Реакція матричного синтезу. Їхні види

У 1869 р. швейцарський біохімік Йоганн Фрідріх Мішер вперше виявив, виділив із ядер клітин та описав ДНК. Але тільки в 1944 р. О. Ейвері, С. Маклеод і М. Макарті була доведена генетична роль ДНК, тобто було достовірно встановлено, що передача спадкової інформації пов'язана з дезоксирибонуклеїновою кислотою. Це відкриття стало сильним чинником, стимулюючим вивчення спадковості на молекулярному рівні. З того часу почався бурхливий розвиток молекулярної біології та генетики.

Нуклеїнові кислоти (Від лат. Nucleus - ядро) - це природні високомолекулярні органічні сполуки, що забезпечують зберігання та передачу спадкової (генетичної) інформації у живих організмах. До їх складу входять: вуглець (С), водень (Н), кисень (О), фосфор (Р). Нуклеїнові кислоти є нерегулярними біополімерами, що складаються з мономерів - нуклеотидів. До складу кожного нуклеотиду входять:

· азотиста основа,

· простий вуглець - 5-вуглецевий цукор пентоза (рибоза або дезоксирибоза),

· залишок фосфорної кислоти.

Існує два типи нуклеїнових кислот: дезоксирибонуклеїнова кислота – ДНК, що містить дезоксирибозу, та рибонуклеїнова кислота – РНК, що містить рибозу.

Розглянемо кожен тип нуклеїнових кислот.

ДНК міститься майже виключно в ядрі клітини, іноді в органоїдах: мітохондріях, пластидах. ДНК - це полімерна сполука з постійним (стабільним) вмістом у клітині.

Будова ДНК.За своєю структурою молекула ДНК є двома полімерними ланцюгами, з'єднаними між собою і закрученими у формі подвійної спіралі (рис. 1).

Створено модель структури ДНК у 1953 р. Д. Вотсоном та Ф. Криком, за що обидва були удостоєні Нобелівської премії. Ширина подвійної спіралі всього близько 0,002 мкм (20 ангстрем), зате довжина її винятково велика - до кількох десятків і навіть сотень мікрометрів (для порівняння: довжина найбільшої білкової молекули в розгорнутому вигляді не перевищує 0,1 мкм).

Нуклеотиди розташовані один від одного на відстані 0,34 нм, але в один виток спіралі припадає 10 нуклеотидів. Молекулярна маса ДНК велика: вона становить десятки і навіть сотні мільйонів. Наприклад, молекулярна маса (М r) найбільшої хромосоми дрозофіли дорівнює 7,9 10 10 .

Основною структурною одиницею одного ланцюга є нуклеотид, що складається з азотистої основи, дезоксирибози та фосфатної групи. ДНК містить 4 види азотистих основ:

· пуринові - аденін (А) та гуанін (Г),

· піримідинові - цитозин (Ц) та тимін (Т).

Сумарна кількість пуринових основ дорівнює сумі піримідинових.

Нуклеотиди ДНК теж будуть 4 видів відповідно: аденіловий (А), гуаніловий (Г), цитидиловий (Ц) і тимідиловий (Т), Усі нуклеотиди ДНК з'єднані в полінуклеотидний ланцюг за рахунок залишків фосфорних кислот, розташованих між дезоксирибозами. У полінуклеотидному ланцюзі може бути до 300 000 і більше нуклеотидів.

Таким чином, кожен ланцюг ДНК є полінуклеотидом, в якому в строго визначеному порядку розташовані нуклеотиди. Азотисті основи підходять одна до одної настільки близько, що між ними виникають водневі зв'язки. Чітко проявляється в їх розташуванні важлива закономірність: аденін (А) одного ланцюга пов'язаний з тиміном (Т) іншого ланцюга двома водневими зв'язками, а гуанін (Г) одного ланцюга пов'язаний трьома водневими зв'язками з цитозином (Ц) іншого ланцюга, внаслідок чого формуються пари А-Т та Г-Ц. Така здатність до вибіркового з'єднання нуклеотидів називається комплементарністю, тобто просторова та хімічна відповідність між парами нуклеотидів (див. рис. 2).

Послідовність сполуки нуклеотидів одного ланцюга протилежна (комплементарна) такої в іншій, тобто ланцюги, що становлять одну молекулу ДНК, різноспрямовані, або антипаралельні. Ланцюги закручуються навколо один одного і утворюють подвійну спіраль. Велика кількість водневих зв'язків забезпечує міцну сполуку ниток ДНК і надає молекулі стійкість, зберігаючи в той же час її рухливість - під впливом ферментів вона легко розкручується (деспіралізується).

Реплікація ДНК (редуплікація ДНК) - процес самовідтворення (самоподвоєння) макромолекул нуклеїнових кислот, що забезпечує точне копіювання генетичної інформації та передачу її від покоління до покоління.

Реплікація ДНК відбувається у період інтерфази перед клітинним поділом. Материнська молекула ДНК (кількість ланцюгів ДНК в клітині дорівнює 2n) під дією ферментів розкручується з одного кінця, а потім з вільних нуклеотидів за принципом комплементарності на обох ланцюгах добудовуються дочірні полінуклеотидні ланцюги. В результаті матричних реакцій виникають дві однакові за нуклеотидним складом дочірні молекули ДНК, в яких один з ланцюгів стара материнська, а інша - нова, знову синтезована (кількість ДНК у клітині стає рівною 4n = 2 X 2n ).

Функції ДНК

1. Зберігання спадкової інформації про структуру білків чи окремих її органоїдів. Найменшою одиницею генетичної інформації після нуклеотиду є три послідовно розташовані нуклеотиди - триплет. Послідовність триплетів полінуклеотидної ланцюга визначає послідовність розташування амінокислот однієї білкової молекули (первинну структуру білка) і є ген. Разом із білками ДНК входять до складу хроматину, речовини, з якої складаються хромосоми ядра клітини.

2. Передача спадкової інформації внаслідок реплікацій при клітинному розподілі від материнської клітини – дочірнім.

3. Реалізація спадкової інформації (що зберігається у вигляді генів) в результаті матричних реакцій біосинтезу через вироблення специфічних для клітини та організму білків. При цьому на одному з її ланцюгів за принципом комплементарності з нуклеотидів навколишньої молекули середовища синтезуються молекули інформаційної РНК.

РНК - з'єднання з коливається (лабільним) вмістом у клітині.

Будова РНК.За своєю структурою молекули РНК менші, ніж молекули ДНК з молекулярною масою від 20-30 тис. (тРНК) до 1 млн (рРНК), РНК - одноланцюжкова молекула, побудована так само, як і один з ланцюгів ДНК. Мономери РНК – нуклеотиди складаються з азотистої основи, рибози (пентози) та фосфатної групи. РНК містить 4 азотисті основи:

· пуринові – аденін (А);

· піримідинові – гуанін (Г), цитозин (Ц), урацил (У).

У РНК тімін замінено на близький до нього за будовою урацил (нуклеотид - уридиловий. Нуклеотиди з'єднані в полінуклеотидний ланцюг так само, як і в ДНК, за рахунок залишків фосфорних кислот, розташованих між рибозами.

За місцем перебування у клітці серед РНК виділяють: ядерні, цитоплазматичні, мітохондріальні, пластидні.

За функціями, що виконуються серед РНК виділяють: транспортні, інформаційні та рибосомні.

Транспортні РНК (ТРНК) - одноланцюгові, але мають тривимірну структуру «конюшинний лист», створену внутрішньомолекулярними водневими зв'язками (рис. 3). Молекули тРНК – найкоротші. Складаються із 80-100 нуклеотидів. На їхню частку припадає близько 10% від загального вмісту РНК у клітині. Вони переносять активовані амінокислоти (кожна тРНК свою амінокислоту, всього відомо 61 тРНК) до рибосом при біосинтезі білка в клітині».

Інформаційна (матрична) РНК (іРНК, мРНК) - одноланцюжкова молекула, яка утворюється в результаті транскрипції на молекулі ДНК (копіює гени) в ядрі та несе інформацію про первинну структуру однієї білкової молекули до місця синтезу білка в рибосомах. Молекула іРНК може складатися із 300-3000 нуклеотидів. Перед іРНК припадає 0,5-1% від загального вмісту РНК в клітині.

Рибосомні РНК (рРНК) - Найбільші одноланцюгові молекули, що утворюють разом з білками складні комплекси, що підтримують структуру рибосом, на яких йде синтез білка.

Перед рРНК припадає близько 90% від загального вмісту РНК у клітині.

Вся генетична інформація організму (структура його білків), міститься у його ДНК, що з нуклеотидів, об'єднаних у гени. Нагадаємо, що ген - одиниця спадкової інформації (ділянка молекули ДНК), що містить інформацію про структуру одного білка - ферменту. Гени, що зумовлюють властивості організмів, називають структурними.А гени, що регулюють прояв структурних генів, називають регуляторними.Прояв (експресія) гена (реалізація спадкової інформації) відбувається так:

Для здійснення експресії гена існує генетичний код – суворо впорядкована залежність між основами нуклеотидів та амінокислотами (табл. 12).

Таблиця 12 Генетичний код

Основні властивості генетичного коду.

Триплетність- кодування амінокислот здійснюється трійками (триплетами) основ нуклеотидів. Кількість триплетів, що кодують, дорівнює 64 (4 види нуклеотидів: А, Т, Ц, Г, 4 3 = 64).

Однозначність- кожен триплет кодує лише одну амінокислоту.

Виродженість- Число кодуючих триплетів перевищує число амінокислот (64> 20). Існують амінокислоти, що кодуються більш ніж одним триплетом (у складі білків такі амінокислоти зустрічаються частіше). Є три триплети, які не кодують жодну амінокислоту (УАА, УАГ, УГА). Вони називаються "нонсенс-кодонами" і відіграють роль "стоп-сигналів", що означають кінець запису гена (загальна кількість кодуючих кодонів - 61).

Неперекриваність (безперервність) - зчитування триплетів із ДНК при синтезі іРНК йде строго за трьома послідовними нуклеотидами, без перекривання сусідніх кодонів. Усередині гена немає «розділових знаків».

Універсальність - одні й самі триплети кодують одні й самі амінокислоти в усіх організмів, що живуть Землі.

Загальноприйняті скорочення назв амінокислот:

ФЕН – фенілаланін; ГІС – гістидин;

ЛЕЙ – лейцин; ГЛН – глутамін;

АБО - ізолейцин; ГЛУ – глутамінова кислота;

МЕТ – метіонін; ЛІЗ – лізин;

ВАЛ – валін; АСН – аспарагін;

СЕР – серії; АСП – аспарагінова кислота;

ПРО – пролін; ЦІС – цистеїн;

ТРЕ – треонін; ТРИ – триптофан;

АЛА – аланін; АРГ – аргінін;

ТІР - тирозин; ГЛІ – гліцин.

Таким чином, ДНК-носій всієї генетичної інформації в клітині - безпосередньої участі у синтезі білка (тобто реалізації цієї спадкової інформації) не беруть. У клітинах тварин та рослин Молекули ДНК відокремлені ядерною мембраною від цитоплазми, де відбувається синтез білків До рибосом - місць збирання білків - висилається з ядра посередник, який несе скопійовану інформацію і здатний пройти через пори ядерної мембрани. Таким посередником є ​​інформаційна РНК, яка бере участь у матричних реакціях.

Матричні реакції - Це реакції синтезу нових сполук на основі «старих» макромолекул, що виконують роль матриці, тобто форми, зразка для копіювання нових молекул. Матричними реакціями реалізації спадкової інформації, в яких беруть участь ДНК та РНК, є:

1. Реплікація ДНК- подвоєння молекул ДНК, завдяки яким передача генетичної інформації здійснюється від покоління до покоління. Матрицею є материнська ДНК, а новими, утвореними за цією матрицею - дочірні, знову синтезовані 2 молекули ДНК (рис. 4).

2. Транскрипція(Лат. transcription - переписування) - це синтез молекул РНК за принципом комплементарності на матриці одного з ланцюгів ДНК. Відбувається в ядрі під дією ферменту ДНК-залежної – РНК-полімерази. Інформаційна РНК - це однонітєва молекула, і кодування гена йде з однієї нитки двониткової молекули ДНК. Якщо транскрибируемой нитки ДНК стоїть нуклеотид Р, то ДНК-полимераза включає Ц до складу іРНК, якщо стоїть Т, то включає А до складу іРНК, якщо стоїть Т, включає У (до складу РНК не входить тімін Т; рис. 5). Мова триплетів ДНК перекладається мовою кодонів іРНК (триплети в іРНК називаються кодонами).

Через війну транскрипції різних генів синтезуються всі види РНК. Потім іРНК, тРНК, рPHK через пори в ядерній оболонці виходять у цитоплазму клітини для виконання своїх функцій.

3. Трансляція(лат. translatio – передача, переклад) – це синтез поліпептидних ланцюгів білків на матриці зрілої іРНК, здійснюваний рибосомами. У цьому вся процесі виділяють кілька етапів:

Етап перший – ініціація (початок синтезу – ланцюга). У цитоплазмі однією з кінців иРНК (саме той, з якого починався синтез молекули в ядрі) вступає рибосома і починає синтез поліпептиду. Молекула тРНК, що транспортує амінокислоту метіонін (тРНК мет), з'єднується з рибосомою та прикріплюється до початку ланцюга іРНК (завжди кодом АУГ). Поряд з першою тРНК (яка не має жодного відношення до синтезуючого білка) приєднується друга тРНК з амінокислотою. Якщо антикодон тРНК, то між амінокислотами виникає пептидна зв'язок, яку утворює певний фермент. Після цього тРНК залишає рибосому (іде в цитоплазму за новою амінокислотою), а іРНК переміщається на один кодон.

Другий етап – елонгація (подовження ланцюга). Рибосома переміщається молекулою иРНК не плавно, а переривчасто, триплет за триплетом. Третя тРНК з амінокислотою зв'язується своїм антикодоном із кодоном іРНК. При встановленні комплементарності зв'язку рибосома робить ще крок на один «кодон», а специфічний фермент «зшиває» пептидним зв'язком другу та третю амінокислоту – утворюється пептидний ланцюг. Амінокислоти в зростаючому поліпептидному ланцюгу з'єднуються в тій послідовності, в якій розташовані кодони, що їх шифрують, іРНК (рис. 6).

Третій етап – термінація (закінчення синтезу) ланцюга. Відбувається під час трансляції рибосомою одного з трьох «нонсенс-кодонів» (УАА, УАГ, УГА). Рибосоми зіскакують з іРНК, синтез білка завершено.

Таким чином, знаючи порядок розташування амінокислот у молекулі білка, можна визначити порядок нуклеотидів (триплетів) у ланцюзі іРНК, а по ній – порядок пар нуклеотидів у ділянці ДНК і навпаки, враховуючи принцип комплементарності нуклеотидів.

Природно, що у процесі матричних реакцій внаслідок будь-яких причин (природних чи штучних) можуть відбуватися зміни – мутації. Це генні мутації на молекулярному рівні – результат різних ушкоджень у молекулах ДНК. Генні мутації, що відбуваються на молекулярному рівні, торкаються, як правило, одного або декількох нуклеотидів. Усі форми генних мутацій можна розділити на великі групи.

Перша група- Зсув рамки зчитування - являє собою вставки або випадання однієї або кількох пар нуклеотидів. Залежно від місця порушення змінюється та чи інша кількість кодонів. Це найбільш тяжкі ушкодження генів, оскільки в білок будуть включені зовсім інші амінокислоти.

На такі делеції та вставки припадає 80% усіх спонтанних генних мутацій.

Найбільш ушкоджуючу дію мають так звані нонсенс-мутації, які пов'язані з появою кодонів-термінаторів, що викликають зупинку.ку синтезу білка. Це може спричинити передчасне закінчення синтезу білка, який швидко деградує. Результат – загибель клітини чи зміна характеру індивідуального розвитку.

Мутації, пов'язані із заміною, випаданням або вставкою в частині гена, що кодує, фенотипно виявляються у вигляді заміни амінокислот у білку. Залежно від природи амінокислот та функціональної значущості порушеної ділянки спостерігається повна або часткова втрата функціональної активності білка. Як правило, це виявляється у зниженні життєздатності, зміні ознак організмів тощо.

Друга група- це генні мутації із заміною пар основ нуклеотидів. Існують два типи заміни основ:

1. Транзиція- заміна одного пуринового на пуринову основу (А на Г або Г на А) або одного піримідинового на піримідинову (Ц на Т або Т на Ц).

2. Трансверсія- Заміна однієї пуринової основи на піримідинову або навпаки (А на Ц, або Г на Т, або А на У).

Яскравим прикладом трансверсії є серповидно-клітинна анемія, що виникає через спадкове порушення структури гемоглобіну. У мутантного гена, що кодує один із ланцюгів гемоглобіну, порушено всього один нуклеотид, і в іРНК відбувається заміна аденіну на урацил (ГАА на ГУА).

В результаті відбувається зміна біохімічного фенотипу, в ланцюзі гемоглобіну глютамінова кислота замінена на валін. Ця заміна змінює поверхню гемоглобінової молекули: замість двояковогнутого диска клітини еритроцитів стають схожими на серпи і закупорюють дрібні судини, або швидко видаляються з кровообігу, що швидко призводить до анемії.

Таким чином, значимість генних мутацій для життєдіяльності організму неоднакова:

· деякі «мовчазні мутації» не впливають на структуру та функцію білка (наприклад, заміна нуклеотиду, що не призводить до заміни амінокислот);

· деякі мутації ведуть до повної втрати функції білка та загибелі клітин (наприклад, нонсенс-мутації);

· інші мутації – при якісній зміні іРНК та амінокислот ведуть до зміни ознак організму;

· і, нарешті, деякі мутації, що змінюють властивості білкових молекул, надають шкідливу дію на життєдіяльність клітин - такі мутацій зумовлюють тяжкий перебіг хвороб (наприклад, трансверсії).

ДНК-лінійний полімер, що має вигляд подвійної спіралі, утвореної парою антипаралельних комплементарних ланцюгів Мономерами ДНК є нуклеотиди.

Кожен нуклеотид ДНК складається з пуринової (А - аденін або Г - гуанін) або піримідинової (Т - тимін або Ц - цитозин) азотистої основи, п'ятивуглецевого цукру - дезоксирибози та фосфатної групи.

Молекула ДНК має такі параметри: ширина спіралі близько 2 нм, крок або повний оборот спіралі - 3,4 нм. В одному етапі міститься 10 комплементарних пар нуклеотидів.

Нуклеотиди в молекулі ДНК звернені один до одного азотистими основами та об'єднані парами відповідно до правил комплементарності: навпроти аденіну розташований тімін, навпроти гуаніну – цитозин. Пара А-Т з'єднана двома водневими зв'язками, а пара Г-Ц – трьома.

Остів ланцюгів ДНК утворений сахарофосфатними залишками.

Реплікація ДНК - це процес самоподвоєння молекули ДНК, який здійснюється під контролем ферментів.

На кожному з ланцюгів, що утворилися після розриву водневих зв'язків, за участю ферменту ДНК-полімерази синтезується дочірній ланцюг ДНК. Матеріалом для синтезу є вільні нуклеотиди, що є в цитоплазмі клітин.

Синтез дочірніх молекул на сусідніх ланцюгах відбувається з різною швидкістю. На одному ланцюгу нова молекула збирається безперервно, на іншій – з деяким відставанням та фрагментарно. Після завершення процесу фрагменти нових молекул ДНК зшиваються ферментом ДНК-лігаз. Так, з однієї молекули ДНК виникає дві, які є точною копією один одного та материнської молекули. Такий спосіб реплікації називають напівконсервативним.

Біологічний сенс реплікації полягає в точній передачі спадкової інформації від материнської молекули до дочірніх, що відбувається при розподілі соматичних клітин.

Репарація ДНК- Механізм, що забезпечує здатність до виправлення порушеної послідовності нуйлеотидів у молекулі ДНК.

Якщо при реплікації ДНК послідовність нуклеотидів у її молекулі порушується через будь-які причини, то в більшості випадків ці ушкодження усуваються клітиною самостійно. Зміна зазвичай відбувається в одному з ланцюгів ДНК. Другий ланцюг залишається незміненим. Ушкоджена ділянка першого ланцюга може "вирізатися" за допомогою ферментів - ДНК репарують нуклеаз. Інший фермент - ДНК-полімераза копіює інформацію з неушкодженого ланцюга, вставляючи необхідні нуклеотиди у пошкоджений ланцюг. Потім ДНК-лігаза «зшиває» молекулу ДНК і пошкоджена молекула відновлюється.

РНК - Лінійний полімер, що складається, як правило, з одного ланцюга нуклеотидів. У складі РНК тіміновий нуклеотид заміщений на урациловий (У). Кожен нуклеотид РНК містить п'ятивуглецевий цукор - рибозу, одна з чотирьох азотистих основ та залишок фосфорної кислоти.

Матрична або інформаційна РНК синтезується в ядрі за участю ферменту РНК-полімерази, комплементарна ділянці ДНК, на якій відбувається синтез, становить 5% РНК клітини. Рибосомна РНК синтезується в ядерці і входить до складу рибосом, що становить 85% РНК клітини. Транспортна РНК (понад 40 видів) переносить амінокислоти до місця синтезу білка, має форму конюшинного листа і складається з 70-90 нуклеотидів.

До реакцій матричного синтезу відносять реплікацію ДНК, синтез РНК на ДНК (транскрипцію), синтез білка на мРНК (трансляцію), і навіть синтез РНК чи ДНК на РНК вірусів.

При транскрипції фермент РНК-полімераза приєднується до групи нуклеотидів ДНК промотору. Промотор вказує місце, з якого має розпочатися синтез мРНК. Вона будується з вільних нуклеотидів комплементарно молекулі ДНК. Фермент працює доти, доки не зустріне ще одну групу нуклеотидів ДНК - стоп-сигнал, що сповіщає про кінець синтезу мРНК.

Молекула мРНК виходить у цитоплазму на рибосоми, де відбувається синтез поліпептидних ланцюгів. Процес перекладу інформації, що міститься в послідовності нуклеотидів мРНК, послідовність амінокислот в поліпептиді називається трансляцією.

Певна амінокислота доставляється до рибосом певним видом тРНК.

В обміні речовин організму провідна роль належить білкам та нуклеїновим кислотам.

Білкові речовини становлять основу всіх життєво важливих структур клітини, мають надзвичайно високу реакційну здатність, наділені каталітичними функціями.

Нуклеїнові кислотивходять до складу найважливішого органу клітини - ядра, а також цитоплазми, рибосом, мітохондрій і т. д. Нуклеїнові кислоти відіграють важливу, першорядну роль у спадковості, мінливості організму, синтезі білка.

План синтезубілка зберігається в ядрі клітини, а безпосередньо синтезвідбувається поза ядром, тому необхідна допомогадля доставки закодованого плану з ядра до місця синтезу. Таку допомогавиявляють молекули РНК.

Процес починається в ядрі клітини:розкручується та відкривається частина «сходів» ДНК. Завдяки цьому літери РНК утворюють зв'язки з відкритими літерами ДНК однієї з ниток ДНК. Фермент переносить букви РНК, щоб з'єднати в нитку. Так букви ДНК «переписуються» у букви РНК. Новостворений ланцюжок РНК відокремлюється, і «драбина» ДНК знову закручується.

Після подальших змін цей вид закодованої РНК готовий.

РНК виходить із ядраі прямує до місця синтезу білка, де літери РНК розшифровуються. Кожен набір із трьох букв РНК утворює «слово», що означає одну конкретну амінокислоту.

Інший вид РНК шукає цю амінокислоту, захоплює її з допомогою ферменту і доставляє до місця синтезу білка. У міру прочитання та перекладу повідомлення РНК ланцюжок амінокислот зростає. Цей ланцюжок закручується та укладається в унікальну форму, створюючи один вид білка.
Примітний навіть процес укладання білка: те щоб за допомогою комп'ютера прорахувати всі можливості укладання білка середнього розміру, що з 100 амінокислот, знадобилося б 10 27 років. А для утворення в організмі ланцюжка з 20 амінокислот потрібно не більше однієї секунди – і цей процес відбувається безперервно у всіх клітинах тіла.

Гени, генетичний код та його властивості.

На Землі мешкає близько 7 млрд людей. Якщо не рахувати 25-30 млн пар однояйцевих близнюків, то генетично всі люди різні: кожен унікальний, має неповторні спадкові особливості, властивості характеру, здібності, темперамент.

Такі відмінності пояснюються відмінностями у генотипах-наборах генів організму; у кожного він унікальний. Генетичні ознаки конкретного організму втілюються у білках- отже, і будова білка однієї людини відрізняється, хоч і зовсім небагато, від білка іншої людини.

Це не значитьщо у людей не зустрічається абсолютно однакових білків. Білки, що виконують ті самі функції, можуть бути однаковими або зовсім незначно відрізнятися однією-двома амінокислотами один від одного. Але не існує на Землі людей (за винятком однояйцеві близнюки), у яких всі білки були б однакові.

Інформація про первинну структуру білказакодована у вигляді послідовності нуклеотидів у ділянці молекули ДНК гені – одиниці спадкової інформації організму. Кожна молекула ДНК містить множину генів. Сукупність усіх генів організму складає його генотип .

Кодування спадкової інформації відбувається за допомогою генетичного коду , який універсальний всім організмів і відрізняється лише чергуванням нуклеотидів, що утворюють гени, і кодують білки конкретних організмів.

Генетичний код складається з трійок (триплетів) нуклеотидівДНК, що комбінуються в різній послідовності(ААТ, ГЦА, АЦГ, ТГЦ тощо), кожен з яких кодує певну амінокислоту(яка буде вбудована в поліпептидний ланцюг).

Амінокислот 20, а можливостейдля комбінацій чотирьох нуклеотидів у групи по три – 64 чотирьох нуклеотидів цілком достатньо, щоб кодувати 20 амінокислот

тому одна амінокислотаможе кодуватися кількома триплетами.

Частина триплетів зовсім не кодує амінокислоти, а запускаєабо зупиняєбіосинтез білка.

Власне кодомвважається послідовність нуклеотидів у молекулі і-РНК, т.к. вона знімає інформацію з ДНК (процес транскрипції) і переводить її в послідовність амінокислот у молекулах синтезованих білків (процес трансляції).

До складу і-РНК входять нуклеотиди АЦГУ, триплети яких називаються кодонами: триплет ДНК ЦГТ на і-РНК стане триплетом ГЦА, а триплет ДНК ААГ стане триплетом УУЦ.

Саме кодонами і-РНКвідображається генетичний код у записі.

Таким чином, генетичний код - єдина система запису спадкової інформації у молекулах нуклеїнових кислот як послідовності нуклеотидів. Генетичний код заснованийна використанні алфавіту, що складається всього з чотирьох букв-нуклеотидів, що відрізняються азотистими основами: А, Т, Г, Ц.

Основні властивості генетичного коду :

1. Генетичний код триплетен.Триплет (кодон) – послідовність трьох нуклеотидів, що кодує одну амінокислоту. Оскільки до складу білків входить 20 амінокислот, то очевидно, що кожна з них не може кодуватися одним нуклеотидом (оскільки в ДНК всього чотири типи нуклеотидів, то в цьому випадку 16 амінокислот залишаються незакодованими). Двох нуклеотидів для кодування амінокислот також не вистачає, оскільки в цьому випадку може бути закодовано лише 16 амінокислот. Отже, найменше число нуклеотидів, що кодують одну амінокислоту, виявляється рівним трьом. (У цьому випадку кількість можливих триплетів нуклеотидів становить 43 = 64).

2. Надмірність (виродженість)коду є наслідком його триплетності і означає те, що одна амінокислота може кодуватися кількома триплетами (оскільки амінокислот 20, а триплетів - 64), за винятком метіоніну та триптофану, які кодуються лише одним триплетом. Крім того, деякі триплети виконують специфічні функції: в молекулі іРНК триплети УАА, УАГ, УГА є термінуючими кодонами, тобто стоп-сигналами, що припиняють синтез поліпептидного ланцюга. Триплет, що відповідає метіоніну (АУГ), що стоїть на початку ланцюга ДНК, не кодує амінокислоту, а виконує функцію ініціювання (збудження) зчитування.

3. Одночасно з надмірністю коду властива властивість однозначності: кожному кодону відповідає лише одна певна амінокислота.

4. Код коллінеарен,тобто. послідовність нуклеотидів у гені точно відповідає послідовності амінокислот у білку.

5. Генетичний код неперекривається і компактний, Т. е. не містить «розділових знаків». Це означає, що процес зчитування не допускає можливості перекривання колонів (триплетів), і, розпочавшись на певному кодоні, зчитування триває безперервно триплет за триплетом аж до стоп-сигналів ( термінуючих кодонів).

6. Генетичний код універсальний, тобто ядерні гени всіх організмів однаково кодують інформацію про білки незалежно від рівня організації та систематичного становища цих організмів.

Існують таблиці генетичного коду для розшифрування кодонів і-РНК та побудови ланцюжків білкових молекул.

Реакції матричного синтезу.

У живих системах зустрічаються реакції, невідомі в неживій природі. реакції матричного синтезу .

Терміном "матриця"в техніці позначають форму, що використовується для виливки монет, медалей, друкарського шрифту: затверділий метал точно відтворює всі деталі форми, що служила для виливки. Матричний синтезнагадує виливок на матриці: нові молекули синтезуються у точній відповідності до плану, закладеного в структурі вже існуючих молекул.

Матричний принцип лежить в основінайважливіших синтетичних реакцій клітини, таких як синтез нуклеїнових кислот та білків. У цих реакціях забезпечується точна, суворо специфічна послідовність мономерних ланок синтезованих полімерах.

Тут відбувається спрямоване стягування мономерів у певне місцеклітини – на молекули, що служать матрицею, де реакція протікає. Якби такі реакції відбувалися внаслідок випадкового зіткнення молекул, вони протікали б нескінченно повільно. Синтез складних молекул на основі матричного принципу здійснюється швидко та точно.

Роль матриціу матричних реакціях грають макромолекули нуклеїнових кислот ДНК чи РНК.

Мономірні молекули, З яких синтезується полімер, - нуклеотиди або амінокислоти - відповідно до принципу комплементарності розташовуються і фіксуються на матриці в строго визначеному, заданому порядку.

Потім відбувається "зшивання" мономерних ланок у полімерний ланцюгі готовий полімер скидається з матриці.

Після цього матриця готовадо збирання нової полімерної молекули. Зрозуміло, що як на цій формі може проводитися виливок тільки якоїсь однієї монети, однієї літери, так і на цій матричній молекулі може йти "складання" лише одного полімеру.

Матричний тип реакцій- Специфічна особливість хімізму живих систем. Вони є основою фундаментальної властивості всього живого – його здатність до відтворення собі подібного.

До реакцій матричного синтезу відносять:

1. реплікацію ДНК - Процес самоподвоєння молекули ДНК, що здійснюється під контролем ферментів. На кожному з ланцюгів ДНК, що утворилися після розриву водневих зв'язків, за участю ферменту ДНК-полімерази синтезується дочірній ланцюг ДНК. Матеріалом для синтезу є вільні нуклеотиди, що є в цитоплазмі клітин.

Біологічний сенс реплікації полягає у точній передачі спадкової інформації від материнської молекули до дочірніх, що у нормі і відбувається при розподілі соматичних клітин.

Молекула ДНК і двох комплементарних ланцюгів. Ці ланцюги утримуються слабкими водневими зв'язками, здатними розриватися під впливом ферментів.

Молекула здатна до самоподвоєння (реплікації), причому на кожній старій половині молекули синтезується її нова половина.

Крім того, на молекулі ДНК може синтезуватися молекула іРНК, яка потім переносить отриману від ДНК інформацію до місця синтезу білка.

Передача інформації та синтез білка йдуть за матричним принципом, який можна порівняти з роботою друкарського верстата в друкарні. Інформація від ДНК багаторазово копіюється. Якщо при копіюванні будуть помилки, то вони повторяться у всіх наступних копіях.

Щоправда, деякі помилки при копіюванні інформації молекулою ДНК можуть виправлятися - процес усунення помилок називається репарацією. Першою з реакцій у процесі передачі є реплікація молекули ДНК і синтез нових ланцюгів ДНК.

2. транскрипцію - синтез і-РНК на ДНК, процес зняття інформації з молекули ДНК, що синтезується на ній молекулою і-РНК.

І-РНК складається з одного ланцюга та синтезується на ДНК відповідно до правила комплементарності за участю ферменту, який активує початок та кінець синтезу молекули і-РНК.

Готова молекула і-РНК виходить у цитоплазму на рибосоми, де відбувається синтез поліпептидних ланцюгів.

3. трансляцію - синтез білка на іРНК; процес перекладу інформації, що міститься в послідовності нуклеотидів і-РНК, послідовність амінокислот в поліпептиді.

4 .синтез РНК чи ДНК на РНК вірусів

Послідовність матричних реакцій при біосинтезі білків можна у вигляді схеми:

Таким чином, біосинтез білка– це один із видів пластичного обміну, у ході якого спадкова інформація, закодована в генах ДНК, реалізується у певну послідовність амінокислот у білкових молекулах.

Молекули білків по суті є поліпептидні ланцюжки, Складені з окремих амінокислот. Але амінокислоти недостатньо активні, щоб поєднатися між собою самостійно. Тому, перш ніж з'єднатися один з одним та утворити молекулу білка, амінокислоти повинні активуватись. Ця активація відбувається під впливом спеціальних ферментів.

В результаті активування амінокислота стає лабільнішою і під дією того ж ферменту зв'язується з т-РНК. Кожній амінокислоті відповідає суворо специфічна т-РНК, яка знаходить«свою» амінокислоту та переноситьїї в рибосому.

Отже, у рибосому надходять різні активовані амінокислоти, з'єднані зі своїми т-РНК. Рибосома є як би конвеєрдля складання ланцюжка білка з різних амінокислот, що надходять до нього.

Одночасно з т-РНК, на якій сидить своя амінокислота, в рибосому надходить. сигнал»від ДНК, що міститься у ядрі. Відповідно до цього сигналу в рибосомі синтезується той чи інший білок.

Напрямний вплив ДНК на синтез білка здійснюється безпосередньо, а з допомогою особливого посередника – матричноїабо інформаційної РНК (м-РНКабо і-РНК),яка синтезується в ядріпід впливом ДНК, тому її склад відбиває склад ДНК. Молекула РНК є як би зліпок з форми ДНК. Синтезована і-РНК надходить у рибосому і передає цій структурі план- в якому порядку повинні з'єднуватися один з одним активовані амінокислоти, що надійшли в рибосому, щоб синтезувався певний білок. Інакше, генетична інформація, закодована в ДНК, передається на і-РНК і далі білок.

Молекула і-РНК надходить у рибосому та прошиваєїї. Той її відрізок, який знаходиться зараз у рибосомі, визначений кодоном (триплет), взаємодіє цілком специфічно з відповідним щодо нього за будовою триплетом (антикодоном) у транспортній РНК, яка принесла в рибосому амінокислоту.

Транспортна РНК зі своєю амінокислотою підходитьдо певного кодону і-РНК та з'єднуєтьсяз ним; до наступної, сусідньої ділянки і-РНК приєднується інша т-РНК з іншою амінокислотоюі так до тих пір, поки не буде рахований весь ланцюжок і-РНК, поки не нанижуться всі амінокислоти у відповідному порядку, утворюючи молекулу білка.

А т-РНК, яка доставила амінокислоту до певної ділянки поліпептидного ланцюга, звільняється від своєї амінокислотиі виходить із рибосоми.

Потім знову у цитоплазмідо неї може приєднатися необхідна амінокислота, і вона знову перенесеїї в рибосому.

У процесі синтезу білка бере участь одночасно одна, а кілька рибосом - полирибосомы.

Основні етапи передачі генетичної інформації:

синтез на ДНК як на матриці і-РНК (транскрипція)

синтез у рибосомах поліпептидного ланцюга за програмою, що міститься в іРНК (трансляція).

Етапи універсальні всім живих істот, але тимчасові і просторові взаємини цих процесів різняться у про- і еукаріотів.

У еукаріоттранскрипція та трансляція строго розділені у просторі та часі: синтез різних РНК відбувається в ядрі, після чого молекули РНК мають залишити межі ядра, пройшовши через ядерну мембрану. Потім у цитоплазмі РНК транспортуються до місця синтезу білка – рибосом. Лише після цього настає наступний етап – трансляція.

У прокаріотів транскрипція і трансляція йдуть одночасно.

Таким чином,

місцем синтезу білків і всіх ферментів у клітині є рибосоми - це як би «фабрики»білка, як складальний цех, куди надходять всі матеріали, необхідні для збирання поліпептидного ланцюжка білка з амінокислот. Природа білка, що синтезуєтьсязалежить від будови і-РНК, від порядку розташування в ній нуклеоїдів, а будова і-РНК відображає будову ДНК, так що зрештою специфічна будова білка, тобто порядок розташування в ньому різних амінокислот, залежить від порядку розташування нуклеоїдів у ДНК від будови ДНК.

Викладена теорія біосинтезу білка отримала назву матричної теорії.Матричною ця теорія називається тому, Що нуклеїнові кислоти грають як би роль матриць, в яких записана вся інформація щодо послідовності амінокислотних залишків у молекулі білка.

Створення матричної теорії біосинтезу білка та розшифрування амінокислотного кодує найбільшим науковим досягненням ХХ століття, найважливішим кроком шляху до з'ясування молекулярного механізму спадковості.

Тематичні завдання

А1. Яке із тверджень неправильне?

1) генетичний код універсальний

2) генетичний код вироджено

3) генетичний код індивідуальний

4) генетичний код триплетен

А2. Один триплет ДНК кодує:

1) послідовність амінокислот у білку

2) одна ознака організму

3) одну амінокислоту

4) кілька амінокислот

А3. «Знаки пунктуації» генетичного коду

1) запускають синтез білка

2) припиняють синтез білка

3) кодують певні білки

4) кодують групу амінокислот

А4. Якщо у жаби амінокислота ВАЛІН кодується триплетом ГУУ, то собака ця амінокислота може кодуватися триплетами:

1) ГУА та ГУГ

2) УУЦ та УЦА

3) ЦУЦ та ЦУА

4) УАГ та УГА

А5. Синтез білка завершується у момент

1) впізнавання кодону антикодоном

2) надходження і-РНК на рибосоми

3) появи на рибосомі «розділового знака»

4) приєднання амінокислоти до т-РНК

А6. Вкажіть пару клітин, в якій у однієї людини міститься різна генетична інформація?

1) клітини печінки та шлунка

2) нейрон та лейкоцит

3) м'язова та кісткова клітини

4) клітина язика та яйцеклітина

А7. Функція і-РНК у процесі біосинтезу

1) зберігання спадкової інформації

2) транспорт амінокислот на рибосоми

3) передача інформації на рибосоми

4) прискорення процесу біосинтезу

А8. Антикодон т-РНК складається із нуклеотидів УЦГ. Який триплет ДНК йому комплементарний?

Нуклеїнові кислоти.

Вперше нуклеїнові кислоти (НК) були виявлені в 1869 швейцарським біохіміком Фрідріхом Мішером.

НК – це лінійні нерозгалужені гетерополімери, мономерами яких є нуклеотиди, пов'язані фосфодіефірними зв'язками.

Нуклеотид складається з:

азотистої основи

Пуринові (аденін (А) та гуанін (Г) - їх молекули складаються з 2-х кілець: 5-ти та 6-ти членного),

Піримидинові (цитозин (Ц), тімін (Т) та урацил (У) – одне шестичленне кільце);

вуглеводу (5-ти вуглецеве цукрове кільце): рибоза або дезоксирибозу;

залишку фосфорної кислоти.

Існує 2 типи НК: ДНК та РНК. ПК забезпечують зберігання, відтворення та реалізацію генетичної (спадкової) інформації. Ця інформація закодована як нуклеотидних послідовностей. Послідовність нуклеотидів відбиває первинну структуру білків. Відповідність між амінокислотами і нуклеотидними послідовностями, що кодують їх, називається генетичним кодом. Одиницею генетичного кодуДНК і РНК є триплет- Послідовність з трьох нуклеотидів.

ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота)– це нуклеїнова кислота, мономерами якої є дезоксирибонуклеотиди; це материнський носій генетичної інформації. Тобто. вся інформація про структуру, функціонування та розвиток окремих клітин та цілісного організму записана у вигляді нуклеотидних послідовностей ДНК.

Первинна структура ДНК – одноланцюжкова молекула (фаги).

Подальше укладання макромолекули полімеру називається вторинною структурою. У 1953 р. Джеймс Вотсона і Френк Крик відкрили вторинну структуру ДНК - подвійну спіраль. У цій спіралі фосфатні угруповання знаходяться зовні спіралей, а основи – усередині та розташовані з інтервалом 0,34 нм. Ланцюги утримуються разом водневими зв'язками між основами і закручені одна навколо іншої навколо спільної осі.

Підстави в антипаралельних нитках за рахунок водневих зв'язків утворюють комплементарні (взаємодоповнювані) пари: А = Т (2 зв'язки) та Г ≡ Ц (3 зв'язки).

Явище комплементарності у будові ДНК у 1951 р. виявив Ервін Чаргафф.

Правило Чаргаффа: число пуринових основ завжди дорівнює числу піримідинових (А+Г)=(Т+Ц).

Третинна структура ДНК – це подальше укладання дволанцюгової молекули в петлі завдяки водневим зв'язкам між сусідніми витками спіралі (суперспіралізація).

Четвертична структура ДНК - це хроматиди (2 нитки хромосоми).

Рентгенограми волокон ДНК, вперше отримані Моррісом Уїлкінсом і Розаліндою Франклін, вказують на те, що молекула має спіральну структуру і містить більше одного полінуклеотидного ланцюга.

Існує кілька сімейств ДНК: А, В, З, D, Z-форми. У клітинах зазвичай зустрічається В-форма. Усі форми, крім Z, правозакручені спіралі.

Реплікація (самоподвоєння) ДНК - Це один з найважливіших біологічних процесів, що забезпечують відтворення генетичної інформації. Реплікація починається з поділу двох комплементарних кіл. Кожен ланцюг використовується як матриця для утворення нової молекули ДНК. У процесі синтезу ДНК беруть участь ферменти. Кожна з двох дочірніх молекул обов'язково включає одну стару спіраль та одну нову. Нова молекула ДНК абсолютно ідентична старій за послідовністю нуклеотидів. Такий спосіб реплікації забезпечує точне відтворення в дочірніх молекулах інформації, що була записана в материнській молекулі ДНК.

В результаті реплікації однієї молекули ДНК утворюється дві нові молекули, які є точною копією вихідної молекули. матриці. Кожна нова молекула складається з двох ланцюгів – одного з батьківських та одного із сестринських. Такий механізм реплікації ДНК називається напівконсервативним.

Реакції, у яких одна молекула гетерополімеру служить матрицею (формою) для синтезу іншої молекули гетерополімеру з комплементарною структурою, називаються реакціями матричного типу. Якщо в ході реакції утворюються молекули тієї ж речовини, яка є матрицею, то реакція називається автокаталітичної. Якщо під час реакції на матриці однієї речовини утворюються молекули іншої речовини, то така реакція називається гетерокаталітичної. Таким чином, реплікація ДНК (тобто синтез ДНК на матриці ДНК) є автокаталітичною реакцією матричного синтезу

До реакцій матричного типу відносяться:

Реплікація ДНК (синтез ДНК на матриці ДНК),

Транскрипція ДНК (синтез РНК на матриці ДНК),

Трансляція РНК (синтез білків на матриці РНК).

Однак існують інші реакції матричного типу, наприклад, синтез РНК на матриці РНК і синтез ДНК на матриці РНК. Два останні типи реакцій спостерігаються при зараженні клітини певними вірусами. Синтез ДНК на матриці РНК ( зворотна транскрипція) широко використовується в генній інженерії.

Усі матричні процеси складаються з трьох етапів: ініціації (початку), елонгації (продовження) та термінації (закінчення).

Реплікація ДНК – це складний процес, у якому бере участь кілька десятків ферментів. До найважливіших з них відносяться ДНК-полімерази (кілька типів), праймази, топоізомерази, лігази та інші. Головна проблема при реплікації ДНК полягає в тому, що в різних ланцюгах однієї молекули залишки фосфорної кислоти направлені в різні боки, але нарощування ланцюгів може відбуватися тільки з кінця, який закінчується групою ВІН. Тому в ділянці, що реплікується, яка називається вилкою реплікації, Реплікація протікає на різних ланцюгах по-різному. На одному з ланцюгів, який називається провідним, відбувається безперервний синтез ДНК на матриці ДНК. На іншому ланцюгу, який називається запізнілим, спочатку відбувається зв'язування праймера- Специфічного фрагмента РНК. Праймер служить затравкою для синтезу фрагмента ДНК, який називається фрагментом Оказаки. Надалі праймер видаляється, а фрагменти Козаки зшиваються між собою в єдину нитку ферменту ДНК-лігази. Реплікація ДНК супроводжується репарацією- Виправленням помилок, що неминуче виникають при реплікації. Існує безліч механізмів репарації.

Реплікація відбувається перед поділом клітини. Завдяки цій здатності ДНК здійснюється передача спадкової інформації від материнської клітини дочірнім.

РНК (рибонуклеїнова кислота)– це нуклеїнова кислота, мономерами якої є рибонуклеотиди.

У межах однієї молекули РНК є кілька ділянок, які комплементні один одному. Між такими комплементарними ділянками утворюються водневі зв'язки. В результаті в одній молекулі РНК чергуються двоспіральні та односпіральні структури, і загальна конформація молекули нагадує конюшинний лист.

Азотисті основи, що входять до складу РНК, здатні утворювати водневі зв'язки з комплементарними основами ДНК і РНК. При цьому азотисті основи утворюють пари А=У, А=Т та Г≡Ц. Завдяки цьому можлива передача інформації від ДНК до РНК, РНК до ДНК і від РНК до білків.

У клітинах виявляється три основних типи РНК, що виконують різні функції:

1. Інформаційна, або матричнаРНК (іРНК, чи мРНК). Функція: матриця синтезу білка. Складає 5% клітинної РНК. Передає генетичну інформацію від ДНК на рибосоми при біосинтезі білка. В еукаріотів іРНК (мРНК) стабілізована за допомогою специфічних білків. Це уможливлює продовження біосинтезу білка навіть у тому випадку, якщо ядро ​​неактивне.

мРНК є лінійним ланцюгом з кількома областями з різною функціональною роллю:

а) на 5"-кінці знаходиться кеп («ковпачок») – захищає мРНК від екзонуклеаз,

б) за ним йде нетрансльована ділянка, комплементарна відділу рРНК, яка входить у малу субодиницю рибосоми,

в) трансляція (зчитування) мРНК починається з ініціюючого кодону АУГ, що кодує метіонін,

г) за ініціюючим кодоном слідує кодуюча частина, що містить інформацію про послідовність амінокислот у білку.

2. Рибосомна, або рибосомальнаРНК (РРНК). становить 85% клітинної РНК. У поєднанні з білком входить до складу рибосом, визначає форму великої та малої рибосомних субодиниць (50-60S- та 30-40S-субодиниць). Беруть участь у трансляції – зчитуванні інформації з іРНК у синтезі білка.

Субодиниці і рРНК, що входять до них, прийнято позначати за їх константою седиментації. S – коефіцієнт седиментації, одиниці Сведберга. Величина S характеризує швидкість осідання частинок при ультрацентрифугуванні та пропорційна їх молекулярній масі. (Так, наприклад, рРНК прокаріотів з коефіцієнтом седиментації 16 одиниць Сведберга позначається як 16S рРНК).

Т.ч., виділяють кілька видів рРНК, що розрізняються за довжиною полінуклеотидного ланцюга, масою та локалізації в рибосомах: 23-28S, 16-18S, 5S та 5,8S. І прокаріотична, і еукаріотична рибосоми містять дві різні високополімерні РНК, по одній на кожну субодиницю, і одну низькомолекулярну РНК - 5S РНК. Еукаріотичні рибосоми також містять низькомолекулярну 5,8S РНК. Н-р, у прокаріотів синтез 23S, 16S і 5S рРНК, у еукаріотів - 18S, 28S, 5S і 5,8S.

80S-рибосома (еукаріотична)

Мала 40S субодиниця Велика 60S субодиниця

18SрРНК (~2000 нуклеотидів), - 28SрРНК (~4000 н.),

5,8 SрРНК (~155 н.),

5SрРНК (~121 н.),

~30 білків. ~45 білків.

70S-рибосома (прокаріотична)

Мала 30S субодиниця Велика 50S субодиниця

16SрРНК, - 23SрРНК,

~20 білків. ~30 білків.

Велика молекула високополімерної рРНК (константа седиментації 23-28S, локалізована в 50-60S субодиницях рибосом.

Мала молекула високополімерної рРНК (константа седиментації 16-18S, локалізована в 30-40S субодиницях рибосом.

У всіх без винятку рибосом присутня низькополімерна 5S рРНК, локалізована в 50-60S субодиницях рибосом.

Низькополімерна рРНК з константою седиментації 5,8S характерна лише для еукаріотичних рибосом.

Т.о., до складу рибосом входить три типи рРНК у прокаріотів і чотири типи рРНК у еукаріотів.

Первинна структура рРНК - один полірибонуклеотидний ланцюг.

Вторинна структура рРНК – спіралізація самої він полірибонуклеотидної ланцюга (окремі ділянки ланцюга РНК утворюють спіралізовані петлі – «шпильки»).

Третинна структура високополімерних рРНК – взаємодії спіралізованих елементів вторинної структури.

3. ТранспортнаРНК (ТРНК). Складає 10% клітинної РНК. Переносить амінокислоту доречно синтезу білка, тобто. до рибосом. Для кожної амінокислоти є своя тРНК.

Первинна структура тРНК – один полірибонуклеотидний ланцюг.

Вторинна структура тРНК – модель «конюшинний лист», у цій структурі 4 дволанцюжкові та 5 одноланцюжкових ділянок.

Третинна структура тРНК - стабільна, молекула згортається в Г-подібну структуру (2 майже перпендикулярні один одному спіралі).

Усі типи РНК утворюються внаслідок реакцій матричного синтезу. Найчастіше матрицею служить одне із ланцюгів ДНК. Таким чином, біосинтез РНК на матриці ДНК є гетерокаталітичною реакцією матричного типу. Цей процес називається транскрипцієюі контролюється певними ферментами – РНК-полімеразами (транскриптазами).

Синтез РНК (транскрипція ДНК) полягає у переписуванні інформації з ДНК на мРНК.

Відмінності синтезу РНК від синтезу ДНК:

Асиметричність процесу: як матриця використовується лише один ланцюг ДНК.

Консервативність процесу: молекула ДНК після синтезу РНК повертається у вихідний стан. При синтезі ДНК молекули наполовину оновлюються, що робить напівконсервативною реплікацію.

Синтез РНК не вимагає для свого початку ніякого травлення, а при реплікації ДНК необхідна РНК-затравка.

1. подвоєння ДНК

2. синтез рРНК

3. синтез крохмалю з глюкози

4. синтез білка в рибосомах

3. Генотип – це

1. набір генів у статевих хромосомах

2. сукупність генів лише у хромосомі

3. сукупність генів у диплоїдному наборі хромосом

4. набір генів у Х-хромосомі

4. У людини за гемофілію відповідає рецесивний аллель, зчеплений зі статтю. При шлюбі жінки – носії алелі гемофілії та здорового чоловіка

1. ймовірність народження хворих на гемофілію хлопчиків і дівчаток – 50%

2. 50% хлопчиків будуть хворі, а всі дівчатка – носії

3. 50% хлопчиків будуть хворі, а 50% дівчаток – носії

4. 50% дівчаток будуть хворі, а всі хлопчики – носії

5. Спадкування, зчеплене з підлогою – це успадкування ознак, які завжди

1. виявляються лише в особин чоловічої статі

2. виявляються тільки у статевозрілих організмів

3. визначаються генами, що у статевих хромосомах

4. є вторинними статевими ознаками

В людини

1. 23 групи зчеплення

2. 46 груп зчеплення

3. одна група зчеплення

4. 92 групи зчеплення

Носіями гена дальтонізму, у яких хвороба не виявляється, можуть бути

1. тільки жінки

2. тільки чоловіки

3. і жінки, і чоловіки

4. тільки жінки з набором статевих хромосом ХО

У зародка людини

1. закладаються хорда, черевний нервовий ланцюжок і зяброві дуги

2. закладаються хорда, зяброві дуги та хвіст

3. закладаються хорда і черевний нервовий ланцюжок

4. закладається черевний нервовий ланцюжок та хвіст

У плоду людини кисень надходить у кров через

1. зяброві щілини

4. пуповинний канатик

Близнюковий метод дослідження проводиться шляхом

1. схрещування

2. дослідження родоводу

3. спостережень за об'єктами дослідження

4. штучного мутагенезу

8) Основи імунології

1. Антитіла – це

1. клітини-фагоцити

2. молекули білків

3. лімфоцити

4. клітини мікроорганізмів, що заражають людину

При ризик зараження правцем (наприклад, при забрудненні ран грунтом) людині вводять протиправцеву сироватку. Вона містить

1. білки-антитіла

2. ослаблених бактерій-збудників правця

3. антибіотики

4. антигени бактерій правця

Материнське молоко забезпечує імунітет дитини завдяки

1. макроелементів

2. молочнокислим бактеріям

3. мікроелементів

4. антитілам

У лімфатичні капіляри надходить

1. лімфа з лімфатичних проток

2. кров із артерій

3. кров із вен

4. міжклітинна рідина з тканин

Клітини-фагоцити присутні у людини

1. у більшості тканин та органів тіла

2. тільки в лімфатичних судинах та вузлах

3. лише у кровоносних судинах

4. тільки в кровоносній та лімфатичній системі

6. За якого їх перелічених процесів в організмі людини синтезується АТФ?

1. розщеплення білків на амінокислоти

2. розщеплення глікогену до глюкози

3. розщеплення жирів на гліцерин та жирні кислоти

4. безкисневе окислення глюкози (гліколіз)

7. За своєю фізіологічною роль більшість вітамінів – це

1. ферменти

2. активатори (кофактори) ферментів

3. важливе джерело енергії для організму

4. гормони

Порушення сутінкового зору та сухість рогівки очей може бути ознакою нестачі вітаміну