуклеотиды обычно изображают горизонтальными черточками, в А-ДНК их следовало бы рисовать косыми.
Уотсон и Крик выбрали В-ДНК в качестве основы для своей модели и не прогадали. Позже оказалось, что В-вариант действительно встречается в клетке гораздо чаще, и сейчас его считают основной формой существования ДНК, а все отклонения часто обозначают общим термином «не-В ДНК».
Более того, реальная двойная спираль почти никогда не соответствует своей идиллической модели. В живых системах В-ДНК, как правило, скручена чуть сильнее, чем предсказывали Уотсон и Крик, и среднее число нуклеотидов на виток спирали в ней — не 10 и не 11, а около 10,5. Кроме того, отдельные пары нуклеотидов постоянно отклоняются от положенной «горизонтали» (это называют «пропеллерным поворотом») поэтому спираль никогда не бывает абсолютно гладкой и ровной — то тут, то там по ее бокам торчат шероховатости: концы нуклеотидов под разными углами.
«Пропеллерный» поворот нуклеотидов в В-ДНК
James D. Watson et al. / Molecular Biology of the Gene, 2008
Позже оказалось, что витки спирали могут не только лежать туже или расслабленнее, но и вовсе закручиваться против часовой стрелки (например, влево закручена спираль башни «Эволюция» в Москва-сити, явно символизирующая нить ДНК). По странному стечению обстоятельств, именно такую ДНК увидели в 1979 году, когда появилась наконец возможность рассмотреть нуклеиновые кислоты с высоким разрешением. Это все еще была двойная спираль, но совсем другой формы: 12 нуклеотидов на виток, еще тоньше, чем В-ДНК и закрученная не вправо, а влево. Торчащие ее на поверхности фосфатные группы образовывали не плавную спираль, а зигзаг, поэтому новый вариант назвали Z-формой.
А-ДНК (слева), B-ДНК (по центру), Z-ДНК (справа)
Mauroesguerroto / wikimedia commons / CC BY-SA 4.0
Это, конечно, не означало, что Уотсон-Криковская модель неверна. Z-форму удалось получить при достаточно экзотических условиях — в растворе с высокой концентрацией солей. И в клетке она тоже получается из В-ДНК лишь при определенных обстоятельствах: например, когда «напряжение» на цепи слишком высоко и его необходимо сбросить. Напряжение появляется из-за чрезмерного скручивания: нити ДНК и так завернуты друг относительно друга, но образованная ими двойная спираль накручивается на какой-нибудь белок (например, гистон), возникает так называемая суперспирализация. Переход в Z-форму помогает сбросить напряжение и развернуть лишние витки — а это, в свою очередь, важно, чтобы с ДНК могли связываться новые белки, например, полимераза при транскрипции.
Поэтому ДНК часто принимает Z-форму при транскрипции генов. Более того, чем больше при этом Z-ДНК, тем активнее идет транскрипция. Гистоны с Z-ДНК связаться не могут, поэтому полимеразе никто не мешает заниматься своим делом. И этим, кстати говоря, активно пользуются опухолевые клетки, у которых левозакрученная спираль вовремя возникает перед нужными им генами.
Башня «Эволюция» (на переднем плане) имеет вид левозакрученной ДНК
mos.ru / CC BY-SA 4.0
Потом нашлись и другие формы двойной спирали. В зависимости от влажности, содержания солей и последовательности нуклеотидов в конкретном участке, ДНК может еще сильнее удлиняться (Е-ДНК) или сжиматься (C— и D-ДНК), включать в себя ионы металлов (М-ДНК) или вытягиваться так, что вместо азотистых оснований в центре спирали оказываются фосфатные группы (S-ДНК). А после того, как в список добавились другие типы внутриклеточной ДНК, вроде ядерной N-ДНК и рекомбинантной R-ДНК (которые, впрочем, попали в этот список не из-за своей формы, а положения в клетке или происхождения), в английском алфавите для вариантов ДНК практически закончились буквы. Тому, кто решит открыть еще какую-нибудь неканоническую форму, придется выбирать из пяти свободных: F, Q, U, V, и Y.
A-ДНК — двухцепочечная, чуть толще, чем В.
B-ДНК — та, которую построили Уотсон и Крик.
C-ДНК — двухцепочечная, 9,3 нуклеотида на виток.
D-ДНК — двухцепочечная, узкая: 8 нуклеотидов на виток, содержит много тиминов.
E-ДНК — двухцепочечная, еще уже: 15 нуклеотидов на два витка.
G-ДНК — четверная спираль с гуаниновыми тетрадами.
H-ДНК — тройная спираль.
I-ДНК — две двойные спирали, которые держатся вместе притяжением своих цитозинов.
J-ДНК — еще одна тройная спираль, которую образуют повторы АЦ.
K-ДНК — ДНК трипаносом, особенно богатая аденинами.
L-ДНК — ДНК, в основе которой лежит L-дезоксирибоза (а не D-, как обычно).
M-ДНК — В-ДНК в комплексе с двухвалентными металлами.
N-ДНК — ядерная ДНК.
O-ДНК — точка начала удвоения ДНК у бактериофага λ.
P-ДНК — тройная спираль Полинга и Кори.
R-ДНК — рекомбинатная ДНК (полученная встраиванием чужеродного фрагмента).
S-ДНК — двухцепочечная, вытянута в 1,6 раз сильнее, чем В-форма.
T-ДНК — похожа на D-форму, встречается у бактериофага Т2.
W-ДНК — синоним Z-ДНК.
X-ДНК — двухцепочечная спираль, которую образуют повторы АТ.
Z-ДНК — двухцепочечная левозакрученная.
Попасть в переплет
Помимо всевозможных форм двойной спирали и способов ее плетения, ДНК иногда распадается на отдельные нити, которые образуют в шпильки, кресты и другие двуцепочечные фигуры. Случается и так, что уже существующая двойная спираль обрастает новыми соседями.
В 1985 году выяснилось, что Полинг и Кори тридцать лет назад были правы: тройная спираль ДНК (H-ДНК) существует. Однако устроена она совсем не так, как они предполагали. В настоящей тройной спирали две цепи соединяются стандартным, Уотсон-Криковским способом, а третья примыкает к ним сбоку, ложась в большую бороздку между цепями. При этом азотистые основания третьей, дополнительной нити соединяются с основными парами не классическим способом, а как бы сбоку — теми самыми связями, которые предсказывал Карст Хугстин. Он тоже, в некотором роде, оказался прав.
Тройная спираль, как и многие альтернативные формы ДНК, тоже возникает в ответ на суперспирализацию цепи. Однако, в отличие от Z-формы, она не поддерживает транскрипцию, а наоборот, ей препятствует. РНК-полимераза, которая привычно расплетает две нити перед собой, не всегда справляется с тем, чтобы разделить триплекс. Поэтому если в гене или его регуляторных областях образуется тройная спираль, он работает хуже прочих.
Варианты образования тройной спирали. Уотсон-Криковские пары обозначены черным, добавочный третий нуклеотид выделен цветом
Yutaro Yamagata et al. / Chemistry Europe, 2015
Бывает и так, что соединяются не две и не три, а сразу четыре цепи ДНК. Чтобы это произошло, в одном месте должны встретиться четыре гуаниновых нуклеотида — и неважно, находятся они на двух цепях одной нити или на четырех разных нитях, не связанных друг с другом. Каждый гуанин образует неклассическую, хугстиновскую пару с двумя соседями, а все вместе они создают квадратную гуаниновую тетраду. Если рядом с ними находятся другие гуанины, способные создать квадрат, то из них складывается стэк — стопка, которая удерживает рядом четыре цепи ДНК.
Гуаниновая тетрада (сверху) и варианты расположения цепей в квадруплексе (снизу)
Jochen Spiegel et al. / Trends in Chemistry, 2020
Все 30 лет, что прошли с момента открытия квадруплексов, количество процессов, в которых они так или иначе замешаны, растет. Известно уже больше двух сотен белков, которые могут избирательно распознавать гуаниновые тетрады — вероятно, последние выполняют роль своего рода генетической разметки, очередного способа регулировать упаковку и транскрипцию генов. Например, они часто встречаются в промоторах (регуляторных участках, с которых начинается транскрипция) разных генов. Совсем недавно ученым даже удалось отличить разные типы рака груди через наборы квадруплексов — от них, в свою очередь, зависело, какие гены в опухолевых клетках были гиперактивны.
Чем дальше мы вглядываемся в молекулу ДНК, тем больше замечаем отклонений от давно привычной модели. Двойная спираль — не единственная и не окончательная структура ДНК, а лишь одна (пусть и самая частая) из поз, которую та принимает в непрерывном танце. Повинуясь велению нуклеотидной последовательности, нить ДНК сжимается и разжимается, изгибается, закручивается и принимает бесконечное число (прекрасных) форм. Ни одна из них — не окончательная: альтернативные структуры ДНК переходят друг в друга, конкурируют с В-формой и между собой, подчиняются сигналам клеточных белков и сами направляют их работу.Найти и возглавить
Неканонические формы ДНК, при всем своем разнообразии, не возникают в случайных местах. Устойчивость им придает определенный набор нуклеотидов в их составе, поэтому и появляются они лишь в тех участках цепи, где для них есть «удобная» последовательность.
Так, например, в ДНК есть определенные участки, которые особенно охотно сворачиваются в зигзаг. Это места, где чередуются пары Г-Ц: после левого поворота в них каждый второй нуклеотид принимает «неправильную» форму, отсюда и ломаный профиль всей Z-формы. Это означает, что последовательности, склонные принимать Z-форму, можно найти прямо в тексте — если видите ГЦГЦГЦГЦГЦГЦ, то вряд ли прогадаете. Так в одной работе, например, насчитали 391 такой участок в человеческом геноме.
Места, в которых может образоваться тройная спираль, тоже можно узнать по характерной последовательности нуклеотидов. Третья цепь присоединяется либо по принципу комплементарности — то есть к паре Г-Ц добавляется еще один Г, образуя Г-Ц*Г — либо «к своему» — и получается Г*Г-Ц. Поэтому часто такая конструкция возникает в тех местах ДНК, где подряд идет несколько одинаковых (например, ГГГГГ) или химически близких (АГГААГ) нуклеотидов и где они образуют палиндромные (зеркальные) повторы.
Точно также по тексту ДНК можно предсказать и появление квадруплексов. По результатам только одного секвенирования (собственно, прямого перевода ДНК в буквы), в геноме человека их нашлось более 700 тысяч. Не все они, вероятно, встречаются in vivo — для этого соответствующем нитям ДНК нужно оказаться рядом в одной точке сложно устроенного клеточного ядра — однако это может означать, что четырехспиральным структурам отведена какая-то специфическая роль в жизни клетки.
Далеко не всегда образование альтернативных форм ДНК идет клетке на пользу: большинство из них куда менее прочны, чем обычная В-ДНК, и гораздо чаще рвутся. Поэтому последовательности, которые склонны образовывать не-В формы, становятся участками генетической нестабильности и повышенного мутагенеза. Одни исследователи видят в этом двигатель эволюции — если такие участки появляются в генах, связанных с развитием организма. Другие же винят альтернативные формы ДНК во всех видах болезней, связанных со случайными мутациями и перестановками в геноме — от опухолей до шизофрении и аутизма.
Получается, что ДНК содержит не только информацию о строении клеточных белков и РНК, но и о том, какие формы эта информация может принимать, помимо Уотсон-Криковского стандарта. А уже от этих форм, в свою очередь, зависит то, что с этой информацией произойдет: сможет ли клетка ее реализовать или ген, будет вечно молчать, а то и вовсе сломается, породив какие-то дополнительные мутации.
Вероятно, мы научимся однажды вмешиваться в этот процесс — можно было бы, например, построить цепь нуклеотидов, которая имитировала бы третью цепь в спирали и «подсунуть» ее в нужное время в нужном месте, чтобы заблокировать работу какого-нибудь нежелательного гена в клетке. Были даже более смелые предложения — использовать тройную спираль для прицельного редактирования генома: ввести в клетку нуклеотид, который сможет образовать с целевым участком ДНК тройную спираль и побудить систему репарации заменить этот участок на «здоровый» вариант с другой хромосомы.
А пока мы этому только учимся, остается признать структуру ДНК еще одним видом информации — помимо генетической (нуклеотидного «текста») и эпигенетической (доступности генов для считывания) — который несет в себе наш геном. И нам еще предстоит научиться с ним работать, влияя через форму на содержание, или наоборот.
Полина Лосева
Оригинал
Читайте также:
Эрогенные зоны собственного тела и тела партнера оказались зеркальны
Астероид Психея оказался похож на металлическую губку
Биопринтер-эндоскоп напечатал живыми клетками на стенке модели желудка
Гены, генетический код |
В обмене веществ организма ведущая роль принадлежит белкам и нуклеиновым кислотам.
Белковые вещества составляют основу всех жизненно важных структур клетки, обладают необычайно высокой реакционной способностью, наделены каталитическими функциями.
Нуклеиновые кислоты входят в состав важнейшего органа клетки — ядра, а также цитоплазмы, рибосом, митохондрий и т. д. Нуклеиновые кислоты играют важную, первостепенную роль в наследственности, изменчивости организма, в синтезе белка.
План синтеза белка хранится в ядре клетки, а непосредственно синтез происходит вне ядра, поэтому необходима служба доставки закодированного плана из ядра к месту синтеза. Такую службу доставки исполняют молекулы РНК.
Процесс начинается в ядре клетки: раскручивается и открывается часть «лестницы» ДНК. Благодаря этому буквы РНК образуют связи с открытыми буквами ДНК одной из нитей ДНК. Фермент переносит буквы РНК, чтобы соединить их в нить. Так буквы ДНК «переписываются» в буквы РНК. Новообразованная цепочка РНК отделяется, и «лестница» ДНК снова закручивается. Процесс считки информации с ДНК и синтеза по ее матрице РНК называется транскрипцией, а синтезированная РНК называется информационной или и-РНК.
После дальнейших изменений этот вид закодированной и-РНК готов. и-РНК выходит из ядра и направляется к месту синтеза белка, где буквы и-РНК расшифровываются. Каждый набор из трех букв и-РНК образует «букву», обозначающее одну конкретную аминокислоту.
Другой вид РНК отыскивает эту аминокислоту, захватывает ее с помощью фермента и доставляет к месту синтеза белка. Эта РНК называется транспортной, или т-РНК. По мере прочтения и перевода сообщения и-РНК цепочка аминокислот растет. Эта цепочка закручивается и укладывается в уникальную форму, создавая один вид белка. Примечателен даже процесс укладки белка: на то, чтобы с помощью компьютера просчитать все варианты укладки белка среднего размера, состоящего из 100 аминокислот, потребовалось бы 1027 (!) лет. А для образования в организме цепочки из 20 аминокислот требуется не более одной секунды, и этот процесс происходит непрерывно во всех клетках тела.
Гены, генетический код и его свойства.
На Земле живет около 7 млрд людей. Если не считать 25—30 млн пар однояйцовых близнецов, то генетически все люди разные: каждый уникален, обладает неповторимыми наследственными особенностями, свойствами характера, способностями, темпераментом.
Такие различия объясняются различиями в генотипах—наборах генов организма; у каждого он уникален. Генетические признаки конкретного организма воплощаются в белках — следовательно, и строение белка одного человека отличается, хотя и совсем немного, от белка другого человека.
Это не означает, что у людей не встречается совершенно одинаковых белков. Белки, выполняющие одни и те же функции, могут быть одинаковыми или совсем незначительно отличаться одной-двумя аминокислотами друг от друга. Но не существует на Земле людей (за исключением однояйцовых близнецов), у которых все белки были бы одинаковы.
Информация о первичной структуре белка закодирована в виде последовательности нуклеотидов в участке молекулы ДНК, гене – единице наследственной информации организма. Каждая молекула ДНК содержит множество генов. Совокупность всех генов организма составляет его генотип. Таким образом,
Ген – единица наследственной информации организма, которой соответствует отдельный участок ДНК
Кодирование наследственной информации происходит с помощью генетического кода, который универсален для всех организмов и отличается лишь чередованием нуклеотидов, образующих гены, и кодирующих белки конкретных организмов.
Генетический код состоит из троек (триплетов) нуклеотидов ДНК, комбинирующихся в разной последовательности (ААТ, ГЦА, АЦГ, ТГЦ и т.д.), каждый из которых кодирует определенную аминокислоту (которая будет встроена в полипептидную цепь).
Собственно кодом считается последовательность нуклеотидов в молекуле и-РНК, т.к. она снимает информацию с ДНК (процесс транскрипции) и переводит ее в последовательность аминокислот в молекулах синтезируемых белков (процесс трансляции).
В состав и-РНК входят нуклеотиды А-Ц-Г-У, триплеты которых называются кодонами: триплет на ДНК ЦГТ на и-РНК станет триплетом ГЦА, а триплет ДНК ААГ станет триплетом УУЦ. Именно кодонами и-РНК отражается генетический код в записи.
Таким образом, генетический код — единая система записи наследственной информации в молекулах нуклеиновых кислот в виде последовательности нуклеотидов. Генетический код основан на использовании алфавита, состоящего всего из четырех букв-нуклеотидов, отличающихся азотистыми основаниями: А, Т, Г, Ц.
Основные свойства генетического кода:
1. Генетический код триплетен. Триплет (кодон) — последовательность трех нуклеотидов, кодирующая одну аминокислоту. Поскольку в состав белков входит 20 аминокислот, то очевидно, что каждая из них не может кодироваться одним нуклеотидом (поскольку в ДНК всего четыре типа нуклеотидов, то в этом случае 16 аминокислот остаются незакодированными). Двух нуклеотидов для кодирования аминокислот также не хватает, поскольку в этом случае могут быть закодированы только 16 аминокислот. Значит, наименьшее число нуклеотидов, кодирующих одну аминокислоту, должно быть не менее трех. В этом случае число возможных триплетов нуклеотидов составляет 43 = 64.
2. Избыточность (вырожденность) кода является следствием его триплетности и означает то, что одна аминокислота может кодироваться несколькими триплетами (поскольку аминокислот 20, а триплетов — 64), за исключением метионина и триптофана, которые кодируются только одним триплетом. Кроме того, некоторые триплеты выполняют специфические функции: в молекуле и-РНК триплеты УАА, УАГ, УГА — являются терминирующими кодонами, т. е. стоп-сигналами, прекращающими синтез полипептидной цепи. Триплет, соответствующий метионину (АУГ), стоящий в начале цепи ДНК, не кодирует аминокислоту, а выполняет функцию инициирования (возбуждения) считывания.
3. Однозначность кода — одновременно с избыточностью коду присуще свойство однозначности: каждому кодону соответствует только одна определенная аминокислота.
4. Коллинеарность кода, т.е. последовательность нуклеотидов в гене точно соответствует последовательности аминокислот в белке.
5. Генетический код неперекрываем и компактен, т. е. не содержит «знаков препинания». Это значит, что процесс считывания не допускает возможности перекрывания колонов (триплетов), и, начавшись на определенном кодоне, считывание идет непрерывно триплет за триплетом вплоть до стоп-сигналов (терминирующих кодонов).
6. Генетический код универсален, т. е. ядерные гены всех организмов одинаковым образом кодируют информацию о белках вне зависимости от уровня организации и систематического положения этих организмов.
Существуют таблицы генетического кода для расшифровки кодонов и- РНК и построения цепочек белковых молекул.
Реакции матричного синтеза.
В живых системах встречается реакции, неизвестные в неживой природе — реакции матричного синтеза.
Термином «матрица» в технике обозначают форму, употребляемую для отливки монет, медалей, типографского шрифта: затвердевший металл в точности воспроизводит все детали формы, служившей для отливки. Матричный синтез напоминает отливку на матрице: новые молекулы синтезируются в точном соответствии с планом, заложенным в структуре уже существующих молекул.
Матричный принцип лежит в основе важнейших синтетических реакций клетки, та-ких, как синтез нуклеиновых кислот и белков. В этих реакциях обеспечивается точная, строго специфичная последовательность мономерных звеньев в синтезируемых полимерах.
Здесь происходит направленное стягивание мономеров в определенное место клетки — на молекулы, служащие матрицей, где реакция протекает. Если бы такие реакции происходили в результате случайного столкновения молекул, они протекали бы бесконечно медленно. Синтез сложных молекул на основе матричного принципа осуществляется быстро и точно. Роль матрицы в матричных реакциях играют макромолекулы нуклеиновых кислот ДНК или РНК.
Мономерные молекулы, из которых синтезируется полимер, — нуклеотиды или аминокислоты — в соответствии с принципом комплементарности располагаются и фиксируются на матрице в строго определенном, заданном порядке.
Затем происходит «сшивание» мономерных звеньев в полимерную цепь, и готовый полимер сбрасывается с матрицы.
После этого матрица готова к сборке новой полимерной молекулы. Понятно, что как на данной форме может производиться отливка только какой-то одной монеты, одной буквы, так и на данной матричной молекуле может идти «сборка» только какого-то одного полимера.
Матричный тип реакций — специфическая особенность химизма живых систем. Они являются основой фундаментального свойства всего живого — его способности к воспроизведению себе подобного.
Реакции матричного синтеза
1. Репликация ДНК — реплика́ция (от лат. replicatio — возобновление) — процесс синтеза дочерней молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты на матрице родительской молекулы ДНК. В ходе последующего деления материнской клетки каждая дочерняя клетка получает по одной копии молекулы ДНК, которая является идентичной ДНК исходной материнской клетки. Этот процесс обеспечивает точную передачу генетической информации из поколения в поколение. Репликацию ДНК осуществляет сложный ферментный комплекс, состоящий из 15—20 различных белков, называемый реплисомой. Материалом для синтеза служат свободные нуклеотиды, имеющиеся в цитоплазме клеток. Биологический смысл репликации заключается в точной передаче наследственной информации от материнской молекулы к дочерним, что в норме и происходит при делении соматических клеток.
Молекула ДНК состоит из двух комплементарных цепей. Эти цепи удерживаются слабыми водородными связями, способными разрываться под действием ферментов. Молекула ДНК способна к самоудвоению (репликации), причем на каждой старой половине молекулы синтезируется новая ее половина.
Кроме того, на молекуле ДНК может синтезироваться молекула и-РНК, которая затем переносит полученную от ДНК информацию к месту синтеза белка.
Передача информации и синтез белка идут по матричному принципу, сравнимому с работой печатного станка в типографии. Информация от ДНК многократно копируется. Если при копировании произойдут ошибки, то они повторятся во всех последующих копиях.
Правда, некоторые ошибки при копировании информации молекулой ДНК могут исправляться — процесс устранения ошибок называется репарацией. Первой из реакций в процессе передачи информации является репликация молекулы ДНК и синтез новых цепей ДНК.
2. Транскрипция (от лат. transcriptio — переписывание) — процесс синтеза РНК с использованием ДНК в качестве матрицы, происходящий во всех живых клетках. Другими словами, это перенос генетической информации с ДНК на РНК.
Транскрипция катализируется ферментом ДНК-зависимой РНК-полимеразой. РНК-полимераза движется по молекуле ДНК в направлении 3′ → 5′. Транскрипция состоит из стадий инициации, элонгации и терминации. Единицей транскрипции является оперон, фрагмент молекулы ДНК, состоящий из промотора, транскрибируемой части и терминатора. и-РНК состоит из одной цепи и синтезируется на ДНК в соответствии с правилом комплементарности при участии фермента, который активирует начало и конец синтеза молекулы и-РНК.
Готовая молекула и-РНК выходит в цитоплазму на рибосомы, где происходит синтез полипептидных цепей.
3. Трансляция (от лат. translatio — перенос, перемещение) — процесс синтеза белка из аминокислот на матрице информационной (матричной) РНК (иРНК, мРНК), осуществляемый рибосомой. Иными словами, это процесс перевода информации, со-держащейся в последовательности нуклеотидов и-РНК, в последовательность амино-кислот в полипептиде.
4. Обратная транскрипция — это процесс образования двуцепочечной ДНК на основании информации из одноцепочечной РНК. Данный процесс называется обратной транскрипцией, так как передача генетической информации при этом происходит в «обратном», относительно транскрипции, направлении. Идея обратной транскрипции вначале была очень непопулярна, так как противоречила центральной догме молекулярной биологии, которая предполагала, что ДНК транскрибируется в РНК и далее транслируется в белки.
Однако в 1970 году Темин и Балтимор независимо друг от друга открыли фермент, названный обратной транскриптазой (ревертазой), и возможность обратной транскрипции была окончательно подтверждена. В 1975 году Темину и Балтимору была присуждена Нобелевская премия в области физиологии и медицины. Некоторые вирусы (такие как вирус иммунодефицита человека, вызывающий ВИЧ-инфекцию), имеют возможность транскрибировать РНК в ДНК. ВИЧ имеет РНК-геном, который встраивается в ДНК. В результате, ДНК вируса может быть объединена с геномом клетки-хозяина. Главный фермент, ответственный за синтез ДНК из РНК, называется ревертазой. Одной из функций ревертазы является создание комплементарной ДНК (кДНК) из вирусного генома. Ассоциированный фермент рибонуклеаза расщепляет РНК, а ревертаза синтезирует кДНК из двойной спирали ДНК. кДНК интегрируется в геном клетки-хозяина с помощью интегразы. Результатом является синтез вирусных протеинов клеткой-хозяином, которые образуют новые вирусы. В случае с ВИЧ так же программируется апоптоз (смерть клетки) Т-лимфоцитов. В иных случаях клетка может остаться распространителем вирусов.
Последовательность матричных реакций при биосинтезе белков можно представить в виде схемы.
Таким образом, биосинтез белка – это один из видов пластического обмена, в ходе которого наследственная информация, закодированная в генах ДНК, реализуется в определенную последовательность аминокислот в белковых молекулах.
Молекулы белков по существу представляют собой полипептидные цепочки, составленные из отдельных аминокислот. Но аминокислоты недостаточно активны, чтобы соединиться между собой самостоятельно. Поэтому, прежде чем соединиться друг с другом и образовать молекулу белка, аминокислоты должны активироваться. Эта активация происходит под действием особых ферментов.
В результате активирования аминокислота становится более лабильной и под действием того же фермента связывается с т-РНК. Каждой аминокислоте соответствует строго специфическая т-РНК, которая находит «свою» аминокислоту и переносит ее в рибосому.
Следовательно, в рибосому поступают различные активированные аминокислоты, соединенные со своими т-РНК. Рибосома представляет собой как бы конвейер для сборки цепочки белка из поступающих в него различных аминокислот.
Одновременно с т-РНК, на которой «сидит» своя аминокислота, в рибосому поступает «сигнал» от ДНК, которая содержится в ядре. В соответствии с этим сигналом в рибосоме синтезируется тот или иной белок.
Направляющее влияние ДНК на синтез белка осуществляется не непосредственно, а с помощью особого посредника – матричной или информационной РНК (м-РНК или и-РНК), которая синтезируется в ядре под влиянием ДНК, поэтому ее состав отражает состав ДНК. Молекула РНК представляет собой как бы слепок с формы ДНК. Синтезированная и-РНК поступает в рибосому и как бы передает этой структуре план — в каком порядке должны соединяться друг с другом поступившие в рибосому активированные аминокислоты, чтобы синтезировался определенный белок. Иначе, генетическая информация, закодированная в ДНК, передается на и- РНК и далее на белок.
Молекула и-РНК поступает в рибосому и прошивает ее. Тот ее отрезок, который находится в данный момент в рибосоме, определенный кодоном (триплет), взаимо-действует совершенно специфично с подходящим к нему по строению триплетом (антикодоном) в транспортной РНК, которая принесла в рибосому аминокислоту.
Транспортная РНК со своей аминокислотой подходит к определенному кодону и-РНК и соединяется с ним; к следующему, соседнему участку и- РНК присоединяется другая т-РНК с другой аминокислотой и так до тех пор, пока не будет считана вся цепочка и-РНК, пока не нанижутся все аминокислоты в соответствующем порядке, образуя молекулу белка. А т-РНК, которая доставила аминокислоту к определенному участку полипептидной цепи, освобождается от своей аминокислоты и выходит из рибосомы.
Затем снова в цитоплазме к ней может присоединиться нужная аминокислота, и она снова перенесет ее в рибосому. В процессе синтеза белка участвует одновременно не одна, а несколько рибосом — полирибосомы.
Основные этапы передачи генетической информации:
1. Синтез на ДНК как на матрице и-РНК (транскрипция)
2. Синтез в рибосомах полипептидной цепи по программе, содержащейся в и-РНК (трансляция).
Этапы универсальны для всех живых существ, но временные и пространственные взаимоотношения этих процессов различаются у про- и эукариотов.
У прокариот транскрипция и трансляция могут осуществляться одновременно, поскольку ДНК находится в цитоплазме. У эукариот транскрипция и трансляция строго разделены в пространстве и времени: синтез различных РНК происходит в ядре, после чего молекулы РНК должны покинуть пределы ядра, пройдя через ядерную мембрану. Затем в цитоплазме РНК транспортируются к месту синтеза белка.
Структура ДНК | HowStuffWorks
ДНК является одной из нуклеиновых кислот , содержащих информацию молекул в клетке ( рибонуклеиновая кислота , или РНК, является другой нуклеиновой кислотой). ДНК находится в ядре каждой клетки человека. (См. Боковую панель внизу страницы, чтобы узнать больше о РНК и различных типах клеток). Информация в ДНК:
- направляет клетку (вместе с РНК) в создании новых белков, которые определяют все наши биологические черты.
- передается (копируется) от одного поколения к следующему
Ключ ко всем этим функциям находится в молекулярной структуре ДНК, как описано Уотсоном и Криком.
Хотя это может показаться сложным, ДНК в клетке на самом деле представляет собой просто структуру, состоящую из четырех разных частей, называемых нуклеотидами . Представьте себе набор блоков, состоящий всего из четырех фигур, или алфавит, состоящий только из четырех букв. ДНК — это длинная цепочка этих блоков или букв. Каждый нуклеотид состоит из сахара ( дезоксирибоза, ), связанного с одной стороны с фосфатной группой , а с другой стороны — с азотистым основанием .
Существует два класса азотистых оснований, называемых пуринами, (двухкольцевые структуры) и пиримидинами, (однокольцевые структуры). Четыре основания в алфавите ДНК:
- аденин (A) — пурин
- цитозин (C) — пиримидин
- гуанин (G) — пурин
- тимин (T) — пиримидин
Уотсон и Крик обнаружили, что ДНК имеет две стороны, или нити, и что эти нити скручены вместе, как скрученная лестница — двойная спираль .Стороны лестницы содержат сахарно-фосфатные части соседних нуклеотидов, связанных вместе. Фосфат одного нуклеотида ковалентно связан (связь, в которой одна или несколько пар электронов разделяются двумя атомами) с сахаром следующего нуклеотида. Водородные связи между фосфатами заставляют нить ДНК скручиваться. Азотистые основания направлены внутрь на лестнице и образуют пары с основаниями на другой стороне, как ступеньки. Каждая пара оснований образована двумя комплементарными нуклеотидами (пурин с пиримидином), связанными вместе водородными связями.Пары оснований в ДНК — аденин с тимином и цитозин с гуанином .
В следующем разделе мы узнаем, насколько длинные нити ДНК помещаются внутри крошечной клетки.
.Что такое нуклеотид? Определение, структура и функции
Если ДНК — это строительный блок жизни, то нуклеотиды — это строительные блоки ДНК. Но что такое нуклеотид? Нуклеотиды — это класс органических соединений, составляющих нуклеиновую кислоту, вещество, определяющее наследственные черты всех живых организмов. Нуклеотиды являются важной частью ДНК, РНК и функции клетки , и они могут служить многим целям в зависимости от их структуры и химических соединений.
Мы рассмотрим определение нуклеотидов, различные типы нуклеотидов, что делает каждый тип нуклеотида уникальным и почему нуклеотиды участвуют почти во всех клеточных действиях.
Ключевые термины нуклеотидов
Прежде чем мы дадим вам определение нуклеотида, вот несколько полезных определений слов, которые мы будем использовать при обсуждении нуклеотидов:
- ДНК: Дезоксирибонуклеиновая кислота, самовоспроизводящийся материал, присутствующий почти во всех живых организмах.ДНК можно найти в каждой клетке вашего тела, и именно она несет всю вашу генетическую информацию. Вы, наверное, слышали, что он принимает форму двойной спирали (что так и есть!).
- РНК: Рибонуклеиновая кислота, нуклеиновая кислота, присутствующая во всех живых клетках. Его основная функция — передавать инструкции ДНК для синтеза белков. Другими словами, РНК является посредником : генетическая информация течет от ДНК через РНК к белкам.
- Пурины и пиримидины: Основное кристаллическое соединение, образующее водородные связи.Это два основных типа азотистых оснований, которые образуют нуклеотидные основания ДНК и РНК.
- Мономер: Молекула, которая может быть связана с другими идентичными молекулами с образованием полимера (см. Ниже). Помните, что приставка «моно» означает «один».
- Полимер: Вещество, состоящее в основном или полностью из связанных вместе схожих единиц. Каждые
Leave A Comment