Ген-функциональная единица наследственного материала.

ТЕМА: БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

ПЛАН:

1. белки- строение и функции.
2. генетическая роль нуклеиновых кислот.
3. строение молекулы ДНК и РНК. Репликация ДНК.
4. трансляция и транскрипция.
5. генетический код и его свойства.
6. биосинтез белка.
7. ген-функциональная единица наследственного материала.
8. генная инженерия и биотехнология.

 

1. Белки- строение и функции.

В состав клетки входит большинство элементов периодической системы Д.И.Менделеева. они находятся в виде органических соединений (белки, нуклеиновые кислоты, АТФ, углеводы, жиры) и неорганических веществ (вода, минеральные соли).

 

Белки- это высокомолекулярные вещества, построенные из остатков аминокислот, связанных пептидной связью.

Белки - это полимеры, состоящие из мономеров (аминокислот). В состав большинства белков входит до 20 различных аминокислот. Соединения из нескольких аминокислот называют пептидами. В зависимости от количества бывают ди-, три-, тетра-, пента- или полипептиды.

Белки отличаются друг от друга не только составом аминокислот и числом, но и последовательностью чередования их в полипептидной цепи.

 

Уровни организации белковых молекул:

1) первичная структура – это полипептидная цепь (т.е. нить аминокислот, связанных ковалентными пептидными связями)4

2) вторичная структура – белковая нить, закрученная в виде спирали,

3) третичная структура – спираль, которая далее свертывается, образуя клубок или фибриллу(пучок нитей), специфичную для каждого белка,

4) четвертичная структура – состоит из нескольких клубков

 

По форме белковые молекулы делят на 2 группы:

1. глобулярные –шарообразной формы, эллипсовидные, палочковидные. Большинство белков.
2. фибриллярные –нитевидные (коллаген, фибриноген-белок крови).

 

Нарушение пространственной молекулы белка называется денатурацией (затрагивается II,III структура).

 

функции белков:

1. каталитическая (ускоряют биохимические реакции).
2. строительная (образование клеточных мембран)
3. двигательная – обеспечивают сокращение мышц.
4. защитная – антитела(гамма-глобулины) распознают чужеродные для организма вещества и способствуют их уничтожению.
5. транспортная –перенос кислорада гемоглобином
6. регуляторная – участвуют в регуляции обмена веществ
7. энергетическая – при распаде 1г белка освобождается 17,6 кДж.

Индивидуальность белка обусловлена первичной структурой. Информация о первичной структуре заложена в ДНК. Аминокислоты закодированы в ДНК при помощи триплета нуклеотидов.

 

Генетическая роль нуклеиновых кислот.

 

Переход информации от одних клеток к другим получил название трансформация.

Трансформация -это преобразование признака одного штамма бактерий в результате проникновения в нее ДНК другого штамма.

Трансдукция- это перенос ДНК из одной клетки в другую с помощью бактериофагов, имеющих пониженную вирулентность.

 

3. СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛЫ ДНК И РНК

Нуклеиновые кислоты были открыты в 60-х годах 19 века швейцарским ученым Ф.Мишером.

К нуклеиновым кислотам относятся ДНК, РНК.

 

ДНК –это полимер, мономерами которого являются нуклеотиды, которые состоят из:

1). Азотистых оснований:

· пуриновые: аденин (А) и гуанин(Г)

· пиримидиновые: Тимин(Т) и цитозин(Ц).

2). Дезоксирибозы

3). Остаток H3PO4.

 

Две цепи ДНК соединяются слабыми водородными связями между азотистыми основаниями по принципу комплементарности: аденин дополняется Тимином, гуанин- цитозином. Г=Ц    А=Т.

Перед делением клетки ДНК удваивается – это называется редупликацией.

 

Функции ДНК:

1. хранить генетическую информацию.
2. передает генетическую информацию из ядра в цитоплазму.
3. передает наследственную информацию от материнской клетки к дочерней.

 

 1953г Уотсон и Крик расшифровали стрктуру ДНК- это двухцепочечная спираль, которая закручена в правую сторону вокруг общей оси. – В-ДНК.

 

РНК- это полимер, которые состоит из нуклеотидов, которые состоят из:

- азотистых оснований: А,Г,Ц, Урацил.

-рибозы

- остатка Н3РО4

РНК-это одиночная спираль.

 

В клетке встречается 3 вида РНК:

1. рРНК-рибосомальная РНК Входит в состав рибосом.

2. тРНК –транспортная РНК Осуществляет доставку аминокислот к месту синтеза белка.

3. иРНК (м-РНК) информационная РНК или матричная. Передает генетическую информацию от ДНК по принципу комплементарности.

              А=У            Г=Ц

 

 Репликация ДНК - это процесс при котором информация, закодированная в последовательности оснований молекулы родительской ДНК передается с максимальной точностью дочерней ДНК.

Таким образом, репликация ДНК обеспечивает высочайшую точность воспроизведения генетической информации в поколениях клеток и организмов в целом, т.е. реализует одну из основных функций нуклеиновых кислот (ДНК)-сохранение генетической информации. 

 

4. ТРАНСЛЯЦИЯ И ТРАНСКРИПЦИЯ.

Переписывание информации (последовательности нуклеотидов с одной цепи ДНК на РНК) называется транскрипцией.

РНК является копией не всей молекулы ДНК, а только её части- одного гена, несущего информацию о структуре белка.

Благодаря транскрипции в клетке осуществляется передача информации от ДНК к белку по цепочке ДНК→ и РНК→ белок

Перевод информации с и-РНК на последовательность аминокислот называется трансляцией, которая происходит на рибосомах.

 

Генетический код.

генетический код- это система записи информации о последовательности расположения аминокислот в белках с помощью последовательности расположения нуклеотидов в ДНК и и-РНК. Участок молекула ДНК, состоящий из трех нуклеотидов, называется триплетом или кодоном.

Каждому триплету соответствует определенная аминокислота, аминокислота же кодируется несколькими триплетами. Эта множественность кода необходима для надежного хранения информации.

 

Свойства генетического кода:

1. триплетность, за 1 аминокислоту отвечает 3 нуклеиновых остатка. Всего 64 кодона, из них значимыми являются 61; а 3-сигналами терминации, т.е. стоп-сигналы. (УАА,УАГ,УГА). Они обозначают конец синтеза, т.е. к ним нет аминокислот, они находятся на конце каждого гена.
2. генетический код вырожден. За 1 аминокислоту отвечает несколько триплетов. Например, лейцин -6; метионин-1; фенилаланин-2.
3. генетический код однонаправленный, т.е. считывание информации идет от 5’ конца к 3’ концу.
4. генетический код неперекрываем, т.е. считывание информации идет подряд
5. генетический код универсален. Один триплет кодирует одну и ту же аминокислоту у всех живых организмов.

 

Биосинтез белка в клетке.

Под действием ДНК-полимеразы происходит репликация (удвоение) молекулы ДНК, это происходит в ядре. Под действием РНК-полимеразы информация с ДНК переписывается на и-РНК – процесс транскрипции по принципу комплементарности.

Перевод информации с «языка нуклеотидов» на язык аминокислот – трансляция. Синтез молекулы ДНК осуществляется 3-5 сек. Каждый этап регулируется ферментами и снабжается энергией за счет АТФ.

 

Синтез белка= а/к + а/к + а/к +а/к.

 

Синтез белка осуществляется в рибосоме, которая захватывает 2 триплета, но не со всех триплетов осуществляется перевод информации на язык аминокислот: транслируемые участки генов – экзоны; нетранслируемые – интроны.

 

             СПОСОБ ЗАПИСИ ИНФОРМАЦИИ В ДНК, РНК И БЕЛКЕ

5’                                         3’

      ТТГЦЦЦТАТТТТ                                            ДНК

3’   ААЦГГГАТАААА 5’                                                        транскрипция- перенос

                     ↓                                                                                  информации от ДНК на

                                                                                                             и-РНК

5’  УУГЦЦЦУАУУУУ 3’                                 и-РНК

    -лей- про- тир- фен-                                        белок  

                                        

 

 

Наращивание аминокислот в белковой молекуле а процессе синтеза белка называется элонгацией (удлинением).

После окончания синтеза белка и образования первичной структуры формируется вторичная, третичная, а иногда, и четвертичная структура белка.

 

Сходство и различие организмов определяется набором белков. Каждый вид имеет присущий только ему набор белков, т.е. они являются основой видовой специфичности, и обуславливают индивидуальность организмов. Таким образом, в ДНК заключена вся информация о структуре, деятельности клеток, органов организма. Эта информация называется наследственной.

 

Ген-функциональная единица наследственного материала.

Ген- участок молекулы ДНК, отвечающий за один признак, т.е. за структуру определенной молекулы белка. Ген-это элементарная единица наследственности.

 

Ген представляет собой последовательность нуклеотидов в цепи ДНК.

У всех организмов одного вида каждый конкретный ген расположен в одном и том же месте- локусе- строго определенной хромосомы.

Гены, расположенный в одних и тех же локусах гомологичных хромосом и ответственные за развитие одного признака называются аллельными.

Доминантный – преобладающий (А).

Рецессивный – подавляемый (а).

Генотип – совокупность генов данного организма.

По генотипу организмы бывают гомозиготными и гетерозиготными.

 Организм, в котором пара аллелей одинакова называется гомозиготой (АА,аа).

Организм, в котором пара аллелей неодинакова –гетерозигота (А,а).

Гемизигота- когда в диплоидных клетках присутствует один ген из пары аллелей и он всегда проявляетя.

Закон чистоты гамет- в процессе образования гамет в каждую из них попадает только один ген из аллельной пары.

Свойства генов: способность к мутации, рекомбинации с другими генами.

Фенотип – совокупность признаков данного организма. (внешних и внутренних).

 

Гены расположены линейно.размеры генов неодинаковы.

Гены у прокариот и эукариот отличаются. Гены эукариот имеют прерывистое строение, они состоят из участков, которые называются экзоны и интроны.

Экзоны – это последовательности нуклеотидов, которые имеются в и-РНК, они ещё называются кодирующие последовательности.

Интроны - последовательности, которые отсутствуют в и-РНК- некодирующие последовательности.

12	Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: