Меню

Синтезируется белок регулятор ген регулятор синтезирует ирнк



Синтезируется белок регулятор ген регулятор синтезирует ирнк

Большинство процессов метаболизма в организме катализируются белковыми ферментами. Кроме того, белки — основные структурные компоненты тела человека. Аминокислотные последовательности всех белков зашифрованы в ДНК, а процесс превращения закодированной информации в сам белок включает её транскрипцию на гяРНК, процессинг на иРНК, трансляцию на полипептид и окончательную сборку белка.

Строение гена

В отличие от прокариот у эукариот большинство генов имеют участок ДНК, который прерывает кодирующую последовательность. Данные некодирующие фрагменты называют нитронами, в то время как другие, кодирующие участки— экзонами. У обеих групп после кодирующего участка присутствуют лидерная и трейлерная последовательности, а также ряд последовательностей, контролирующих процесс транскрипции.

Гены, которые кодируют белок, называют «структурными генами», их транскрипция происходит при участии РНК-полимеразы II. Участок, расположенный непосредственно перед кодирующей последовательностью (в направлении от 3′- к 5′-концу), называют промотором. Он служит для связывания с факторами транскрипции, которые указывают, где РНКаза II должна начать своё действие.

Среди белков различают белки «домашнего хозяйства», которые присутствуют во всех клетках организма, а также белки «роскоши», осуществляющие специальные функции. В состав промоторов генов, кодирующих белки «роскоши», входит «бокс TATA», имеющий последовательность наподобие 5′-ТАТААА-3′, повторяющуюся на протяжении примерно 25 пар нуклеотидов и предшествующую участку начала транскрипции.

Гены, кодирующие белки «домашнего хозяйства», имеют на подобных участках один или несколько «боксов ГЦ», составляющих последовательность наподобие 5′-ГГГГДТГ-3. Другой распространённый промоторный участок— «бокс ЦААТ» (например, 5′-ЦЦААТ-3′) длиной до 80 пар нуклеотидов, имеющий энхансерные и сайленсерные последовательности на некотором расстоянии от него, которые связывают факторы контроля, взаимодействующие с промотором, образуя петлю ДНК.

строение гена

Некоторые гены «роскоши» также имеют дополнительные специфические факторы контроля.

Фрагмент, расположенный ниже участка начала транскрипции (5’—3′), называют лидерной последовательностью, он не транслируется. Затем следует кодирующий участок, обычно прерываемый одним или несколькими интронами, а после — некодирующий трейлерный (концевой) участок, на конце которого участок полиаденилирования (поли-А-сайт), имеющий вариабельную последовательность наподобие 5′-ААТАА-3′ (5′-ААУАА-3′ на РНК-транскрипте) длиной 10-30 пар нуклеотидов в направлении 3’—5′.

Интроны начинаются последовательностью ГТА(/Г)ГАГТ и заканчиваются серией из Ц- или Т-оснований, предшествующих АГ. Для удаления интрона значение имеют первые основания Г и Т (Г и У в гяРНК) и последние АГ, а также остаток аденина в составе последовательности ближе к 5′-концу. Участок, находящийся ближе к 5′-концу, известен под названием донор, ближе к З’-концу — акцептор, а остаток аденина называют участком ветви.

У прокариот транскрипция останавливается на особом участке, состоящем из инвертированного повтора трейлера и ряда Т-остатков. К прекращению транскрипции приводит появление петли-«шпильки», образованной путём спаривания оснований в копии иРНК. Подобная структура существует и в трейлерах гистонных генов. У эукариот не обнаружено общего сигнального участка терминации транскрипции.

Транскрипция при синтезе иРНК

Сигналом к началу транскрипции служит комплекс белков-факторов транскрипции, находящийся в промоторе. Молекула РНКазы II связывается с данным транскрипционным комплексом и разрывает двойную спираль. После этого комплекс, уже имеющий в своём составе фермент, движется подобно «застёжке на молнии» в направлении 5’—3′, вызывая разматывание и разделение цепи в месте, где он проходит, а затем восстанавливая структуру двойной спирали сразу после прохождения участка.

Таким образом формируется транскрипционное вздутие. Как только он достигает участка начала транскрипции, происходит отщепление одного из факторов транскрипции и присоединение другого, после чего начинается процесс синтеза РНК.

Используя в качестве матрицы цепь в направлении 3’—5′ (слева направо), РНКаза II поочерёдно захватывает рибонуклеотиды и соединяет их друг с другом, образуя комплементарную последовательность РНК, ориентированную в обратном направлении (то есть от 5′ к 3′).

Другими словами, используя правила комплементарного спаривания оснований при взаимодействии с матричной цепью, РНКаза создаёт точную РНК-копию кодирующей цепи. Фермент транскрибирует лидерный и трейлерный участки, экзоны, интроны и (по всей видимости, напрасно) продвигается дальше в направлении 5’—3′.

синтез информационной РНК - транскрипция

Факторы транскрипции при синтезе иРНК

Факторы транскрипции — белки, прикрепляющиеся к промоторной последовательности и запускающие процесс транскрипции. В их состав обычно входят активационный домен и ДНК-связывающий домен. Активационные домены богаты глутаматом, а также аспартатом или пролином, которые облегчают формирование транскрипционного комплекса. Кроме того, различают четыре типа ДНК-связывающих доменов.

• Лейциновая «молния» представляет собой а-спираль, состоящую из аминокислотных остатков, каждый седьмой из которых представлен лейцином, что в свою очередь соответствует каждому второму повороту двойной цепи ДНК. Это позволяет парам оснований сцепляться и образовывать расходящийся участок на конце, который предположительно сжимает нить ДНК наподобие прищепки.

• Спираль-петля-спираль состоит из двух белковых а-спиралей, которые соединены длинной, гибкой петлёй, позволяющей параллельно упаковывать их близко друг к другу. Считают, что данная структура осуществляет контроль процесса транскрипции путём блокирования других регуляторных белков гена.

• Спираль-поворот-спираль состоит из двух коротких а-спиралей, разделённых аминокислотной последовательностью, слишком короткой, чтобы позволить им лежать в одной плоскости. Этот фрагмент — характерный признак гомеобокса (см. главу 12).

• Цинковый палец — структура, напоминающая по строению палец, включающая около 23 аминокислот, удерживаемых четырёхвалентным ионом цинка, который находится в основании «пальца» и обычно связан с четырьмя основаниями цистеина либо двумя — цистеина, двумя — гистидина.

Процессинг РНК

Для того чтобы только что синтезированные гяРНК стали кодирующими матрицами для последующей трансляции и образования полипептидов, они претерпевают ковалентное видоизменение. При этом вначале к 5′-концу в обратном направлении прикрепляется 7-метил-ГТФ (кэп). Как только на цепи гяРНК возникает участок полиаденилирования, она в этом месте расщепляется, а затем при помощи полиА-полимеразы происходит присоединение 100—200 остатков адениловой кислоты и таким образом формируется поли-А-хвост (полнаденильный хвост).

Наряду с кэпом поли-А-хвост предположительно защищает молекулу от разрушения экзонуклеазами, служит так называемым паспортом, необходимым для её попадания в цитоплазму, а позже становится сигнальным участком для рибосомы, указывающим на возможность начала трансляции.

Молекула гяРНК в среднем содержит около 7000 нуклеотидов, количество которых в иРНК сокращается до 1200 путём удаления примерно 50 интронов. Характерная особенность гистонных генов — отсутствие интронов.

Рибонуклеиновые комплексы, которые удаляют нитроны, называют сплайсомами. Они имеют в своём составе несколько малых ядерных РНК (U1—U6), каждая из которых соединена со специфическим белком. Рибонуклеопротеин, содержащий малую ядерную РНК U1 (Ul-малая ядерная РНК), благодаря наличию комплементарной последовательности, присоединяется к участку начала сплайсинга в направлении 3’—5′.

К участку ветви прикрепляется малая ядерная РНК U2, которая затем связывается с U1, в результате чего возникает петля гяРНК. После этого U2 отсекает гяРНК в направлении 3’—5′ сразу после последовательности Г—У (см. выше) и соединяет ближний к 5′-конец интрона с участком соединения, образуя так называемое лассо. Конец интрона, находящийся ближе к 3′, отсекается сразу после последовательности А—Г, распуская лассо РНК. При этом сплайсома соединяет между собой экзоны.

Читайте также:  Тормозной регулятор opel astra f

Иногда в некоторых транскриптах (особенно при производстве антител) обнаруживают альтернативные механизмы сплайсинга, однако ошибки в данном процессе играют важную роль в развитии многих генетических заболеваний. Так, церебральный паралич и задержка умственного развития при синдроме Жильбера обусловлены внедрением Т—А в нормальную последовательность ТАТАА промотора гена УДФ-гликозилтрансферазы. А-аманитин, содержащийся в бледной поганке (Amanita phalloides), блокирует действие РНКазы II.

Антибиотик рифампицин блокирует транскрипцию у бактерий путём связывания с b-субъединицей бактериальной РНК-полимеразы, в то время как актиномицин внедряется между парами оснований Г—С .

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

Источник

Что такое биосинтез белка в клетке

В статье мы дадим опре­де­ле­ние био­син­те­зу и рас­смот­рим ос­нов­ные этапы син­те­за белков. Разберёмся, чем трансляция отличается от транскрипции.

Содержание

В клетках непрерывно идут процессы обмена веществ — процессы синтеза и распада веществ. Каж­дая клет­ка син­те­зи­ру­ет необ­хо­ди­мые ей ве­ще­ства. Этот про­цесс на­зы­ва­ет­ся био­син­те­зом.

Био­син­тез — это про­цесс со­зда­ния слож­ных ор­га­ни­че­ских ве­ществ в ходе био­хи­ми­че­ских ре­ак­ций, про­те­ка­ю­щих с по­мо­щью фер­мен­тов. Биосинтез необходим для выживания — без него клетка умрёт.

Одним из важнейших процессов биосинтеза в клетке является процесс биосинтеза белков, который включает в себя особые реакции, встречающиеся только в живой клетке — это реакции матричного синтеза. Матричный синтез — это синтез новых молекул в соответствии с планом, заложенным в других уже существующих молекулах.

Синтез белка в клетке протекает при участии специальных органелл — рибосом. Это немембранные органеллы, состоящие из рРНК и рибосомальных белков.

Последовательность аминокислот в каждом белке определяется последовательностью нуклеотидов в гене — участке ДНК, кодирующем именно этот белок. Соответствие между последовательностью аминокислот в белке и последовательностью нуклеотидов в кодирующих его ДНК и иРНК определяется универсальным правилом — генетическим кодом.

Информация о белке может быть записана в нуклеиновой кислоте только одним способом — в виде последовательности нуклеотидов. ДНК построена из 4 видов нуклеотидов: аденина (А), тимина (Т), гуанина (Г), цитозина (Ц), а белки — из 20 видов аминокислот. Таким образом, возникает проблема перевода четырёхбуквенной записи информации в ДНК в двадцатибуквенную запись белков. Генетический код — соотношения нуклеотидных последовательностей и аминокислот, на основе которых осуществляется такой перевод.

Процесс синтеза белка в клетке можно разделить на два этапа: транскрипция и трансляция.

Транскрипция — первый этап биосинтеза белка

Транскрипция — это процесс синтеза молекулы иРНК на участке молекулы ДНК.

Транскрипция (с лат. transcription — переписывание) происходит в ядре клетки с участием ферментов, основную работу из которых осуществляет транскриптаза. В этом процессе матрицей является молекула ДНК.

Спе­ци­аль­ный фер­мент на­хо­дит ген и рас­кру­чи­ва­ет уча­сток двой­ной спи­ра­ли ДНК. Фер­мент пе­ре­ме­ща­ет­ся вдоль цепи ДНК и стро­ит цепь ин­фор­ма­ци­он­ной РНК в со­от­вет­ствии с прин­ци­пом ком­пле­мен­тар­но­сти. По мере дви­же­ния фер­мен­та рас­ту­щая цепь РНК мат­ри­цы от­хо­дит от мо­ле­ку­лы, а двой­ная цепь ДНК вос­ста­нав­ли­ва­ет­ся. Когда фер­мент до­сти­га­ет конца ко­пи­ро­ва­ния участ­ка, то есть до­хо­дит до участ­ка, на­зы­ва­е­мо­го стоп-ко­до­ном, мо­ле­ку­ла РНК от­де­ля­ет­ся от мат­ри­цы, то есть от мо­ле­ку­лы ДНК. Таким об­ра­зом, тран­скрип­ция — это пер­вый этап био­син­те­за белка. На этом этапе про­ис­хо­дит счи­ты­ва­ние ин­фор­ма­ции путём син­те­за ин­фор­ма­ци­он­ной РНК.

Копировать информацию, хотя она уже содержится в молекуле ДНК, необходимо по следующим причинам: синтез белка происходит в цитоплазме, а молекула ДНК слишком большая и не может пройти через ядерные поры в цитоплазму. А маленькая копия её участка — иРНК — может транспортироваться в цитоплазму.

После транскрипции громоздкая молекула ДНК остаётся в ядре, а молекула иРНК подвергается «созреванию» — происходит процессинг иРНК. На её 5’ конец подвешивается КЭП для защиты этого конца иРНК от РНКаз — ферментов, разрушающих молекулы РНК. На 3’ конце достраивается поли(А)-хвост, который также служит для защиты молекулы. После этого проходит сплайсинг — вырезание интронов (некодирующих участков) и сшивание экзонов (информационных участков). После процессинга подготовленная молекула транспортируется из ядра в цитоплазму через ядерные поры.

Транскрипция пошагово:

  1. РНК полимераза садится на 3’ конец транскрибируемой цепи ДНК.
  2. Начинается элонгация — полимераза «скользит» по ДНК в сторону 5’ конца и строит цепь иРНК, комплементарную ДНК.
  3. Полимераза доходит до конца гена, «слетает» с ДНК и отпускает иРНК.
  4. После этого происходит процесс созревания РНК — процессинг.
Проверьте себя: помните ли вы принцип комплементарности? Молекула ДНК состоит из двух спирально закрученных цепей. Цепи в молекуле ДНК противоположно направлены. Остов цепей ДНК образован сахарофосфатными остатками, а азотистые основания одной цепи располагаются в строго определённом порядке напротив азотистых оснований другой — это и есть правило комплементарности.

Трансляция — второй этап биосинтеза белка

Трансляция — это перевод информации с языка нуклеотидов на язык аминокислот.

Что же происходит в клетке? Трансляция представляет собой непосредственно процесс построения белковой молекулы из аминокислот. Трансляция происходит в цитоплазме клетки. В трансляции участвуют рибосомы, ферменты и три вида РНК: иРНК, тРНК и рРНК. Глав­ным по­став­щи­ком энер­гии при трансляции слу­жит мо­ле­ку­ла АТФ — аде­но­з­ин­три­фос­фор­ная кис­ло­та.

Во время транс­ля­ции нук­лео­тид­ные по­сле­до­ва­тель­но­сти ин­фор­ма­ци­он­ной РНК пе­ре­во­дят­ся в по­сле­до­ва­тель­ность ами­но­кис­лот в мо­ле­ку­ле по­ли­пеп­тид­ной цепи. Этот про­цесс идёт в ци­то­плаз­ме на ри­бо­со­мах. Об­ра­зо­вав­ши­е­ся ин­фор­ма­ци­он­ные РНК вы­хо­дят из ядра через поры и от­прав­ля­ют­ся к ри­бо­со­мам. Ри­бо­со­мы — уни­каль­ный сбо­роч­ный ап­па­рат. Ри­бо­со­ма сколь­зит по иРНК и вы­стра­и­ва­ет из опре­де­лён­ных ами­но­кис­лот длин­ную по­ли­мер­ную цепь белка. Ами­но­кис­ло­ты до­став­ля­ют­ся к ри­бо­со­мам с по­мо­щью транс­порт­ных РНК. Для каж­дой ами­но­кис­ло­ты тре­бу­ет­ся своя транс­порт­ная РНК, ко­то­рая имеет форму три­лист­ни­ка. У неё есть уча­сток, к ко­то­рому при­со­еди­ня­ет­ся ами­но­кис­ло­та и дру­гой три­плет­ный ан­ти­ко­дон, ко­то­рый свя­зы­ва­ет­ся с ком­пле­мен­тар­ным ко­до­ном в мо­ле­ку­ле иРНК.

Це­поч­ка ин­фор­ма­ци­он­ной РНК обес­пе­чи­ва­ет опре­де­лён­ную по­сле­до­ва­тель­ность ами­но­кис­лот в це­поч­ке мо­ле­ку­лы белка. Время жизни ин­фор­ма­ци­он­ной РНК ко­леб­лет­ся от двух минут (как у неко­то­рых бак­те­рий) до несколь­ких дней (как, на­при­мер, у выс­ших мле­ко­пи­та­ю­щих). Затем ин­фор­ма­ци­он­ная РНК раз­ру­ша­ет­ся под дей­стви­ем фер­мен­тов, а нук­лео­ти­ды ис­поль­зу­ют­ся для син­те­за новой мо­ле­ку­лы ин­фор­ма­ци­он­ной РНК. Таким об­ра­зом, клет­ка кон­тро­ли­ру­ет ко­ли­че­ство син­те­зи­ру­е­мых бел­ков и их тип.

Трансляция пошагово:

  1. Рибосома узнаёт КЭП, садится на иРНК.
  2. На Р-сайт рибосомы приходит первая тРНК с аминокислотой.
  3. На А-сайт рибосомы приходит вторая тРНК с аминокислотой.
  4. АК образуют пептидную связь.
  5. Рибосома делает шаг длиною в один триплет.
  6. На освободившийся А-сайт приходит следующая тРНК.
  7. АК образуют пептидную связь.
  8. Процессы 5–7 продолжаются, пока рибосома не встретит стоп-кодон.
  9. Рибосома разбирается, отпускает полипептидную цепь.
По промокоду BIO92020 вы получите бесплатный доступ к курсу биологии 9 класса. Выберите нужный раздел и изучайте биологию вместе с домашней онлайн-школой «Фоксфорда»!

Резюме

Теперь вы знаете, что биосинтез необходим для выживания — без него клетка умрёт. Процесс биосинтеза белков включает в себя особые реакции, встречающиеся только в живой клетке, — это реакции матричного синтеза.

Читайте также:  Выберите определение понятия право социальный регулятор

Син­тез белка со­сто­ит из двух эта­пов: тран­скрип­ции (об­ра­зо­ва­ние ин­фор­ма­ци­он­ной РНК по мат­ри­це ДНК, про­те­ка­ет в ядре клет­ки) и транс­ля­ции (эта ста­дия про­хо­дит в ци­то­плаз­ме клет­ки на ри­бо­со­мах). Эти этапы сменяют друг друга и состоят из последовательных процессов.

Источник

Задание №27 ЕГЭ по биологии

Содержание

  1. Задача по цитологии
  2. Биосинтез белка
  3. Деление клеток
  4. Правило Чаргаффа/Энергетический обмен

Задача по цитологии

« Решу ЕГЭ» предоставляет абитуриентам 3 раздела с задачами по цитологии:

  1. Биосинтез белка
  2. Деление клеток
  3. Правило Чаргаффа/Энергетический обмен

Задание относится к высокому уровню сложности, за правильное выполнение полагается 3 балла. Нет ничего страшного в задачах. Как раз-таки в них обычно все понятно. Нужно всего лишь понять суть один раз, а дальше они будут одним из ожидаемых и любимых заданий.

Во избежание неправильного оформления и прочих неприятностей, ниже будут выложены задачи, решения, в том виде, в котором они должны быть записаны на специальном бланке для второй части, шкала с баллами, чтобы можно было понимать, как оценивается каждый пункт решения и комментарии, которые помогут разобраться с заданиями. Первые задания разбора будут расписаны очень подробно, поэтому с ними лучше ознакомиться. Далее размещены вариации заданий. Все они решаются по одному принципу. Задания на деление клеток основано на митозе и мейозе, с которым абитуриенты уже ознакомились ранее, в первой части.

Биосинтез белка

Антикодоны тРНК поступают к рибосомам в следующей последовательности нуклеотидов УЦГ, ЦГА, ААУ, ЦЦЦ. Определите последовательность нуклеотидов на иРНК, последовательность нуклеотидов на ДНК, кодирующих определенный белок и последовательность аминокислот во фрагменте молекулы синтезируемого белка, используя таблицу генетического кода:

Нам дана тРНК. По принципу комплементарности строим цепь иРНК.

Напоминаю, какие же есть пары у РНК: А комплементарна У, Г комплементарна Ц.

Для удобства, на черновике, выписываем цепь тРНК из условия, чтобы не потерять какой-нибудь нуклеотид:

УЦГ ЦГА ААУ ЦЦЦ

Примечание: когда записываем тРНК, то не ставим никаких дефисов и прочего. Лучше даже запятые не писать, просто пишем через пробел. Это связано со структурой тРНК.

Записываем получившуюся иРНК:

Теперь по принципу комплементарности строим цепь ДНК по иРНК

Напоминаю пары в ДНК: А комплементарна Т, Ц комплементарна Г

Теперь определим последовательность получившихся аминокислот в иРНК. Для этого воспользуемся таблицей генетического кода, которая прилагается в задании.

Как пользоваться таблицей? Разберем на нашей последовательности.

Последовательность первой аминокислоты: АГЦ

  1. Находим первое основание в первом столбце таблицы – А.
  2. Находим второе основание среди колонок 2-4. Наше основание – Г. Ему соответствует 4 столбец таблицы.
  3. Находим последнее, третье основание. У нас это Ц. В последнем столбике ищем в первой строке букву Ц. Теперь ищем пересечение с нужным столбиков, указывающим на второе основание.
  4. Получаем аминокислоту «сер»

Определим остальные аминокислоты:

Итоговая последовательность: сер-ала-лей-гли

Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент молекулы ДНК, на котором синтезируется участок тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов АТА-ГЦТ-ГАА-ЦГГ-АЦТ. Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК который синтезируется на данном фрагменте. Какой кодон иРНК будет соответствовать антикодону этой, тРНК, если она переносит к месту синтеза белка аминокислоту ГЛУ. Ответ поясните. Для решения задания используйте таблицу генетического кода:

  1. По принципу комплементарности строим цепь тРНК:

Напоминаю пары в РНК: А комплементарна У, Г комплементарна Ц.

  1. Запишем для удобства цепь ДНК:

УАУ ЦГА ЦУУ ГЦЦ УГА

  1. Построим иРНК, чтобы найти какой антикодон иРНК переносит аминокислоту «глу». Здесь как кому удобно. Кто-то может сразу определить по таблице, кто-то может написать всю цепь, прописать аминокислоты, выбрать нужную и ответить на поставленный вопрос. Можно не переписывать всю цепь на чистовик, а только необходимый триплет.
  1. Выпишем по таблице аминокислоты:
  1. Находим аминокислоту «глу». Ей соответствует третий триплет нуклеотидов в иРНК, следовательно – ГАА, что комплементарно триплету ЦУУ в тРНК.

Внимательно читайте условие.

Ключевое слово: «Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице.»

В данном задании просят найти тРНК (трилистник), который построен на основе ДНК, а затем уже у нее вычислить местоположение антикодона.

Последовательность аминокислот во фрагменте молекулы белка следующая: ФЕН-ГЛУ-МЕТ. Определите, пользуясь таблицей генетического кода, возможные триплеты ДНК, которые кодируют этот фрагмент белка.

  1. Составим цепь иРНК. Для этого выпишем аминокислоты из условия и найдем соответствующие им триплеты нуклеотидов. Внимание! Одну аминокислоту могут кодировать несколько триплетов.

ФЕН – УУУ или УУЦ

ГЛУ – ГАА или ГАГ

  1. Определим триплеты ДНК по принципу комплементарности

В процессе трансляции участвовало 30 молекул т-РНК. Определите число аминокислот, входящих в состав синтезируемого белка, а также число триплетов и нуклеотидов в гене, который кодирует этот белок.

В биосинтезе полипептида участвуют молекулы т-РНК с антикодонами УГА, АУГ, АГУ, ГГЦ, ААУ. Определите нуклеотидную последовательность участка каждой цепи молекулы ДНК, который несет информацию о синтезируемом полипептиде, и число нуклеотидов, содержащих аденин (А), гуанин (Г), тимин (Т), цитозин (Ц) в двухцепочечной молекуле ДНК. Ответ поясните.

количество нуклеотидов: А — 9 (30%), Т — 9 (30%),

так как А=Т; Г — 6 (20%), Ц — 6 (20%), так как Г=Ц.

В пробирку поместили рибосомы из разных клеток, весь набор аминокислот и одинаковые молекулы и-РНК и т-РНК, создали все условия для синтеза белка. Почему в пробирке будет синтезироваться один вид белка на разных рибосомах?

Деление клеток

Общая масса всех молекул ДНК в 46 соматических хромосомах одной соматической клетки человека составляет 6х10-9 мг. Определите, чему равна масса всех молекул ДНК в сперматозоиде и в соматической клетке перед началом деления и после его окончания. Ответ поясните.

Какое деление мейоза сходно с митозом? Объясните, в чем оно выражается. К какому набору хромосом в клетке приводит мейоз.

  1. сходство с митозом наблюдается во втором делении мейоза;
  2. все фазы сходны, к полюсам клетки расходятся сестринские хромосомы (хроматиды);
  3. образовавшиеся клетки имеют гаплоидный набор хромосом.

Какой хромосомный набор характерен для клеток зародыша и эндосперма семени, листьев цветкового растения. Объясните результат в каждом случае.

  1. в клетках зародыша семени диплоидный набор хромосом — 2n, так как зародыш развивается из зиготы — оплодотворённой яйцеклетки;
  2. в клетках эндосперма семени триплоидный набор хромосом — 3n, так как образуется при слиянии двух ядер центральной клетки семязачатка (2n) и одного спермия (n);
  3. клетки листьев цветкового растения имеют диплоидный набор хромосом — 2n, так как взрослое растение развивается из зародыша.

Хромосомный набор соматических клеток пшеницы равен 28. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в одной из клеток семязачатка перед началом мейоза, в анафазе мейоза 1 и в анафазе мейоза 2. Объясните, какие процессы происходят в эти периоды и как они влияют на изменение числа ДНК и хромосом.

Клетки семязачатка содержат диплоидный набор хромосом – 28 (2n2c).

Читайте также:  Регулятор частоты 51 06 14сп

Перед началом мейоза в S-периоде интерфазы — удвоение ДНК: 28 хромосом, 56 ДНК (2n4c).

В анафазе мейоза 1 – к полюсам клетки расходятся хромосомы, состоящие из двух хроматид. Генетический материал клетки будет (2n4c = n2c+n2c) — 28 хромосом, 56 ДНК .

В мейоз 2 вступают 2 дочерние клетки с гаплоидным набором хромосом (n2c) — 14 хромосом,28ДНК .

В анафазе мейоза 2– к полюсам клетки расходятся хроматиды. После расхождения хроматид число хромосом увеличивается в 2 раза (хроматиды становятся самостоятельными хромосомами, но пока они все в одной клетке) – (2n2с= nc+nc) – 28 хромосом,28ДНК

Укажите число хромосом и количество молекул ДНК в профазе первого и второго мейотического деления клетки. Какое событие происходит с хромосомами в профазе первого деления?

1. В профазе первого деления количество хромосом и ДНК отвечает формуле 2п4с.

2. В профазе второго деления формула — п2с, так как клетка гаплоидна.

3. В профазе первого деления происходят конъюгация и кроссинговер гомологичных хромосом

Для соматической клетки животного характерен диплоидный набор хромосом. Определите хромосомный набор (n) и число молекул ДНК (с) в клетке в профазе мейоза I и метафазе мейоза II. Объясните результаты в каждом случае.

Диплоидный набор хромосом 2n2c

  1. Перед началом мейоза в S-периоде интерфазы — удвоение ДНК: Профаза мейоза I – 2n4с
  2. Первое деление редукционное. В мейоз 2 вступают 2 дочерние клетки с гаплоидным набором хромосом (n2c)
  3. Метафаза мейоза II — хромосомы выстраиваются на экваторе n2

Какой хромосомный набор характерен для гамет и спор растения мха кукушкина льна? Объясните, из каких клеток и в результате какого деления они образуются.

  1. Гаметы мха кукушкина льна образуются на гаметофитах из гаплоидной клетки путём митоза.
  2. Набор хромосом у гамет гаплоидный (одинарный) — n.
  3. Споры мха кукушкина льна образуются на диплоидном спорофите в спорангиях путём мейоза из диплоидных клеток.
  4. Набор хромосом у спор гаплоидный (одинарный) — n

Какой хромосомный набор характерен для гаметофита и гамет мха сфагнума? Объясните из каких исходных клеток и в результате какого деления образуются эти клетки?

  1. Гаметофит и гаметы сфагнума гаплоидны, и набор хромосом, и количество ДНК в клетках отвечают формуле nc. Гаметы сфагнума образуются на гаплоидном гаметофите путем митоза.
  2. Гаметофит образуется из споры, которая образуется в результате мейоза из тканей спорофита.
  3. Спора делится митозом, образуя гаметофит.

Рассмотрите кариотип человека и ответьте на вопросы.

1. Какого пола этот человек?

2. Какие отклонения имеет кариотип этого человека?

3. В результате каких событий могут возникать такие отклонения?

2. В кариотипе две Х-хромосомы ( или, нарушение в половых хромосомах: две Х и ещё одна Y).

3. Такие отклонения могут возникать из-за нерасхождения хромосом при первом делении мейоза.

Такие отклонения могут возникать из-за попадания двух гомологичных хромосом в одну клетку при первом делении мейоза.

Какой хромосомный набор характерен для вегетативной, генеративной клеток и спермиев пыльцевого зерна цветкового растения? Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления образуются эти клетки.

  1. набор хромосом вегетативной и генеративной клеток — n;
  2. вегетативная и генеративная клетки пыльцы образуются путём митоза при прорастании гаплоидной споры;
  3. хромосомный набор спермиев — n;
  4. спермии образуются из генеративной клетки путём митоза

Как изменяется число хромосом и ДНК в клетке мужчины в процессе сперматогенеза на стадиях: интерфаза I , телофаза I, анафаза II, телофаза II.

  1. В интерфазе I – 2n4c или 46 двухроматидных хромосом и 92 молекулы ДНК.
  2. Телофаза I – n2c или 23 двухроматидные хромосомы и 46 молекул ДНК.
  3. Анафаза II – 2n2c или 46 однохроматидных хромосом (по 23 у каждого полюса) и 46 молекул ДНК.
  4. Телофаза II – nc, или 23 однохроматидные хромосомы и 23 молекулы ДНК в каждой гамете

У зеленой водоросли улотрикса преодладающим поколением является гаметофит. Какой хромосомный набор имеют клетки взрослого организма и спорофита? Объясните, чем представлен спорофит, из каких исходных клеток и в результате какого процесса образуются взрослый организм и спорофит.

  1. хромосомный набор в клетках взрослого организм — n (гаплоидный), спорофита — 2n (диплоидный);
  2. взрослый организм образуется из гаплоидной споры путем митоза;
  3. спорофит — это зигота, образуется при слиянии гамет в процессе оплодотворения

Правило Чаргаффа/Энергетический обмен

Ген содержит 1500 нуклеотидов. В одной из цепей содержится 150 нуклеотидов А, 200 нуклеотидов Т, 250 нуклеотидов Г и 150 нуклеотидов Ц. Сколько нуклеотидов каждого вида будет в цепи ДНК, кодирующей белок? Сколько аминокислот будет закодировано данным фрагментом ДНК?

Небольшая историческая справка о том, кто такой Чаргафф и что же он сделал:

В одной молекуле ДНК нуклеотиды с тимином (Т) составляют 24% от общего числа нуклеотидов. Определите количество (в %) нуклеотидов с гуанином (Г), аденином (А), цитозином (Ц) в молекуле ДНК и объясните полученные результаты.

Дана цепь ДНК: ЦТААТГТААЦЦА. Определите:

А) Первичную структуру закодированного белка.

Б) Процентное содержание различных видов нуклеотидов в этом гене (в двух цепях).

В) Длину этого гена.

Примечание от составителей сайта.

Длина 1 нуклеотида — 0,34 нм

Длина одной аминокислоты — 0,3 нм

Длина нуклеотида и аминокислоты — это табличные данные, их нужно знать (к условию не прилагаются)

А = Т = 8, это (8х100%) : 24 = 33,3%.

Г = Ц = 4, это (4х100%) : 24 = 16,7%.

  1. Длина гена: 12 х 0,34 нм (длина каждого нуклеотида) = 4,08 нм.
  2. Длина белка: 4 аминокислоты х 0,3 нм (длина каждой аминокислоты) = 1,2 нм.

В процессе гликолиза образовались 112 молекул пировиноградной кислоты (ПВК). Какое количество молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ образуется при полном окислении глюкозы в клетках эукариот? Ответ поясните.

  1. В процессе гликолиза при расщеплении 1 молекулы глюкозы образуется 2 молекулы пировиноградной кислоты и выделяется энергия, которой хватает на синтез 2 молекул АТФ.
  2. Если образовалось 112 молекулы пировиноградной кислоты, то, следовательно расщеплению подверглось 112 : 2 = 56 молекул глюкозы.
  3. При полном окислении в расчете на одну молекулу глюкозы образуется 38 молекул АТФ.

Следовательно, при полном окислении 56 молекулы глюкозы образуется 38 х 56 = 2128 молекул АТФ

В процессе кислородного этапа катаболизма образовалось 972 молекулы АТФ. Определите, какое количество молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ образовалось в результате гликолиза и полного окисления? Ответ поясните.

  1. В процессе энергетического обмена, в ходе кислородного этапа из одной молекулы глюкозы образуется 36 молекул АТФ, следовательно, гликолизу, а затем полному окислению подверглось 972 : 36 = 27 молекул глюкозы.
  2. При гликолизе одна молекула глюкозы расщепляется до 2-ух молекул ПВК с образованием 2 молекул АТФ. Поэтому количество молекул АТФ, образовавшихся при гликолизе, равно 27 × 2 = 54.
  3. При полном окислении одной молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ, следовательно, при полном окислении 27 молекул глюкозы образуется 38 × 27 = 1026 молекул АТФ.

Источник