Генетичний код

Генетичний код - встановлені відповідності між певною послідовністю нуклео-тидів у ДНК (ІРНК) і амінокислотами в білку,

Код:

а) триплетний - кожній амінокислоті відповідає трійка нуклеотидів ДНК (ІРНК) -

кодон;

б) однозначний - один триплет кодує лише одну амінокислоту;

в) вироджений - одну амінокислоту можуть кодувати декілька різних триплетів
(це підвищує надійність коду). 18 з 20 амінокислот кодуються кількома трипле­
тами (від двох до шести) і тільки триптофан і метіонін - одним;

г) універсальний - єдиний для всіх організмів, які існують на Землі (прокаріот, рос-

лин, грибів, тварин);

д) який не перекривається - зчитуються кодони один за одним, з однієї певної точки

в одному напрямку, тобто той самий нухлеотид не може входити одночасно до складу двох сусідніх триплетів; є) між генами існують «розділові знаки» - ділянки, які не несуть генетичної інформа­ції, а лише відокремлюють одні гени від інших. їх називають спейсерами. Три­плети УАА, УАГ, УГА позначають припинення синтезу даного білка. Отже, знаючи порядок розташування триплетів у ДНК (іРНК) і генетичний код, можна встановити порядок розташування амінокислот у білку (первинну структуру).

Етапи біосинтезу білка

1) Переписування інформації з ДНК на ІРНК (транскрипція).

І І І

Г---- Ц Г

А

А---- Т

—А

2) Активація амінокислот у ци­топлазмі.

Приєднання фермента і АТФ до амінокислоти. Приєднання активованих амінокислот до тРНК. Комплекс тРНК + амінокислота + фермент + АТФ прямує до рибосоми.

ІРНК крізь ядерні пори виходить у цитоплазму.

ІРНК 4) Утворення вторинної, третинної і четвертинної структури білка. ІЗапам 'ятайте! Реакції матричного синтезу - новий тип реакцій, характерних тільки для живої при­роди. Це утворення собі подібних молекул. Сутність таких реакцій полягає в спрямова­ному стягуванні мономерів у певне місце клітини - на молекули, що служать матрицею. Здійснюються вони швидко і точно. Якби такі реакції відбувалися в результаті випад­кового зіткнення молекул, вони протікали б нескінченно повільно. Догма молекулярної біології ДНК--------- ► РНК-------- ► білок

Ц—Г Ц

І І І

] 2

Схема синтезу інформаційної РНК: 1 -ДНК; 2

3) Трансляція.

Амінокислоти

-ІРНК

ІРНК рухається між двома субодини-цями рибосоми зліва направо. Перший кодон завжди буде ГУЦ, у прокаріот -АУГ. Рибосоми нанизуються на ІРНК і кроками по ній переміщуються. Трансляція триває 5-6 секунд. Рибо­сома займає два триплети. Кодон, ІРНК, антикодон, тРНК, рибосома -ініціативний комплекс. Утворення тако­го комплексу - початок синтезу білка.

Учнівська сторінка

1. На якій підставі ці реакції відносяться до реакцій матричного синтезу:

а) реплікація (самоподвоєння) ДНК;

б) синтез ІРНК;

в) синтез білка?
Відповідь обґрунтуйте. (10 балів)

53 ■

Розв'язування задач

Розв'язуючи задачі, користуйтеся таблицею генетичного коду.

Генетичний код

Перша основа	Друга основа	Третя основа
У (А)	Ц(П	А(Т)	Г(Ц)
У(А)	Фен Фен Лей Лей	Сер Сер Сер Сер	Тир Тир	Цис Цис Три	У(А) Ц(П А(Т) Г(Ц)
Ц(Г)	'Лей Лей Лей Лей	Про Про Про Про	Пс Пс Глн Глн	Apr Apr Apr Apr	У(А) Ц(Г) А(Т) Г(Ц)
А(Т)	Іле Іле Іле Мет	Тре Тре Тре Тре	Асн Асн Ліз Ліз	Сер Сер Apr Apr	У(А) Ц(П А(Т) Г(Ц)
Г(Ц)	Вал Вал Вал Вал	Ала Ала Ала Ала	Асп Асп Глу Глу	Глі Глі Глі Глі	У(А) Ц(П А(Т) Г(Ц)

Користуватися таблицею просто. Перший нуклеотид у триплеті береться з лівого вер­тикального ряду, другий - з верхнього горизонтального і третій - з правого вертикаль­ного. Там, де перетнуться лінії, що йдуть від усіх трьох нуклеотидів, і знаходиться шу­кана амінокислота. Припустимо, потрібно довідатися, про яку амінокислоту несе інфор­мацію триплет УГГ в ІРНК. Ліворуч по вертикалі беремо У, зверху - Г, праворуч по верти­калі - Г. Лінії перетинаються на «Три», тобто триптофан. У ДНК ця амінокислота закодо­вана триплетом АЦЦ.

2. Ділянка молекули ДНК має таку будову: АЦЦ - ГТА - АТА - ЦАА - ГТЦ. Визначте послідовність амінокислот у поліпептидному ланцюзі. (6 балів)

Ключ до розв'язання. ДНК---------»- РНК-----»-білок

Розв'язання. Спочатку визначаємо структуру іРНК: УГГ - ЦЦУ - УАУ - ГУУ - ЦАГ. За допомогою генетичного коду встановлюємо будову відповідного поліпептидного лан­цюга

Примітка. Якщо в таблиці генетичного коду зазначені нуклеотиди ІРНК і ДНК (як у даному випадку), то відразу визначаємо послідовність амінокислот.

3. Ділянка поліпептидного ланцюга має таку будову: серин - валін - аланін - лізин. Ви­значте послідовність нуклеотидів у ділянці ДНК, що кодує цю частину ланцюга. (7 балів)

Ключ до розв'язання. ДНК -»-------- РНК-*------ білок

Розв'язання. Спочатку визначаємо відповідну ділянку ІРНК. У генетичному коді ви­значеній амінокислоті відповідає кілька триплетів іРНК. При розв'язанні задач, як пра­вило, вказується перший триплет. Потім інформацію з ІРНК переписуємо на ДНК (на підставі принципу комплементарності).

Примітка. Якщо в таблиці генетичного коду зазначені нуклеотиди ІРНК і ДНК (як у даному випадку), то відразу визначаємо послідовність амінокислот.

1) іРНК УЦУ-ГУУ-ГЦУ-ААА

2) ДНК ___________________

4. До складу білка входить 200 амінокислот. Визначте, яку довжину має ген, який йо­го кодує. (10 балів)

Ключ до розв'язання. ДНК«Т ІРНК- » білок

Довжина однієї пари нуклеотидів ДНК або одного нуклеотида ІРНК = 0,34 нм

Дано:

п амінокислот = 200 і нуклеотиду = 0,34 нм

Розв'язання.

1) Відповідна ділянка ланцюга ІРНК складається

з___ нуклеотидів.

2) Довжина одного нуклеотиду____ нм, звідси довжи­
на гена____ нм.

( гена =?

Відповідь..

(204 нм)

5. Один з ланцюгів ДНК має молекулярну масу 72450. Визначте кількість мономерів біл­ка, закодованого в цій ДНК, якщо молекулярна маса одного нуклеотиду - 345. (10 балів)

Ключ до розв'язання. ДНК------ ■* ІРНК------ білок

Дано:

М одного ланцюга ДНК = 72450 М нуклеотиду = 345

Розв'язання.

1) В одному ланцюзі ДНК___ нуклеотидів.

2)____ нуклеотидів ІРНК.

3) Одній амінокислоті відповідає триплет нуклеотидів.
Отже,____ амінокислот.

п амінокислот =?
Відповідь.________

(70)

§18. Ядро. Його компоненти. Біологічна роль ядра Основні терміни і поняті я: ядро, ядерний матрикс. каріоплазма. хроматин, ядерце. І Ядро - невід'ємний органоїд еукаріотичних клітин.

Ядро - найпомітніший і найбільший органоїд клітини, який першим привернув увагу дослідників. Воно може рухатися по клітині пасивно з рухом цитоплазми, однак для нього також характерний самостійний рух амебоїдного типу.

Загальний план будови ядра однаковий у всіх клітин

Компонентиядра	Будова	Функції
1		3
Поверхневий апарат (ядерна оболонка)	Складається з двох мембран (двомемб-ранний органоїд): зовнішньої і внутрі­шньої. Пронизані порами. Зовнішня мембрана має складну складчасту структуру, місцями з'єднану з каналами ЕР; на ній прикріплені рибосоми.	Забезпечуючи вибір­кову проникність, конт­ролює обмін речовин між ядром і цитоплаз­мою.
Ядерний матрикс. а) каріоплазма (ка-ріон - ядро горіха) або ядерний сік;	Заповнює простір між структурами ядра. У ній знаходяться ядерця, РНК, ДНК, білки, нуклеотиди, амінокислоти та ін.	Здійснює взаємозв'я­зок усіх ядерних струк­тур.

		3
б) нитки хроматину і рибонуклеопро-те'їдний комплекс; в) ядерця від 1 до 10 (у ядрах дріжджових клітин їх зовсім немає).	3 ДНК, основних низькомолекулярних білків (гистонів), невеликої кількості кис­лих білків, ІРНК. Округлі, сильно ущільнені, не обмежені мембраною ділянки клітинного ядра. Чим крупніше ядерце, тим вище актив­ність ядра. Склад: 80% білка, 10 - 15% РНК, деяка кількість ДНК та інших хіміч­них компонентів. Під час поділу ядра ядерця руйнуються, наприкінці поділу знову з'являються.	Формування хромосом. Місце синтезу рибосо-мальної і транспорт­ної РНК, ядерних біл­ків і рибосом.

І

Запалі 'ятайте! Ядро - інформаційний центр клітини.

У ньому зосереджена основна маса ДНК, яка є носієм спадкової (генетичної) інфор­мації. Тобто ядро є місцем збереження інформації про всі ознаки організму, а при поділі клітини здійснює її передачу дочірнім клітинам.

Ядро - центр управління обміном речовин клітини, оскільки утворена ним РНК ви­значає, які білки і в який час повинні синтезуватися на рибосомах у цитоплазмі. Ці білки забезпечують ріст і розмноження клітин.

І

Це цікаво Зрідка зустрічаються двоядерні (клітини печінки) і багатоядерні клітини (деякі гриби, багатоклітинні водорості, поперечно-смугасті м'язові волокна та ін.). У деяких водоростей (інфузорій, форамініфер) є два типи ядер:

генеративні

забезпечують зберігання і передачу спадкової інформації

вегетативні

регулюють синтез білків

Учнівська сторінка

1. Якщо за допомогою мікроголки видалити ядро в одноклітинної тварини амеби, то клітина продовжує жити і рухатися, але не може рости і через короткий час гине.

Одноклітинна зелена морська водорість ацета-булярія, яка може сягати висоти 5 см, зовні трохи нагадує гриб і має «корені» і «стебло», яке закінчу­ється угорі великим дископодібним «капелюшком» Уся рослина являє собою одну єдину клітину і містить лише одне ядро, яке знаходиться у основи стебла.

dk ^й⁷ ^

Якщо перерізати стебло, то нижня частина, де зна­ходиться ядро, залишається живою, регенерує капелюшок і цілком видужує після операції. Верхня ж частина, позбавлена ядра, живе протягом деякого часу, але врешті'решт гине, будучи не в змозі відновити нижню частину.

а

Яку функцію ядра підтверджують ці досліди? Відповідь обґрунтуйте.(10 балів)

2. Чому позбавлені ядра клітини (наприклад, еритроцити людини) мають порівняно коротку тривалість життя і не здатні до подальшого поділу і відновлення своєї цілісності при ушкодженнях? Відповідь обґрунтуйте. (10 балів)

3. В еритроцитах крові, у клітинах ситоподібних трубок рослин відсутні ядра. З чим це по­в'язане? Відповідь обґрунтуйте. (10 балів)

§19. Життєвий цикл клітини. Мітоз

Основні терміни і поняття: клітинний цикл, мітотичний поділ, інтерфаза, профаза, метафаза, анафаза, тілофаза, веретено поділу.

Здатність до поділу - найважливіша властивість клітин. У 1858 р. німецький вчений Р. Вірхов стверджував, що клітина може виникнути тільки з попередньої клітини в ре­зультаті її поділу (нова клітина - із клітини).

Процес поділу клітин лежить в основі розмноження та індивідуального розвитку ор­ганізмів.

Способи поділу соматичних клітин

Мітоз (непрямий поділ) -основний спосіб поділу еукаріотичних клітин.

Це поділ ядра, який призводить до утворення двох дочір­ніх ядер, у кожному з яких є саме такий набір хромосом, що і в батьківському ядрі.

Услід за поділом ядра звичайно випливає поділ самої клітини, тому терміном «мітоз» часто позначають поділ клітини цілком.

Ендомітоз - у більшості одноклітинних тварин (аме­ба, евглена).

Усі процеси ендомітозу відбуваються усередині ядерної оболонки, яка на цей час не зникає. Забезпечує передачу ідентичної спадкової інформації між дочірніми клітинами.

Амітоз - утворення бага­тоядерних клітин або збіль­шення кількості клітин.

Рівномірний розподіл хромосом між дочірніми клітинами не відбувається.

Клітинний цикл Клітинний цикл - це період миття клітини від одного подіїу до наступного.

Клітинний цикл складається з двох періодів

Інтерфаза

90% (в основному) часу клітинного циклу.

Період підготовки клітини до поділу, період «спокою». Однак цей «спокій» полягає лише в тому, що ядро не поділяється, проте метаболічна активність у цей період може бути дуже ви­сокою (наприклад, синтез білка, ДНК, АТФ).

Мітоз

у більшості клітин 1 - 2 години (кілька хвилин -2-3 години)

Поділ ядра і самої клітини. Частота мітозу в різних тканинах
і у різних видів вкрай неоднакова. Наприклад, у червоному кіст­
ковому мозку людини, де щосекунди утворюється 10 млн ери­
троцитів, щосекунди має відбуватися 10 млн мітозів. У червоному
кістковому мозку, в епітеліальній вистилці травного тракту
та в епітелії ниркових канальців клітини діляться до кінця життя.
У клітинах нервової системи мітози надто рідкі. Клітини
в основному перестають ділитися вже у перші місяці після
народження. _________________________________________

Фази мітозу Мітоз являє собою безперервний процес, але для зручності вивчення його поділяють на 4 фази в залежності від того, як виглядають на цей час хромосоми у світловому мік­ роскопі. __________

І. Профаза (найдовша стадія)

II. Метафаза (стадія підготовки до поділу)

III. Анафаза (найкорот-ша стадія)

IV. Тілофаза (остання стадія мітозу)

ji

Чітко видні ниткоподібні хромосоми, що подвоїлися (відбу­лася спіралізація хроматид). Ядерце і ядерна мембрана зникають, з'являється сітка мікротрубочок.

Завершується утворення мітотичного веретена, тобто карка­са з мікротрубочок. Кожна хромосома, що подвоїлася, при­кріплюється центромерою (первинною перетяжкою) до мікро-трубочки і прямує до середини веретена (екваторіальна плас­тинка).

Поділ центромір і розходження анафазних (одинарних) хро­мосом до полюсів клітини. Біля кожного полюса збирається диплоїдний набір хромосом.

Набрякання і деспіралізація хромосом. Формування ядерця і ядерної мембрани. Поділ цитоплазми шляхом перетяжки (у тварин) або утворення перетинки у центрі клітини (у рослин).

Веретено

. -«-, ^Мікротрубочки

ІНТЕРФАЗА Хромосоми розподілені по всьому ядру у вигляді пухкої маси. Ядро і ядерце чітко видно.

ПРОФАЗА Видно хромосоми, що подвоїлися. Ядро і ядерна мембрана зникають. З яв­ляються мікротрубочки.

МЕТАФАЗА Мікротрубочки утворюють мітотичне веретено. Хро­мосоми пересуваються до екватора клітини.

Дата добавления: 2015-05-24