Геном: постоянство по време на развитие. Клетъчен жизнен цикъл Хроматин след репликация

Видове нуклеинови киселини.В клетките има два вида нуклеинови киселини: дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК) и рибонуклеинова киселина (РНК). Тези биополимери са изградени от мономери, наречени нуклеотиди. Нуклеотидните мономери на ДНК и РНК са сходни по основни структурни характеристики. Всеки нуклеотид се състои от три компонента, свързани със силни химични връзки.

Всеки от нуклеотидите, които изграждат РНК, съдържа захар с пет въглерода - рибоза; едно от четирите органични съединения, наречени азотни основи - аденин, гуанин, цитозин, урацил (A, G, C, U); остатък от фосфорна киселина.

Нуклеотидите, които изграждат ДНК, съдържат захар с пет въглерода - дезоксирибоза, една от четирите азотни бази: аденин, гуанин, цитозин, тимин (A, G, C, T); остатък от фосфорна киселина.

В състава на нуклеотидите от едната страна към молекулата на рибозата (или дезоксирибозата) е прикрепена азотна основа, а от другата - остатък от фосфорна киселина. Нуклеотидите са свързани помежду си в дълги вериги. Гръбнакът на такава верига се образува от редовно редуващи се остатъци от захар и фосфорна киселина, а страничните групи на тази верига се образуват от четири вида неправилно редуващи се азотни бази.

Ориз. 7. Структурна схема на ДНК. Водородните връзки са обозначени с точки

Молекулата на ДНК е структура, състояща се от две вериги, които са свързани помежду си по цялата си дължина с водородни връзки (фиг. 7). Тази структура, уникална за ДНК молекулите, се нарича двойна спирала. Особеност на структурата на ДНК е, че срещу азотната база А в едната верига лежи азотната база Т в другата верига, а срещу азотната база G винаги е азотната база С. Схематично казаното може да се изрази по следния начин: :

А (аденин) - Т (тимин)
Т (тимин) - А (аденин)
G (гуанин) - C (цитозин)
C (цитозин) - G (гуанин)

Тези двойки бази се наричат ​​комплементарни бази (допълващи се взаимно). ДНК вериги, в които базите са разположени комплементарно една на друга, се наричат ​​комплементарни вериги. Фигура 8 показва две вериги на ДНК, които са свързани чрез комплементарни региони.

Ориз. 8. Разрез на двуверижна ДНК молекула

Моделът на структурата на молекулата на ДНК е предложен от Дж. Уотсън и Ф. Крик през 1953 г. Той е напълно потвърден експериментално и играе изключително важна роля в развитието на молекулярната биология и генетика.

Редът на подреждане на нуклеотидите в молекулите на ДНК определя реда на подреждане на аминокиселините в линейните протеинови молекули, т.е. тяхната първична структура. Набор от протеини (ензими, хормони и др.) Определя свойствата на клетката и организма. ДНК молекулите съхраняват информация за тези свойства и я предават на поколения потомци, т.е. те са носители на наследствена информация. ДНК молекулите се намират главно в ядрата на клетките и в малки количества в митохондриите и хлоропластите.

Основни видове РНК.Наследствената информация, съхранявана в молекулите на ДНК, се реализира чрез протеинови молекули. Информацията за структурата на протеина се предава в цитоплазмата от специални РНК молекули, които се наричат ​​информационна РНК (иРНК). Информационната РНК се прехвърля в цитоплазмата, където синтезът на протеини се извършва с помощта на специални органели - рибозоми. Това е информационната РНК, която е изградена комплементарно на една от ДНК веригите, която определя реда на аминокиселините в протеиновите молекули. Друг вид РНК също участва в синтеза на протеини - транспортна РНК (тРНК), която носи аминокиселини до мястото на образуване на протеинови молекули - рибозоми, своеобразни фабрики за производство на протеини.

Рибозомите съдържат трети тип РНК, така наречената рибозомна РНК (рРНК), която определя структурата и функционирането на рибозомите.

Всяка РНК молекула, за разлика от ДНК молекулата, е представена от една верига; Съдържа рибоза вместо дезоксирибоза и урацил вместо тимин.

И така, нуклеиновите киселини изпълняват най-важните биологични функции в клетката. ДНК съхранява наследствена информация за всички свойства на клетката и на организма като цяло. Различни видове РНК участват в осъществяването на наследствената информация чрез синтеза на протеини.

1. Погледнете Фигура 7 и кажете какво е особеното в структурата на ДНК молекулата. Какви компоненти изграждат нуклеотидите?
2. Защо последователността на съдържанието на ДНК в различните клетки на тялото се счита за доказателство, че ДНК е генетичен материал?
3. Използвайки таблицата, дайте сравнително описание на ДНК и РНК.

1. Фрагмент от една ДНК верига има следния състав: -A-A-A-T-T-C-C-G-G-. Завършете втората верига.
2. В молекулата на ДНК тимините представляват 20% от общия брой азотни бази. Определете количеството на азотните основи аденин, гуанин и цитозин.
3. Какви са приликите и разликите между протеините и нуклеиновите киселини?

Генетиците успяха да разберат защо, въпреки че ДНК във всички клетки на тялото е една и съща, самите клетки се развиват по различен начин. Те откриха код, който блокира информационни части от генетичния код. Освен това кодът се оказа универсален за различни видове.

В генетичния код, в допълнение към информацията, която определя всички протеини, които една клетка може да произведе, се открива друг кодиращ механизъм. Кодът задава реда за блокиране на информацията. Той е недостъпен за четене в онези части на молекулата на ДНК, където веригата е навита около хистони - вид протеинови спирали, а кодът показва местата на усукване.

Нуклеотидните последователности, които определят местоположението на блокираните части от ДНК, са описани от Еран Сегал от израелския институт Weizmann и Джонатан Уидъм от Северозападния университет в Илинойс в последния брой на списанието Nature.

Биолозите от години подозират, че специални фактори благоприятстват областите на ДНК, които най-лесно се увиват около нуклеозомите. Но какви са били тези фактори не е ясно. Учените анализираха повече от двеста секции от ДНК на дрожди, нагънати в нуклеозоми.

И те откриха скрити белези - специална последователност от нуклеотидни двойки в някои части на веригата, които определят наличието на генетичния материал, който ги следва. Те се намират в считаната преди това за „боклук“ част от ДНК.

Познавайки тези ключови места, изследователите успяха да предскажат правилно местоположението на 50% от нуклеозомите в клетки от подобни тъкани на други видове (всяка клетка съдържа около 30 милиона нуклеозоми).

Всъщност откритието означава установяване на универсален за всички живи организми механизъм за блокиране на генетична информация.

Д-р Сегал, каза той, е много изненадан от толкова добър резултат. Според неговото предположение нуклеозомите често се движат, отваряйки нови участъци от ДНК за четене. Местоположението на неразкритата половина на навитата ДНК се определя от конкуренцията между нуклеозомите и други заключващи механизми.

Върху свободни участъци от ДНК, ако е необходимо да се транскрибира ген (за създаване на нов протеин), се прилага подобен естествен механизъм на белези. Учените знаят за този код отдавна: пред гена, който определя веществото, има 6-8 нуклеотидни двойки, които го „обясняват“.

Самите нуклеозомни спирали са съставени от хистонови протеини. В процеса на еволюцията хистоните са се доказали като най-устойчиви на промени. Те също така практически не се различават между различните видове живи организми. Така хистоните на граха и кравата се различават само по две от 102-те аминокиселинни съединения. И тъй като всяка информация за протеин се съдържа под формата на последователност от нуклеотидни двойки в кода на ДНК, учените отдавна предполагат, че има механизъм за блокиране на информацията в кода на ДНК, подобно на много организми. Записан като последователност от нуклеотидни двойки, той може да бъде само кодът на нуклеозомата.

А комбинацията от кода за четене и кода за блокиране определя в какво ще се превърне дадена клетка по време на развитието на организма от ембриона.

„ХИМИЧЕН СЪСТАВ НА КЛЕТКИТЕ“

Ниво А

Задача No1

Сравнете някои факти от историята на изследването на клетките.

1) 1665 A) Хромозомите са описани.

2) 1831 г. Б) Откриване на клетъчната теория.

3) 1839 B) Откриване на клетката.

4) 1838-1839 Г) Откриване на процеса на клетъчно делене.

5) 1827 г. Г) Откриване на ядрото в клетката.

6) 1858 E) Откриване на ДНК в ядрото

7) 1868-1888 G) Откриване на цитоплазмата в клетката.

8) 1870 г. З) Откриване на яйцеклетката на бозайник.

9) 1590 I) Изобретяване на микроскопа.

Задача No2

Решавам проблеми.

Каква е химичната разлика между мононуклеотид и полинуклеотид; нуклеотид и нуклеозид; пиримидин и пурин; рибоза и дезоксирибоза?

Посочете приликите и разликите между ДНК и РНК.

През какви периоди от живота и защо молекулите на ДНК могат да бъдат спирализирани и деспирализирани?

Какъв е биологичният смисъл на факта, че първичната структура на двойната спирала на ДНК се поддържа от захарно-фосфатни ковалентни връзки, а вторичната структура от водородни връзки?

Защо в клетката има най-голямо количество азот в сравнение с други химикали?

Какви съединения съдържат фосфор?

Какви съединения съдържат въглерод?

Защо човек умира, ако има липса на трапезна сол?

Значението на буферните системи?

Калиеви йони. значения?

Защо човек умира от липса на калциеви йони?

Част в какви системи са включени медни йони?

Част Какво съединение включва желязото?

Кариесът на човека се е увеличил значително. Какви йони липсват?

Защо диетата на пилотите и полярните изследователи винаги включва шоколад?

Какво се усвоява по-бързо от клетката - въглехидратите или протеините?

Към кой клас съединения принадлежи АТФ?

Какво заболяване се характеризира с повишаване на кръвната захар?

Човек се оплаква от слабост, обилно изпотяване и намалена активност на нервната система. С какво е свързано това?

Как се нарича мономерът, от който са изградени нуклеиновите киселини?

Какво е значението на амоняка за клетката?

Защо е необходимо мостовете на захарния фосфат да бъдат свързани с ковалентни връзки, а напречните мостове между двете му вериги да се държат заедно чрез водородни връзки.

Защо ситостта продължава дълго след протеинови храни, но не и след въглехидрати?

Какво е интерферон? Каква е неговата функция?

На какво трябва да е равно отношението A+T/G+C?

Кога е възможно възстановяването на ДНК? При унищожаване:

1) първичен

2) вторичен

3) третичен

Защо ATP е източник на енергия?

Задача No3

Изберете от списъка основните положения на клетъчната теория.

1. Клетката е най-малката единица на живия организъм.

2. Клетките се делят на прокариоти и еукариоти.

3. Клетките на всички организми са сходни по структура и химичен състав.

4. Клетките са соматични и репродуктивни.

5. Сходството в структурата на клетките е доказателство за произхода на растенията и животните.

6. Протеините са неразделна част от клетката.

7. Клетките се размножават чрез делене.

8. Основната част на клетката е цитоплазмата и мембраната.

9. При многоклетъчните организми основната част от клетката е ядрото, където се съхранява наследствената информация.

Задача No4

Разделете въглехидратите на групи.

М) монозахариди; Г) дизахариди; П) полизахариди.

1.Галактоза; 2. Целулоза; 3.Пирогроздена киселина; 4.Фруктоза; 5.Скорбяла; 6. Дезоксирибоза; 7. Гликоген; 8. Еритроза; 9. Захароза; 10. Хитин; 11.Инулин; 12. Млечна киселина; 13. Малтоза; 14 Рибоза,лактоза.

Задача No5

Попълнете таблицата.

Тип РНК

Местоположение в

клетка

Количество

нклеотиди и

форма

Функции

тРНК

тРНК

рРНК

Задача No6

Допълнете изразите.

1.(A+T) +(G+C)= ?

2.A - ? G - ? ° С - ? T - ?

3.ATP - ADP + E (Енергия -?)

На фрагмент от една ДНК верига нуклеотидите са разположени в последователността A-A-G-T-C-T-A-C-G-A-T-G. Начертайте диаграма на двуверижна ДНК молекула.

Задача No7

Свържете биогенните елементи на клетката с органичните вещества.

1- въглерод а - протеини

2- водород b - въглехидрати

3- кислород в - липиди

4-азот g - нуклеинови киселини

5-сяра

6- фосфор

Задача No8

Обяснете проблема.

Външната част на растителната клетка е покрита с мембрана, състояща се отфибри. Животинските клетки нямат такава мембрана. Какви са структурните особености на повърхностния слой на животинските клетки? Какви са функциите на този слой? Как растителните клетки са свързани една с друга? Животински клетки?

Упражнение № 9

Изберете правилното твърдение:

1. Около 80 химични елемента от периодичната таблица на Д. И. Менделеев са част от клетките на живите организми.

2. Количеството микроелементи е 0,04%.

3. Клетката е приблизително 85% вода.

4. Има шест основни химични елемента, т.е. биоелементи –° С, з, О, н, П, С.

5. В семената на някои растения въглехидратите съставляват 80-90% от масата на сухото вещество.

6. Триозите включват еритроза.

7. При разграждането на 1 грам въглехидрати се освобождават 38,9 kJ енергия.

8. Простите въглехидрати включват полизахариди.

9. Захарозата формира основата на стените на растителните клетки.

10. Вместо радикалиР 1, Р 2, Р3 могат да се появят палмитинова, стеаринова, олеинова и други киселини.

11. Клетките на подкожната мастна тъкан при животните, мастните жлези, камилската гърбица и млякото на делфините са 40% мазнини.

12. Маркирайте3 протеинови структури.

Задача No10

От списъка по-горе запишете числата, които се отнасят до: А – молекулярно; B – клетъчен; B- популация-вид; G - биоценотични нива на организация на живота:

1.Детелина. 2. Хемоглобин. 3. Обикновена амеба. 4. Бял заек. 5. Витамин С. 6. Блат. 7. Неврон. 8. Зелена еуглена. 9. Дъбрава. 10. Земен червей. 11. Ливада. 12. Бактерии.

Задача No11

Довършете фразите.

А) Крайните продукти на биосинтезата включват ....., от които се синтезират белтъци в клетките; Б) повечето клетъчни вещества се разграждат под въздействието на биологични катализатори.....; B) ..... се добавя към адениловия нуклеотид; Г) Йонния баланс, пубертета се регулира от биологично активни вещества.....; Д) Веществата, които организмът не синтезира сам, но са необходими за нормален живот, се наричат....; Ж) липсата на витамини е причината….. .

Задача No12

1. Аминокиселините могат да проявяват следните свойства:

А) само киселини; Б) само причини; Б) киселини и основи; Г) соли.

2. Протеиновите мономери са:

А) нуклеотиди; Б) нуклеозоми; Б) аминокиселини; Г) глюкоза.

3. Нуклеотидът е мономер

А) протеини; Б) нуклеинови киселини; Б) мазнини; Г) въглехидрати.

4. Простите протеини се състоят от:

А) само от нуклеотиди; Б) само от аминокиселини; Б) от аминокиселини и небелтъчни съединения; Г) от глюкоза.

5. Структурата на протеините се разделя на:

А) две нива на молекулярна организация; Б) три нива на молекулярна организация;

В) четири нива на молекулярна организация; Г) едно ниво на молекулярна организация.

6. Полипептидът се образува от:

А) взаимодействие на аминогрупи на две съседни аминокиселини; Б) взаимодействие между аминогрупата на една аминокиселина и карбоксилната група на друга аминокиселина; Б) взаимодействие на карбоксилни групи на две съседни аминокиселини;

Г) взаимодействия на радикали.

7. ДНК съдържа:

А) рибоза, остатък от фосфорна киселина, една от четирите азотни основи: аденин, гуанин, цитозин, тимин;

Б) дезоксирибоза, остатък от фосфорна киселина, една от четирите азотни основи: аденин, гуанин, цитозин, тимин;

Б) дезоксирибоза, остатък от фосфорна киселина, една от четирите азотни основи: аденин, гуанин, цитозин, урацил;

Г) само азотни основи.

8. Бази, разположени взаимно допълващи се:

А) A–T; G–C; B) A–C; G–T; B) G-T; A-U; D) G–U; Т-Г.

9. Открита е вторичната структура на ДНК:

А) Шлейден и Шван; Б) Уотсън и Крик В) Айтхожин; Г) Г. Фриз.

10. Синтезът на ДНК е:

А) репликация; Б) транскрипция; Б) излъчване; Г) транспирация.

Ниво Б

Задача No1

Решете логически задачи.

1. Протеините могат да служат като източник на енергия за клетката. При липса на въглехидрати или мазнини молекулите на аминокиселините се окисляват. За какво се използва енергията, освободена при този процес? Какво обяснява разнообразието от протеини?

2. Нуклеиновите киселини влизат в човешкото тяло заедно с храната от растителен и животински произход. Могат ли нуклеиновите киселини да се използват от организмите без химическо разграждане или е необходимо първо да се разградят на съставните им компоненти?

3. Защо много дълъг нуклеотиден запис води до относително малки протеинови молекули?

4. Защо постоянството на съдържанието на ДНК в различните клетки на тялото се счита за доказателство, че ДНК е генетичен материал?

5. Ако с водороден прекис се намажат резени сурови и варени картофи, отделянето на кислород се наблюдава само на един резен. Защо?

6. Докажете, че клетката е структурна и функционална единица на живите организми.

7. T. Schwann и M. Schleiden формулират основната позиция на клетъчната теория: всички растителни и животински организми се състоят от клетки, които са сходни по структура. Използвайки познанията за клетъчната теория, докажете единството на произхода на живота на Земята.

9. Съставът на клетките на човешкото тяло е доминиран от кислород, въглерод и водород. Определете съдържанието на кислород (в %).

10. Има три вида аминокиселини - A, B, C. Колко варианта на полипептидни вериги, състоящи се от пет аминокиселини, могат да бъдат изградени от тях? Моля, посочете тези опции.

Задача No2

Определете структурата на протеинова молекула:

1- спиралата се навива на топка;

2- бобината е образувана от две алфа и две бета вериги;

3- аминокиселините са подредени линейно;

4-плътни области се открояват в топката;

5-секции от протеиновата молекула, носещи хидрофобни радикали, се доближават:

а) първична структура

б) вторична структура

в) третична структура

Задача No3

Определете вида на РНК:

1- предава информация за структурата на протеина към цитоплазмата.

2-в цитоплазмата синтезът на протеини се осъществява с помощта на специални органели - рибозоми.

3- определя реда на аминокиселините.

4- е изграден комплементарен на една от ДНК веригите.

5- определя реда на аминокиселините в протеиновите молекули.

а) първична структура

б) вторична структура

в) третична структура

Задача No4

Попълнете пропуснатите понятия в изреченията.

1……….имунитетът играе основна роля в защитата на тялото от бактерии, разположени в извънклетъчното пространство.

2. Хуморалният имунитет се основава на специфичното взаимодействие на антителата с ………….. .

3. Крайната цел на хуморалния имунитет е производството на……. към всеки антиген.

4. Антителата се произвеждат от ……… клетки, които се образуват от …. – лимфоцити.

5. Антителата се делят на ...... основни класове, всеки със своя специфична функция.

6. ………имунитетът е основният фактор за защита на организма от вируси, патогенни гъбички, чужди клетки и тъкани.

7. Основните клетки на клетъчния имунитет са…… - лимфоцити.

8. Хуморалният имунитет се осигурява от…….. Клетъчният имунитет се осигурява от……

9. Антителата се разтварят в кръвния серум - ……….

Предложени концепции:

А) хуморален; Б) клетъчен; Б) антигени; Г) антитела; Г) плазмени клетки; Д) Т-лимфоцити; Ж) В лимфоцити; З) 5 паралелки; I) имуноглобулини.

Задача No5

Въпросник да - не.

1. Вирхов е създател на клетъчната теория.

2. Клетките се размножават чрез делене.

3.Буфериране – способността на клетката да поддържа постоянна концентрация на водородни йони.

4. Биоелементи - кислород, водород, въглерод и азот.

5. През 1844 г. Шмид въвежда термина въглехидрати.

6. Простите въглехидрати включват дизахариди и полизахариди.

7. В една животинска клетка има 1-5% липиди.

8. Простите протеини се наричат ​​протеини.

9. Във вторичната структура на белтъка връзките са водородни.

10. През 1954 г. Бекори изследва молекулата на инсулина.

11. В третичната структура на протеина връзката е водородна.

12. Хидролазите са нехидролитични ензими.

13. Дължина на една ДНК стъпка =3, 4nm

14. Чаргаф формулира правилото за допълване.

15. Функцията на ДНК е съхранението и предаването на наследствени свойства.

Задача No6

Свържете химичните елементи с техните функции.

1. Кислород; 2.Въглерод; 3.Водород; 4.Азот; 5. Натрий; 6. Хлор; 7. Калий; 8.Калций; 9.Желязо; 10.Магнезий; 11.Фосфор; 12.Бром; 13. цинк; 14.Йод; 15.Мед; 16.Флуор; 17.Бор

А. Той е част от емайла, което го прави издръжлив.

Б. Част от хемоглобина.

Б. Компонент на протеини и нуклеинови киселини.

Г. Част от всички биологични съединения.

Г. Под формата на соли образува твърдото вещество на зъбите и костите. Незаменим за съсирването на кръвта.

Д. Необходим в микродози за растежа на растенията.

G. Част от водата и всички биологични съединения.

З. Компонент на тиреоидния хормон.

I. Заедно с хлора влиза в състава на кръвната плазма в концентрация 0,9%.

К. Част от пигмента хлорофил.

L. Основният положителен йон, който осигурява полярността на всички живи клетки.

М. Част от мъжките полови хормони.

З. Компонент на дихателните пигменти на ракообразни и мекотели, редица ензими и преносители.

А. Намира се в костите под формата на соли и под формата на аниони в състава на киселини.

П. Необходим за функционирането на нервните клетки.

R. Като част от солната киселина присъства в стомашния сок.

Задача No7

Идентифицирайте връзката.

Идентифицирайте конкретна връзка между първата и втората дума; същата връзка съществува между третата дума и едно от понятията по-долу. Намери го.

1. Целулоза: глюкоза = протеин: ...

А) нуклеотид; Б) глицерин; Б) аминокиселина; Г) липиди.

2. „Клетъчен: неврон = молекулен.“

А) бял заек; Б) поляна; Б) витамин С; Г) епител.

3. Протеин: полипептид = нуклеинови киселини:

А) полизахарид; Б) полиамид; Б) полинуклеотид; Г) поливинилхлорид.

Задача No8

Определете връзката.

Каква е връзката между следните понятия: биосинтеза, ензими, пластичен метаболизъм, енергиен метаболизъм, дисимилация, енергия, метаболизъм.

Изразете връзката между тези понятия под формата на опорна диаграма и напишете разказ.

Задача No9

Попълни липсващите думи.

Аминокиселинната последователност в рамките на една полипептидна верига се нарича...протеинова структура. В резултат на образуването на водородни връзки между карбоксилната група и аминогрупата на различни аминокиселинни остатъци повечето протеини имат формата на спирала - това е... протеинова структура. Следващото ниво на организация на протеиновата молекула е ....., което възниква в резултат на комбинирането на няколко макромолекули с третична структура в сложен комплекс.

Ниво C

Задача No1

Решавам проблеми.

1. Каква е нуклеотидната последователност на молекулата и РНК, която се синтезира в мястото на гена с тази нуклеотидна последователност?

A) CTG- CCG- CTT- AGT – CTT

B) TsATs – TAT – TsCT ​​​​– TCT – AGG.

2. Колко е дълъг генът, кодиращ инсулина, ако се знае, че инсулиновата молекула има 51 аминокиселини и разстоянието между нуклеотидите в ДНК е 0,34 nm?

3. Колко нуклеотида съдържат гените (и двете вериги на ДНК), в които са програмирани протеини от а) 500 аминокиселини; б) 250 аминокиселини; в) 48 аминокиселини. Колко време ще отнеме синтезата на тези клетъчни протеини, ако скоростта на движение на рибозомата по иРНК е 6 триплета в секунда.

4. Макромолекулата на ДНК преди редупликацията има маса 10 mg и двете й вериги съдържат белязани фосфорни атоми.

Определете каква маса ще има репликационният продукт; Кои вериги от дъщерни ДНК молекули няма да съдържат белязани фосфорни атоми?

5. На фрагмент от една ДНК верига нуклеотидите са разположени в следната последователност: А-А-Г-Т-А-Ц-Г-Т-А-Г. Определете модела на двойноверижната ДНК, изчислете процентния състав на нуклеотидите в този фрагмент.

6. Дължината на фрагмент от ДНК молекула е 20,4 nm. Колко нуклеотида има в този фрагмент?

7. Фрагментът на тРНК на инсулиновия ген има следния състав: UUU-GUU-GAU-CAA-CAC-UUA-UGU-GGY-UCA-CAC. Определете съотношението (A+T):(G+C) във фрагмента на посочения ген.

8. Една от веригите на ДНК фрагмента има следния състав: AGT-CCC-ACC-GTT. Възстановете втората верига и определете дължината на този фрагмент.

9. Колко и какви видове свободни нуклеотиди ще са необходими по време на редупликацията на ДНК молекула, в която количеството A = 600 хиляди, G = 2400 хиляди?

10. В една ДНК молекула тиминовият нуклеотид съставлява 16% от общия брой нуклеотиди. Определете процентния състав на всеки от другите видове нуклеотиди.

11.Според някои учени общата дължина на всички ДНК молекули в ядрото на една човешка зародишна клетка е приблизително 102 см. Колко нуклеотидни двойки има в ДНК на една клетка?

12. Определен протеин съдържа 400 аминокиселини. Каква е дължината на гена, под чийто контрол се синтезира този протеин, ако разстоянието между нуклеотидите е 0,34 nm?

13. Колко нуклеотида съдържат гените (двете вериги на ДНК), в които са програмирани протеини от 500 аминокиселини; 25 аминокиселини; 48 аминокиселини?

14. Една макромолекула на хемоглобиновия протеин, състояща се от 574 аминокиселини, се синтезира в рибозомата в рамките на 90 секунди. Колко аминокиселини са омрежени в тази протеинова молекула за 1 секунда?

Задача No2

Свържете фитохормоните с ефекта им върху растенията.

1. Гиберилини

2.Ауксини

3. Цитокинин

4.Абсцицинова киселина

5.Етилен

Функции:

А. Увеличаване на вегетативните органи.

Б. Инхибиране на процесите на клетъчно делене и диференциация, ускоряване на стареенето на растенията, покой на семената и пъпките, ускоряване на узряването на плодовете.

Б. Подпомага вкореняването на резниците в декоративните растения. Саксийни и плодови.

D. Забавя стареенето на растенията, като ги поддържа зелени, насърчава растежа на страничните издънки и пъпки.

D. Инхибиране на процесите на клетъчно делене, удължаване и диференциация, забавя растежа на растителните органи, ускорява тяхното стареене и опадане, причинява покой на семената и пъпките. Регулира отварянето на устицата, т.е. процеса на фотосинтеза и водния метаболизъм в растенията.

Задача No3

Разделете протеините на прости и сложни.

1. Протеини 1. албумини

2. Протеиди 2. Нуклеопротеини

3.глобулини

4.фосфопротеини

5.проламини

6.хистони

7.хромопротеини

8.лакталбумин

9.хемоглобин

10.хлорофил

Задача No4

Определете видовете ензими.

1.Ензими, които ускоряват редокс реакциите в клетката.

2. Ензими, които осигуряват хидролитични реакции.

3. Ензими, които осигуряват нехидролитични реакции на разграждане на вещества и образуване на двойни връзки между веществата.

4. Ензими, които осигуряват прехвърлянето на групи от отделни вещества към други вещества.

5. Ензими, които осъществяват взаимното превръщане на изомерите.

6. Ензими, които ускоряват реакциите на синтез в клетката.

Задача No5

Свържете двойките.

А) Фибриларни протеини 1.хистони

B) Глобуларни протеини 2.колаген

3.албумин

4. миозин

5.антитела

6.хистони

7.кератини

8.глобулини

Задача No6

Разделете хормоните на групи и попълнете таблицата.

Примери за хормони: плацентарни хормони, соматотропин, адреналин, прогестерон, норепинефрин, глюкагон, кортикоиди тироксин, тестострон, инсулин.

Хормони, получени от аминокиселини

Липидни хормони

Протеинови хормони

Задача No7

Определете последователността.

Молекулата на ДНК съдържа:

А) фосфорна киселина

Б) аденин

Б) рибоза

Г) дезоксирибоза

Г) урацил

Д) железен катион

Напишете отговора като последователност от букви по азбучен ред.

Отговор:__________________

Задача No8

Съвпада.

Установете съответствие между функцията на съединението и биополимера, за който е характерно. В таблицата по-долу под всяко число, което определя позицията на първата колона, запишете буквата, съответстваща на позицията на втората колона.

ФУНКЦИЯБИОПОЛИМЕР

1) образуване на клетъчни стени А) полизахарид

2) транспорт на аминокиселини Б) нуклеинова киселина

3) съхранение на наследствениинформация

4) служи като резервно хранително вещество

5) осигурява на клетката енергия

Запишете получената последователност в таблицата.

Задача No9

Тест. Изберете верният отговор.

1. Незаменими части от аминокиселини:

А) Амино група и карбоксилна група; Б) Радикален; Б) карбоксилна група; Г) Радикал и карбоксилна група.

2. Кислородът в кръвта при жабите се транспортира:

А) Колаген; Б) Хемоглобин, албумин; Б) Фибриноген; Г) Гликоген.

3. Връзките, които държат първичната структура на протеиновата молекула, се наричат:

А) Водород; B) Пептид; Б) Хидрофобен; Г) Дисулфид.

4. По време на биохимичната реакция ензимите:

А) Ускоряват реакциите, без да се консумират; Б) Ускоряват реакциите и самите те се променят в резултат на реакцията; C) Забавят химичните реакции, без да се променят; Г) Забавят химичните реакции, като в същото време се променят.

5. Протеиновите молекули се различават една от друга:

А) Последователността на редуване на аминокиселини; Б) Броят на аминокиселините в молекулата; Б) Формата на третичната структура; Г) Всички посочени характеристики.

6. Молекулите не са изградени от аминокиселини:

А) Хемоглобин; Б) Гликоген; Б) Инсулин; Г) Албумин.

7. Действието на ензимите в организма зависи от:

А) От температурата на околната среда; Б) Киселинност (pH) на средата; B) Концентрации на реагенти и концентрации на ензими; Г) Всички горепосочени условия.

8. За лечение на тежки форми на захарен диабет пациентите трябва да приемат:

А) Хемоглобин; Б) Антитела; Б) Инсулин; Г) Гликоген.

9. Пептидна връзка се образува по време на реакциите:

А) Хидролиза; Б) Хидратация; B) Кондензация; Г) Всички горепосочени реакции.

10. Молекулата на ДНК съдържа пуринови бази:

А) аденин, гуанин; Б) Тимин, цитозин; Б) Аденин, цитозин; Г) Аденин, тимин.

Отговори на задачи

Ниво на задачата

Номер на работа

Тема: “Химичен състав на клетката.”

1-Б

2-D

3-F

4-Б

5-Z

6-G

7-Е

8-А

9-I

1).Нуклеозид- съединение на рибоза и дезоксирибоза

Нуклеотид- съединение, състоящо се от азотна основа, рибоза и дезоксирибоза остатъци от фосфорна киселина

Мононуклеотид- nc, състоящ се от един нуклеотид

Полинуклеотид- nc, състоящ се от няколко нуклеотида

пурини– 2 бензенови пръстена

Пиримидини– 1 бензенов пръстен

Рибоза –въглехидрат, съдържащ 5 кислородни атома

Диоксирибозата е въглехидратсъдържа 4 кислородни атома

2). Разлики

ДНК РНК

Дезоксирибоза рибоза

A, T, G, C A, G, C, U

Двуверижен, спирален едноверижен

Високо молекулно тегло ниско молекулно тегло

Редупликация бр

В ядрото, митохондриите, в ядрото, цитоплазмата, митохондриите.

Пластиди рибозоми., пластиди.

Трансфер и съхранение трансфер на a.k

Наследствена информация Отчитане на ДНК, протеинов синтез

Прилики

В ядрото A, G, C се състоят от нуклеотиди, остатък от фосфорна киселина, въглехидрат

3). Спирализираните ДНК молекули могат да бъдат в състояние на предварителна редупликация.

4). Захарно-фосфатните ковалентни връзки образуват гръбнака на ДНК и придават силата на молекулата. Водородните връзки са по-слаби и това е важно, за да може ДНК да се раздели на две вериги, когато се дублира.

5). Азотът е включен в много клетъчни структури: протеини, ензими, които играят важна роля в клетката.

6).H2PO4, H3PO4, ATP, ДНК, РНК

7).Протеини, мазнини и въглехидрати

8). Натриевите йони осигуряват натриево-калиевата помпа. Ако има дефицит, пропускливостта е нарушена и настъпва клетъчна смърт.

9).Поддържа pH баланса. Клетката съдържа следните буферни системи: фосфатен буфер, карбонатен буфер, протеини.

10) Осигурява пропускливост на мембраните на живите клетки, основен + йон

11). Важен йон за съсирването на кръвта, навлиза в костите

12).Компонент на много окислителни ензими

13).Хемоглобин

14).Е

15).Бърз източник на топлина и енергия

16).Въглехидрати

17).Към класа нуклеотиди

18).Захарен диабет

19).Липса на тиреоидни хормони.

20).Нуклеотид

21) Метаболитен продукт, вреден ефект върху организма

22).Придава сила на ДНК, така че ДНК може да бъде разделена на две вериги при удвояване.

23). Протеините се разграждат по-бавно

24).Протеинът предотвратява навлизането на вируса в клетките. Използва се като профилактично средство

25).1

26).2,3

27).Има високоенергийни връзки, чието разкъсване освобождава енергия

1,3,5,7,8,9

М-1,3,4,6,8,12,14

Д-9,13,15

П-2,5,7,10,11

Видове РНК

Местоположение в стаята

Брой ядра и форма

функция

i-R НК

цитоплазма

200-1000 нуклона. Първичен, линеен

Четене информация за наследството Представен от ДНК до рибозома

2. тРНК

Ядро, цитоплазма

70-80 ядра Форма на детелина

Трансфер а.к.

3.рРНК

рибозоми

Произволни вериги или във формата на топка, няколко хиляди

Участие в синтеза

катерица

100%

A-T, G-C, C-G, T-A

40kJ

T-T-C-A-G-A-T-G-C-T-A-C

А-1,2,3,4,5,6

Б- 1,2,3

V-1,2,3

G- 1,2,3,4,6

Гликокаликс (глюкоза и протеин)

Защита и еластичност

Цитоплазмени мостове

Десмос, синапс, директен контакт

1, 3,4,5,11

A-2.5,

Б-3,7,8,12

V-1,4,10

G-6,9,11

А) аминокиселини

Б) ензими

Б) тимин

Г) хормони

Д) витамини

Ж) дефицит на витамини

1-инчов; 2-инчов; 3-б; 4-б; 5-инча; 6-б; 7-б; 8-а; 9-б; 10-а.

1.Енергията се използва за функционирането на тялото. Разнообразна аминокиселинна последователност.

2. Те не могат. Нуклеозидите се абсорбират в чревната стена, разграждат се или се превръщат в нуклеотиди.

3. Триплет от нуклеотиди кодира една аминокиселина, протеиновата верига се сгъва, придобивайки различна структура.

4.Пренася наследствена информация

5. Когато суровите картофи се режат, се отделя кислород, защото растенията имат ензими, които разлагат водородния прекис. Ензимите се разрушават по време на готвене.

6. Всички живи организми са изградени от клетки, някои клетки могат да изпълняват функциите на целия организъм.

7. Клетките на растенията, животните и гъбите имат подобна структура. Всички те имат ядро ​​и цитоплазма. Структурата на органелите също е подобна. Това означава, че възникването на живота на земята е започнало от първоначална клетка, която е имала органели. В резултат на ендосимбиоза клетките са разделени на растителни и животински клетки.

9. Кислородът в клетката е 20%.

10. ABCAB, ABCAA, ABCAC, ABCBA, ABCBB, ABCBC, ABCSS, ABCSA, ABCCB и др.

1-третичен

2-четвъртичен

3-основен

4-третичен

5-третичен

1 иРНК

2 рРНК

3 иРНК

4 иРНК

5 иРНК-първична.

1-Б

2-Б

3-G

4- D, F

5-Z

6-Б

7-Е

8-F,E

9-I

Да - 2,3,4,5,8,9,13,14,15.

Не -1,6,7,10,11,12.

1-V,G,F

2-V,G

3-G,F,R

4-Б

5-I

6-P

7-L

8-D

9-Б

10-К

11-О

12-P

13-М

14-Z

15-Н

16-А

17-Е

1-Б

2-Б

3-Б

Метаболизъм

Пластмасова енергия

Биосинтеза Дисимилация

Ензими

Първичен

Втори

Третичен

1.a) GAC-GGC-GAA-UCA-GAA

б) GUG-AUA-GGA-AGA-UCC

2.52,02

3.a) 3000 ядра, 167c

B) 1500 нуклона, 83 s

B) 288 нуклона, 16s

4. всяка ДНК е 10 mg, белязаните атоми няма да се съдържат в дъщерните ДНК вериги

5. T-T-C-A-T-G-C-A-T-C, A-20%, T-40%, C-50%, G-10%

6. 60

7. 1,5

8. TCA-YYY-TGG-CAA

Дължина - 4.08nm

9. Т-600 хиляди.

Ц-2400 хиляди.

10. А-16%

Т-34%

C-34%

11. 150 чифта

12. 408 nm

13. от 500- 3000 ядра.

От 25-60 нуклона.

От 48-288 нуклона.

14. 6,4

1-А

2-Б

3-G

4-D

5 Б

1-1,3,5,6,8

2-2,4,7,9,10

1-оксидоредуктаза

2-хидролаза

3-лиаза

4-трансфераза

5-изомераза

6-лигаза (синтетаза)

А-2,4,7

Б-1,3,5,6,8

Аминопроизводни

Липидна природа

Природата на протеина

Адреналин, норепинефрин

Плацентарни хормони, прогестерон, кортикоиди, тестостерон

Соматотропин, глюкагон, инсулин, тироксин

А, Б, Г

1

2

3

4

5

А

б

б

А

б

1-а; 2-б; 3-б; 4-а; 5-а; 6-б; 7-g; 8-инча; 9-инча; 10-а.

Урок

Отговорен за освобождаването е Финаев В.И.

Редактор Белова L.F.

Коректор Проценко И.А.

ЛП № 020565 от 23.-6.1997 г. Подписан за публикуване

Условия за офсетов печат п.л. – 10.1 Уч.-ред.л. – 9.7

Заповед No Тираж 500 бр.

_____________________________________________________

Издателство SFU

Печатница на СФУ

GSP 17A, Таганрог, 28, Некрасовски, 44

1. Доказателство за генетичната роля на ДНК

2. Химическа структура на нуклеиновите киселини

3.1. ДНК структура

3.2. Нива на уплътняване на ДНК

3.3. репликация на ДНК

3.4. възстановяване на ДНК

3.5. Функции на ДНК

5.1. Основни положения на системната концепция на гена

5.2. Плазмогени

5.3. Генни свойства

5.4. Генни функции

5.5. Генна структура на про- и еукариоти

5.6. Регулиране на генната функция

6. Етапи на изразяване на генетичната информация

6.1. Транскрипция

6.2. Обработка

6.3. Излъчване

6.3.1. Свойства на генетичния код

6.3.2. Активиране на аминокиселини

6.3.3. Етапи на излъчване

6.4. Обработка на протеини

Кратки биографични сведения

МОЛЕКУЛАРНА ОСНОВА НА НАСЛЕДСТВОТО.

Влязохме в клетката, нашата люлка, и започнахме

направим опис на богатството, което сме придобили.

Алберт Клод (1974)

Доказателство за генетичната роля на ДНК.

Нуклеинови киселини, открити от швейцарски биохимик Ф. Мишерпрез 1869 г. в ядрата на гнойни клетки (левкоцити) и сперматозоиди. През 1891 г. немски биохимик А. Кеселпоказват, че нуклеиновите киселини се състоят от захарни остатъци, фосфорна киселина и четири азотни бази, които са производни на пурин и пиримидин. Той е първият, който доказва съществуването на два вида нуклеинови киселини - ДНКИ РНК. След това през 1908 – 1909г Ф. Левене дадено описание на структурата на нуклеозидите и нуклеотидите, а през 1952 г. от английски изследователи, ръководени от А. Тод– фосфодиестерна връзка. През 20-те години Фелгеноткриха ДНК в хромозомите, а РНК бяха открити в ядрото и цитоплазмата. През 1950г Е. Чаргафсъс сътрудници от Колумбийския университет установиха разлики в нуклеотидния състав на ДНК при различните видове.

IN 1953 американски биохимик и генетик Дж. Уотсъни английският физик Ф. Крик предложи модел на двойната спирала на ДНК. Тази дата официално се счита за рожден ден на нов клон на биологичната наука - молекулярна биология.

Трябва да се отбележи, че в годините, когато нямаше дори намек за генетичната роля на нуклеиновите киселини, те се възприемаха от всички като доста странен материал, химически не много сложна структура (азотни основи, пентози, остатъци от фосфорна киселина ). Функционалното им значение обаче е дешифрирано много по-късно, което се дължи на непознаване на структурните особености на нуклеиновите киселини. От гледна точка на учените от края на 19-ти и началото на 20-ти век, те са били по-ниски по сложност и комбиниране на протеини, чиито мономери са 20 вида аминокиселини. Следователно в науката беше общоприето, че протеините са носители на наследствена информация, т.к разнообразието от аминокиселини направи възможно кодирането на цялото разнообразие от свойства и характеристики на живите организми.

Въпреки че още през 1914 г. руски изследовател Щепотьевизрази идеята за възможната роля на нуклеиновите киселини в наследствеността, но не успя да докаже своята гледна точка. Но постепенно се натрупват научни факти за генетичната роля на нуклеиновите киселини.

1928 г английски микробиолог Фредерик Грифитработи с два щама микроорганизми: вирулентен (имаше полизахаридна капсула) и авирулентен (без капсула) (фиг. 1). Вирулентният причинява пневмония при мишки и тяхната смърт. Ако вирулентният щам се нагрее, той се инактивира и не е опасен - всички мишки оцеляват (постулатът на учените от онова време: генът има протеинова природа; при нагряване протеините денатурират и губят биологичната си активност). Ако смесите нагрят вирулент и жив авирулент, тогава някои от мишките умират. При аутопсия на мишки в тях са открити вирулентни капсулни форми. Подобна картина се наблюдава, ако към жив авирулентен щам бактерии се добави безклетъчен екстракт от вирулентни форми. От тези експерименти Ф. Грифит заключава, че някакъв фактор се прехвърля от убити чрез топлина вирулентни форми и безклетъчни екстракти към живи некапсулирани форми, което превръща авирулентната форма във вирулентна. Това явление се нарича " трансформация"бактерии и остана загадка в продължение на много години."

Ориз. 1 Експерименти на Ф. Грифит за трансформация в бактерии.

1. Когато мишките бяха заразени с авирулентни пневмококи, всички те оцеляха.

2. Когато мишките бяха заразени с вирулентни пневмококи, всички те умряха от пневмония.

3. Когато мишките бяха заразени с убити от топлина вирулентни пневмококи, всички те оцеляха.

4. Когато мишките са заразени със смес от живи авирулентни и топлинно убити

вирулентни пневмококи, някои мишки умряха.

5. Когато мишките бяха заразени със смес от живи авирулентни пневмококи и екстракт от убити чрез топлина вирулентни пневмококи, някои от мишките умряха. („От молекулите към човека“, 1973 г., стр. 83)

Ф. Грифит обаче не можа да обясни природата на трансформиращия фактор. Американски учени го направиха О. Ейвъри, Дж. Мак-Леод, М. Мак-Карти през 1944 г. Те показаха, че пречистени екстракти от пневмококова ДНК могат да предизвикат бактериална трансформация. Пречистеният трансформиращ агент съдържа малки количества протеини. Протеолитичните ензими не го инактивират, но дезоксирибонуклеазата. С блестящите си експерименти те показаха че ДНК е веществото, което променя генетичната информация. Тези експерименти са първите научни доказателства за генетичната роля на нуклеиновите киселини. Този въпрос беше окончателно решен в експерименти с бактериални вируси - бактериофаги в 1948 – 1952 г. Бактериофагите имат много проста структура: те се състоят от протеинова обвивка и молекула нуклеинова киселина. Това ги прави идеален материал за изследване на въпроса дали протеинът или ДНК служи като генетичен материал. При експерименти с белязани съединения А. ХършиИ М. Чейс(1952) беше убедително показано, че ДНК е носител на генетична информация, тъй като вирусът го инжектира в тялото на бактериалната клетка, а белтъчната “обвивка” остава отвън (фиг. 2).

Фиг.2. Бактериофаг Т 2 с помощта на „опашка” се прикрепя към бактерията. Той въвежда своята ДНК в нея, след което тя репликира и синтезира нови протеинови обвивки. След това бактерията избухва, освобождавайки много нови вирусни частици, всяка от които може да зарази нова бактерия („От молекулите до човека“, 1973 г., стр. 86)

В резултат на описаните по-горе експерименти стана ясно, че бактерии и фагислужи като генетичен материал ДНК. Но дали е носител на наследствена информация в еукариотните клетки? Отговорът на този въпрос беше получен в експерименти с трансфер цели хромозомиот една клетка в друга. Реципиентните клетки показват някои признаци на донорна клетка. И тогава, благодарение на успеха на генното инженерство, те успяха да добавят отделни гени(ДНК, съдържаща само един ген), които са били изгубени от мутантните клетки. Тези експерименти установяват че ДНК в еукариотите е генетичният материали възможността за прехвърляне е доказана гени междуразлични видове, като запазват функционалните си свойства.

За генетичната функция на ДНК говорят следните факти:

1. Локализацията на ДНК е почти изключително в хромозомите.

2. Постоянният брой хромозоми в клетките на един вид е 2n.

3. Постоянността на количеството ДНК в клетки от един и същи вид е равна на 2C или 4C, в зависимост от етапа на клетъчния цикъл.

4. Половината от количеството ДНК в ядрата на зародишните клетки

5. Влиянието на мутагените върху химичната структура на ДНК.

6. Феноменът на генетична рекомбинация в бактериите по време на тяхното конюгиране.

7. Феноменът на трансдукцията е прехвърлянето на генетичен материал от един щам бактерии към друг с помощта на фагова ДНК.

8. Инфекциозна функция на изолирана вирусна нуклеинова киселина.

Хромозомите се състоят от хроматин - комбинация от ДНК и протеини (хистони). Този комплекс има сложна пространствена конфигурация.

Природата на връзката (опаковането) в хромозомата на една много дълга ДНК молекула (дължината й достига стотици и дори хиляди микрометри) и многобройни, сравнително компактни протеинови молекули все още не е напълно изяснена.

Предполага се, че верига от много протеинови молекули е в средата, а ДНК е усукана наоколо под формата на спирала. В допълнение към тези две основни съединения в хроматина са открити малки количества РНК, липиди и някои соли.

Постоянство на количеството ДНК в ядрото

Всеки растителен и животински вид съдържа строго определено и постоянно количество ДНК в клетъчното ядро. Съдържанието на ДНК варира значително при различните видове организми. Например едно ядро ​​на хаплоидна клетка (сперма) на морски таралеж съдържа 0,9·10 -9 mg ДНК, в шаран - 1,64·10 -9, в петел - 1,26·10 -9, в бик - 3,42 ·10 -9, човешки - 3,25·10 -9 mg. За някои растения тези числа са значително по-високи. В една лилия, например, една хаплоидна клетка съдържа 58,0·10 -9 mg ДНК.

В ядрата на всички соматични (диплоидни) клетки на всеки тип организми съдържанието на ДНК също е постоянно и два пъти повече от количеството на ДНК в хаплоидните клетки на този вид.

Още по-важна е спецификата на нуклеотидния състав на ДНК. съветски учен академик. А. Н. Белозерски установи, че ДНК, изолирана от различни тъкани на един и същи организъм, има еднакъв нуклеотиден състав. Не зависи от възрастта на организма или влиянието на външната среда. В същото време ДНК, изолирана от клетки от различни видове, съдържа азотни бази в различни пропорции.