Тема: Код ДНК. Транскрипция. Задачи: Рассмотреть основные свойства

у эукариот.

— открытая система, которая потребляет из окружающей среды различные вещества

и использует их в качестве строительного материала, или как источник энергии и выделяет в окружающую среду продукты жизнедеятельности и энергию.

Совокупность реакций обмена веществ, протекающих в организме, называется метаболизмом, состоящим из взаимосвязанных реакций ассимиляции (пластического обмена, анаболизма) и реакций диссимиляции (энергетического обмена, катаболизма).

Общая характеристика обмена веществ

которая выделяется в реакциях энергетического обмена, реакции диссимиляции не идут

без ферментов, образующихся в реакциях пластического обмена.

Для поддержания различных процессов жизнедеятельности, например: для движения, для биосинтеза различных органических соединений; для поглощения веществ — организму необходима энергия.
Одна группа организмов (фотоавтотрофы) использует солнечную энергию;
вторая группа (хемоавтотрофы) использует энергию, выделяющуюся при окислении неорганических веществ;

Общая характеристика обмена веществ

при этом энергию. Если организмы в зависимости от условий ведут

себя как авто– либо как гетеротрофы, то их называют миксотрофами.

Метаболизм авто– и гетеротрофов различается. В качестве источника углерода автотрофы используют неорганические вещества (СО2),
а гетеротрофы — органические.

Различны и источники энергии: у автотрофов — энергия солнечного света или энергия, выделяющаяся при окислении неорганических соединений, у гетеротрофов — энергия окисления органических веществ.

Общая характеристика обмена веществ

бактерии? Цианобактерии?
Грибы?
Животные?
Растения?
Общая характеристика обмена веществ

недолговечны, время их существования ограничено, после чего они разрушаются.

Информация о

последовательности аминокислот в белковой молекуле закодирована в виде последовательности нуклеотидов в ДНК.

Код ДНК.

белков образовано из 20 различных аминокислот, а нуклеотидов в составе

ДНК — 4 вида.
Если предположить, что один нуклеотид кодирует одну аминокислоту, то 4 нуклеотидами можно закодировать 4 аминокислоты.

Код ДНК.

Если 2 нуклеотида кодируют одну аминокислоту, то количество кодируемых кислот возрастает до 16 (42). Значит, код ДНК должен быть триплетным. Было доказано, что именно три нуклеотида кодируют одну аминокислоту, в этом случае можно будет закодировать 43 — 64 аминокислоты. А так как аминокислот всего 20, то некоторые аминокислоты должны кодироваться несколькими триплетами.

кодоном.
Однозначность. Кодовый триплет, кодон, соответствует только одной аминокислоте.
Вырожденность (избыточность). Одну

аминокислоту могут кодировать несколько (до шести) кодонов.

же триплетами нуклеотидов у всех организмов Земли.
Неперекрываемость. Последовательность нуклеотидов

имеет рамку считывания по 3 нуклеотида, один и тот же нуклеотид не может быть в составе двух триплетов. (Жил был кот тих был сер мил мне тот кот);

Код ДНК. Свойства кода

кодон — кодирующие, кодируют аминокислоты, а 3 — не кодируют

аминокислоты, терминирующие синтез полипептида при работе рибосомы (УАА, УГА, УАГ). Кроме того, есть кодон — инициатор (метиониновый), с которого начинается синтез любого полипептида.

Код ДНК. Свойства кода

клетках живых организмов. Во время этих реакций происходит синтез полимерных

молекул по плану, заложенному в структуре других полимерных молекул-матриц. На одной матрице может быть синтезировано неограниченное количество молекул-копий. К этой категории реакций относятся репликация, транскрипция, трансляция и обратная транскрипция (образование на РНК ДНК).

Центральная догма молекулярной биологии: ДНКРНКбелок.

(РЭ);

мозаичность (чередование кодирующих участков с некодирующими);

наличие экзонов (Э) – участков

гена, несущих информацию о строении полипептида и интронов (И), не несущих такой информации. Число экзонов и интронов различных генов разное, экзоны чередуются с интронами, общая длина интронов может превышать длину экзонов в два и более раз.

Гены эукариот могут кодировать полипептиды, тРНК, рРНК, есть регуляторные участки.

Транскрипция

называемые соответственно лидерной (ЛП) и трейлерной последовательностью (ТП).

Лидерная и трейлерная

последовательности, экзоны и интроны образуют единицу транскрипции.

Транскрипция

присоединиться только к промотору, который находится на 3'-конце матричной цепи

ДНК, и двигаться только от 3'- к 5'-концу этой матричной цепи ДНК.

Синтез иРНК происходит на одной из двух цепочек ДНК в соответствии с принципами комплементарности и антипараллельности от 5'- к 3'-концу .

Строительным материалом и источником энергии для транскрипции являются рибонуклеозидтрифосфаты (АТФ, УТФ, ГТФ, ЦТФ).

Транскрипция

иРНК соответствует кодовому триплету АТГ в молекуле ДНК?
УАЦ
Какой триплет

ДНК матричной цепи соответствует кодону
АЦА иРНК?
ТГТ

Транскрипция

несет информацию об этой аминокислоте?
Кодон иРНК: 5’ – УГГ

– 3’
Кодон ДНК: 3’ – AЦЦ – 5’

Транскрипция

– кодоном.
Однозначность генетического кода. Поясните это свойство.
Кодовый триплет, кодон, соответствует

только одной аминокислоте.
Вырожденность генетического кода. Поясните это свойство.
Одну аминокислоту могут кодировать несколько (до шести) кодонов.
Универсальность генетического кода. Поясните это свойство.
Генетический код одинаков, одинаковые аминокислоты кодируются одними и теми же триплетами нуклеотидов у всех организмов Земли.
Неперекрываемость генетического кода. Поясните это свойство.
Последовательность нуклеотидов имеет рамку считывания по 3 нуклеотида, один и тот же нуклеотид не может быть в составе двух триплетов.
На ДНК могут быть закодированы:
Полипептиды, рРНК, тРНК.

Подведем итоги:

начале иРНК и в ее конце?
Из 64 кодовых триплетов 61

кодон — кодирующие, кодируют аминокислоты, а 3 — бессмысленные, не кодируют аминокислоты, терминирующие синтез полипептида при работе рибосомы (УАА, УГА, УАГ). Кроме того, есть кодон — инициатор (метиониновый), с которого начинается синтез любого полипептида.
Что такое промотор?
Перед геном находится промотор – последовательность нуклеотидов, с которой соединяется РНК-полимераза.
Что такое транскрипция?
Транскрипция – синтез РНК на матрице ДНК.
В каком направлении движется РНК-полимераза? В каком направлении происходит образование иРНК?
РНК-полимераза может присоединиться только к промотору, который находится на 3'-конце матричной цепи ДНК, и двигаться только от 3'- к 5'-концу этой матричной цепи ДНК.

Подведем итоги:

созревания или процессинга.
Транскрипция

нуклеотидов);
сплайсинг (вырезание интронов и сшивание экзонов). В зрелой иРНК выделяют

КЭП, транслируемую область (сшитые в одно целое экзоны), нетранслируемые области (НТО) и полиА «хвост». Возможен альтернативный сплайсинг, при котором вместе с интронами вырезаются и экзоны. При этом с одного гена могут образовываться разные белки. Таким образом, утверждение – «Один ген – один полипептид» – неверно.

Транскрипция

состоит из одного или нескольких модифицированных нуклеотидов и характерен только для транскриптов,

синтезируемых РНК-полимеразой . Кэп представляет собой модифицированный рибонуклеотид — 7-метилгуанозин,

Наличие кэпа — один из признаков, отличающих эукариотические иРНК от прокариотических, которые несут трифосфат на 5'-конце.

Это и другие отличия обуславливают существенно более высокую стабильность, особый механизм инициации трансляции и другие особенности жизненного цикла эукариотической мРНК.

Кэп способствует эффективному процессингу  пре-мРНК, экспорту иРНК из ядра, её трансляции и защите от быстрой деградации.

Иными словами, поли(А)-хвост — это фрагмент молекулы мРНК, азотистые основания которого представлены

только аденином. У эукариот полиаденилирование является частью процессинга
иРНК — процесса созревания первичного транскрипта в зрелую иРНК, готовую для трансляции. Процессинг, в свою очередь, является одним из этапов экспрессии генов.

Поли(А)-хвост играет важную роль в транспорте мРНК из ядра, её трансляции и стабильности. Со временем поли(А)-хвост укорачивается, и, когда его длина станет достаточно малой, мРНК разрушается под действием специальных ферментов.

после завершения каждой рибосомой трансляции от нее отщепляется 10-15 нуклеотидов.

Когда же в этом фрагменте остается около 50 нуклеотидов, мРНК становится доступной для РНКаз и быстро разрушается.

Транскрипция

нуклеотидов);
сплайсинг (вырезание интронов и сшивание экзонов). В зрелой иРНК выделяют

КЭП, транслируемую область (сшитые в одно целое экзоны), нетранслируемые области (НТО) и полиА «хвост».
Возможен альтернативный сплайсинг, при котором вместе с интронами вырезаются и экзоны. При этом с одного гена могут образовываться разные белки. Таким образом, утверждение – «Один ген – один полипептид» – неверно.

явление. Его суть состоит в том, что считанная с ДНК последовательность

РНК в ходе последующей обработки — процессинга (созревания) — может быть по-разному реорганизована. Незрелая РНК, или пре-РНК, состоит из экзонов и интронов — смысловых и бессмысленных частей. В ходе созревания РНК интроны вырезаются, а экзоны — смысловые части — сшиваются, и получается зрелая иРНК определенного белка. Этот процесс называется сплайсингом.
Однако есть тут одна хитрость.

Сшиваться могут не все экзоны, и в разных условиях разные экзоны отбрасываются вместе с интронами. В результате этой сшивки получаются разные варианты, или изоформы, того или иного белка, а весь процесс носит название альтернативного сплайсинга.

несколько разных белков.  Он предоставляет клетке превосходную возможность разнообразить репертуар

своих полезных белков, не меняя при этом самого гена. И все живые организмы пользуются этим адаптационным механизмом для придания белкам необходимых функциональных и регуляторных свойств. Недавно выяснилось, что у человека 94% генов подвергаются альтернативному сплайсингу ( Почти все человеческие гены кодируют более одного белка).
Считалось, что разнообразие белков определяется разнообразием генов. Однако потом выяснилось (2003г), что у человека, например, генов существенно меньше, чем предполагали не 100 тысяч, а всего 25–30 тысяч. Значит, разнообразие белков в организме определяется не только генами, но и чем-то еще. И это «что-то» включает и использование разных белковых изоформ. Манипулируя изоформами белков, организм может получить адаптивные свойства. Или приобрести различные заболевания.

иРНК выделяют КЭП, транслируемую область (сшитые в одно целое экзоны),

нетранслируемые области (НТО) и полиадениловый «хвост».
Транслируемая область начинается кодоном-инициатором, заканчивается кодонами-терминаторами. НТО содержат информацию, определяющую поведение РНК в клетке: срок «жизни», активность, локализацию.
Транскрипция и процессинг происходят в клеточном ядре. Зрелая иРНК приобретает определенную пространственную конформацию, окружается белками и в таком виде через ядерные поры транспортируется к рибосомам; иРНК эукариот, как правило, моноцистронны (имеют только один кодон терминатор).

Транскрипция

тРНК отвечают за транспорт аминокислот к месту трансляции – к

рибосомам, рибосомные – входят в состав рибосом.

тРНК – имеют небольшие размеры – порядка 76-85 нуклеотидов, их около 10% от всех видов РНК в клетке (иРНК – до 30 000 нуклеотидов, 5%; рРНК – 3000-5000 нуклеотидов, 85%).

тРНК имеет три петли, на антикодоновой находится антикодон, комплементарный кодону определенной аминокислоты. К 3/-концу (акцепторный участок, CCA) присоединяется аминокислота.

Транскрипция

комплементарно и антипараллельно и считываются с 3/- к 5/-концу. Например,

антикодон метиониновой тРНК читается UAC.

Транскрипция

какую аминокислоту транспортирует данная тРНК?
По антикодону тРНК определить кодон иРНК,

по кодону иРНК – аминокислоту.
Определите.
Антикодон тРНК AUG
Кодон иРНК UAC
Аминокислота тирозин

кодовыми триплетами на иРНК и матричной ДНК закодирована данная аминокислота?

Антикодон тРНК ААУ
Кодон иРНК УУА, аминокислота – лейцин, на ДНК – ААТ