Nukleinsäuren. Matrixsynthesereaktionen

Biologie-Olympiade. Schulstufe. Studienjahr 2016-2017.

10-11 Klasse

1. Falsche Korrelation von Zelle und Gewebe ist

A) Wurzelhaar - Hautgewebe

B) Zelle des Polysadenparenchyms - das Hauptgewebe

C) nachlaufende Zelle - Hautgewebe

D) Begleitzelle - Ausscheidungsgewebe

2. Für die Veranstaltung, die in drei Tagen stattfinden wird, werden reife Birnen benötigt. Allerdings waren die dafür gekauften Birnen noch nicht reif. Durch das Einsetzen kann der Reifeprozess beschleunigt werden

A) an einem dunklen Ort

B) im Kühlschrank

B) auf der Fensterbank

D) in einer Tüte aus dickem Papier zusammen mit reifen Äpfeln

3. Bryophyten haben es geschafft, an Land zu überleben, weil

A) sie waren die ersten Pflanzen, die Spaltöffnungen entwickelten

B) sie benötigen keine feuchte Umgebung für den Fortpflanzungszyklus

C) sie wachsen in relativ feuchten Regionen tief über dem Boden

D) der Sporophyt wurde vom Gametophyten unabhängig

4 Säugetierbacken sind wie geformt

A) ein Gerät zum Sammeln großer Mengen von Lebensmitteln

B) das Ergebnis struktureller Merkmale des Schädels und insbesondere der Kiefer

B) ein Sauggerät

D) Atemhilfe

5. Das Herz eines Krokodils in seiner Struktur

A) Dreikammer mit unvollständigem Septum im Ventrikel

B) Dreikammer

B) Vierkammer

D) Vierkammer mit einem Loch im Septum zwischen den Ventrikeln

6. Fibrinogen, ein Protein, ist an der Blutgerinnung beteiligt

A) Blutplasma

B) Zytoplasma von Leukozyten

B) Teil der Blutplättchen

D) gebildet während der Zerstörung von roten Blutkörperchen

7. Abiotische Faktoren umfassen eine solche ökologische Einheit wie

A) Biozönose

B) Ökosystem

B) Bevölkerung

8. Reduktionsteilung (Meiose) findet während der Bildung statt

A) Bakteriensporen

B) Zoosporen von Ulotrix

B) Marchantia-Sporen

D) Zoosporen Phytophthora

9. Von den aufgeführten Biopolymeren hat es eine verzweigte Struktur

D) Polysaccharide

10. Phenylketonurie ist eine genetische Erkrankung, die durch eine rezessive Mutation verursacht wird. Die Wahrscheinlichkeit, ein krankes Kind zu bekommen, wenn beide Elternteile für dieses Merkmal heterozygot sind, ist

11. Die Ähnlichkeit in der Struktur der Sehorgane bei Kopffüßern und Wirbeltieren wird erklärt

A) Konvergenz

B) Parallelität

B) Anpassung

D) ein Zufall

12. Eine frei schwimmende Seescheidenlarve hat eine Sehne und ein Neuralrohr. Bei einer erwachsenen Ascidia, die einen sitzenden Lebensstil führt, verschwinden sie. Dies ist ein Beispiel

A) Anpassungen

B) Entartung

B) Cenogenese

13. Die wasserführenden Elemente der Kiefer sind

A) Ring- und Spiralgefäße

B) nur Ringgefäße

B) Tracheiden

D) spiralförmige und poröse Gefäße

14. Fruchtbarkeit ist typisch für

B) Ananas

B) eine Banane

15. In den Chloroplasten von Pflanzenzellen befinden sich Lichtsammelkomplexe

A) auf der äußeren Membran

B) auf der inneren Membran

B) auf der Thylakoidmembran

D) im Stroma

Teil 2.

Spiel (6 Punkte).

2.1. Stellen Sie eine Entsprechung zwischen dem Zeichen der grauen Ratte und dem Kriterium der Art her, für die es charakteristisch ist.

2.2. Stellen Sie eine Übereinstimmung zwischen den Merkmalen der Funktionsregulierung und ihrer Methode her.

Stellen Sie die richtige Reihenfolge ein (6 Punkte).

2.3. Stellen Sie die richtige Abfolge der Stadien der geografischen Speziation fest.

1) die Entstehung einer territorialen Isolation zwischen Populationen derselben Art

2) Erweiterung oder Teilung des Artenspektrums

3) das Auftreten von Mutationen in isolierten Populationen

4) Erhaltung durch natürliche Selektion von Individuen mit Eigenschaften, die unter bestimmten Umweltbedingungen nützlich sind

5) Verlust der Fähigkeit zur Kreuzung durch Individuen verschiedener Populationen

2.4. Stellen Sie die Reihenfolge fest, in der diese Prozesse während der mitotischen Zellteilung ablaufen.

1) Chromosomen befinden sich entlang des Äquators der Zelle

2) Chromatiden divergieren zu den Polen der Zelle

3) zwei Tochterzellen werden gebildet

4) Chromosomen sind spiralisiert, jedes besteht aus zwei Chromatiden

5) Chromosomen werden entspiralisiert

2.5. Ihnen werden Testaufgaben in Form von Urteilen angeboten, denen Sie jeweils entweder zustimmen oder ablehnen sollen. Geben Sie in der Antwortmatrix die Antwortmöglichkeit „ja“ oder „nein“ an: (10 Punkte).

1. Nachtschattenblüten werden in einem Schirmblütenstand gesammelt.

2. Ziliarwürmer haben keinen Anus.

3. Peroxisom ist eine obligatorische Organelle einer eukaryotischen Zelle.

4. Die Peptidbindung ist nicht makroergisch.

5. In Leberzellen bewirkt die Zugabe von Glukagon den Abbau von Glykogen.

6. Abiotische Faktoren wirken sich nicht auf die Konkurrenzbeziehungen zweier verwandter Arten aus.

7. Die Funktionen des Gasaustausches am Blatt sind durch Lentizellen und Hydathoden möglich.

8. Der Abschnitt des Magens von Wiederkäuern, der dem Einkammermagen von Säugetieren entspricht, ist die Narbe.

9. Die Länge der Nahrungsketten ist durch den Energieverlust begrenzt.

10. Je kleiner der Durchmesser der Blutgefäße im Körper ist, desto größer ist die lineare Geschwindigkeit des Blutflusses in ihnen.

Teil 3

3.1. Finden Sie drei Fehler im gegebenen Text. Geben Sie die Nummern der Vorschläge an, in denen sie gemacht werden, und korrigieren Sie sie (6 Punkte).

1. Matrixsynthesereaktionen umfassen Stärkebildung, mRNA-Synthese, Proteinzusammenbau in Ribosomen. 2. Die Matrixsynthese ähnelt dem Gießen von Münzen auf eine Matrix: Neue Moleküle werden exakt nach dem „Plan“ synthetisiert, der in der Struktur bestehender Moleküle festgelegt ist. 3. Die Rolle der Matrix in der Zelle spielen Chlorophyllmoleküle, Nukleinsäuren (DNA und RNA). 4. Monomere werden auf den Matrizen fixiert, dann werden sie zu Polymerketten kombiniert. 5. Fertige Polymere verlassen die Matrizen. 6. Alte Matrizen werden sofort zerstört, danach werden neue gebildet.

Ein Mensch hat je nach Blutgruppe vier Phänotypen: I (0), II (A), III (B), IV (AB). Das Gen, das die Blutgruppe bestimmt, hat drei Allele: IA, IB, i0; außerdem ist das i0-Allel in Bezug auf die IA- und IB-Allele rezessiv. Die Eltern haben die Blutgruppen II (heterozygot) und III (homozygot). Bestimmen Sie die Genotypen der Blutgruppen der Eltern. Geben Sie die möglichen Genotypen und Phänotypen (Anzahl) der Blutgruppe von Kindern an. Erstellen Sie ein Schema zur Lösung des Problems. Bestimmen Sie die Vererbungswahrscheinlichkeit bei Kindern der Blutgruppe II.

Antworten Klasse 10-11

Teil 1. Wählen Sie eine richtige Antwort aus. (15 Punkte)

2.2. Maximum - 3 Punkte, ein Fehler - 2 Punkte, zwei Fehler - 1b, drei oder mehr Fehler - 0 Punkte

2.4. Maximum - 3 Punkte, ein Fehler - 2 Punkte, zwei Fehler - 1b, drei oder mehr Fehler - 0 Punkte

Teil 3

3.1. Finden Sie drei Fehler im gegebenen Text. Geben Sie die Anzahl der Sätze an, in denen sie gemacht wurden, und korrigieren Sie sie (3b für die korrekte Erkennung von Sätzen mit Fehlern und 3b für die Korrektur von Fehlern).

1. - Reaktionen der Matrixsynthese beinhalten NICHT die Bildung von Stärke, eine Matrix wird dafür nicht benötigt;

3. - Chlorophyllmoleküle können nicht als Matrix wirken, sie haben nicht die Eigenschaft der Komplementarität;

6. - Matrizen werden wiederholt verwendet.

3.2. Lösen Sie das Problem (3 Punkte).

Das Schema zur Lösung des Problems umfasst:

1) Eltern haben Blutgruppen: Gruppe II - IAi0 (Gameten IA, i0), Gruppe III - IB IB (Gameten IB);

2) mögliche Phänotypen und Genotypen der Blutgruppen von Kindern: Gruppe IV (IAIB) und Gruppe III (IBi0);

3) Die Wahrscheinlichkeit der Vererbung der Blutgruppe II beträgt 0%.

Antwortformular

Schulphase der Allrussischen Olympiade in Biologie

Teilnehmercode _____________

Teil 1. Wählen Sie eine richtige Antwort aus. (15 Punkte)

Teil 2.

Teil 3

3.1._______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3.2. Die Lösung des Problems

Im Stoffwechsel des Körpers die Hauptrolle kommt Proteinen und Nukleinsäuren zu.

Eiweißstoffe bilden die Grundlage aller lebenswichtigen Zellstrukturen, haben eine ungewöhnlich hohe Reaktivität und sind mit katalytischen Funktionen ausgestattet.

Nukleinsäuren sind Teil des wichtigsten Organs der Zelle - des Zellkerns, sowie des Zytoplasmas, der Ribosomen, der Mitochondrien usw. Nukleinsäuren spielen eine wichtige, primäre Rolle bei der Vererbung, der Körpervariabilität und der Proteinsynthese.

Syntheseplan Eiweiß wird im Zellkern gespeichert direkt Synthese tritt außerhalb des Kerns auf, also ist es notwendig Hilfe um den verschlüsselten Plan vom Kernel an den Ort der Synthese zu liefern. Eine solche Hilfe von RNA-Molekülen gerendert.

Der Prozess beginnt im Zellkern: Ein Teil der DNA-"Leiter" wickelt sich ab und öffnet sich. Dadurch gehen die RNA-Buchstaben Bindungen mit den offenen DNA-Buchstaben eines der DNA-Stränge ein. Das Enzym überträgt die Buchstaben der RNA, um sie zu einem Faden zu verbinden. Die Buchstaben der DNA werden also in die Buchstaben der RNA „umgeschrieben“. Die neu gebildete RNA-Kette wird getrennt und die DNA-„Leiter“ dreht sich erneut.

Nach weiteren Modifikationen ist diese Art von codierter RNA fertig.

RNS kommt aus dem Kern und geht zum Ort der Proteinsynthese, wo die Buchstaben der RNA entschlüsselt werden. Jeder Satz von drei RNA-Buchstaben bildet ein „Wort“, das für eine bestimmte Aminosäure steht.

Eine andere Art von RNA sucht nach dieser Aminosäure, fängt sie mit Hilfe eines Enzyms ein und liefert sie an den Ort der Proteinsynthese. Während die RNA-Nachricht gelesen und übersetzt wird, wächst die Aminosäurekette. Diese Kette dreht und faltet sich zu einer einzigartigen Form, wodurch eine Art Protein entsteht.
Schon der Vorgang der Proteinfaltung ist bemerkenswert: Es würde 1027 Jahre dauern, alle Faltungsmöglichkeiten eines mittelgroßen Proteins aus 100 Aminosäuren mit einem Computer zu berechnen. Und für die Bildung einer Kette aus 20 Aminosäuren im Körper dauert es nicht länger als eine Sekunde – und dieser Prozess findet kontinuierlich in allen Zellen des Körpers statt.

Gene, genetischer Code und seine Eigenschaften.

Etwa 7 Milliarden Menschen leben auf der Erde. Bis auf 25-30 Millionen eineiige Zwillingspaare, dann genetisch alle Menschen sind verschieden: jeder ist einzigartig, hat einzigartige erbliche Eigenschaften, Charaktereigenschaften, Fähigkeiten, Temperament.

Solche Unterschiede werden erklärt Unterschiede in den Genotypen- Gensätze eines Organismus; jeder ist einzigartig. Die genetischen Merkmale eines bestimmten Organismus sind verkörpert bei Proteinen- Folglich unterscheidet sich die Struktur des Proteins einer Person, wenn auch erheblich, von der Protein einer anderen Person.

Es bedeutet nicht dass Menschen nicht genau die gleichen Proteine ​​haben. Proteine, die die gleichen Funktionen erfüllen, können gleich sein oder sich geringfügig um eine oder zwei Aminosäuren voneinander unterscheiden. Aber es gibt keine Menschen auf der Erde (mit Ausnahme von eineiigen Zwillingen), bei denen alle Proteine ​​gleich wären.

Information über die Primärstruktur eines Proteins codiert als Nukleotidsequenz in einem Abschnitt eines DNA-Moleküls - Gen - eine Einheit von Erbinformationen eines Organismus. Jedes DNA-Molekül enthält viele Gene. Die Gesamtheit aller Gene eines Organismus macht seine aus Genotyp .

Erbinformationen werden mit verschlüsselt genetischer Code , das für alle Organismen universell ist und sich nur in der Abfolge von Nukleotiden unterscheidet, die Gene bilden und für Proteine ​​bestimmter Organismen kodieren.

Genetischer Code besteht aus Tripletts (Tripletts) von Nukleotiden DNA, die sich in verschiedenen kombiniert Sequenzen(AAT, HCA, ACH, THC usw.), die jeweils für eine bestimmte kodieren Aminosäure(die in die Polypeptidkette eingebaut werden).

Aminosäuren 20, a Gelegenheiten für Kombinationen von vier Nukleotiden in Dreiergruppen - 64 vier Nukleotide reichen aus, um 20 Aminosäuren zu codieren

deshalb eine Aminosäure kodiert werden kann mehrere Drillinge.

Einige der Tripletts kodieren überhaupt nicht für Aminosäuren, aber startet oder stoppt Proteinbiosynthese.

Eigentlich codieren zählt Sequenz von Nukleotiden in einem i-RNA-Molekül, Weil es entfernt Informationen aus der DNA (der Prozess Transkriptionen) und übersetzt es in eine Sequenz von Aminosäuren in den Molekülen synthetisierter Proteine ​​(Prozess Sendungen).

Die Zusammensetzung der mRNA umfasst ACGU-Nukleotide, deren Tripletts genannt werden Kodons: das Triplett auf CHT-DNA auf mRNA wird zum HCA-Triplett, und das AAG-DNA-Triplett wird zum UUC-Triplett.

Exakt i-RNA-Codons spiegelt den genetischen Code in der Aufzeichnung wider.

Auf diese Weise, genetischer Code - ein einheitliches System zur Aufzeichnung von Erbinformationen in Nukleinsäuremolekülen in Form einer Nukleotidsequenz. Genetischer Code Gegründetüber die Verwendung eines Alphabets, das nur aus vier Nukleotidbuchstaben besteht, die sich in stickstoffhaltigen Basen unterscheiden: A, T, G, C.

Grundlegende Eigenschaften des genetischen Codes :

1. Der genetische Code ist Triplett. Ein Triplett (Codon) ist eine Sequenz aus drei Nukleotiden, die für eine Aminosäure kodiert. Da Proteine ​​20 Aminosäuren enthalten, ist es offensichtlich, dass nicht jede von ihnen durch ein Nukleotid kodiert werden kann (da es in der DNA nur vier Arten von Nukleotiden gibt, bleiben in diesem Fall 16 Aminosäuren unkodiert). Auch zwei Nukleotide zur Codierung von Aminosäuren reichen nicht aus, da in diesem Fall nur 16 Aminosäuren codiert werden können. Das bedeutet, dass die kleinste Anzahl von Nukleotiden, die eine Aminosäure kodieren, drei ist. (In diesem Fall beträgt die Anzahl möglicher Nukleotidtripletts 4 3 = 64).

2. Redundanz (Entartung) Der Code ist eine Folge seiner Triplettnatur und bedeutet, dass eine Aminosäure von mehreren Tripletts codiert werden kann (da es 20 Aminosäuren gibt und es 64 Tripletts gibt), mit Ausnahme von Methionin und Tryptophan, die nur von einem Triplett codiert werden Triplett. Darüber hinaus erfüllen einige Tripletts spezifische Funktionen: Im mRNA-Molekül sind die Tripletts UAA, UAG, UGA terminierende Codons, also Stoppsignale, die die Synthese der Polypeptidkette stoppen. Das Methionin entsprechende Triplett (AUG), das am Anfang der DNA-Kette steht, kodiert nicht für eine Aminosäure, sondern erfüllt die Funktion des Initiierens (Anregens) des Lesens.

3. Neben der Redundanz hat der Code die Eigenschaft Einzigartigkeit: Jedes Codon entspricht nur einer bestimmten Aminosäure.

4. Der Code ist kollinear, diese. Die Sequenz der Nukleotide in einem Gen stimmt genau mit der Sequenz der Aminosäuren in einem Protein überein.

5. Der genetische Code ist nicht überlappend und kompakt, d.h. enthält keine "Satzzeichen". Das bedeutet, dass der Leseprozess keine Möglichkeit von überlappenden Spalten (Tripletts) zulässt und ab einem bestimmten Codon kontinuierlich dreifach bis zu Stoppsignalen gelesen wird ( Terminationscodons).

6. Der genetische Code ist universell, d.h. die Kerngene aller Organismen kodieren Informationen über Proteine ​​in gleicher Weise, unabhängig von der Organisationsebene und der systematischen Stellung dieser Organismen.

Existieren genetische Codetabellen zur Entschlüsselung von i-RNA-Codons und zum Aufbau von Proteinmolekülketten.

Matrixsynthesereaktionen.

In lebenden Systemen treten Reaktionen auf, die der unbelebten Natur unbekannt sind - Reaktionen Matrixsynthese .

Der Begriff „Matrix„in der technik bezeichnen sie die form zum gießen von münzen, medaillen, typografischen schriften: das gehärtete metall gibt exakt alle details der zum gießen verwendeten form wieder. Matrixsynthese gleicht einem Abguss auf einer Matrize: Neue Moleküle werden streng nach dem Plan synthetisiert, der in der Struktur bereits vorhandener Moleküle festgelegt ist.

Das Matrixprinzip liegt im Kern die wichtigsten Synthesereaktionen der Zelle, wie die Synthese von Nukleinsäuren und Proteinen. Bei diesen Reaktionen wird eine exakte, streng spezifische Abfolge von Monomereinheiten in den synthetisierten Polymeren bereitgestellt.

Dies ist, wo gerichtet Ziehen von Monomeren an eine bestimmte Stelle Zellen - in Moleküle, die als Matrix dienen, in der die Reaktion stattfindet. Wenn solche Reaktionen das Ergebnis einer zufälligen Kollision von Molekülen wären, würden sie unendlich langsam ablaufen. Die Synthese komplexer Moleküle nach dem Matrixprinzip erfolgt schnell und präzise.

Die Rolle der Matrix Makromoleküle der Nukleinsäuren DNA oder RNA spielen bei Matrixreaktionen mit.

monomere Moleküle, aus denen das Polymer synthetisiert wird - Nukleotide oder Aminosäuren - werden nach dem Prinzip der Komplementarität in einer fest definierten, vorgegebenen Reihenfolge auf der Matrix angeordnet und fixiert.

Dann kommt "Vernetzung" von Monomereinheiten zu einer Polymerkette, und das fertige Polymer wird aus der Matrix getropft.

Danach Matrix bereit zum Zusammenbau eines neuen Polymermoleküls. Es ist klar, dass genau wie nur eine Münze, ein Buchstabe auf eine gegebene Form gegossen werden kann, auch nur ein Polymer auf einem gegebenen Matrixmolekül "zusammengebaut" werden kann.

Matrixartige Reaktionen- eine Besonderheit der Chemie lebender Systeme. Sie sind die Grundlage der grundlegenden Eigenschaft aller Lebewesen – ihrer Fähigkeit zu replizieren.

Zu Matrixsynthesereaktionen enthalten:

1. DNA-Replikation - der Prozess der Selbstduplikation des DNA-Moleküls, der unter der Kontrolle von Enzymen durchgeführt wird. Auf jedem der nach dem Aufbrechen von Wasserstoffbrücken gebildeten DNA-Stränge wird unter Beteiligung des Enzyms DNA-Polymerase ein DNA-Tochterstrang synthetisiert. Das Material für die Synthese sind freie Nukleotide, die im Zytoplasma von Zellen vorhanden sind.

Die biologische Bedeutung der Replikation liegt in der exakten Übertragung der Erbinformation vom Elternmolekül auf die Tochtermoleküle, die normalerweise bei der Teilung somatischer Zellen stattfindet.

Das DNA-Molekül besteht aus zwei komplementären Strängen. Diese Ketten werden durch schwache Wasserstoffbrückenbindungen zusammengehalten, die von Enzymen aufgebrochen werden können.

Das Molekül ist in der Lage, sich selbst zu verdoppeln (Replikation), und auf jeder alten Hälfte des Moleküls wird eine neue Hälfte davon synthetisiert.

Außerdem kann ein mRNA-Molekül auf einem DNA-Molekül synthetisiert werden, das dann die von der DNA erhaltene Information an den Ort der Proteinsynthese überträgt.

Informationsübertragung und Proteinsynthese folgen einem Matrixprinzip, vergleichbar mit der Arbeit einer Druckmaschine in einer Druckerei. Informationen aus der DNA werden immer wieder kopiert. Treten beim Kopieren Fehler auf, werden diese in allen nachfolgenden Kopien wiederholt.

Es stimmt, einige Fehler beim Kopieren von Informationen durch ein DNA-Molekül können korrigiert werden - der Prozess der Fehlerbeseitigung wird genannt Wiedergutmachungen. Die erste der Reaktionen im Prozess der Informationsübertragung ist die Replikation des DNA-Moleküls und die Synthese neuer DNA-Stränge.

2. Transkription - Synthese von i-RNA auf DNA, der Vorgang des Entfernens von Informationen aus einem DNA-Molekül, das von einem i-RNA-Molekül darauf synthetisiert wurde.

I-RNA besteht aus einem Strang und wird auf DNA gemäß der Komplementaritätsregel unter Beteiligung eines Enzyms synthetisiert, das den Beginn und das Ende der Synthese des i-RNA-Moleküls aktiviert.

Das fertige mRNA-Molekül gelangt an den Ribosomen ins Zytoplasma, wo die Synthese von Polypeptidketten stattfindet.

3. Übertragung - Proteinsynthese auf i-RNA; der Prozess der Übersetzung der in der Nukleotidsequenz einer mRNA enthaltenen Information in die Sequenz von Aminosäuren in einem Polypeptid.

4 .Synthese von RNA oder DNA aus RNA-Viren

Die Abfolge der Matrixreaktionen während der Proteinbiosynthese kann dargestellt werden als planen:

nicht transkribierter DNA-Strang		Ein T G	G G C	T EIN T
transkribierter DNA-Strang		T A C	C C G	AN EINER
DNA-Transkription
mRNA-Codons		Ein UG	G G C	U A U
mRNA-Übersetzung
tRNA-Anticodons		U A C	C C G	A UA
Protein Aminosäuren		Methionin	Glycin	Tyrosin

Auf diese Weise, Proteinbiosynthese- Dies ist eine der Arten des plastischen Austauschs, bei dem die in den DNA-Genen kodierte Erbinformation in einer bestimmten Sequenz von Aminosäuren in Proteinmolekülen realisiert wird.

Proteinmoleküle sind im Wesentlichen Polypeptidketten aus einzelnen Aminosäuren aufgebaut. Aber Aminosäuren sind nicht aktiv genug, um sich alleine miteinander zu verbinden. Daher müssen Aminosäuren, bevor sie sich miteinander verbinden und ein Proteinmolekül bilden können aktivieren Sie. Diese Aktivierung erfolgt unter Einwirkung spezieller Enzyme.

Durch die Aktivierung wird die Aminosäure labiler und steht unter der Wirkung des gleichen Enzyms bindet an tRNA. Jede Aminosäure entspricht streng spezifische tRNA, die findet"eigene" Aminosäure u aushält es in das Ribosom.

Daher erhält das Ribosom verschiedene aktivierte Aminosäuren, die mit ihren tRNAs verknüpft sind. Das Ribosom ist wie Förderer aus verschiedenen eintretenden Aminosäuren eine Proteinkette zusammenzusetzen.

Gleichzeitig mit t-RNA, auf der eine eigene Aminosäure „sitzt“, Signal" aus der im Zellkern enthaltenen DNA. Entsprechend diesem Signal wird das eine oder andere Protein im Ribosom synthetisiert.

Der dirigierende Einfluss der DNA auf die Proteinsynthese erfolgt nicht direkt, sondern mit Hilfe eines speziellen Zwischenhändlers - Matrix oder Boten-RNA (mRNA oder i-RNA), die im Zellkern synthetisiert unter dem Einfluss von DNA, so dass seine Zusammensetzung die Zusammensetzung der DNA widerspiegelt. Das RNA-Molekül ist sozusagen ein Abguss der DNA-Form. Die synthetisierte mRNA dringt in das Ribosom ein und überträgt sie sozusagen auf diese Struktur planen- in welcher Reihenfolge müssen die in das Ribosom eintretenden aktivierten Aminosäuren miteinander kombiniert werden, um ein bestimmtes Protein zu synthetisieren. Andernfalls, Die in der DNA kodierte genetische Information wird auf die mRNA und dann auf das Protein übertragen.

Das mRNA-Molekül tritt in das Ribosom ein und blitzt Sie. Der Abschnitt davon, der sich gerade im Ribosom befindet, wird bestimmt Kodon (Triplett), interagiert auf ganz spezifische Weise mit einer dafür geeigneten Struktur Triplett (anticodon) in der Transfer-RNA, die die Aminosäure in das Ribosom brachte.

RNA mit eigener Aminosäure übertragen passt zu einem spezifischen mRNA-Codon und verbindet mit ihm; zur nächsten, benachbarten Stelle der i-RNA heftet eine weitere tRNA an eine andere Aminosäure und so weiter, bis die gesamte i-RNA-Kette abgelesen ist, bis alle Aminosäuren in der richtigen Reihenfolge aneinandergereiht sind und ein Proteinmolekül bilden.

Und t-RNA, die die Aminosäure an eine bestimmte Stelle der Polypeptidkette liefert, von seiner Aminosäure befreit und verlässt das Ribosom.

Dann wieder im Zytoplasma Die gewünschte Aminosäure kann sich daran anschließen, und es wieder ertragen es in das Ribosom.

Am Prozess der Proteinsynthese sind nicht nur ein, sondern mehrere Ribosomen, Polyribosomen, gleichzeitig beteiligt.

Die wichtigsten Phasen der Übertragung genetischer Informationen:

Synthese auf DNA wie auf einer i-RNA-Matrize (Transkription)

Synthese in den Ribosomen der Polypeptidkette nach dem in der i-RNA enthaltenen Programm (Translation).

Die Stadien sind universell für alle Lebewesen, aber die zeitlichen und räumlichen Beziehungen dieser Prozesse unterscheiden sich bei Pro- und Eukaryoten.

Bei Eukaryoten Transkription und Translation sind räumlich und zeitlich streng getrennt: Die Synthese verschiedener RNAs erfolgt im Zellkern, danach müssen die RNA-Moleküle den Zellkern verlassen und die Kernmembran passieren. Dann wird die RNA im Zytoplasma zum Ort der Proteinsynthese transportiert - den Ribosomen. Erst danach kommt der nächste Schritt – die Übersetzung.

In Prokaryoten finden Transkription und Translation gleichzeitig statt.

Auf diese Weise,

Der Ort der Synthese von Proteinen und allen Enzymen in der Zelle sind Ribosomen - es ist wie "Fabriken" Protein sozusagen eine Montagehalle, in der alle Materialien geliefert werden, die nötig sind, um die Polypeptidkette eines Proteins aus Aminosäuren zusammenzusetzen. Die Natur des synthetisierten Proteins hängt von der Struktur der i-RNA ab, von der Reihenfolge der darin enthaltenen Nukleoide, und die Struktur der i-RNA spiegelt die Struktur der DNA wider, sodass am Ende die spezifische Struktur des Proteins, also die Reihenfolge der die verschiedenen Aminosäuren darin, hängt von der Reihenfolge der Nukleoide in der DNA von der Struktur der DNA ab.

Die aufgestellte Theorie der Proteinbiosynthese wurde genannt Matrixtheorie. Matrix diese Theorie angerufen weil dass Nukleinsäuren gleichsam die Rolle von Matrizen spielen, in denen alle Informationen über die Abfolge von Aminosäureresten in einem Proteinmolekül festgehalten werden.

Erstellung der Matrixtheorie der Proteinbiosynthese und Entschlüsselung des Aminosäurecodes ist die größte wissenschaftliche Errungenschaft des 20. Jahrhunderts, der wichtigste Schritt zur Aufklärung des molekularen Mechanismus der Vererbung.

Thematische Aufgaben

A1. Welche der Aussagen ist falsch?

1) Der genetische Code ist universell

2) der genetische Code ist degeneriert

3) der genetische Code ist individuell

4) Der genetische Code ist Triplett

A2. Ein DNA-Triplett codiert:

1) die Sequenz der Aminosäuren in einem Protein

2) ein Zeichen des Organismus

3) eine Aminosäure

4) mehrere Aminosäuren

A3. "Interpunktionszeichen" des genetischen Codes

1) Proteinsynthese starten

2) stoppen Sie die Proteinsynthese

3) bestimmte Proteine ​​kodieren

4) codieren eine Gruppe von Aminosäuren

A4. Wenn bei einem Frosch die Aminosäure VALIN durch das GU-Triplett kodiert wird, dann kann diese Aminosäure beim Hund durch Tripletts kodiert werden:

1) GUA und GUG

2) UUC und UCA

3) CCU und CUA

4) UAG und UGA

A5. Die Proteinsynthese ist derzeit abgeschlossen

1) Codonerkennung durch Anticodon

2) Empfang von i-RNA auf Ribosomen

3) das Auftreten eines "Interpunktionszeichens" auf dem Ribosom

4) Aminosäurebindung an tRNA

A6. Geben Sie ein Zellpaar an, in dem eine Person unterschiedliche genetische Informationen enthält?

1) Leber- und Magenzellen

2) Neuron und Leukozyten

3) Muskel- und Knochenzellen

4) Zungenzelle und Ei

A7. Die Funktion der i-RNA im Prozess der Biosynthese

1) Speicherung von Erbinformationen

2) Transport von Aminosäuren zu Ribosomen

3) Übertragung von Informationen an Ribosomen

4) Beschleunigung des Biosyntheseprozesses

A8. Das tRNA-Anticodon besteht aus UCG-Nukleotiden. Welches DNA-Triplett ist dazu komplementär?

1869 entdeckte, isolierte und beschrieb der Schweizer Biochemiker Johann Friedrich Miescher erstmals DNA aus Zellkernen. Aber erst 1944 bewiesen O. Avery, S. McLeod und M. McCarthy die genetische Rolle der DNA, dh es wurde zuverlässig festgestellt, dass die Übertragung von Erbinformationen mit Desoxyribonukleinsäure verbunden ist. Diese Entdeckung war ein starker Faktor, der das Studium der Vererbung auf molekularer Ebene stimulierte. Seitdem hat die rasante Entwicklung der Molekularbiologie und Genetik begonnen.

Nukleinsäuren (von lat. Kern - Kern) sind natürliche hochmolekulare organische Verbindungen, die in lebenden Organismen für die Speicherung und Übertragung erblicher (genetischer) Informationen sorgen. Dazu gehören: Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H), Sauerstoff (O), Phosphor (P). Nukleinsäuren sind unregelmäßige Biopolymere, die aus Monomeren - Nukleotiden - bestehen. Jedes Nukleotid enthält:

· Stickstoffbasis,

· einfacher Kohlenstoff - 5-Kohlenstoff-Zuckerpentose (Ribose oder Desoxyribose),

· Phosphorsäurereste.

Es gibt zwei Arten von Nukleinsäuren: Desoxyribonukleinsäure – DNA, die Desoxyribose enthält, und Ribonukleinsäure – RNA, die Ribose enthält.

Betrachten Sie jede Art von Nukleinsäuren.

DNA findet sich fast ausschließlich im Zellkern, manchmal in Organellen: Mitochondrien, Plastiden. DNA ist eine Polymerverbindung mit einem konstanten (stabilen) Gehalt in der Zelle.

Die Struktur der DNA.Das DNA-Molekül besteht in seiner Struktur aus zwei Polymerketten, die miteinander verbunden und in Form einer Doppelhelix verdrillt sind (Abb. 1).

Ein Modell der DNA-Struktur wurde 1953 von D. Watson und F. Crick erstellt, wofür beide mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurden. Die Breite der Doppelhelix beträgt nur etwa 0,002 Mikrometer (20 Angström), aber ihre Länge ist außergewöhnlich groß – bis zu mehreren zehn und sogar hundert Mikrometern (zum Vergleich: die Länge des größten Proteinmoleküls in seiner ungefalteten Form reicht aus 0,1 Mikrometer nicht überschreiten).

Nukleotide befinden sich in einem Abstand voneinander - 0,34 nm, und es gibt 10 Nukleotide pro Windung der Helix. Das Molekulargewicht der DNA ist groß: Es beträgt Dutzende und sogar Hunderte Millionen. Zum Beispiel das Molekulargewicht (M r) das größte Chromosom von Drosophila ist 7,9 10 10 .

Die grundlegende Struktureinheit einer Kette ist ein Nukleotid, das aus einer stickstoffhaltigen Base, Desoxyribose und einer Phosphatgruppe besteht. DNA enthält 4 Arten von stickstoffhaltigen Basen:

· Purin - Adenin (A) und Guanin (G),

· Pyrimidin - Cytosin (C) und Thymin (T).

Die Gesamtzahl der Purinbasen ist gleich der Summe der Pyrimidinbasen.

DNA-Nukleotide bestehen ebenfalls aus 4 Typen: Adenyl (A), Guanyl (G), Cytidyl (C) und Thymidyl (T) Alle DNA-Nukleotide sind aufgrund von Phosphorsäureresten, die sich zwischen Desoxyribosen befinden, zu einer Polynukleotidkette verbunden. Eine Polynukleotidkette kann bis zu 300.000 oder mehr Nukleotide enthalten.

Somit ist jeder DNA-Strang ein Polynukleotid, in dem Nukleotide in einer streng definierten Reihenfolge angeordnet sind. Stickstoffbasen nähern sich so nah aneinander an, dass sich zwischen ihnen Wasserstoffbrückenbindungen ausbilden. Ein wichtiges Muster zeigt sich deutlich in ihrer Anordnung: Adenin (A) einer Kette ist mit Thymin (T) der anderen Kette durch zwei Wasserstoffbrückenbindungen verbunden, und Guanin (G) einer Kette ist durch drei Wasserstoffbrückenbindungen mit Cytosin verbunden (C) eine andere Kette, was zur Bildung von A-T- und G-C-Paaren führt. Diese Fähigkeit, Nukleotide selektiv zu verbinden, wird Komplementarität genannt, d. h. die räumliche und chemische Entsprechung zwischen Nukleotidpaaren (siehe Abb. 2).

Die Sequenz der Verbindung der Nukleotide einer Kette ist entgegengesetzt (komplementär) zu der in der anderen, d. h. die Ketten, aus denen ein DNA-Molekül besteht, sind multidirektional oder antiparallel. Die Ketten winden sich umeinander und bilden eine Doppelhelix. Eine große Anzahl von Wasserstoffbrücken sorgt für eine starke Verbindung von DNA-Strängen und verleiht dem Molekül Stabilität, während es seine Beweglichkeit beibehält - unter dem Einfluss von Enzymen löst es sich leicht (despiralisiert).

DNA-Replikation (DNA-Reduktion) - der Prozess der Selbstreproduktion (Selbstverdopplung) von Makromolekülen von Nukleinsäuren, der das exakte Kopieren genetischer Informationen und deren Übertragung von Generation zu Generation gewährleistet.

Die DNA-Replikation findet während der Interphase vor der Zellteilung statt. Das Eltern-DNA-Molekül (die Anzahl der DNA-Ketten in einer Zelle beträgt 2n) wird von einem Ende unter der Wirkung von Enzymen abgewickelt, und dann werden Tochter-Polynukleotidketten aus freien Nukleotiden gemäß dem Prinzip der Komplementarität auf beiden Ketten vervollständigt. Als Ergebnis von Matrixreaktionen entstehen zwei Tochter-DNA-Moleküle derselben Nukleotidzusammensetzung, bei denen eine der Ketten die alte Elternkette und die andere eine neue, neu synthetisierte ist (die DNA-Menge in der Zelle wird 4n = 2 x 2n).

Funktionen der DNA.

1. Speicherung von Erbinformationen über die Struktur von Proteinen oder ihren einzelnen Organellen. Die kleinste Einheit der Erbinformation nach einem Nukleotid sind drei aufeinanderfolgende Nukleotide – ein Triplett. Die Abfolge von Tripletts in einer Polynukleotidkette bestimmt die Abfolge von Aminosäuren eines Proteinmoleküls (der Primärstruktur eines Proteins) und stellt ein Gen dar. DNA ist zusammen mit Proteinen Teil von Chromatin, der Substanz, aus der die Chromosomen des Zellkerns bestehen.

2. Übertragung von Erbinformationen durch Replikation bei der Zellteilung von der Mutterzelle auf die Tochter.

3. Umsetzung von Erbinformationen (in Form von Genen gespeichert) als Ergebnis von Matrixreaktionen der Biosynthese durch die Produktion zell- und organismusspezifischer Proteine. Gleichzeitig werden an einer ihrer Ketten nach dem Prinzip der Komplementarität Boten-RNA-Moleküle aus den Nukleotiden der das Molekül umgebenden Umgebung synthetisiert.

RNA ist eine Verbindung mit einem schwankenden (labilen) Gehalt in der Zelle.

Die Struktur der RNA.RNA-Moleküle sind in ihrer Struktur kleiner als DNA-Moleküle mit einem Molekulargewicht von 20-30 Tausend (tRNA) bis 1 Million (rRNA), RNA ist ein einzelsträngiges Molekül, das genauso aufgebaut ist wie eine der DNA-Ketten . RNA-Monomere - Nukleotide bestehen aus einer stickstoffhaltigen Base, Ribose (Pentose) und einer Phosphatgruppe. RNA enthält 4 stickstoffhaltige Basen:

· Purin - Adenin (A);

· Pyrimidin - Guanin (G), Cytosin (C), Uracil (U).

In RNA wird Thymin durch Uracil ersetzt, das ihm strukturell nahe steht (Nukleotid - Uridyl). Nukleotide sind aufgrund von Phosphorsäureresten, die sich zwischen Ribosen befinden, in einer Polynukleotidkette auf die gleiche Weise wie in DNA verbunden.

Lage in der Zelle Unter RNA gibt es: nukleäre, zytoplasmatische, mitochondriale, plastide.

Nach Funktion Unter den RNAs gibt es: Transport, Information und Ribosomen.

Transfer-RNAs (tRNAs) - einzelsträngig, aber mit einer dreidimensionalen "Kleeblatt"-Struktur, die durch intramolekulare Wasserstoffbrückenbindungen erzeugt wird (Abb. 3). tRNA-Moleküle sind die kürzesten. Bestehen aus 80-100 Nukleotiden. Sie machen etwa 10 % des gesamten RNA-Gehalts in der Zelle aus. Sie übertragen aktivierte Aminosäuren (jede tRNA hat ihre eigene Aminosäure, insgesamt sind 61 tRNAs bekannt) während der Proteinbiosynthese in der Zelle auf Ribosomen.“

Informative (Matrix) RNA (mRNA, mRNA) - ein einzelsträngiges Molekül, das als Ergebnis der Transkription auf einem DNA-Molekül (Kopien von Genen) im Kern gebildet wird und Informationen über die Primärstruktur eines Proteinmoleküls an den Ort der Proteinsynthese in Ribosomen trägt. Ein mRNA-Molekül kann aus 300-3000 Nukleotiden bestehen. Der Anteil der mRNA macht 0,5-1 % des gesamten RNA-Gehalts in der Zelle aus.

Ribosomale RNA (rRNA) - die größten einzelsträngigen Moleküle, die komplexe Komplexe mit Proteinen bilden, die die Struktur von Ribosomen unterstützen, auf denen die Proteinsynthese stattfindet.

rRNA macht etwa 90 % des gesamten RNA-Gehalts in der Zelle aus.

Die gesamte genetische Information eines Organismus (die Struktur seiner Proteine) ist in seiner DNA enthalten, die aus zu Genen kombinierten Nukleotiden besteht. Denken Sie daran, dass ein Gen eine Einheit von Erbinformationen (ein Abschnitt eines DNA-Moleküls) ist, die Informationen über die Struktur eines Proteins - eines Enzyms - enthält. Die Gene, die die Eigenschaften von Organismen bestimmen, werden genannt strukturell. Und die Gene, die die Expression von Strukturgenen regulieren, werden genannt regulatorisch. Die Manifestation (Ausprägung) eines Gens (Realisierung der Erbinformation) erfolgt wie folgt:

Für die Umsetzung der Genexpression gibt es einen genetischen Code – eine streng geordnete Beziehung zwischen Nukleotidbasen und Aminosäuren (Tabelle 12).

Tabelle 12 Genetischer Code

Grundlegende Eigenschaften des genetischen Codes.

Triplett- Die Codierung von Aminosäuren erfolgt durch Tripletts (Tripletts) von Basen von Nukleotiden. Die Anzahl der codierenden Tripletts beträgt 64 (4 Arten von Nukleotiden: A, T, C, G, 4 3 = 64).

EindeutigkeitJedes Triplett codiert nur eine Aminosäure.

Entartung- die Anzahl der codierenden Tripletts die Anzahl der Aminosäuren übersteigt (64 > 20). Es gibt Aminosäuren, die von mehr als einem Triplett codiert werden (solche Aminosäuren kommen häufiger in Proteinen vor). Es gibt drei Tripletts, die für keine Aminosäure kodieren (UAA, UAG, UGA). Sie werden "Nonsense-Codons" genannt und spielen die Rolle von "Stoppsignalen", was das Ende der Genaufzeichnung bedeutet (die Gesamtzahl der codierenden Codons beträgt 61).

Nicht überlappend (Kontinuität) - Das Ablesen von DNA-Tripletts während der mRNA-Synthese verläuft strikt entlang dreier aufeinanderfolgender Nukleotide, ohne benachbarte Codons zu überlappen. Es gibt keine "Satzzeichen" innerhalb des Gens.

Vielseitigkeit - die gleichen Tripletts kodieren für die gleichen Aminosäuren in allen auf der Erde lebenden Organismen.

Gängige Abkürzungen für Aminosäurenamen:

FEN - Phenylalanin; GIS - Histidin;

LEI - Leucin; GLN - Glutamin;

ILE - Isoleucin; GLU - Glutaminsäure;

MET - Methionin; LYS - Lysin;

VAL - Valin; ASN - Asparagin;

SER - Serie; ASP - Asparaginsäure;

PRO - Prolin; CIS - Cystein;

TPE - Threonin; DREI - Tryptophan;

ALA - Alanin; ARG - Arginin;

TIR - Tyrosin; GLI - Glycin.

Somit ist der DNA-Träger aller Erbinformationen in der Zelle nicht direkt an der Proteinsynthese (also der Umsetzung dieser Erbinformation) beteiligt. In tierischen und pflanzlichen Zellen sind DNA-Moleküle durch eine Kernmembran vom Zytoplasma getrennt.Plasma, wo die Proteinsynthese stattfindet. Vom Zellkern wird zu den Ribosomen – den Orten des Proteinaufbaus – ein Vermittler geschickt, der die kopierte Information trägt und in der Lage ist, durch die Poren der Kernmembran zu gelangen. Ein solcher Vermittler ist die Boten-RNA, die an Matrixreaktionen beteiligt ist.

Matrixreaktionen - Dies sind Reaktionen zur Synthese neuer Verbindungen auf der Grundlage "alter" Makromoleküle, die als Matrix, dh als Form, als Modell zum Kopieren neuer Moleküle dienen. Die Matrixreaktionen zur Realisierung von Erbinformationen, an denen DNA und RNA beteiligt sind, sind:

1. DNA Replikation- Verdoppelung von DNA-Molekülen, wodurch die Übertragung genetischer Informationen von Generation zu Generation erfolgt. Die Matrix ist die mütterliche DNA, und die gemäß dieser Matrix neu gebildeten sind die Tochter, neu synthetisierte 2 DNA-Moleküle (Abb. 4).

2. Transkription(lat. Transkription - Umschreiben) ist die Synthese von RNA-Molekülen nach dem Prinzip der Komplementarität auf der Vorlage einer der DNA-Ketten. Tritt im Kern unter der Wirkung des Enzyms DNA-abhängig - RNA-Polymerase auf. Boten-RNA ist eine davonnichtsträngiges Molekül, und die Kodierung des Gens stammt von einem Strang eines doppelsträngigen DNA-Moleküls. Wenn sich Nukleotid G im transkribierten DNA-Strang befindet, dann schließt die DNA-Polymerase C in die mRNA ein; wenn es T ist, dann schließt es A in die mRNA ein; wenn es T ist, schließt es Y ein (Thymin T ist nicht in der RNA enthalten; Abb. 5). Die Sprache der DNA-Tripletts wird in die Sprache der mRNA-Codons übersetzt (Tripletts in mRNA werden Codons genannt).

Als Ergebnis der Transkription verschiedener Gene werden alle Arten von RNA synthetisiert. Dann treten mRNA, tRNA, rRNA durch die Poren in der Kernhülle in das Zytoplasma der Zelle ein, um ihre Funktionen zu erfüllen.

3. Sendung(lat. translatio - Übertragung, Übersetzung) ist die von Ribosomen durchgeführte Synthese von Polypeptidketten von Proteinen auf einer reifen mRNA-Matrix. Es gibt mehrere Phasen in diesem Prozess:

Die erste Stufe ist die Initiation (der Beginn der Synthese - Ketten). Im Zytoplasma dringt ein Ribosom in eines der Enden der mRNA ein (genau dasjenige, von dem aus die Synthese des Moleküls im Zellkern begann) und beginnt mit der Synthese des Polypeptids. Das tRNA-Molekül, das die Aminosäure Methionin (tRNA Meth) transportiert, verbindet sich mit dem Ribosom und heftet sich an den Anfang der mRNA-Kette (immer mit dem AUG-Code). Neben der ersten tRNA (die nichts mit dem synthetisierenden Protein zu tun hat) wird eine zweite tRNA mit einer Aminosäure angehängt. Handelt es sich bei dem Anticodon um tRNA, entsteht zwischen den Aminosäuren eine Peptidbindung, die von einem bestimmten Enzym gebildet wird. Danach verlässt die tRNA das Ribosom (geht für eine neue Aminosäure ins Zytoplasma) und die mRNA bewegt sich um ein Codon.

Die zweite Stufe ist die Verlängerung (Kettenverlängerung). Das Ribosom bewegt sich nicht glatt entlang des mRNA-Moleküls, sondern intermittierend Triplett für Triplett. Die dritte tRNA mit der Aminosäure bindet mit ihrem Anticodon an das Codon der mRNA. Wenn die Komplementarität der Bindung hergestellt ist, macht das Ribosom einen weiteren Schritt ein "Codon", und das spezifische Enzym "vernetzt" die zweite und dritte Aminosäure mit einer Peptidbindung - eine Peptidkette wird gebildet. Aminosäuren in der wachsenden Polypeptidkette sind in der Sequenz verbunden, in der sich die sie codierenden mRNA-Codons befinden (Fig. 6).

Die dritte Stufe ist der Abbruch (Ende der Synthese) der Kette. Tritt auf, wenn das Ribosom eines der drei "Nonsense-Codons" (UAA, UAG, UGA) übersetzt. Ribosomen springen von der mRNA ab, die Proteinsynthese ist abgeschlossen.

Wenn man also die Reihenfolge der Anordnung von Aminosäuren in einem Proteinmolekül kennt, ist es möglich, die Reihenfolge der Nukleotide (Tripletts) in der mRNA-Kette und daraus die Reihenfolge der Nukleotidpaare im DNA-Abschnitt und umgekehrt zu bestimmen das Prinzip der Nukleotidkomplementarität berücksichtigen.

Natürlich können im Verlauf von Matrixreaktionen aus beliebigen Gründen (natürlich oder künstlich) Veränderungen auftreten - Mutationen. Dies sind Genmutationen auf molekularer Ebene - das Ergebnis verschiedener Schäden in DNA-Molekülen. Genmutationen, die auf molekularer Ebene auftreten, betreffen normalerweise ein oder mehrere Nukleotide. Alle Formen von Genmutationen lassen sich in zwei große Gruppen einteilen.

Erste Gruppe- Rahmenverschiebung - ist eine Insertion oder Deletion von einem oder mehreren Nukleotidpaaren. Je nach Ort der Verletzung ändert sich das eine oder andere Codon. Dies ist der schwerste Genschaden, da völlig andere Aminosäuren in das Protein eingebaut werden.

Solche Deletionen und Insertionen machen 80 % aller spontanen Genmutationen aus.

Die schädlichste Wirkung haben die sogenannten Nonsense-Mutationen, die mit dem Auftreten von Terminator-Codons verbunden sind, die einen Stopp bewirkenku-Proteinsynthese. Dies kann zu einem vorzeitigen Abbruch der Proteinsynthese führen, die schnell abgebaut wird. Das Ergebnis ist Zelltod oder eine Veränderung in der Natur der individuellen Entwicklung.

Mutationen, die mit Substitution, Deletion oder Insertion im codierenden Teil eines Gens verbunden sind, erscheinen phänotypisch als Substitution von Aminosäuren in einem Protein. Je nach Art der Aminosäuren und der funktionellen Bedeutung des geschädigten Bereichs kommt es zu einem vollständigen oder teilweisen Verlust der funktionellen Aktivität des Proteins. Dies äußert sich in der Regel in einer Abnahme der Lebensfähigkeit, einer Veränderung der Eigenschaften von Organismen usw.

Zweite Gruppesind Genmutationen mit dem Austausch von Basenpaaren von Nukleotiden. Es gibt zwei Arten von Basensubstitutionen:

1. Übergang- Austausch eines Purins gegen eine Purinbase (A für G oder G für A) oder eines Pyrimidins durch ein Pyrimidin (C für T oder T für C).

2. Umwandlung- Ersatz einer Purinbase durch eine Pyrimidinbase oder umgekehrt (A für C oder G für T oder A für Y).

Ein markantes Beispiel für eine Transversion ist die Sichelzellenanämie, die aufgrund einer erblichen Störung in der Hämoglobinstruktur auftritt. In dem mutierten Gen, das für eine der Hämoglobinketten kodiert, ist nur ein Nukleotid gebrochen, und Adenin ist in der mRNA durch Uracil (GAA durch GUA) ersetzt.

Dadurch verändert sich der biochemische Phänotyp, in der Hämoglobinkette wird Glutaminsäure durch Valin ersetzt. Dieser Austausch verändert die Oberfläche des Hämoglobin-Moleküls: Statt einer bikonkaven Scheibe werden Erythrozyten-Zellen zu Sichelzellen und verstopfen entweder kleine Gefäße oder werden schnell aus dem Kreislauf entfernt, was schnell zur Folge hat Anämie.

Somit ist die Bedeutung von Genmutationen für das Leben eines Organismus nicht dieselbe:

· einige „stille Mutationen“ beeinflussen die Struktur und Funktion des Proteins nicht (z. B. eine Nukleotidsubstitution, die nicht zu einer Aminosäuresubstitution führt);

· einige Mutationen führen zum vollständigen Verlust der Proteinfunktion und zum Zelltod (z. B. Nonsense-Mutationen);

· andere Mutationen - mit einer qualitativen Veränderung von mRNA und Aminosäuren führen zu einer Veränderung der Eigenschaften des Organismus;

· und schließlich wirken sich einige Mutationen, die die Eigenschaften von Proteinmolekülen verändern, schädlich auf die Vitalaktivität von Zellen aus - solche Mutationen verursachen einen schweren Krankheitsverlauf (z. B. Transversionen).

Tertiärstruktur der RNA

Sekundärstruktur der RNA

Das Ribonukleinsäuremolekül ist aus einer einzigen Polynukleotidkette aufgebaut. Getrennte Abschnitte der RNA-Kette bilden aufgrund von Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den komplementären stickstoffhaltigen Basen A-U und G-C spiralförmige Schleifen – „Haarnadeln“. Abschnitte der RNA-Kette in solchen helikalen Strukturen sind antiparallel, aber nicht immer vollständig komplementär, sie enthalten ungepaarte Nukleotidreste oder sogar einzelsträngige Schleifen, die nicht in die Doppelhelix passen. Das Vorhandensein spiralisierter Regionen ist charakteristisch für alle Arten von RNA.

Einzelsträngige RNAs zeichnen sich durch eine kompakte und geordnete Tertiärstruktur aus, die aus der Wechselwirkung helikaler Elemente der Sekundärstruktur entsteht. So ist es möglich, zusätzliche Wasserstoffbrückenbindungen zwischen ausreichend weit voneinander entfernten Nukleotidresten oder Bindungen zwischen OH-Gruppen von Riboseresten und Basen zu bilden. Die Tertiärstruktur der RNA wird durch zweiwertige Metallionen wie Mg 2+ -Ionen stabilisiert, die nicht nur an Phosphatgruppen, sondern auch an Basen binden.

Bei Matrixsynthesereaktionen entstehen Polymere, deren Struktur vollständig durch die Struktur der Matrix bestimmt wird. Matrixsynthesereaktionen basieren auf komplementären Wechselwirkungen zwischen Nukleotiden.

Replikation (Reduplikation, DNA-Verdopplung)

Matrix- mütterlicher DNA-Strang
Produkt- neu synthetisierter Strang der Tochter-DNA
Komplementarität zwischen Nukleotiden des Eltern- und Tochterstrangs der DNA

Die DNA-Doppelhelix entwindet sich in zwei Einzelstränge, dann vervollständigt das DNA-Polymerase-Enzym jeden Einzelstrang nach dem Prinzip der Komplementarität zu einem Doppelstrang.

Transkription (RNA-Synthese)

Matrix- kodierender DNA-Strang
Produkt– RNS
Komplementarität zwischen cDNA- und RNA-Nukleotiden

In einem bestimmten Abschnitt der DNA werden Wasserstoffbrückenbindungen aufgebrochen, wodurch zwei Einzelstränge entstehen. Auf einem davon wird nach dem Prinzip der Komplementarität mRNA aufgebaut. Dann löst es sich und geht ins Zytoplasma, und die DNA-Ketten werden wieder miteinander verbunden.

Translation (Proteinsynthese)

Matrix– mRNA
Produkt- Protein
Komplementarität zwischen Nukleotiden von mRNA-Codons und Nukleotiden von Anticodons von tRNA, die Aminosäuren bringen

Innerhalb des Ribosoms werden tRNA-Anticodons nach dem Prinzip der Komplementarität an mRNA-Codons gebunden. Das Ribosom verbindet die von der tRNA eingebrachten Aminosäuren zu einem Protein.

7. Bildung einer Polypeptidkette, die sequentiell abgegeben wird mRNA tRNA mit den entsprechenden Aminosäuren entsteht auf Ribosomen(Abb. 3.9).

Ribosomen sind Nukleoproteinstrukturen, die drei Arten von rRNA und mehr als 50 spezifische ribosomale Proteine ​​umfassen. Ribosomen besteht aus kleinen und großen Untereinheiten. Die Initiierung der Synthese der Polypeptidkette beginnt mit der Anheftung der kleinen Untereinheit des Ribosoms an die Bindungsstelle weiter mRNA und tritt immer unter Beteiligung einer speziellen Art von Methionin-tRNA auf, die an das AUG-Methionin-Codon bindet und an die sogenannte P-Stelle anlagert große Untereinheit des Ribosoms.

Reis. 3.9. Synthese einer Polypeptidkette an einem Ribosom Die Transkription von mRNA und ihr Transfer durch die Kernmembran in das Cytoplasma der Zelle werden ebenfalls gezeigt.

Nächste mRNA-Codon, lokalisiert nach dem AUG-initiierenden Codon, fällt in die A-Stelle der großen Untereinheit Ribosomen, wo es für die Wechselwirkung mit einer Amino-Acyl-tRNA, die das entsprechende Anticodon hat, "substituiert" wird. Nachdem eine geeignete tRNA an das in der A-Stelle befindliche mRNA-Codon bindet, wird mithilfe der Peptidyltransferase, die Teil der großen Untereinheit des Ribosoms ist, eine Peptidbindung gebildet und Aminoacyl-tRNA in Peptidyl-tRNA umgewandelt. Dies bewirkt, dass das Ribosom ein Codon vorrückt, die gebildete Peptidyl-tRNA zur P-Stelle verschiebt und die A-Stelle freisetzt, die das nächste mRNA-Codon in der Reihenfolge einnimmt, bereit, mit einer Aminoacyl-tRNA kombiniert zu werden, die ein geeignetes Anticodon hat ( Abb. 3.10).

Durch wiederholte Wiederholung des beschriebenen Vorgangs kommt es zu einem Wachstum der Polypeptidkette. Ribosom ziehen um entlang mRNA, Freigabe seiner initiierenden Website. An der Initiationsstelle wird der nächste aktive ribosomale Komplex zusammengesetzt und die Synthese einer neuen Polypeptidkette beginnt. So können mehrere aktive Ribosomen ein mRNA-Molekül zu einem Polysom ​​verbinden. Die Synthese des Polypeptids wird fortgesetzt, bis eines der drei Stoppcodons in der A-Stelle gefunden wird. Das Stoppcodon wird von einem spezialisierten Terminationsprotein erkannt, das die Synthese terminiert und die Trennung der Polypeptidkette vom Ribosom und vom Ribosom erleichtert mRNA.

Reis. 3.10. Synthese einer Polypeptidkette an einem Ribosom. Ein detailliertes Diagramm der Addition einer neuen Aminosäure an die wachsende Polypeptidkette und die Beteiligung der A- und P-Regionen der großen Untereinheit des Ribosoms an diesem Prozess.

Ribosom und mRNA ebenfalls trennen und bereit sind, eine neue Synthese der Polypeptidkette zu starten (siehe Abb. 3.9). Es bleibt nur daran zu erinnern, dass Proteine ​​​​die Hauptmoleküle sind, die die lebenswichtige Aktivität der Zelle und des Organismus gewährleisten. Sie sind Enzyme, die für den komplexesten Stoffwechsel sorgen, und Strukturproteine, die das Skelett der Zelle bilden und die interzelluläre Substanz bilden, und transportieren Proteine ​​​​vieler Substanzen im Körper, wie Hämoglobin, das Sauerstoff transportiert, und Proteinkanäle, die dafür sorgen Eindringen in die Zelle und Entfernung verschiedener Verbindungen.

a) An den Ribosomen des granulären ER werden Proteine ​​synthetisiert, die dann sind

Entweder werden sie aus der Zelle entfernt (Exportproteine),
oder sind Teil bestimmter Membranstrukturen (Membran eigentlich, Lysosomen etc.).

b) Gleichzeitig dringt die am Ribosom synthetisierte Peptidkette mit ihrem Leader-Ende durch die Membran in den Hohlraum des ER ein, wo dann das gesamte Protein erscheint und seine Tertiärstruktur gebildet wird.

2. Hier (im Lumen von EPS-Tanks) beginnt die Modifikation von Proteinen - ihre Bindung an Kohlenhydrate oder andere Komponenten.

8. Mechanismen der Zellteilung.

Nukleinsäuren.

Nukleinsäuren (NA) wurden erstmals 1869 vom Schweizer Biochemiker Friedrich Miescher entdeckt.

NCs sind lineare unverzweigte Heteropolymere, deren Monomere durch Phosphodiesterbindungen verbundene Nukleotide sind.

Ein Nukleotid besteht aus:

Stickstoffbase

Purin (Adenin (A) und Guanin (G) - ihre Moleküle bestehen aus 2 Ringen: 5- und 6-gliedrig),

Pyrimidin (Cytosin (C), Thymin (T) und Uracil (U) - ein sechsgliedriger Ring);

Kohlenhydrat (5-Kohlenstoff-Zuckerring): Ribose oder Desoxyribose;

Phosphorsäurereste.

Es gibt 2 Arten von NK: DNA und RNA. NCs dienen der Speicherung, Vervielfältigung und Implementierung genetischer (erblicher) Informationen. Diese Informationen sind in Form von Nukleotidsequenzen kodiert. Die Nukleotidsequenz spiegelt die Primärstruktur von Proteinen wider. Die Entsprechung zwischen Aminosäuren und den Nukleotidsequenzen, die sie kodieren, wird als bezeichnet genetischer Code. Einheit genetischer Code DNA und RNA ist Triplett- eine Sequenz von drei Nukleotiden.

Arten von stickstoffhaltigen Basen	A, G, C, T	A, G, C, Bei
Arten von Pentosen	β,D-2-Desoxyribose	β,D-Ribose
sekundäre Struktur	Regulär, besteht aus 2 komplementären Ketten	Unregelmäßig, einige Abschnitte einer Kette bilden eine Doppelhelix
Molekulargewicht (Anzahl der Nukleotideinheiten in der Primärkette) oder von 250 bis 1,2 x 10 5 kDa (Kilodalton)	Ungefähr Tausende, Millionen	Etwa Zehner und Hunderter
Lokalisierung in der Zelle	Zellkern, Mitochondrien, Chloroplasten, Zentriolen	Nukleolus, Zytoplasma, Ribosomen, Mitochondrien und Plastiden
	Speicherung, Übertragung und Vervielfältigung in mehreren Generationen von Erbinformationen	Umsetzung der Erbinformation

DNA (Desoxyribonukleinsäure) eine Nukleinsäure ist, deren Monomere Desoxyribonukleotide sind; es ist der mütterliche Träger der genetischen Information. Diese. alle Informationen über Aufbau, Funktion und Entwicklung einzelner Zellen und des gesamten Organismus werden in Form von DNA-Nukleotidsequenzen festgehalten.

Die Primärstruktur der DNA ist ein einzelsträngiges Molekül (Phagen).

Eine weitere Packung des Polymermakromoleküls wird als Sekundärstruktur bezeichnet. 1953 entdeckten James Watson und Francis Crick die Sekundärstruktur der DNA, die Doppelhelix. In dieser Helix befinden sich die Phosphatgruppen auf der Außenseite der Helices, während die Basen auf der Innenseite in Abständen von 0,34 nm liegen. Die Ketten werden durch Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Basen zusammengehalten und sind umeinander und um eine gemeinsame Achse verdrillt.

Die Basen in antiparallelen Strängen bilden aufgrund von Wasserstoffbrückenbindungen komplementäre (gegenseitig komplementäre) Paare: A = T (2 Anschlüsse) und G ≡ C (3 Anschlüsse).

Das Phänomen der Komplementarität in der DNA-Struktur wurde 1951 von Erwin Chargaff entdeckt.

Chargaffsche Regel: Die Anzahl der Purinbasen ist immer gleich der Anzahl der Pyrimidinbasen (A+G)=(T+C).

Die Tertiärstruktur der DNA ist die weitere Faltung eines doppelsträngigen Moleküls zu Schleifen aufgrund von Wasserstoffbrückenbindungen zwischen benachbarten Windungen der Helix (Supercoiling).

Die Quartärstruktur der DNA sind die Chromatiden (2 Stränge des Chromosoms).

Röntgenmuster von DNA-Fasern, die erstmals von Morris Wilkins und Rosalind Franklin aufgenommen wurden, weisen darauf hin, dass das Molekül eine spiralförmige Struktur hat und mehr als eine Polynukleotidkette enthält.

Es gibt mehrere DNA-Familien: A-, B-, C-, D-, Z-Formen. In Zellen wird normalerweise die B-Form gefunden. Alle Formen außer Z sind rechtsgängige Spiralen.

Replikation (Selbstvervielfältigung) von DNA - Dies ist einer der wichtigsten biologischen Prozesse, die die Reproduktion genetischer Informationen gewährleisten. Die Replikation beginnt mit der Trennung zweier komplementärer Stränge. Jeder Strang dient als Matrize für die Bildung eines neuen DNA-Moleküls. Enzyme sind am Prozess der DNA-Synthese beteiligt. Jedes der beiden Tochtermoleküle enthält zwangsläufig eine alte und eine neue Helix. Das neue DNA-Molekül ist hinsichtlich der Nukleotidsequenz absolut identisch mit dem alten. Diese Replikationsmethode stellt sicher, dass die Informationen, die im ursprünglichen DNA-Molekül aufgezeichnet wurden, in den Tochtermolekülen exakt reproduziert werden.

Als Ergebnis der Replikation eines DNA-Moleküls werden zwei neue Moleküle gebildet, die eine exakte Kopie des ursprünglichen Moleküls sind - Matrizen. Jedes neue Molekül besteht aus zwei Ketten – einer der Eltern und einer der Schwester. Dieser Mechanismus der DNA-Replikation heißt halbkonservativ.

Reaktionen, bei denen ein Heteropolymermolekül als Matrix (Form) für die Synthese eines anderen Heteropolymermoleküls mit komplementärer Struktur dient, werden als bezeichnet matrixartige Reaktionen. Werden bei der Reaktion Moleküle des gleichen Stoffes gebildet, die als Matrix dienen, so heißt die Reaktion autokatalytisch. Bilden sich im Verlauf einer Reaktion auf der Matrix eines Stoffes Moleküle eines anderen Stoffes, so spricht man von einer solchen Reaktion heterokatalytisch. Somit ist die DNA-Replikation (d. h. die DNA-Synthese auf einer DNA-Matrize). autokatalytische Reaktion der Matrixsynthese.

Reaktionen vom Matrixtyp umfassen:

DNA-Replikation (Synthese von DNA auf einer DNA-Vorlage),

DNA-Transkription (Synthese von RNA auf einer DNA-Vorlage),

RNA-Translation (Proteinsynthese auf einer RNA-Vorlage).

Es gibt jedoch auch andere Reaktionen vom Matrizentyp, beispielsweise die RNA-Synthese an einer RNA-Matrize und die DNA-Synthese an einer RNA-Matrize. Die letzten beiden Arten von Reaktionen werden beobachtet, wenn eine Zelle mit bestimmten Viren infiziert ist. Synthese von DNA auf einer RNA-Matrize ( umgekehrte Transkription) ist in der Gentechnik weit verbreitet.

Alle Matrixprozesse bestehen aus drei Stadien: Initiation (Anfang), Elongation (Fortsetzung) und Termination (Ende).

Die DNA-Replikation ist ein komplexer Prozess, an dem Dutzende von Enzymen beteiligt sind. Die wichtigsten von ihnen sind DNA-Polymerasen (mehrere Arten), Primasen, Topoisomerasen, Ligasen und andere. Das Hauptproblem bei der DNA-Replikation besteht darin, dass in verschiedenen Ketten eines Moleküls Phosphorsäurereste in verschiedene Richtungen gerichtet sind, das Kettenwachstum jedoch nur von dem Ende aus erfolgen kann, das mit der OH-Gruppe endet. Daher in der replizierten Region, die aufgerufen wird Replikationsgabel, läuft der Replikationsprozess auf verschiedenen Ketten unterschiedlich ab. Auf einer der Ketten, die als führende bezeichnet wird, findet eine kontinuierliche DNA-Synthese auf der DNA-Matrize statt. Auf der anderen Kette, die als nachlaufende Kette bezeichnet wird, erfolgt zuerst die Bindung. Grundierung- ein spezifisches RNA-Fragment. Der Primer dient als Primer für die Synthese eines sogenannten DNA-Fragments Okazaki-Fragment. Anschließend wird der Primer entfernt und die Okazaki-Fragmente werden zu einem Einzelstrang des DNA-Ligase-Enzyms fusioniert. Die DNA-Replikation wird begleitet Wiedergutmachungen– Korrektur von Fehlern, die bei der Replikation zwangsläufig auftreten. Es gibt viele Wiedergutmachungsmechanismen.

Die Replikation findet vor der Zellteilung statt. Dank dieser Fähigkeit der DNA erfolgt die Übertragung der Erbinformation von der Mutterzelle auf die Tochterzellen.

RNA (Ribonukleinsäure) ist eine Nukleinsäure, deren Monomere Ribonukleotide sind.

Innerhalb eines RNA-Moleküls gibt es mehrere Regionen, die zueinander komplementär sind. Zwischen diesen komplementären Stellen werden Wasserstoffbrückenbindungen gebildet. Dadurch wechseln sich doppelsträngige und einzelsträngige Strukturen in einem RNA-Molekül ab, und die Gesamtkonformation des Moleküls ähnelt einem Kleeblatt.

Die stickstoffhaltigen Basen, aus denen RNA besteht, sind in der Lage, Wasserstoffbrückenbindungen mit komplementären Basen sowohl in DNA als auch in RNA zu bilden. In diesem Fall bilden stickstoffhaltige Basen Paare A=U, A=T und G≡C. Dadurch ist es möglich, Informationen von DNA auf RNA, von RNA auf DNA und von RNA auf Proteine ​​zu übertragen.

Es gibt drei Haupttypen von RNA, die in Zellen vorkommen und unterschiedliche Funktionen erfüllen:

1. Informativ, oder Matrix RNA (mRNA oder mRNA). Funktion: Matrix der Proteinsynthese. Macht 5 % der zellulären RNA aus. Überträgt während der Proteinsynthese genetische Informationen von der DNA auf die Ribosomen. In eukaryontischen Zellen wird mRNA (mRNA) durch spezifische Proteine ​​stabilisiert. Dadurch ist es möglich, die Proteinbiosynthese auch bei inaktivem Zellkern fortzusetzen.

mRNA ist eine lineare Kette mit mehreren Regionen mit unterschiedlichen funktionellen Rollen:

a) am 5"-Ende befindet sich eine Kappe ("cap") - sie schützt mRNA vor Exonukleasen,

b) ihr folgt eine untranslatierte Region, komplementär zum rRNA-Abschnitt, der in der kleinen Untereinheit des Ribosoms enthalten ist,

c) Translation (Lesen) von mRNA beginnt mit dem Initiationscodon AUG, das Methionin kodiert,

d) auf das Startcodon folgt der kodierende Teil, der Informationen über die Sequenz der Aminosäuren im Protein enthält.

2. Ribosomal, oder ribosomal RNA (rRNA). Macht 85 % der zellulären RNA aus. In Kombination mit einem Protein ist es Teil der Ribosomen, bestimmt die Form der großen und kleinen ribosomalen Untereinheiten (50-60S- und 30-40S-Untereinheiten). Sie nehmen an der Übersetzung teil – sie lesen Informationen aus der mRNA bei der Proteinsynthese.

Untereinheiten und ihre konstituierenden rRNAs werden üblicherweise durch ihre Sedimentationskonstante bezeichnet. S - Sedimentationskoeffizient, Svedberg-Einheiten. Der S-Wert charakterisiert die Sedimentationsgeschwindigkeit von Partikeln während der Ultrazentrifugation und ist proportional zu ihrem Molekulargewicht. (Zum Beispiel wird prokaryotische rRNA mit einem Sedimentationskoeffizienten von 16 Svedberg-Einheiten als 16S-rRNA bezeichnet).

So werden mehrere Arten von rRNA isoliert, die sich in der Länge der Polynukleotidkette, Masse und Lokalisierung in Ribosomen unterscheiden: 23-28S, 16-18S, 5S und 5.8S. Sowohl prokaryotische als auch eukaryotische Ribosomen enthalten 2 verschiedene hochpolymere RNAs, eine für jede Untereinheit, und eine RNA mit niedrigem Molekulargewicht, die 5S-RNA. Eukaryotische Ribosomen enthalten auch niedermolekulare 5,8S-RNA. Zum Beispiel in Prokaryoten die Synthese von 23S-, 16S- und 5S-rRNA, in Eukaryoten - 18S, 28S, 5S und 5.8S.

80S Ribosom (eukaryotisch)

Kleine 40S-Untereinheit Große 60S-Untereinheit

18SrRNA (~2000 Nukleotide), - 28SrRNA (~4000 nt),

5,8SrRNA (~155 nt),

5SrRNA (~121 nt),

~30 Proteine. ~45 Proteine.

70S-Ribosom (prokaryotisch)

Kleine 30S-Untereinheit Große 50S-Untereinheit

16SrRNA, - 23SrRNA,

~20 Proteine. ~30 Proteine.

Ein großes Molekül hochpolymerer rRNA (Sedimentationskonstante 23-28S, lokalisiert in 50-60S Ribosomen-Untereinheiten.

Ein kleines Molekül hochpolymerer rRNA (Sedimentationskonstante 16-18S, lokalisiert in 30-40S Ribosomen-Untereinheiten.

In ausnahmslos allen Ribosomen gibt es eine niederpolymere 5S-rRNA, die in den 50-60S-Untereinheiten der Ribosomen lokalisiert ist.

Die niederpolymere rRNA mit einer Sedimentationskonstante von 5,8S ist nur für eukaryotische Ribosomen charakteristisch.

Somit umfasst die Zusammensetzung von Ribosomen drei Typen von rRNA in Prokaryoten und vier Typen von rRNA in Eukaryoten.

Die Primärstruktur der rRNA ist eine Polyribonukleotidkette.

Die Sekundärstruktur der rRNA ist die Spiralisierung der Polyribonukleotidkette auf sich selbst (einzelne Abschnitte der RNA-Kette bilden spiralförmige Schleifen – „Haarnadeln“).

Die Tertiärstruktur hochpolymerer rRNAs ist das Zusammenspiel helikaler Elemente der Sekundärstruktur.

3. Transport RNA (tRNA). Macht 10 % der zellulären RNA aus. Transportiert eine Aminosäure zum Ort der Proteinsynthese, d.h. zu Ribosomen. Jede Aminosäure hat ihre eigene tRNA.

Die Primärstruktur der tRNA ist eine Polyribonukleotidkette.

Die Sekundärstruktur der tRNA ist das "Kleeblatt"-Modell, in dieser Struktur gibt es 4 doppelsträngige und 5 einzelsträngige Regionen.

Die Tertiärstruktur der tRNA ist stabil, das Molekül faltet sich zu einer L-förmigen Struktur (2 Helices fast senkrecht zueinander).

Alle Arten von RNA werden als Ergebnis von Template-Synthesereaktionen gebildet. In den meisten Fällen dient einer der DNA-Stränge als Matrize. Somit ist die RNA-Biosynthese auf einer DNA-Matrize eine heterokatalytische Reaktion des Matrizentyps. Dieser Vorgang wird aufgerufen Transkription und wird von bestimmten Enzymen kontrolliert - RNA-Polymerasen (Transkriptasen).

Die RNA-Synthese (DNA-Transkription) besteht darin, Informationen von DNA in mRNA umzuschreiben.

Unterschiede zwischen RNA-Synthese und DNA-Synthese:

Die Asymmetrie des Prozesses: Nur ein DNA-Strang wird als Matrize verwendet.

Konservativer Prozess: Das DNA-Molekül kehrt am Ende der RNA-Synthese in seinen ursprünglichen Zustand zurück. Während der DNA-Synthese werden die Moleküle halb erneuert, was die Replikation halbkonservativ macht.

Die RNA-Synthese erfordert zu Beginn keinen Primer, während die DNA-Replikation einen RNA-Primer erfordert.