Наследственная информация и её реализация в клетке.

Наследственная информация и её реализация в клетке. Лекция 4

Пусть будет этот День Весны Для Вас особенно чудесным И полным ясной глубины И пряных запахов древесных. Пусть алый цвет и бирюза Рождают праздничность и песни, Пусть будут яркими глаза, И будут радостными вести.

Veni, vidi , vici – пришёл, yвидел, победил. (Слова Юлия Цезаpя из его донесения Сенатy о победе над понтийским цаpём Фаpнаком)

Нуклеиновые кислоты Название «нуклеиновые кислоты» происходит от латинского слова «нуклеус» , т. е. ядро: они впервые были обнаружены в клеточных ядрах. Биологическое значение ДНК и РНК : -хранение и передача наследственных признаков клетки; -обеспечивают в клетке синтез белков ДНК представляет полимер, состоящий из нуклеотидов, расположенных в строго определенном порядке. Нуклеотид - это химическое соединение трех веществ: азотистого основания, углевода (дезоксирибозы) и фосфорной кислоты. Соединение нуклеотидов в нити ДНК происходит через углевод одного нуклеотида и фосфорную кислоту соседнего. Существует 4 вида нуклеотидов, которые отличаются только по азотистым основаниям. Цепи ДНК связаны между собой азотистыми основаниями по принципу комплиментарности: А комплиментарен Т, а Г комплиментарен Ц.

Удвоение ДНК Принцип комплементарности, лежащий в основе структуры ДНК, позволяет понять, как синтезируются новые молекулы ДНК незадолго перед делением клетки. Этот синтез обусловлен замечательной способностью молекулы ДНИ к удвоению и определяет передачу наследственных свойств от материнской клетки к дочерним. При удвоении двойная спираль ДНК под влиянием фермента начинает с одного конца раскручиваться, и на каждой цепи и находящихся в окружающей среде свободных нуклеотидов собирается новая цепь. Сборка новой цепи идет в точном соответствии с принципом комплементарности. Против каждого А встает Т, против Г — Ц и т. д. В результате вместо одной молекулы возникают две. n

Рибонуклеиновые кислоты (РНК) Структуры РНК и ДНК сходны, они также состоят из нуклеотидов. Отличие от ДНК от РНК: 1) молекула РНК одноцепочечная; 2) В состав нуклеотидов РНК входит углевод рибоза, не дезоксирибоза; 3) в РНК вместо азотистого основания тимин (Т) входит другое основание - урацил (У). В клетке имеется 3 вида РНК. Первый вид — транспортные РНК (т-РНК). Это самые маленькие по размерам РНК. Они прикрепляют к себе аминокислоты и транспортируют их к месту синтеза белка. Второй вид — информационные РНК (и-РНК). Их функция состоит в переносе информации о структуре белка от ДНК к месту синтеза белка. Третий вид — рибосомные или матричные РНК (р-РНК). Они имеют наибольшие размеры молекулы и входят в состав рибосом.

Строение транспортных РНК Аминокислота доставляется на рибосому с помощью т-РНК). Для 20 аминокислот существует 20 разных т -РНК. Молекула т-РНК состоит из 70— 80 нуклеотидов. Она имеет форму листа клевера. У его верхушки ( Е) расположен триплет нуклеотидов, который соответствует определенной аминокислоте. Этот триплет называют кодовым триплетом. У ножки листка клевера ( Д) находится участок, связывающий аминокислоту. УУУ - это лизиновая т-РНК. Она присоединяет и транспортирует аминокислоту лизин.

Ген. Генетический код ДНК В процессе пластического обмена из растительных и животных белков, поступивших с пищей, в клетке синтезируются собственные белки. Особенно интенсивно биосинтез белков идет в период роста и развития клеток. Активно синтезируют белки и клетки, завершившие свой рост и развитие, например, в клетках поджелудочной железы — инсулин, Все клетки в течение жизни синтезируют белки, так как в ходе жизнедеятельности белки либо используются, либо постепенно стареют, их структура и функции нарушаются. Такие молекулы белков немедленно удаляются из клетки и заменяются новыми молекулами. Для построения белковой молекулы нужно собрать аминокислоты в строгом порядке. На молекулах ДНК записана и хранится информация о первичной структуре всех белков данной клетки. ДНК представляет собой цепь из последовательно расположенных нуклеотидов, а белок — цепь из последовательно расположенных аминокислот. В процессе эволюции выработался код, который называется кодом ДНК – это порядок следования аминокислот, записанный в виде последовательности азотистых оснований. Три азотистых основания кодируют одну аминокислоту. Триплет – это информация об одной аминокислоте закодирована в ДНК как последовательность из 3 нуклеотидов. Ген – это отрезок молекулы ДНК, содержащий информацию о первичной структуре одного белка. В молекуле ДНК содержится несколько сотен генов.

Образование РНК по матрице ДНК. Биосинтез белка. Матричный характер реакций биосинтеза. Транскрипция. Синтез белка осуществляется на рибосомах, а информация о структуре белка зашифрована в ДНК, расположенной в ядре. Как же информация из ядра поступает в цитоплазму к рибосомам? Передача информации осуществляется с помощью информационных РНК (и-РНК), которые синтезируются на одной из цепей участка молекулы ДНК — гена по принципу комплементарности. Против каждого нуклеотида одной из цепей гена встает комплементарный нуклеотид и-РНК. Таким путем информация, содержащаяся в гене, как бы переписывается на и. РНК. Этот процесс называется транскрипцией (лат. «транскрипцио» - переписывание). Затем молекулы и-РНК напраляются к месту синтеза белка, т. е. к рибосомам. Туда же из цитоплазмы поступают аминокислоты, из которых строится белок. В цитоплазме клеток всегда имеются аминокислоты, синтезирующиеся в клетке и образующиеся в результате расщепления белков пищи.

Ген. Генетический код ДНК Чтобы узнать записанную на молекуле ДНК информацию о первичной структуре белка, нужно знать код ДНК, т. е. знать, какое сочетание нуклеотидов соответствует каждой аминокислоте. В настоящее время код ДНК расшифрован полностью. Для каждой аминокислоты точно установлен состав кодирующих ее троек нуклеотидов триплетов. В коде ДНК во многих случаях одна и та же аминокислота закодирована не одним триплетом, а несколькими — двумя, четырьмя и даже шестью. Такое свойство кода имеет большое значение для повышения надежности хранения и передачи наследственной информации. Если ДНК будет повреждена и состав некоторых триплетов будет нарушен, то это может привести к изменению последовательности аминокислот в синтезируемом белке.

Биосинтез белка. Матричный характер реакций биосинтеза Схема биосинтеза белка Трансляция. Информация о структуре белка, записанная в и-РНК в виде последовательности нуклеотидов, реализуется в виде последовательности аминокислот в синтезируемой молекуле белка. Этот процесс называют трансляцией (лат. «трансляцио» - перенесение, перевод). Рибосома вступает на нитевидную молекулу и-РНК, а теперь уже матричной РНК, с левого конца и начинает синтез белка. т-РНК несут аминокислоты (мономеры) к рибосоме. Они подходят к м-РНК в соответствии с принципом комплементарности. Если наблюдается соответствие азотистых оснований в триплете, то между аминокислотами возникает пептидная связь. Происходит соединение мономерных звеньев в полимерную цепь. Рибосома перемещается по м. РНК с триплета на триплет, но не плавно, а прерывисто, шажками и готовый полимер сходит с матрицы. Рибосома с образовавшимся белком сходит с м. РНК. Затем они расходятся: рибосома — на любую и-РНК (так как она способна к синтезу любого белка; характер белка зависит от матрицы и-РНК), белковая молекула — в эндоплазматическую сеть и по ней перемещается в тот участок клетки, где