Биосинтез ДНК. Биосинтез белка. Генетический код.

1. Биосинтез ДНК. Биосинтез белка. Генетический код. Модуль 2. Составитель: учитель химии и биологии АБК

2. Вещество наследственности - ДНК

3. Биосинтез ДНК Перед началом деления ядра клетки ДНК удваивается. Этот процесс называется репликацией. В результате ее образуется 2 абсолютно одинаковые копии ДНК, они же идентичны и исходной (материнской) ДНК. Во время деления клетки одна копия ДНК попадает в одну дочернюю клетку, а другая – во вторую. Тем самым 2 образовавшиеся клетки содержат одинаковый генетический материал. Тем самым обеспечивается приемственность всех соматических клеток. Равномерное распределение ДНК по клеткам осуществляется в ходе деления ядра соматической клетки – митоза.

4. Принципы репликации ДНК Существуют несколько принципов, которые лежат в основе дупликации ДНК. • Полуконсервативный механизм биосинтеза ДНК. Двойная спираль расплетается. Каждая новая нить строится на матрице старой ДНК. Таким образом, каждая из двух дочерних ДНК содержит одну нить из материнской ДНК, а другая нить – синтезируются вновь – дочерняя. • Принцип комплементарности. Аденин на одной цепи встает в пару с тимином на другой цепи, а гуанин – с цитозином, и наоборот – Т-А и Ц-Г. Другие варианты в норме неприемлимы.

5. Компоненты репликации ДНК • Исходная нить ДНК ( она служит матрицей). • Дезоксирибонуклеозидтрифосфаты: дАТФ, дГТФ, дТТФ и дЦТФ. • Источник энергии – гидролиз дезоксирибонуклеозидтрифосфатана дезоксирибонуклеозидмонофосфат и пирофосфорную кислоту и выделяется 40 кДж энергии: дXТФ + Н2О = дХМФ + Н4Р2О7 + 40 кДж, где Х = А, Т, Г, Ц. • Ферменты репликации: ДНК-полимераза, хеликаза, топоизомераза.

6. Механизм репликации ДНК

7. Биосинтез белка Каждый вид живых существ имеет свой собственный, строго определенный набор белков. Свойства белков определяются их первичной структурой, то есть последовательностью остатков аминокислот в молекуле полипептида. Наследственная (генетическая) информация о первичной структуре белка записана в виде последовательности нуклеотидов в молекулах двух цепочечной ДНК. Участок ДНК, в котором содержится информация о первичной структуре конкретного белка, называется геном.

8. Генетический код Каждой аминокислоте в составе белка соответствует последовательность трех нуклеотидов ДНК – кодон. Генетический код характеризуется следующими свойствами: • Кодон триплетен(то есть 1 АК соответствует последовательность 3 нуклеотидов). • Универсальность (все живые организмы – от вирусов до человека - пользуются одинаковым генетическим кодом). • Вырожденность (число сочетаний триплетов из 4 возможных нуклеотидов составляет 43 = 64, протеиногенных аминокислот всего 20). • Специфичность (один триплет кодирует только одну аминокислоту).

9. Таблица генетического кода

10. Обозначения аминокислот В таблице использованы сокращенные трехбуквенные названия аминокислот по-русски и международные сокращения, а также однобуквенные обозначения латинскими буквами: Ала – аланин, Асн– аспарагин, Асп – аспарагиновая кислота, Вал – Валин, Гис – гистидин, Гли – глицин, Глу – глутаминовая кислота, Глн – глутамин, Иле – изолейцин, Лей – лейцин, Лиз – лизин, Мет – метионин, Про – пролин, Сер – серин, Тир – тирозин, Тре – треонин, Три – триптофан, Фен – фенилаланин, Цис - цистеин.

11. Биосинтез белкаскладывается из двух процессов ТранскрипцияТрансляция • На первом этапе – транскрипции – последовательность дезоксирибонуклеотидовДНК переписывается в последовательность рибонуклеотидовмРНК. • На втором этапе – трансляции – последовательности мРНК в последовательность аминокислот белка происходит перевод полинуклеотидной в первичной структуре с помощью генетического кода. ДНК мРНК Белок

12. Более детально биосинтез белка можно представить схемой А. В ядре происходит транскрипция. На матрице ДНК собирается цепь матричная РНК (мРНК). Далее она через поры проникает в цитоплазму. В центре рисунка рибосома нанизалась на мРНК, движется по ней, и с помощью другого вида РНК – транспортной РНК (тРНК) – собирает полинуклеотидную цепь. Б. т-РНК имеет конфигурацию клеверного листа. Она выполняет функцию адаптора между языком последовательности нуклеотидов в мРНК и языком последовательности аминокислотных остатков в полипептиде. Центральная петля называется антикодоновой петлей (она комплементарна кодону в мРНК), с другого конца к ней присоединяется соответсвующая аминокислота. В. Работа рибосомы – органоида, который собственно и собирает аминокислоты в белок. Г. Схематическое описание процессов транскрипции и трансляции .

13. Компоненты биосинтеза белка Для процесса транскрипции. • Рибонуклеозинтрифосфаты (АТФ, ГТФ, ЦТФ, УТФ). • Фермент РНК-полимераза • Источник энергии – гидролиз рибонуклеозинтрифосфатовна рибонуклеозинмонофосфат и пирофосфорную кислоту, при этом выделяется 40 кДж энергии. Для процесса трансляции. • Аминокислоты. • мРНК и тРНК. • Рибосомы. • Источник энергии – гидролиз АТФ

14. Рибосомы РИБОСОМА (от «рибонуклеиновая кислота» и греч. «сома» – тело), органоид, синтезирующий белки. Это самый маленький органоид клетки. Представляет собой сферическую частицу диаметром ок. 20 нм, состоящую из двух субъединиц, которые могут разъединяться и вновь объединяться. Рибосома образована молекулами рибосомальной РНК (р-РНК) и связанными с ними белками. В клетках эукариот субъединицы рибосом синтезируются в ядрышке, где на ДНК синтезируется р-РНК, к которой затем присоединяются белки. Субчастицы рибосомы выходят из ядра в цитоплазму, и здесь завершается формирование полноценных рибосом. В цитоплазме рибосомы свободно или прикрепляются к внешним мембранам ядра и эндоплазматической сети. Свободные рибосомы синтезируют белки для внутренних нужд клетки. Рибосомы на мембранах образуют комплексы – полирибосомы, которые синтезируют белки, поступающие через эндоплазматическую сеть в аппарат Гольджии затем секретируемые клеткой. Количество рибосом в клетке зависит от интенсивности биосинтеза белка – их больше в клетках активно растущих тканей (меристем растений, зародышей и т. п.). В хлоропластах и митохондриях есть свои собственные мелкие рибосомы, они обеспечивают этим органоидам автономный (независимый от ядра) биосинтез белков.

15. Посмотрите видеофрагменты для лучшего усвоения материала Биосинтез белка http://www.youtube.com/watch?v=msXWwcK2kqUЖизнь клетки http://www.youtube.com/watch?v=iBwLiiIP0SQЖизнь клетки с титрамиhttp://www.youtube.com/watch?v=fWh7Qnf9RwMЕСЛИ НЕ ПОЛУЧИТСЯ ПЕРЕЙТИ ПО ССЫЛКе С ПОМОЩЬЮ ЩЕЛЧКА ЛЕВОЙ КНОПКИ МЫШИ, СКОПИРУЙТЕ ССЫЛКУ, ВСТАВЬТЕ В АДРЕСНУЮ СТРОКУ БРАУЗЕРА, И Web-страница откроется.