Nukleino rūgščių rūšys. Ląstelėse yra dviejų tipų nukleino rūgštys: deoksi ribonukleino rūgštis(DNR) ir ribonukleorūgštį (RNR). Šie biopolimerai yra sudaryti iš monomerų, vadinamų nukleotidais. DNR ir RNR nukleotidų monomerai savo pagrindinėmis struktūrinėmis savybėmis yra panašūs. Kiekvienas nukleotidas susideda iš trijų komponentų, sujungtų stipriomis cheminėmis jungtimis.
Kiekviename iš RNR sudarančių nukleotidų yra penkių anglies cukrų – ribozės; vienas iš keturių organiniai junginiai kurios vadinamos azotinėmis bazėmis – adeninu, guaninu, citozinu, uracilu (A, G, C, U); fosforo rūgšties likučių.
Nukleotidai, sudarantys DNR, turi penkių anglies cukrų – dezoksiribozę, vieną iš keturių azoto bazių: adenino, guanino, citozino, timino (A, G, C, T); fosforo rūgšties likučių.
Nukleotidų sudėtyje azoto bazė yra prijungta prie ribozės (arba dezoksiribozės) molekulės vienoje pusėje, o fosforo rūgšties liekana – kitoje. Nukleotidai yra sujungti vienas su kitu ilgomis grandinėmis. Tokios grandinės stuburą sudaro reguliariai besikeičiančios cukraus ir fosforo rūgšties likučiai, o šios grandinės šonines grupes sudaro keturių tipų netaisyklingai besikeičiančios azoto bazės.
Ryžiai. 7. DNR struktūros diagrama. Taškai rodo vandenilio ryšius
DNR molekulė – tai struktūra, susidedanti iš dviejų gijų, kurios viena su kita per visą ilgį sujungtos vandeniliniais ryšiais (7 pav.). Ši struktūra, būdinga tik DNR molekulėms, vadinama dviguba spirale. DNR struktūros ypatybė yra ta, kad priešais azoto bazę A vienoje grandinėje yra azoto bazė T kitoje grandinėje, o priešais azoto bazę G visada yra azoto bazė C. Schematiškai tai, kas buvo pasakyta, gali būti išreikšta taip: :
A (adeninas) - T (timinas)
T (timinas) - A (adeninas)
G (guaninas) - C (citozinas)
C (citozinas) - G (guaninas)
Šios bazių poros vadinamos viena kitą papildančiomis bazėmis. DNR grandinės, kuriose bazės yra viena kitą papildančios, vadinamos komplementariomis grandinėmis. 8 paveiksle pavaizduotos dvi DNR grandinės, sujungtos viena kitą papildančiomis sritimis.
Ryžiai. 8. Dvigrandės DNR molekulės pjūvis
DNR molekulės struktūros modelį 1953 metais pasiūlė J. Watsonas ir F. Crickas. Jis buvo visiškai patvirtintas eksperimentiškai ir suvaidintas išskirtinai. svarbus vaidmuo plėtros molekulinė biologija ir genetika.
Nukleotidų išsidėstymo tvarka DNR molekulėse lemia aminorūgščių išsidėstymo tvarką linijinėse baltymų molekulėse, t.y. jų pirminę struktūrą. Baltymų (fermentų, hormonų ir kt.) rinkinys lemia ląstelės ir organizmo savybes. DNR molekulės kaupia informaciją apie šias savybes ir perduoda jas palikuonių kartoms, t. y. jos yra nešiotojai paveldima informacija. DNR molekulės daugiausia randamos ląstelių branduoliuose ir nedideliais kiekiais mitochondrijose ir chloroplastuose.
Pagrindiniai RNR tipai. Paveldima informacija, saugoma DNR molekulėse, realizuojama per baltymų molekules. Informacija apie baltymo struktūrą į citoplazmą perduodama specialiomis RNR molekulėmis, kurios vadinamos pasiuntinio RNR (mRNR). Pasiuntinio RNR pernešama į citoplazmą, kur specialių organelių – ribosomų – pagalba vyksta baltymų sintezė. Tai yra pasiuntinio RNR, kuri yra sukurta kaip viena iš DNR grandžių, kuri lemia aminorūgščių tvarką baltymų molekulėse. Baltymų sintezėje dalyvauja ir kita RNR rūšis – transportinė RNR (tRNR), kuri atneša aminorūgštis į baltymų molekulių susidarymo vietą – ribosomas, savotiškas baltymų gamybos gamyklas.
Ribosomose yra trečiojo tipo RNR, vadinamoji ribosominė RNR (rRNR), kuri lemia ribosomų struktūrą ir funkcionavimą.
Kiekviena RNR molekulė, skirtingai nei DNR molekulė, yra pavaizduota viena grandine; Jame vietoj dezoksiribozės yra ribozė, o vietoj timino – uracilas.
Taigi nukleorūgštys atlieka svarbiausias biologines funkcijas ląstelėje. DNR saugo paveldimą informaciją apie visas ląstelės ir viso organizmo savybes. Skirtingos rūšys RNR dalyvauja įgyvendinant paveldimą informaciją per baltymų sintezę.
- Pažvelkite į 7 paveikslą ir pasakykite, kuo ypatinga DNR molekulės struktūra. Kokie komponentai sudaro nukleotidus?
- Kodėl DNR turinio nuoseklumas skirtingose kūno ląstelėse laikomas įrodymu, kad DNR yra genetinė medžiaga?
- Naudodamiesi lentele, duok lyginamąsias charakteristikas DNR ir RNR.
- Vienos DNR grandinės fragmentas turi tokią sudėtį: -A-A-A-T-T-C-C-G-G-. Užbaikite antrąją grandinę.
- Timinai sudaro 20% DNR molekulės. iš viso azoto bazės. Nustatykite azoto bazių adenino, guanino ir citozino kiekį.
- Kokie yra baltymų ir nukleino rūgščių panašumai ir skirtumai?
DNR kiekis gyvūnų ir žmonių organuose ir audiniuose labai skiriasi ir, kaip taisyklė, tuo didesnis ląstelių branduolių skaičius audinio masės vienete. Ypač daug DNR (apie 2,5 % drėgnos masės) yra užkrūčio liaukoje, kurią daugiausia sudaro limfocitai su dideliais branduoliais. Gana daug DNR yra blužnyje (0,7-0,9%), mažai (0,05-0,08%) smegenyse ir raumenyse, kur branduolinės medžiagos sudaro daug mažesnę dalį. Ankstyvosiose embriono vystymosi stadijose šiuose organuose yra daugiau DNR, tačiau jos kiekis ontogenezės metu mažėja, nes vyksta diferenciacija. Tačiau DNR kiekis viename ląstelės branduolyje, kuriame yra diploidinis chromosomų rinkinys, yra beveik pastovus. biologinės rūšys. Atitinkamai DNR kiekis lytinių ląstelių branduoliuose yra perpus mažesnis. Dėl tos pačios priežasties įvairūs fiziologiniai ir patologiniai veiksniai beveik neturi įtakos DNR kiekiui audiniuose, o, pavyzdžiui, nevalgius, santykinis DNR kiekis net padidėja dėl kitų medžiagų (baltymų, angliavandenių, lipidų) koncentracijos sumažėjimo. , RNR). Visų žinduolių DNR kiekis diploidiniame branduolyje yra beveik vienodas ir yra apie 6 1012 g, paukščių - apie 2,5 10-12, in skirtingi tipaižuvims, varliagyviams ir pirmuoniams jis skiriasi reikšmingomis ribomis.
Bakterijose viena milžiniška DNR molekulė sudaro genoforą, atitinkantį aukštesniųjų organizmų chromosomą. Taigi, Escherichia coli, tokios žiedo formos dvigubos spiralės molekulės molekulinė masė siekia apie 2,5–109, o ilgis viršija 1,2. mm. Ši didžiulė molekulė yra sandariai supakuota į mažą " branduolinė zona» bakterijų ir yra prijungtas prie bakterijų membranos.
Aukštesniųjų organizmų (eukariotų) chromosomose DNR yra kompleksuota su baltymais, daugiausia histonais; Kiekvienoje chromosomoje, matyt, yra viena iki kelių centimetrų ilgio DNR molekulė, kurios molekulinė masė siekia keliasdešimt milijardų. Tokios didžiulės molekulės telpa į ląstelės branduolį ir į kelių mikrometrų ilgio mitozines chromosomas. Dalis DNR lieka nesusijusi su baltymais; nesurištos DNR plotai yra įsiterpę su histonu surištos DNR blokais. Įrodyta, kad tokiuose blokuose yra dvi 4 tipų histonų molekulės: Hda, Hab, Hg ir H4.
Be ląstelės branduolio, DNR randama mitochondrijose ir chloroplastuose. Tokios DNR kiekis paprastai yra mažas ir sudaro nedidelę visos ląstelės DNR dalį. Tačiau oocituose ir toliau ankstyvosios stadijos Gyvūnų embrioninio vystymosi metu didžioji dalis DNR yra lokalizuota citoplazmoje, daugiausia mitochondrijose. Kiekvienoje mitochondrijoje yra keletas DNR molekulių. Jie sako, kad gyvūnuose. mitochondrijų DNR svoris yra apie 10-106; jo dvigubos spiralės molekulės yra uždarytos žiede ir yra dviejų pagrindinių formų: superspiralinio ir atviro žiedo. Mitochondrijose ir chloroplastuose DNR nėra kompleksiškai susieta su membranomis ir primena bakterijų DNR Nedideli DNR kiekiai taip pat randami membranose ir kai kuriose kitose ląstelių struktūrose, tačiau jų savybės ir biologinis vaidmuo lieka neaišku.
| DNR kiekis 1 ląstelėje, mg 10 -9 | nukleotidų porų skaičius ląstelėje | |
|
Žinduoliai |
||
|
Ropliai |
||
|
Varliagyviai |
||
|
Vabzdžiai |
||
|
Vėžiagyviai |
||
|
Moliuskai |
||
|
Dygiaodžiai |
||
|
Jūros dumbliai |
||
|
Bakterijos |
||
|
Bakteriofagas T2 |
||
|
1 bakteriofagas |
||
|
papilomos virusas |
Histocheminiai aptikimo audiniuose metodai
Histocheminiai nukleino rūgščių identifikavimo metodai yra pagrįsti reakcijomis į visus jų sudėties komponentus. Augančiuose audiniuose greitai atsinaujina purinai, pirimidinai, fosforo junginiai ir cukrus. Tai naudojama selektyviam DNR aptikimui jose autoradografiniu metodu, naudojant 3H-timpdn. DNR sudaro druskas su šarminių žemių ir sunkiaisiais metalais. Fosforo rūgšties likučiai, kurie dažniausiai yra susiję su branduoliniais baltymais (dažniausiai histonais), išstumdami pastaruosius, lengvai patenka į cheminės reakcijos su pagrindiniais dažais. Tam galima naudoti safraniną O, Janus green B, toluidino mėlyną, tioniną, žydrą A ir kai kuriuos kitus dažus, kurių atskiesti tirpalai acto rūgštyje selektyviai nudažo chromatiną. Kiekybiniam histocheminiam DNR nustatymui rekomenduojamas metodas naudojant galocianino-chromo alūną, kuris turi dvi vertingas savybes. Galocianinchromo alūnas sukuria stabilią spalvą, kuri nesikeičia, kai sekcijos dehidratuojamos ir išvalomos ksilene. Dažymas gali būti atliekamas esant bet kokiai pH vertei nuo 0,8 iki 4,3, tačiau rekomenduojama dirbti esant optimaliai šio dažo pH vertei - 1,64, nes tai užtikrina maksimalų specifinį DNR aptikimą. Dažant galopianinchromo alūnu, DNR sujungiama su dažais stechiometriniu santykiu, kai dažų ir DNR santykis yra 1:3,7.
Dažniausia reakcija į DNR yra Feulgeno reakcija. Jis atliekamas po lengvos iš anksto fiksuotų audinių hidrolizės 1 ir. HC1 60° temperatūroje, dėl ko purinai, o po to pprpmdinai yra suskaidomi iš dezoksiribozės fosfato, taip išskiriant reaktyvias aldehido grupes, kurios Schiff reagentu nuspalvinamos raudonai. Hidrolizės laikas priklauso nuo objekto pobūdžio ir fiksavimo būdo. Norint gauti gerų rezultatų, kiekvienu konkrečiu atveju būtina eksperimentiškai parinkti hidrolizės laiką.
Norint patikrinti Feulgen reakcijos specifiškumą, yra fermentinės ir rūgštinės DNR ekstrahavimo metodas. Fermentinis DNR skilimas atliekamas naudojant dezoksiribonukleazę, kai fermento koncentracija yra 2 mg iki 100 ml 0,01 M trisbuferio pH 7,6; Prieš naudojimą tirpalas praskiedžiamas dietiniu vandeniu santykiu 1:5. Pjūvius rekomenduojama inkubuoti 2 valandas 37°C temperatūroje. Kitas būdas pašalinti DNR – histocheminius preparatus 15 minučių apdoroti 5% vandeniniu trichloracto rūgšties tirpalu. 90° arba 10 % karštoje (70°) perchloro rūgštyje 20 minučių, po to Feilgen reakcija turėtų duoti neigiamus rezultatus.
Pamoka
Už išleidimą atsakingas Finajevas V.I.
Redaktorius Belova L.F.
Korektorius Protsenko I.A.
LP Nr. 020565 1997-06-23 Pasirašyta publikavimui
Ofsetinė spauda Sąlyginis p.l. – 10.1 Uch.-red.l. – 9.7
Užsakymo Nr Tiražas 500 egz.
_____________________________________________________
SFU leidykla
SFU spaustuvė
GSP 17A, Taganrogas, 28 m., Nekrasovskis, 44 m
1. Įrodymai apie genetinį DNR vaidmenį
2. Cheminė struktūra nukleino rūgštys
3.1. DNR struktūra
3.2. DNR sutankinimo lygiai
3.3. DNR replikacija
3.4. DNR taisymas
3.5. DNR funkcijos
5.1. Pagrindinės geno sistemos sampratos nuostatos
5.2. Plazmogenai
5.3. Genų savybės
5.4. Genų funkcijos
5.5. Pro- ir eukariotų genų struktūra
5.6. Genų funkcijos reguliavimas
6. Genetinės informacijos raiškos stadijos
6.1. Transkripcija
6.2. Apdorojimas
6.3. Transliacija
6.3.1. Genetinio kodo savybės
6.3.2. Aminorūgščių aktyvinimas
6.3.3. Transliacijos etapai
6.4. Baltymų perdirbimas
Trumpa biografinė informacija
MOLEKULINIS PAVELDO PAGRINDAS.
Įėjome į narvą, savo lopšį, ir pradėjome
surašyti mūsų įgyto turto inventorizaciją.
Albertas Klodas (1974 m.)
Įrodymai apie genetinį DNR vaidmenį.
Nukleino rūgštys, kurias atrado Šveicarijos biochemikas F. Misher 1869 m. pūlingų ląstelių (leukocitų) ir spermos branduoliuose. 1891 metais vokiečių biochemikas A. Keselis parodė, kad nukleorūgštys susideda iš cukraus likučių, fosforo rūgšties ir keturių azoto bazių, kurios yra purino ir pirimidino dariniai. Jis pirmasis įrodė dviejų tipų nukleorūgščių egzistavimą - DNR Ir RNR. Tada 1908–1909 m F. Levene buvo pateiktas nukleozidų ir nukleotidų sandaros aprašymas, o anglų mokslininkai, vadovaujami 1952 m. A. Todas– fosfodiesterio jungtis. 20-aisiais Felgenas aptikta DNR chromosomose, o RNR – branduolyje ir citoplazmoje. 1950 metais E. Chargaffas su bendradarbiais iš Kolumbijos universiteto nustatė skirtingų rūšių DNR nukleotidų sudėties skirtumus.
IN 1953 Amerikos biochemikas ir genetikas J. Watson o anglų fizikas F. Crickas pasiūlė dvigubos DNR spiralės modelį. Ši data oficialiai laikoma naujos biologijos mokslo šakos gimtadieniu - molekulinė biologija.
Pažymėtina, kad tais metais, kai apie genetinį nukleino rūgščių vaidmenį nebuvo net užuominos, jas visi suvokė kaip gana keistą medžiagą, chemiškai nelabai. sudėtinga struktūra(azoto bazės, pentozės, fosforo rūgšties likučiai). Tačiau jų funkcinė reikšmė buvo iššifruota daug vėliau, tai lėmė nukleorūgščių struktūrinių ypatybių nežinojimas. XIX amžiaus pabaigos ir XX amžiaus pradžios mokslininkų požiūriu, jie savo sudėtingumu ir derinamumu buvo prastesni už baltymus, kurių monomerai buvo 20 rūšių aminorūgščių. Todėl moksle buvo visuotinai priimta, kad baltymai yra paveldimos informacijos nešėjai, nes aminorūgščių įvairovė leido užkoduoti visą gyvų organizmų savybių ir savybių įvairovę.
Nors dar 1914 m. rusų tyrinėtojas Ščepotjevas išsakė mintį apie galimą nukleorūgščių vaidmenį paveldimumui, tačiau negalėjo įrodyti savo požiūrio. Tačiau palaipsniui kaupėsi mokslinius faktus apie genetinį nukleorūgščių vaidmenį.
1928 m Anglų mikrobiologas Frederikas Grifitas dirbo su dviem mikroorganizmų padermėmis: virulentiniu (turėjo polisacharido kapsulę) ir avirulentiniu (kapsulės neturėjo) (1 pav.). Virulent sukėlė pelių pneumoniją ir jų mirtį. Jei virulentiška padermė kaitinama, ji inaktyvuojama ir nepavojinga – visos pelės išgyvena (to meto mokslininkų postulatas: genas yra baltyminio pobūdžio; kaitinant baltymai denatūruojasi ir praranda savo biologinį aktyvumą). Jei sumaišysite įkaitintą virulentą ir gyvą avirulentą, dalis pelių miršta. Atlikus pelių skrodimą, jose rasta virulentiškų kapsulių formų. Panašus vaizdas buvo pastebėtas, jei į gyvą avirulentišką bakterijų padermę buvo pridėtas virulentiškų formų ekstraktas be ląstelių. Iš šių eksperimentų F. Griffithas padarė išvadą, kad kai kurie faktoriai iš karščiu nužudytų virulentinių formų ir ekstraktų be ląstelių perkeliami į gyvas nekapsulines formas, kurios paverčia avirulentinę formą į virulentišką. Šis reiškinys vadinamas " transformacija„bakterijos ir išliko paslaptis daugelį metų“.
Ryžiai. 1 F. Griffith eksperimentai apie transformaciją bakterijose.
1. Kai pelės buvo užkrėstos avirulentiniais pneumokokais, jos visos išgyveno.
2. Kai pelės buvo užsikrėtusios virulentiniais pneumokokais, jos visos mirė nuo plaučių uždegimo.
3. Kai pelės buvo užkrėstos karščiu užmuštais virulentiniais pneumokokais, jos visos išgyveno.
4. Kai pelės yra užkrėstos gyvų avirulentų ir karščiu nužudytų mišiniu
virulentiškų pneumokokų, kai kurios pelės nugaišo.
5. Kai pelės buvo užkrėstos gyvų avirulentinių pneumokokų mišiniu ir karščiu nužudytų virulentinių pneumokokų ekstraktu, kai kurios pelės nugaišo. („From Molecules to Man“, 1973, p. 83)
Tačiau F. Griffithas negalėjo paaiškinti transformuojančio faktoriaus prigimties. Amerikos mokslininkai tai padarė O. Avery, J. Mac-Leod, M. Mac-Carty 1944 m. Jie parodė, kad išgryninti pneumokokų DNR ekstraktai gali sukelti bakterijų transformaciją. Išgrynintame transformuojančiame agente buvo nedidelis kiekis baltymų. Proteolitiniai fermentai jo neinaktyvavo, bet dezoksiribonukleazė. Savo puikiais eksperimentais jie parodė kad DNR yra genetinę informaciją keičianti medžiaga. Šie eksperimentai buvo pirmieji mokslinis įrodymas nukleorūgščių genetinis vaidmuo. Ši problema buvo galutinai išspręsta atliekant eksperimentus su bakteriniais virusais - bakteriofagais 1948 – 1952 m. Bakteriofagai turi labai paprastą struktūrą: jie susideda iš baltymo apvalkalo ir nukleorūgšties molekulės. Dėl to jie yra ideali medžiaga nagrinėjant klausimą, ar baltymai ar DNR yra genetinė medžiaga. Eksperimentuose su žymėtais junginiais A. Hershey Ir M. Chase'as(1952) buvo įtikinamai parodyta, kad DNR yra genetinės informacijos nešėjas, nes virusas jį suleidžia į bakterinės ląstelės kūną, o baltymo „apvalkalas“ lieka lauke (2 pav.).
2 pav. Bakteriofagas T 2 „Uodegos“ pagalba prisitvirtina prie bakterijos. Jis įveda į ją savo DNR, po kurios ji replikuoja ir sintetina naujus baltymų apvalkalus. Tada bakterija sprogsta, išskirdama daug naujų viruso dalelių, kurių kiekviena gali užkrėsti naują bakteriją („From Molecules to Man“, 1973, p. 86)
Atlikus aukščiau aprašytus eksperimentus, tapo aišku, kad bakterijos ir fagai tarnauja kaip genetinė medžiaga DNR. Bet ar tai yra paveldimos informacijos nešėjas eukariotinėse ląstelėse? Atsakymas į šį klausimą buvo gautas atliekant perkėlimo eksperimentus ištisos chromosomos iš vienos ląstelės į kitą. Ląstelės recipientai parodė kai kuriuos donoro ląstelės požymius. Ir tada sėkmės dėka genetinė inžinerija, galėjo pridėti atskiri genai(DNR, kurioje yra tik vienas genas), kuriuos prarado mutantinės ląstelės. Šie eksperimentai nustatė kad eukariotų DNR yra genetinė medžiaga ir perkėlimo galimybė buvo įrodyta genai tarp skirtingų tipų, išlaikant jų funkcines savybes.
Kalbama apie genetinę DNR funkciją šiuos faktus:
1. DNR lokalizacija yra beveik išimtinai chromosomose.
2. Vienos rūšies ląstelėse pastovus chromosomų skaičius yra 2n.
3. DNR kiekio pastovumas tos pačios rūšies ląstelėse yra lygus 2C arba 4C, priklausomai nuo ląstelės ciklo stadijos.
4. Pusė DNR kiekio lytinių ląstelių branduoliuose
5. Mutagenų įtaka cheminei DNR struktūrai.
6. Genetinės rekombinacijos reiškinys bakterijose jų konjugacijos metu.
7. Transdukcijos reiškinys – tai genetinės medžiagos perkėlimas iš vienos bakterijų padermės į kitą naudojant fago DNR.
8. Infekcinė izoliuotos virusinės nukleino rūgšties funkcija.
Genetikai pavyko išsiaiškinti, kodėl, nors visų kūno ląstelių DNR yra vienoda, pačios ląstelės vystosi skirtingai. Jie rado kodą, kuris blokuoja genetinio kodo informacijos skyrius. Be to, kodas pasirodė esąs universalus įvairiems tipams.
IN genetinis kodas Be informacijos, apibrėžiančios visus baltymus, kuriuos ląstelė gali gaminti, buvo rastas kitas kodavimo mechanizmas. Kodas nustato informacijos blokavimo tvarką. Jis nepasiekiamas skaityti tose DNR molekulės dalyse, kur grandinė yra apvyniota aplink histonus – savotiškas baltymų spirales, o kodas nurodo susisukimo vietas.
Nukleotidų sekas, kurios nustato užblokuotų DNR dalių vietą, aprašė Eranas Segalas iš Izraelio Weizmann instituto ir Jonathanas Widomas iš Šiaurės vakarų universiteto Illionois mieste m. paskutinis numerisŽurnalas gamta.
Biologai daugelį metų įtarė, kad ypatingi veiksniai palankiai veikia DNR sritis, kurios lengviausia apsivynioja aplink nukleosomas. Tačiau kas buvo šie veiksniai, buvo neaišku. Mokslininkai išanalizavo daugiau nei du šimtus mielių DNR sekcijų, sulankstytų į nukleosomas.
Ir jie atrado paslėptus ženklus – specialią nukleotidų porų seką kai kuriose grandinės dalyse, kurios lemia juos sekančios genetinės medžiagos prieinamumą. Jie yra anksčiau laikytoje „šiukšlėje“ DNR dalyje.
Žinodami šias pagrindines vietas, mokslininkai sugebėjo teisingai numatyti 50% nukleozomų vietą panašių audinių ląstelėse kitose rūšyse (kiekvienoje ląstelėje yra apie 30 mln. nukleozomų).
Tiesą sakant, atradimas reiškia genetinės informacijos blokavimo mechanizmo, kuris yra universalus visiems gyviems organizmams, sukūrimą.
Daktarą Segalą, anot jo, labai nustebino toks geras rezultatas. Remiantis jo prielaida, nukleosomos dažnai juda, atverdamos naujas DNR dalis skaitymui. Neišspręstos susuktos DNR pusės vietą lemia konkurencija tarp nukleozomų ir kitų fiksavimo mechanizmų.
Laisvose DNR atkarpose, jei reikia transkribuoti geną (sukurti naują baltymą), įgyvendinamas panašus natūralus ženklų mechanizmas. Mokslininkai apie šį kodą žinojo seniai: prieš geną, kuris lemia medžiagą, yra 6–8 nukleotidų poros, kurios jį „paaiškina“.
Pačios nukleosomų ritės yra sudarytos iš histono baltymų. Evoliucijos procese histonai pasirodė esantys atspariausi pokyčiams. Jie taip pat praktiškai nesiskiria tarp skirtingų rūšių gyvų organizmų. Taigi, žirnių ir karvių histonai skiriasi tik dviem iš 102 aminorūgščių junginių. Ir kadangi bet kokia informacija apie baltymą DNR kode yra nukleotidų porų sekos pavidalu, mokslininkai jau seniai manė, kad DNR kode yra informacijos blokavimo mechanizmas, panašus į daugelio organizmų. Parašyta kaip nukleotidų porų seka, tai gali būti tik nukleosomos kodas.
O skaitymo kodo ir blokuojančio kodo derinys nulemia į ką pavirs tam tikra ląstelė organizmui vystantis iš embriono.
| Naujienų pranešimai- Kas čia? |
| Kodėl menininkai tampa prezidentais Apie tai, kaip patyrę žurnalistai, tinklaraštininkai ir menininkai pasitelkia savo įgūdžius meluodami savo idėjoms ir aktyviai reklamuodami šį melą pasitelkdami įmantrią, ilgai repetuotą retoriką. : . 2019-06-26 |
| Grandinių sistemų supratimo ypatybės Kokios yra pagrindinės šiuolaikinio nesusipratimo apie smegenų evoliucinio vystymosi adaptacinių lygių funkcijų priežastys: . 2019-03-22 |
| Apie žodžio laisvę Rašinys apie žodžio laisvę, demokratiją ir ką daryti su melo srautais, sklindančiais iš ištarto žodžio: . 2019-03-20 |
| Optimalus kūrybiškumo greitis Ar turėtume siekti Maksimalus greitis kūrybiškumas ir jo produktyvumas? . 2019-03-13 |
| Ateities pasaulio visuomenės modelio kūrimas Ateities modelis, pagrįstas idėjomis apie psichikos organizavimą: . 2019-02-24 |
| Adaptologijos pamokos Asinchroninė internetinė mokykla: . 2018-10-14 |
| Apie paramą mokymuisi internetu Fornito svetainėje Priemonės kuriant savo internetinę mokyklą: . 2018-10-08 |
| Mitų draugija Kaip nepasiekti etinio dugno, kai ištartas žodis yra melas: . 2018-09-16 |
| Dėl akademinio mokslo pertvarkymo Akademinio mokslo problemų sprendimo kryptis buvo bandoma ieškoti būtent remiantis psichikos organizavimo modeliu: |
Visas pavadinimas švietimo įstaiga: Regioninės valstybinės švietimo įstaigos "Tomsko valstybinė pedagoginė kolegija" Tomsko srities filialo Bendrojo ugdymo skyrius Kolpaševe
Na: Biologija
Skyrius: Bendroji biologija
Tema: Biopolimerai. Nukleino rūgštys, ATP ir kiti organiniai junginiai.
Pamokos tikslas: tęsti biopolimerų tyrimą, prisidėti prie loginių technikų ir pažintinių gebėjimų formavimo.
Pamokos tikslai:
Švietimas: supažindinti mokinius su nukleorūgščių sąvokomis, skatinti medžiagos suvokimą ir įsisavinimą.
Švietimas: ugdyti pažintines mokinių savybes (gebėjimą įžvelgti problemą, gebėjimą kelti klausimus).
Švietimas: formuoti teigiamą motyvaciją studijuoti biologiją, norą gauti galutinį rezultatą, gebėjimą priimti sprendimus ir daryti išvadas.
Įgyvendinimo laikas: 90 min.
Įranga:
· išdavimas didaktinė medžiaga(aminorūgščių kodavimo sąrašas);
Planas:
1. Nukleino rūgščių rūšys.
2. DNR struktūra.
3. Pagrindiniai RNR tipai.
4. Transkripcija.
5. ATP ir kiti organiniai ląstelės junginiai.
Pamokos eiga:
I. Organizacinis momentas.
Pasirengimo pamokai tikrinimas.
II. Kartojimas.
Apklausa žodžiu:
1. Apibūdinkite riebalų funkcijas ląstelėje.
2. Kuo skiriasi baltymų biopolimerai ir angliavandenių biopolimerai? Kokie jų panašumai?
Testavimas(3 parinktys)
III. Naujos medžiagos mokymasis.
1. Nukleino rūgščių rūšys. Nukleino rūgščių pavadinimas kilęs iš Lotyniškas žodis„branduoliai“, t.y. branduolys: jie pirmą kartą buvo aptikti ląstelių branduoliuose. Ląstelėse yra dviejų tipų nukleino rūgštys: dezoksiribonukleino rūgštis (DNR) ir ribonukleino rūgštis (RNR). Šie biopolimerai yra sudaryti iš monomerų, vadinamų nukleotidais. DNR ir RNR nukleotidų monomerai yra panašūs savo pagrindinėmis struktūrinėmis savybėmis ir atlieka pagrindinį vaidmenį saugant ir perduodant paveldimą informaciją. Kiekvienas nukleotidas susideda iš trijų komponentų, sujungtų stipriomis cheminėmis jungtimis. Kiekviename iš RNR sudarančių nukleotidų yra trianglies cukraus – ribozės; vienas iš keturių organinių junginių, vadinamų azotinėmis bazėmis – adeninas, guaninas, citozinas, uracilas (A, G, C, U); fosforo rūgšties likučių.
2. DNR struktūra . Nukleotidai, sudarantys DNR, turi penkių angliavandenių cukraus – dezoksiribozės; viena iš keturių azoto bazių: adeninas, guaninas, citozinas, timinas (A, G, C, T); fosforo rūgšties likučių.
Nukleotidų sudėtyje azoto bazė yra prijungta prie ribozės (arba dezoksiribozės) molekulės, o kitoje - fosforo rūgšties liekana. Nukleotidai yra sujungti vienas su kitu į ilgas grandines susidaro reguliariai kintant cukraus ir fosforo rūgšties likučiams, o šios grandinės šoninės grupės yra keturių tipų netaisyklingai kintančios azoto bazės.
DNR molekulė yra struktūra, susidedanti iš dviejų grandinių, kurios per visą ilgį viena su kita sujungtos vandeniliniais ryšiais. Ši struktūra, būdinga tik DNR molekulėms, vadinama dviguba spirale. DNR struktūros bruožas yra tas, kad priešais azoto bazę A vienoje grandinėje yra azoto bazė T kitoje grandinėje, o azoto bazė C visada yra priešais azoto bazę G.
Schematiškai tai, kas buvo pasakyta, gali būti išreikšta taip:
A (adeninas) - T (timinas)
T (timinas) - A (adeninas)
G (guaninas) - C (citozinas)
C (citozinas) - G (guaninas)
Šios bazių poros vadinamos viena kitą papildančiomis bazėmis. DNR grandinės, kuriose bazės yra viena kitą papildančios, vadinamos komplementariomis grandinėmis.
DNR molekulės struktūros modelį 1953 metais pasiūlė J. Watsonas ir F. Crickas. Jis buvo visiškai patvirtintas eksperimentiškai ir suvaidino nepaprastai svarbų vaidmenį plėtojant molekulinę biologiją ir genetiką.
Nukleotidų išsidėstymo tvarka DNR molekulėse lemia aminorūgščių išsidėstymo tvarką linijinėse baltymų molekulėse, t.y. jų pirminę struktūrą. Baltymų (fermentų, hormonų ir kt.) rinkinys lemia ląstelės ir organizmo savybes. DNR molekulės kaupia informaciją apie šias savybes ir perduoda jas palikuonių kartoms, t.y. yra paveldimos informacijos nešėjos. DNR molekulės daugiausia randamos ląstelių branduoliuose ir nedideliais kiekiais mitochondrijose ir chloroplastuose.
3. Pagrindiniai RNR tipai. Paveldima informacija, saugoma DNR molekulėse, realizuojama per baltymų molekules. Informacija apie baltymo struktūrą į citoplazmą perduodama specialiomis RNR molekulėmis, kurios vadinamos pasiuntinio RNR (i-RNR). Pasiuntinio RNR pernešama į citoplazmą, kur specialių organelių – ribosomų – pagalba vyksta baltymų sintezė. Tai yra pasiuntinio RNR, kuri yra sukurta kaip viena iš DNR grandžių, kuri lemia aminorūgščių tvarką baltymų molekulėse.
Baltymų sintezėje dalyvauja ir kita RNR rūšis – transportinė RNR (t-RNR), kuri atneša aminorūgštis į baltymų molekulių susidarymo vietą – ribosomas, savotiškas baltymų gamybos gamyklas.
Ribosomos apima trečią RNR tipą, vadinamąją ribosominę RNR (r-RNR), kuri lemia ribosomų struktūrą ir funkcionavimą.
Kiekviena RNR molekulė, skirtingai nei DNR molekulė, yra pavaizduota viena grandine; Jame vietoj dezoksiribozės yra ribozė, o vietoj timino – uracilas.
Taigi, Nukleino rūgštys atlieka svarbiausias biologines funkcijas ląstelėje. DNR saugo paveldimą informaciją apie visas ląstelės ir viso organizmo savybes. Įvairių tipų RNR dalyvauja įgyvendinant paveldimą informaciją baltymų sintezės būdu.
4. Transkripcija.
MRNR susidarymo procesas vadinamas transkripcija (iš lotynų kalbos „transkripcija“ - perrašymas). Transkripcija vyksta ląstelės branduolyje. DNR → mRNR dalyvaujant polimerazės fermentui. t-RNR atlieka vertėjo funkciją iš nukleotidų „kalbos“ į aminorūgščių „kalbą“, t-RNR gauna komandą iš i-RNR - antikodonas atpažįsta kodoną ir neša aminorūgštį.
Galutinis produktas" href="/text/category/konechnij_produkt/" rel="bookmark">Galutiniai biosintezės produktai yra aminorūgštys, iš kurių ląstelėse sintetinami baltymai; nukleotidai - monomerai, iš kurių susidaro nukleorūgštys (RNR ir DNR). ) yra sintetinami gliukozė, kuri yra glikogeno, krakmolo ir celiuliozės sintezės monomeras.
Kiekvieno galutinio produkto sintezės kelias yra tarpinių junginių serija. Daugelis medžiagų yra fermentiškai skaidomos ir skaidomos ląstelėse.
Galutiniai biosintezės produktai yra medžiagos, kurios atlieka svarbų vaidmenį reguliuojant fiziologinius procesus ir organizmo vystymąsi. Tai apima daugybę gyvūnų hormonų. Nerimo ar streso hormonai (pavyzdžiui, adrenalinas) streso metu padidina gliukozės išsiskyrimą į kraują, o tai galiausiai padidina ATP sintezę ir aktyvų organizmo sukauptos energijos naudojimą.
Adenozino fosforo rūgštys. Ypatingai svarbų vaidmenį ląstelės bioenergetikoje atlieka adenilo nukleotidas, prie kurio prisijungia dar dvi fosforo rūgšties liekanos. Ši medžiaga vadinama adenozino trifosforo rūgštimi (ATP). ATP molekulė yra nukleotidas, sudarytas iš azoto bazės adenino, penkių anglies cukraus ribozės ir trijų fosforo rūgšties liekanų. ATP molekulėje esančios fosfatų grupės yra sujungtos viena su kita didelės energijos (makroerginiais) ryšiais.
ATP- universalus biologinės energijos akumuliatorius. Saulės šviesos energija ir suvartotame maiste esanti energija kaupiasi ATP molekulėse.
Vidutinė 1 ATP molekulės gyvenimo trukmė žmogaus organizme yra mažesnė nei minutė, todėl per dieną ji suskaidoma ir atkuriama 2400 kartų.
Energija (E) saugoma cheminiuose ryšiuose tarp ATP molekulės fosforo rūgšties liekanų, kurios išsiskiria pašalinus fosfatą:
ATP = ADP + P + E
Šios reakcijos metu susidaro adenozino fosforo rūgštis (ADP) ir fosforo rūgštis (fosfatas, P).
ATP + H2O → ADP + H3PO4 + energija (40 kJ/mol)
ATP + H2O → AMP + H4P2O7 + energija (40 kJ/mol)
ADP + H3PO4 + energija (60 kJ/mol) → ATP + H2O
Visos ląstelės ATP energiją naudoja biosintezės, judėjimo, šilumos gamybos, nervinių impulsų perdavimo, liuminescencijos procesams (pavyzdžiui, liuminescencinėse bakterijose), t.y. visiems gyvybiniams procesams.
IV. Pamokos santrauka.
1. Ištirtos medžiagos apibendrinimas.
Klausimai studentams:
1. Kokie komponentai sudaro nukleotidus?
2. Kodėl DNR kiekio pastovumas skirtingose kūno ląstelėse laikomas įrodymu, kad DNR yra genetinė medžiaga?
3. Pateikite lyginamąjį DNR ir RNR aprašymą.
4. Išspręskite problemas:
1)
G-G-G-A-T-A-A-C-A-G-A-T užbaigia antrąją grandinę.
Atsakymas: DNR G-G-G – A-T-A-A-C-A-G-A-T
Ts-Ts-Ts-T-A-T-T-G-T-Ts-T-A
(remiantis papildomumo principu)
2) Nurodykite nukleotidų seką mRNR molekulėje, pastatytoje šioje DNR grandinės dalyje.
Atsakymas:mRNR G-G-G-A-U-A-A-C-A-G-C-U
3) Vienos DNR grandinės fragmentas turi tokią sudėtį:
A-A-A-T-T-C-C-G-G-. užbaigti antrą grandinę.
C-T-A-T-A-G-C-T-G-.
5. Išspręskite testą:
4) Kuris nukleotidas nėra DNR dalis?
b) uracilas;
c) guaninas;
d) citozinas;
d) adeninas.
Atsakymas: b
5) Jei DNR nukleotidų sudėtis
ATT-GCH-TAT – kokia turėtų būti i-RNR nukleotidų sudėtis?
a) TAA-CHTs-UTA;
b) TAA-GTG-UTU;
c) UAA-CHTs-AUA;
d) UAA-CHC-ATA.
Atsakymas: V
6) Ar UUC t-RNR antikodonas atitinka DNR kodą?
Atsakymas: b
7) Reaguoja su aminorūgštimis:
Atsakymas: A
6. Kokie yra baltymų ir nukleorūgščių panašumai ir skirtumai?
7. Kokia ATP svarba ląstelėje?
8. Kokie yra galutiniai biosintezės produktai ląstelėje? Kokia jų biologinė reikšmė?
9. Atspindys:
Ką buvo sunku prisiminti klasėje?
Ką naujo išmokote klasėje?
Kas paskatino jūsų susidomėjimą pamoka?
VI. Namų darbai.
Išspręsti problemą:
ATP yra nuolatinis ląstelės energijos šaltinis. Jo vaidmenį galima palyginti su akumuliatoriaus vaidmeniu. Paaiškinkite, kokie yra šie panašumai?
Naudotos literatūros ir interneto šaltinių sąrašas:
1. Biologija. Bendroji biologija. 10-11 kl. / , – M.: Švietimas, 2010. – p.22
2. Biologija. Didelis enciklopedinis žodynas/ch. red. . – 3 leidimas. – M.: Bolšaja Rusų enciklopedija, 1998. – p.863
3. Biologija. 10-11 klasės: kontrolės organizavimas klasėje. Bandymo ir matavimo medžiagos / komp. – Volgogradas: Mokytojas, 2010. – p.25
4. Enciklopedija vaikams. T. 2. Biologija / komp. . – 3 leidimas. perdirbtas ir papildomas – M.: Avnta+, 1996. – iliustr.: p. 704
5. ATP modelis - http:///news/2009/03/06/protein/
6. DNR modelis – http:///2011/07/01/dna-model/
7. Nukleino rūgštys - http:///0912/0912772_ACFDA_stroenie_nukleinovyh_kislot_atf. pptx
