1) i-RNA 2) t-RNA 3) DNA 4) Chromosom

A2. In den Tochterzellen der menschlichen Haut kommt während ihrer Reproduktion von der Mutterzelle:

vollständige genetische Informationen

die Hälfte der Informationen

ein Viertel an Informationen

keine richtige Antwort

A3. Die DNA-Replikation geht mit dem Aufbrechen chemischer Bindungen einher:

Peptid, zwischen Aminosäuren

kovalent, zwischen Kohlenhydrat und Phosphat

Wasserstoff, zwischen stickstoffhaltigen Basen

ionisch, innerhalb der Struktur des Moleküls

A4. Bei der Replikation eines DNA-Moleküls entsteht:

ein Faden, der in getrennte Fragmente von Tochtermolekülen zerbrochen ist

ein Molekül, das aus zwei neuen DNA-Strängen besteht

ein Molekül, das zur Hälfte aus einem mRNA-Strang besteht

Tochtermolekül, das aus einem alten und einem neuen DNA-Strang besteht

A5. Transkription ist ein Prozess:

1) DNA-Replikation

2) i-RNA-Synthese

3) Proteinsynthese

4) Bindung von t-RNA an eine Aminosäure

A6. Wenn eine Aminosäure durch das Codon UGG codiert wird, entspricht sie in der DNA einem Triplett:

TCC 2) AGG 3) UCC 4) ACC

A7. Ein DNA-Triplett enthält Informationen über:

Aminosäuresequenzen in einem Proteinmolekül

Die Position einer bestimmten AA in einer Proteinkette

Zeichen eines bestimmten Organismus

Aminosäure, die in der Proteinkette enthalten ist

A8. Die Anzahl der an der Translation beteiligten tRNAs entspricht der Anzahl von:

i-RNA-Codons, die für Aminosäuren kodieren

Molekül i-RNA

Die Gene, aus denen das DNA-Molekül besteht

An Ribosomen synthetisierte Proteine

A9. Die Lebenszeit einer Zelle von Teilung zu Teilung heißt:

Interphase 3) Meiose

Mitose 4) Zellzyklus

A10. Wie viele Chromatiden sind in 8 Chromosomen enthalten, die in der Metaphase der Mitose sichtbar sind:

1) 6 2) 8 3) 12 4) 16

A11. Die Anzahl der Chromosomen in menschlichen Körperzellen nach der Mitose beträgt:

1) 23 2) 46 3) 92 4) 44

Jedes Protein wird durch eine oder mehrere Polypeptidketten repräsentiert. Ein Abschnitt der DNA, der Informationen über eine Polypeptidkette enthält, wird als Gen bezeichnet. Jedes DNA-Molekül enthält viele verschiedene Gene. Die Gesamtheit der DNA-Moleküle in einer Zelle fungiert als Träger der genetischen Information. Aufgrund der einzigartigen Eigenschaft - der Fähigkeit zur Vervielfältigung, die kein anderes bekanntes Molekül hat, kann DNA kopiert werden. Bei der Teilung divergieren "Kopien" der DNA in zwei Tochterzellen, von denen jede als Ergebnis die gleichen Informationen enthält, die in der Mutterzelle enthalten waren. Da Gene Abschnitte von DNA-Molekülen sind, haben zwei während der Teilung gebildete Zellen die gleichen Gensätze. Jede Zelle eines vielzelligen Organismus entsteht während der sexuellen Fortpflanzung aus einer befruchteten Eizelle als Ergebnis mehrerer Teilungen. Das bedeutet, dass ein zufälliger Fehler im Gen einer Zelle in den Genen von Millionen ihrer Nachkommen reproduziert wird. Aus diesem Grund haben alle roten Blutkörperchen eines Patienten mit Sichelzellenanämie dasselbe abgebaute Hämoglobin. Der Fehler trat in dem Gen auf, das Informationen über die Beta-Kette des Proteins trägt. Eine Kopie des Gens ist mRNA. Darauf ist wie auf einer Matrix in jedem Erythrozyten tausendfach das falsche Protein „aufgedruckt“. Kinder erhalten verfälschte Gene von ihren Eltern durch ihre Keimzellen. Genetische Informationen werden sowohl von einer Zelle auf die Tochterzellen als auch von den Eltern auf die Kinder übertragen. Ein Gen ist eine Einheit genetischer oder erblicher Information.

Jedes Protein wird durch eine oder mehrere Polypeptidketten repräsentiert. Der Abschnitt der DNA, der Informationen über eine Polypeptidkette trägt, wird als bezeichnet Genom. Die Gesamtheit der DNA-Moleküle in einer Zelle fungiert als Träger der genetischen Information. Genetische Informationen werden von Mutterzellen an Tochterzellen und von Eltern an Kinder weitergegeben. Das Gen ist die genetische Einheit, oder erbliche Informationen.

DNA ist der Träger der Erbinformation in der Zelle- nimmt nicht direkt an der Synthese von Proteinen teil. In eukaryotischen Zellen sind DNA-Moleküle in den Chromosomen des Zellkerns enthalten und durch eine Kernmembran vom Zytoplasma getrennt, wo Proteine ​​synthetisiert werden. Zu den Ribosomen – Protein-Montagestellen – wird vom Zellkern ein Informationsträger geschickt, der die Poren der Kernhülle passieren kann. Boten-RNA (mRNA) ist ein solcher Vermittler. Nach dem Prinzip der Komplementarität wird es unter Beteiligung eines Enzyms namens RNA- auf DNA synthetisiert. Polymerase.

1) Der Prozess der RNA-Synthese, bei dem einer der Stränge des DNA-Moleküls als Matrize verwendet wird, wird genannt Transkription .

2) Transkription - Dies ist der Mechanismus, durch den die Nukleotidsequenz einer der DNA-Ketten durch die komplementäre Sequenz des mRNA-Moleküls umgeschrieben wird.

Boten-RNA ist ein einzelsträngiges Molekül, und die Transkription erfolgt von einem Strang eines doppelsträngigen DNA-Moleküls. Es ist keine Kopie des gesamten DNA-Moleküls, sondern nur ein Teil davon – ein Gen in Eukaryoten oder eine Gruppe benachbarter Gene, die Informationen über die Struktur von Proteinen enthalten, die zur Erfüllung einer Funktion in Prokaryoten erforderlich sind. Diese Gruppe von Genen heißt Operon. Am Anfang jedes Operons ist eine Art Landestelle für RNA-Polymerase genannt Promoter.dies ist eine spezifische Sequenz von DNA-Nukleotiden, die das Enzym aufgrund chemischer Affinität "erkennt". Erst durch Anheftung an den Promotor ist die RNA-Polymerase in der Lage, die RNA-Synthese zu starten. Am Ende des Operons angekommen, trifft das Enzym auf ein Signal (in Form einer bestimmten Nukleotidsequenz), das das Ende des Lesens anzeigt. Die fertige mRNA bewegt sich von der DNA weg und geht zum Ort der Proteinsynthese.

Der Transkriptionsprozess besteht aus vier Phasen: 1) RNA-Bindung- Polymerase mit einem Promotor; 2) Einleitung- Beginn der Synthese. Es besteht in der Bildung der ersten Phosphodiesterbindung zwischen ATP oder GTP und dem zweiten Nukleotid des synthetisierten RNA-Moleküls; 3) Verlängerung– RNA-Kettenwachstum; jene. sequentielle Addition von Nukleotiden aneinander in der Reihenfolge, in der sich ihre komplementären Nukleotide im transkribierten DNA-Strang befinden. Die Elongationsrate beträgt 50 Nukleotide pro Sekunde; 4) Beendigung- Abschluss der RNA-Synthese.

Nachdem mRNA die Poren der Kernmembran passiert hat, wird sie zu den Ribosomen geschickt, wo die genetische Information entschlüsselt wird – sie wird von der „Sprache“ der Nukleotide in die „Sprache“ der Aminosäuren übersetzt. Die Synthese von Polypeptidketten nach der mRNA-Vorlage, die in Ribosomen vorkommt, wird genannt Übertragung(lat. Übersetzung - Übersetzung).

Aminosäuren, aus denen Proteine ​​synthetisiert werden, werden mit Hilfe von speziellen RNAs, den sogenannten Transport-RNAs (tRNAs), an die Ribosomen geliefert. Es gibt so viele verschiedene tRNAs in einer Zelle, wie es Codons gibt, die für Aminosäuren kodieren. Oben auf dem „Blatt“ jeder tRNA befindet sich eine Sequenz aus drei Nukleotiden, die komplementär zu den Nukleotiden des Codons in der mRNA sind. Sie rufen Sie an Anticodon. Ein spezielles Enzym – Codase – erkennt tRNA und heftet an den „Blattstiel“ eine Aminosäure – nur die, die von einem zum Anticodon komplementären Triplett codiert wird. Die Energie eines ATP-Moleküls wird für die Bildung einer kovalenten Bindung zwischen tRNA und ihrer „eigenen“ Aminosäure aufgewendet.

Damit eine Aminosäure in die Polypeptidkette aufgenommen werden kann, muss sie sich von der tRNA lösen. Dies wird möglich, wenn die tRNA in das Ribosom eindringt und das Anticodon sein Codon in der mRNA erkennt. Das Ribosom hat zwei Bindungsstellen für zwei tRNA-Moleküle. Einer dieser Bereiche, genannt Akzeptor, tRNA tritt mit einer Aminosäure ein und heftet sich an ihr Codon (I). Bindet (akzeptiert) diese Aminosäure die wachsende Proteinkette (II) an sich selbst? Zwischen ihnen wird eine Peptidbindung gebildet. tRNA, die nun zusammen mit dem mRNA-Codon angehängt wird Spender Abschnitt des Ribosoms. An die frei gewordene Akzeptorstelle kommt eine neue tRNA, gebunden an die Aminosäure, die durch das nächste Codon (III) verschlüsselt wird. Von der Spenderstelle wird die abgelöste Polypeptidkette wieder hierher transferiert und um ein weiteres Glied verlängert. Aminosäuren in der wachsenden Kette sind in der Reihenfolge verbunden, in der sich die sie codierenden Codons in der mRNA befinden.

Wenn eines der drei Tripletts auf dem Ribosom gefunden wird ( UAA, UAG, UGA), die "Interpunktionszeichen" zwischen Genen sind, kann keine tRNA an der Akzeptorstelle Platz nehmen. Tatsache ist, dass es keine Anticodons gibt, die komplementär zu den Nukleotidsequenzen von "Interpunktionszeichen" sind. Die abgelöste Kette hat an der Akzeptorstelle nichts zu binden und verlässt das Ribosom. Die Proteinsynthese ist abgeschlossen.

Bei Prokaryoten beginnt die Proteinsynthese mit dem Codon AUG, an erster Stelle in der Kopie jedes Gens gelegen, nimmt eine solche Position im Ribosom ein, dass das Anticodon einer speziellen tRNA mit ihm interagiert, verbunden mit Formylmentionin. Diese modifizierte Form der Aminosäure Methionin dringt sofort in die Spenderstelle ein und spielt die Rolle eines Großbuchstabens in der Phrase - die Synthese einer beliebigen Polypeptidkette beginnt damit in der Bakterienzelle. Wenn das Drilling AUG steht nicht an erster Stelle, sondern in einer Kopie des Gens, das für die Aminosäure Methionin kodiert. Nach Abschluss der Synthese der Polypeptidkette wird Formylmethionin daraus abgespalten und fehlt im fertigen Protein.

Um die Produktion von Proteinen zu steigern, passiert mRNA oft gleichzeitig nicht ein, sondern mehrere Ribosomen. Welche Struktur, die durch ein mRNA-Molekül vereint ist, wird genannt Polysom. An jedem Ribosom werden in diesem perlenartigen Fließband identische Proteine ​​synthetisiert.

Aminosäuren werden den Ribosomen kontinuierlich durch tRNA zugeführt. Nach Abgabe der Aminosäure verlässt die tRNA das Ribosom und wird mit Hilfe einer Codase verbunden. Die hohe Kohärenz aller "Pflanzenleistungen" zur Produktion von Proteinen ermöglicht es, innerhalb weniger Sekunden Polypeptidketten zu synthetisieren, die aus Hunderten von Aminosäuren bestehen.

Eigenschaften des genetischen Codes. Durch den Transkriptionsprozess in einer Zelle werden Informationen von der DNA auf das Protein übertragen.

DNA → mRNA → Protein

Die in DNA und mRNA enthaltene genetische Information ist in der Abfolge von Nukleotiden in Molekülen enthalten.

Wie erfolgt die Übersetzung von Informationen aus der „Sprache“ der Nukleotide in die „Sprache“ der Aminosäuren? Diese Übersetzung erfolgt anhand des genetischen Codes. Code oder Chiffre, ist ein System von Symbolen zur Übersetzung einer Informationsform in eine andere. Genetischer Code ist ein System zur Aufzeichnung von Informationen über die Sequenz von Aminosäuren in Proteinen unter Verwendung der Sequenz von Nukleotiden in mRNA.

Welche Eigenschaften hat der genetische Code?

1. Triplet-Code. RNA enthält vier Nukleotide: A, G, C, W. Wenn wir versuchen würden, eine Aminosäure mit einem Nukleotid zu bezeichnen, würden 16 von 20 Aminosäuren unverschlüsselt bleiben. Ein Zwei-Buchstaben-Code würde 16 Aminosäuren verschlüsseln. Die Natur hat einen Drei-Buchstaben- oder Triplet-Code geschaffen. Das bedeutet es Jede der 20 Aminosäuren wird von einer Sequenz aus drei Nukleotiden codiert, die Triplett oder Codon genannt wird.

2. Der Code ist degeneriert. Das bedeutet es jede Aminosäure wird von mehr als einem Codon kodiert. Ausnahmen: Meteonin und Tryptophan, die jeweils von einem Triplett kodiert werden.

3. Der Code ist eindeutig. Jedes Codon kodiert nur für eine Aminosäure.

4. Es gibt "Satzzeichen" zwischen Genen. In gedrucktem Text steht am Ende jedes Satzes ein Punkt. Mehrere verwandte Sätze bilden einen Absatz. In der Sprache der genetischen Information ist ein solcher Absatz ein Operon und seine komplementäre mRNA. Jedes Gen im prokaryontischen Operon oder ein einzelnes eukaryontisches Gen codiert eine Polypeptidkette – eine Phrase. Da entlang der mRNA-Matrize in manchen Fällen sequentiell mehrere unterschiedliche Polypeptidketten entstehen, müssen diese voneinander getrennt werden. Dafür gibt es im genetischen Jahr drei spezielle Tripletts - UAA, UAG, UGA, von denen jedes die Beendigung der Synthese einer Polypeptidkette anzeigt. Somit erfüllen diese Tripletts die Funktion von Satzzeichen. Sie befinden sich am Ende jedes Gens.

5. Es gibt keine "Satzzeichen" innerhalb des Gens.

6. Der Code ist universell. Der genetische Code ist für alle Lebewesen auf der Erde gleich. In Bakterien und Pilzen, Weizen und Baumwolle, Fischen und Würmern, Fröschen und Menschen kodieren die gleichen Tripletts für die gleichen Aminosäuren.

Prinzipien der DNA-Replikation. Durch das Verfahren wird die Kontinuität des genetischen Materials in den Generationen von Zellen und Organismen sichergestellt Replikation - Vervielfältigung von DNA-Molekülen. Dieser komplexe Prozess wird von einem Komplex aus mehreren Enzymen und Proteinen durchgeführt, die keine katalytische Aktivität haben, die notwendig sind, um Polynukleotidketten die gewünschte Konformation zu geben. Als Ergebnis der Replikation werden zwei identische DNA-Doppelhelixen gebildet. Diese sogenannten Tochtermoleküle unterscheiden sich nicht voneinander und vom ursprünglichen Eltern-DNA-Molekül. Die Replikation erfolgt in der Zelle vor der Teilung, sodass jede Tochterzelle genau die gleichen DNA-Moleküle erhält, die die Mutterzelle hatte. Der Replikationsprozess basiert auf einer Reihe von Prinzipien:

1. Komplementarität. Jeder der zwei Stränge des Stamm-DNA-Moleküls dient als Matrize für die Synthese seines komplementären, d. h. komplementär, Tochterkette.

2. halbkonservativ. Als Ergebnis der Replikation werden zwei Tochter-Doppelstränge gebildet, von denen jeder einen der Eltern-DNA-Stränge unverändert erhält (konserviert). Die zweiten Ketten von Tochtermolekülen werden aus Nukleotiden entlang des Anhängers der Komplementarität zu den Eltern-DNA-Strängen neu synthetisiert. Die Tochter-DNA unterscheidet sich nicht voneinander und von der Eltern-Doppelhelix.

3.
Antiparallelismus. Jeder DNA-Strang hat eine bestimmte Orientierung. Ein Ende trägt eine Hydroxylgruppe (-OH), die an das 3'-Kohlenstoffatom in der Zuckerdesoxyribose gebunden ist, am anderen Ende der Kette befindet sich ein Phosphorsäurerest an der 5'-Position des Zuckers. Zwei komplementäre Stränge in einem DNA-Molekül sind in entgegengesetzte Richtungen orientiert - antiparallel. Enzyme, die neue DNA-Stränge synthetisieren und als DNA-Polymerasen bezeichnet werden, können sich entlang der Matrizenstränge nur in eine Richtung bewegen – von ihren 3'-Enden zu ihren 5'-Enden. Die Synthese komplementärer Stränge erfolgt dabei immer in 5'→3'-Richtung, d.h. einpolig. Bei der Replikation läuft also die simultane Synthese neuer Ketten antiparallel ab.

4. Diskontinuität. Damit neue DNA-Stränge nach dem Prinzip der Komplementarität aufgebaut werden können, muss die Doppelhelix aufgedreht sein und es dürfen keine Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Elternsträngen bestehen.

Nur in diesem Fall können sich DNA-Polymerasen entlang der Elternstränge bewegen und diese als Vorlage für die fehlerfreie Synthese von Tochtersträngen verwenden. Aber das vollständige Abwickeln von Helices, die aus vielen Millionen Basenpaaren bestehen, ist mit einer so erheblichen Anzahl von Rotationen und einem solchen Energieaufwand verbunden, der unter Zellbedingungen unmöglich ist. Daher beginnt die Replikation in Eukaryoten gleichzeitig an einigen Stellen des DNA-Moleküls. Der Bereich zwischen zwei Punkten, an dem die Synthese von Tochterketten beginnt, wird als bezeichnet Replikon. Er ist Einheit der Replikation.

Jedes DNA-Molekül in einer eukaryotischen Zelle enthält viele Replikons. In jedem Replikon ist eine Replikationsgabel zu sehen – jener Teil des DNA-Moleküls, der sich bereits unter der Wirkung spezieller Enzyme aufgelöst hat. Jeder Strang in der Gabel dient als Matrize für die Synthese eines komplementären Tochterstrangs. Während der Replikation bewegt sich die Gabel entlang des Ausgangsmoleküls, während neue DNA-Abschnitte entdrillt werden. Da sich DNA-Polymerasen entlang der Matrixstränge nur in eine Richtung bewegen können und die Stränge antiparallel orientiert sind, werden in jeder Gabelung gleichzeitig zwei verschiedene enzymatische Komplexe synthetisiert. Darüber hinaus wächst in jeder Gabelung eine (führende) Tochterkette kontinuierlich, und die andere (nacheilende) Kette wird durch mehrere Nukleotide lange separate Fragmente synthetisiert. Solche Enzyme, benannt nach dem japanischen Wissenschaftler, der sie entdeckt hat Fragmente von Okazaki werden durch DNA-Ligase zu einer durchgehenden Kette verknüpft. Der Mechanismus der Bildung von Tochterketten von DNA-Fragmenten wird als diskontinuierlich bezeichnet.

5. Benötigte Primer DNA-Polymerase ist nicht in der Lage, die Synthese des führenden Strangs zu starten, noch die Synthese der Okazaki-Fragmente des nacheilenden Strangs. Es kann nur einen bereits bestehenden Polynukleotidstrang aufbauen, indem es sequentiell Desoxyribonukleotide an sein 3'-OH-Ende anhängt. Woher kommt das anfängliche 5'-Ende des wachsenden DNA-Strangs? Es wird auf der DNA-Vorlage durch eine spezielle RNA-Polymerase namens synthetisiert Primas(englische Grundierung - Samen). Die Größe des Ribonukleotid-Primers ist klein (weniger als 20 Nukleotide) im Vergleich zur Größe der DNA-Kette, die durch DNA-Poimerase gebildet wird. Erfüllt sein Funktionen Der RNA-Primer wird durch ein spezielles Enzym entfernt und die dabei entstehende Lücke durch die DNA-Polymerase geschlossen, die das 3'-OH-Ende des benachbarten Okazaki-Fragments als Primer verwendet.

Das Problem der Unterreplikation der Enden linearer DNA-Moleküle. Die Entfernung der äußersten RNA-Primer, die zu den 3'-Enden beider Stränge des linearen Eltern-DNA-Moleküls komplementär sind, führt dazu, dass die Tochterstränge kürzer als 10–20 Nukleotide sind. Dies ist das Problem der Unterreplikation der Enden von linearen Molekülen.

Das Problem der Unterreplikation der 3'-Enden linearer DNA-Moleküle wird von eukaryotischen Zellen mit einem speziellen Enzym gelöst - Telomerase.

Telomerase ist eine DNA-Polymerase, die die 3'-terminalen DNA-Moleküle von Chromosomen mit kurzen, sich wiederholenden Sequenzen vervollständigt. Sie befinden sich hintereinander und bilden eine regelmäßige Endstruktur mit einer Länge von bis zu 10.000 Nukleotiden. Neben dem Proteinteil enthält die Telomerase RNA, die als Matrize für die Verlängerung der DNA mit Wiederholungen dient.

Schema der Verlängerung der Enden von DNA-Molekülen. Zunächst erfolgt eine komplementäre Bindung des überstehenden DNA-Endes an die Matrizenstelle der Telomerase-RNA, dann baut die Telomerase DNA auf, wobei sie ihr 3'-OH-Ende als Keim und RNA, die Teil des Enzyms ist, als Matrize verwendet. Dieses Stadium wird Elongation genannt. Danach erfolgt die Translokation, d.h. Bewegung der um eine Wiederholung verlängerten DNA relativ zum Enzym. Darauf folgt eine Elongation und eine weitere Translokation.

Als Ergebnis werden spezialisierte Endstrukturen von Chromosomen gebildet. Sie bestehen aus sich wiederholenden kurzen DNA-Sequenzen und spezifischen Proteinen.

Kurze Zusammenfassung.

Unterricht in allgemeiner Biologie.

Thema: „DNA ist Träger von Erbinformationen.

Genetischer Code".

Der Zweck des Unterrichts : Kenntnisse über die Struktur von DNA und RNA festigen, das Konzept eines Gens, den genetischen Code, seine Eigenschaften studieren.

Ausrüstung: Tisch „Aufbau einer tierischen Zelle“, „Proteine“, DNA-Modell, Multimediainstallation,Präsentation in powerpoint.

Während des Unterrichts

1. Org. Moment …………………………………………………………………… 1-2 min.

2. Hauptteil: ……………………………………………………………….... 30 min.

2.1 Wiederholung des zuvor Erlernten: …………………………………………….…. 12min

2.2 Neues lernen: ……………………………….………………… 18 min

3. Befestigung …………………………………………………………………….8 min

2.1. Wiederholung von zuvor Gelerntem

Fragen für Studierende:

1. Was sind Proteine?
2. Was sind die Monomere aller natürlichen Proteine? (20 Aminosäuren).
3. Welche Funktionen haben Proteine? (Nennen Sie die Strukturmerkmale von Nukleinsäuren)
4. Erinnern Sie sich, wo DNA-Moleküle in pflanzlichen und tierischen Zellen gefunden werden?
5. Was ist Komplementarität?
6. Nennen Sie die RNA-Typen.

2.2. Neues Material lernen

Alle Eigenschaften eines Organismus werden durch seine Proteinzusammensetzung bestimmt. Darüber hinaus wird die Struktur jedes Proteins durch die Sequenz der Aminosäurereste bestimmt. Folglich sollten Erbinformationen, die von Generation zu Generation weitergegeben werden, Informationen über die Primärstruktur von Proteinen enthalten.

genetische Information- das sind Informationen über die Struktur aller in DNA-Molekülen eingeschlossenen Proteine ​​des Körpers.

Gen - Dies ist ein Abschnitt eines DNA-Moleküls, der die Primärstruktur einer Polypeptidkette codiert. DNA enthält Informationen über die Primärstruktur eines Proteins.

Genetischer Code- eine Reihe von Kombinationen aus drei Nukleotiden, die 20 Arten von Aminosäuren codieren, aus denen Proteine ​​​​bilden.

Eigenschaften des genetischen Codes:

• Triplet-Code. Jede AA (Aminosäure) entspricht einem Abschnitt der DNA-Kette und dementsprechend einer mRNA aus drei benachbarten Nukleotiden. Gegenwärtig ist der genetische Code vollständig entschlüsselt und eine Karte erstellt worden, das heißt, es ist bekannt, welche Tripletts der einen oder anderen von 20 Aminosäuren entsprechen, aus denen Proteine ​​bestehen.
• Der Code ist eindeutig. Jedes Codon kodiert nur für ein AK.
• Der Code ist redundant (spezifisch). Das bedeutet, dass jedes AA von mehr als einem Codon kodiert wird (mit Ausnahme von Methionin und Tryptophan). DNA besteht aus 4 verschiedenen Arten von Nukleotiden, und die kleinste Struktureinheit eines Gens ist ein Triplett von Nukleotiden. Daher beträgt die Anzahl der möglichen Kombinationen 43 = 64. Es gibt nur 20 verschiedene Aminosäuren, also mehr als genug verschiedene Nukleotidtripletts, um alle Aminosäuren zu kodieren.
• Der Code überschneidet sich nicht. Jedes Nukleotid kann Teil nur eines Tripletts sein.
• Es gibt „Satzzeichen“ zwischen Genen. Von den 64 Drillingen - U-A-A, U-A-G, U-G-A kodieren nicht AK (siehe Tabelle des genetischen Codes im Lehrbuch). Diese Tripletts sind Signale für das Ende der Polypeptidkettensynthese. Die Notwendigkeit dieser Tripletts erklärt sich dadurch, dass teilweise mehrere Polypeptidketten auf mRNA synthetisiert werden und diese Tripletts dazu dienen, sie voneinander zu trennen.
• Der Code ist universell. Der genetische Code ist für alle auf der Erde lebenden Organismen gleich.

3. Befestigung:

Machen Sie die Übungen im Arbeitsheft. (Arbeitsbuch für Lehrbücher Zakharova V.B., Sukhova T.S. usw.)

Hausaufgaben.§ 2.10 p. 73–75, Lehrbuch von V. B. Zakharov, S. G. Mamontov, N. I. Sonina, E. T. Zakharova Klasse 10 „Biology. Allgemeine Biologie“, Zusammenfassung der Lektion.

Vorschau:

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Beschriftungen der Folien:

Thema: „DNA ist Träger von Erbinformationen. Genetischer Code"

Strukturell Katalytisch (B-Enzyme) Regulatorisch (B-Hormone) Kontraktiler Transport Schutzreserve Energiefunktion

Die Struktur von NK RNA ________________________________ DNA Stickstoffbase (A, G, C, U) FA-Rest Kohlenhydrat – Ribose Stickstoffbase (A, G, C, T) Kohlenhydrat – Desoxyribose FA-Rest

In den Chromosomen des Zellkerns

Komplementarität ist die räumliche Komplementarität von Molekülen oder deren Teilen, die zur Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen führt. Komplementäre Strukturen passen zusammen wie ein „Schlüssel mit Schloss“ (A + T) + (G + C) \u003d 100%

Genetische Informationen sind Informationen über die Struktur aller Körperproteine, die in DNA-Molekülen 1 Gen \u003d 1 Proteinmolekül enthalten sind

Arten von RNA Es gibt mehrere Arten von RNA in der Zelle. Sie alle sind an der Proteinsynthese beteiligt. Transfer-RNAs (tRNAs) sind die kleinsten RNAs. Sie binden AA und transportieren sie zum Ort der Proteinsynthese. Boten-RNA (i-RNA) - sie sind 10-mal größer als tRNA. Ihre Funktion besteht darin, Informationen über die Proteinstruktur von der DNA zum Ort der Proteinsynthese zu transportieren. Ribosomale RNA (rRNA) - haben die größte molekulare Größe, sind Teil der Ribosomen.

Ein Gen ist ein Abschnitt eines DNA-Moleküls, der die Primärstruktur einer Polypeptidkette kodiert.Der genetische Code ist ein Satz von Kombinationen aus drei Nukleotiden, die 20 Arten von Aminosäuren kodieren, aus denen Proteine ​​bestehen.

Eine Aminosäure wird durch drei Nukleotide (ein Codon) kodiert. ACT ACC GAT Triplett, Codon-Gen AK1 AK2 AK3-Protein Eigenschaften des genetischen Codes: Code-Triplett. Jede AK entspricht einem Abschnitt der DNA-Kette und dementsprechend einer mRNA aus drei benachbarten Nukleotiden.

Der Code ist eindeutig. Jedes Codon kodiert nur für ein AK. Der Code ist überflüssig. Das bedeutet, dass jedes AA von mehr als einem Codon kodiert wird (mit Ausnahme von Methionin und Tryptophan). Der Code ist nicht überlappend. Jedes Nukleotid kann Teil nur eines Tripletts sein. Es gibt "Interpunktionszeichen" (Polarität) zwischen Genen. Von den 64 Tripletts - U-A-A, U-A-G, U-G-A kodieren nicht AK. Der Code ist universell. Der genetische Code ist für alle auf der Erde lebenden Organismen gleich.

Hausaufgaben Zusammenfassung der Lektion Bereiten Sie eine Nachricht vor: „Der genetische Code“.

Problemlösung 1) Bestimmen Sie anhand der Tabelle des genetischen DNA-Codes, welche AAs durch Tripletts codiert werden: CAT, TTT, GAT. 2) Zeichnen Sie anhand der Tabelle des genetischen Codes einen Abschnitt der DNA, der Informationen über die folgende Sequenz von Aminosäuren in einem Protein codiert: - Alanin - Arginin - Valin - Glycin - Lysin.

Nach der Entdeckung des Prinzips der molekularen Organisation einer Substanz wie der DNA im Jahr 1953 begann sich die Molekularbiologie zu entwickeln. Darüber hinaus fanden die Wissenschaftler im Laufe der Forschung heraus, wie die DNA rekombiniert wird, wie sie zusammengesetzt ist und wie unser menschliches Genom angeordnet ist.

Jeden Tag finden auf molekularer Ebene komplexe Prozesse statt. Wie ist das DNA-Molekül angeordnet, woraus besteht es? Welche Rolle spielen DNA-Moleküle in einer Zelle? Lassen Sie uns ausführlich über alle Prozesse sprechen, die innerhalb der Doppelkette ablaufen.

Was sind Erbinformationen?

Wie hat alles angefangen? Bereits 1868 in den Kernen von Bakterien gefunden. Und 1928 stellte N. Koltsov die Theorie auf, dass in der DNA alle genetischen Informationen über einen lebenden Organismus verschlüsselt sind. Dann fanden J. Watson und F. Crick 1953 ein Modell für die heute bekannte DNA-Helix, für das sie verdiente Anerkennung und eine Auszeichnung erhielten – den Nobelpreis.

Was ist DNA überhaupt? Diese Substanz besteht aus 2 kombinierten Fäden, genauer gesagt Spiralen. Ein Abschnitt einer solchen Kette mit bestimmten Informationen wird als Gen bezeichnet.

Die DNA speichert alle Informationen darüber, welche Art von Proteinen in welcher Reihenfolge gebildet werden. Ein DNA-Makromolekül ist ein materieller Träger unglaublich umfangreicher Informationen, die in einer strengen Abfolge einzelner Bausteine ​​- Nukleotide - gespeichert sind. Es gibt insgesamt 4 Nukleotide, sie ergänzen sich chemisch und geometrisch. Dieses Prinzip der Ergänzung oder Komplementarität in der Wissenschaft wird später beschrieben. Diese Regel spielt eine Schlüsselrolle bei der Ver- und Entschlüsselung genetischer Informationen.

Da der DNA-Strang unglaublich lang ist, gibt es in dieser Sequenz keine Wiederholungen. Jedes Lebewesen hat seinen eigenen einzigartigen DNA-Strang.

Funktionen der DNA

Zu den Funktionen gehören die Speicherung von Erbinformationen und deren Weitergabe an die Nachkommen. Ohne diese Funktion könnte das Genom einer Art nicht über Jahrtausende erhalten und weiterentwickelt werden. Organismen, die größere Genmutationen erfahren haben, überleben eher nicht oder verlieren ihre Fähigkeit, Nachkommen zu produzieren. Es besteht also ein natürlicher Schutz vor Artensterben.

Eine weitere wesentliche Funktion ist die Umsetzung gespeicherter Informationen. Ohne die im Doppelstrang gespeicherten Anweisungen kann die Zelle kein lebenswichtiges Protein herstellen.

Zusammensetzung von Nukleinsäuren

Nun ist bereits zuverlässig bekannt, woraus die Nukleotide selbst, die Bausteine ​​der DNA, bestehen. Sie beinhalten 3 Substanzen:

• Orthophosphorsäure.
• Stickstoffbase. Pyrimidinbasen - die nur einen Ring haben. Dazu gehören Thymin und Cytosin. Purinbasen mit 2 Ringen. Dies sind Guanin und Adenin.
• Saccharose. DNA enthält Desoxyribose, RNA enthält Ribose.

Die Anzahl der Nukleotide ist immer gleich der Anzahl der stickstoffhaltigen Basen. In Speziallabors wird ein Nukleotid gespalten und daraus eine stickstoffhaltige Base isoliert. Also untersuchen sie die individuellen Eigenschaften dieser Nukleotide und mögliche Mutationen in ihnen.

Organisationsebenen von Erbinformationen

Es gibt 3 Organisationsebenen: Gen, Chromosomen und Genom. Alle Informationen, die für die Synthese eines neuen Proteins benötigt werden, sind in einem kleinen Abschnitt der Kette enthalten – dem Gen. Das heißt, das Gen gilt als die niedrigste und einfachste Ebene der Codierung von Informationen.

Gene wiederum werden zu Chromosomen zusammengesetzt. Dank einer solchen Organisation des Erbgutträgers wechseln sich nach bestimmten Gesetzmäßigkeiten Gruppen von Merkmalen ab und werden von Generation zu Generation weitergegeben. Es sollte beachtet werden, dass es unglaublich viele Gene im Körper gibt, aber Informationen nicht verloren gehen, selbst wenn sie viele Male neu kombiniert werden.

Es gibt verschiedene Arten von Genen:

• nach ihrem funktionellen Zweck werden 2 Typen unterschieden: strukturelle und regulatorische Sequenzen;
• nach dem Einfluss auf die in der Zelle ablaufenden Prozesse unterscheidet man: supervitale, letale, bedingt letale Gene sowie Mutator- und Antimutator-Gene.

Gene sind entlang des Chromosoms in linearer Reihenfolge angeordnet. In Chromosomen sind Informationen nicht zufällig konzentriert, es gibt eine bestimmte Reihenfolge. Es gibt sogar eine Karte, die Positionen oder Genorte zeigt. Es ist beispielsweise bekannt, dass Daten über die Augenfarbe eines Kindes in Chromosom Nummer 18 verschlüsselt sind.

Was ist ein Genom? Dies ist der Name des gesamten Satzes von Nukleotidsequenzen in der Körperzelle. Das Genom charakterisiert die ganze Art, nicht ein einzelnes Individuum.

Was ist der genetische Code des Menschen?

Tatsache ist, dass das gesamte enorme Potenzial der menschlichen Entwicklung bereits in der Zeit der Empfängnis angelegt ist. Alle Erbinformationen, die für die Entwicklung der Zygote und das Wachstum des Kindes nach der Geburt notwendig sind, sind in den Genen verschlüsselt. DNA-Abschnitte sind die grundlegendsten Träger von Erbinformationen.

Menschen haben 46 Chromosomen oder 22 somatische Paare plus ein geschlechtsbestimmendes Chromosom von jedem Elternteil. Dieser diploide Chromosomensatz codiert das gesamte körperliche Erscheinungsbild eines Menschen, seine geistigen und körperlichen Fähigkeiten und seine Veranlagung zu Krankheiten. Somatische Chromosomen sind äußerlich nicht zu unterscheiden, tragen aber unterschiedliche Informationen, da eines vom Vater, das andere von der Mutter stammt.

Der männliche Code unterscheidet sich vom weiblichen Code im letzten Chromosomenpaar - XY. Das weibliche diploide Set ist das letzte Paar, XX. Männer bekommen ein X-Chromosom von ihrer leiblichen Mutter und dann wird es an ihre Töchter weitergegeben. Das Geschlechts-Y-Chromosom wird an Söhne weitergegeben.

Menschliche Chromosomen variieren stark in der Größe. Das kleinste Chromosomenpaar ist zum Beispiel Nr. 17. Und das größte Paar ist 1 und 3.

Der Durchmesser der Doppelhelix beim Menschen beträgt nur 2 nm. Die DNA ist so eng gewickelt, dass sie in den kleinen Zellkern passt, obwohl sie abgewickelt bis zu 2 Meter lang ist. Die Länge der Helix beträgt Hunderte Millionen Nukleotide.

Wie wird der genetische Code übertragen?

Welche Rolle spielen also DNA-Moleküle in einer Zelle bei der Teilung? Gene – Träger von Erbinformationen – befinden sich in jeder Körperzelle. Um ihren Code an einen Tochterorganismus weiterzugeben, teilen viele Lebewesen ihre DNA in 2 identische Helices auf. Dies wird als Replikation bezeichnet. Im Prozess der Replikation wird die DNA abgewickelt und spezielle „Maschinen“ vervollständigen jede Kette. Nachdem sich die genetische Helix gegabelt hat, beginnen sich der Zellkern und alle Organellen zu teilen, und dann die ganze Zelle.

Aber eine Person hat einen anderen Prozess des Gentransfers - sexuell. Die Zeichen von Vater und Mutter sind gemischt, der neue genetische Code enthält Informationen von beiden Elternteilen.

Die Speicherung und Übertragung von Erbinformationen ist aufgrund der komplexen Organisation der DNA-Helix möglich. Schließlich ist, wie gesagt, die Struktur von Proteinen in Genen verschlüsselt. Einmal zum Zeitpunkt der Empfängnis erstellt, kopiert sich dieser Code während des gesamten Lebens. Der Karyotyp (persönlicher Chromosomensatz) ändert sich bei der Erneuerung von Organzellen nicht. Die Informationsübertragung erfolgt mit Hilfe von Geschlechtsgameten - männlich und weiblich.

Nur Viren, die einen einzigen RNA-Strang enthalten, können ihre Informationen nicht an ihre Nachkommen weitergeben. Daher benötigen sie zur Fortpflanzung menschliche oder tierische Zellen.

Umsetzung der Erbinformation

Im Zellkern laufen ständig wichtige Prozesse ab. Alle in Chromosomen gespeicherten Informationen werden verwendet, um Proteine ​​aus Aminosäuren aufzubauen. Aber der DNA-Strang verlässt den Zellkern nie, also wird hier eine andere wichtige Verbindung, RNA, benötigt. Nur RNA ist in der Lage, die Kernmembran zu durchdringen und mit der DNA-Kette zu interagieren.

Durch das Zusammenspiel von DNA und 3 Arten von RNA werden alle verschlüsselten Informationen realisiert. Auf welcher Ebene befindet sich die Implementierung von Erbinformationen? Alle Wechselwirkungen finden auf Nukleotidebene statt. Boten-RNA kopiert ein Segment der DNA-Kette und bringt diese Kopie zum Ribosom. Hier beginnt die Synthese der Nukleotide eines neuen Moleküls.

Damit die mRNA den notwendigen Teil der Kette kopieren kann, entfaltet sich die Helix und wird nach Abschluss des Umkodierungsprozesses wieder hergestellt. Darüber hinaus kann dieser Prozess gleichzeitig auf 2 Seiten eines Chromosoms stattfinden.

Das Prinzip der Komplementarität

Sie bestehen aus 4 Nukleotiden – das sind Adenin (A), Guanin (G), Cytosin (C), Thymin (T). Sie sind nach der Komplementaritätsregel durch Wasserstoffbrückenbindungen verbunden. Die Arbeiten von E. Chargaff halfen, diese Regel aufzustellen, da der Wissenschaftler einige Muster im Verhalten dieser Substanzen bemerkte. E. Chargaff entdeckte, dass das Molverhältnis von Adenin zu Thymin gleich eins ist. Und ebenso ist das Verhältnis von Guanin zu Cytosin immer gleich eins.

Basierend auf seiner Arbeit haben Genetiker eine Regel für die Wechselwirkung von Nukleotiden aufgestellt. Die Komplementaritätsregel besagt, dass sich Adenin nur mit Thymin und Guanin mit Cytosin verbindet. Bei der Entschlüsselung der Helix und der Synthese eines neuen Proteins im Ribosom hilft diese Alternierungsregel dabei, schnell die benötigte Aminosäure zu finden, die an die Transfer-RNA angehängt ist.

RNA und ihre Typen

Was sind Erbinformationen? Nukleotide im DNA-Doppelstrang. Was ist RNA? Was arbeitet sie? RNA oder Ribonukleinsäure hilft dabei, Informationen aus der DNA zu extrahieren, sie zu entschlüsseln und basierend auf dem Prinzip der Komplementarität Proteine ​​zu erzeugen, die für Zellen notwendig sind.

Insgesamt werden 3 Arten von RNA isoliert. Jeder von ihnen erfüllt streng seine Funktion.

1. Informativ (mRNA), oder sie wird auch Matrix genannt. Es geht direkt in die Mitte der Zelle, in den Zellkern. Es findet in einem der Chromosomen das notwendige genetische Material zum Aufbau eines Proteins und kopiert eine der Seiten der Doppelkette. Das Kopieren erfolgt wieder nach dem Prinzip der Komplementarität.
2. Transport ist ein kleines Molekül, das auf der einen Seite Nukleotid-Decoder und auf der anderen Seite Aminosäuren aufweist, die dem Hauptcode entsprechen. Die Aufgabe der tRNA besteht darin, sie zur „Werkstatt“, also zum Ribosom zu liefern, wo sie die notwendige Aminosäure synthetisiert.
3. rRNA ist ribosomal. Es steuert die Menge des produzierten Proteins. Besteht aus 2 Teilen - Aminosäure- und Peptidstelle.

Der einzige Unterschied bei der Dekodierung besteht darin, dass RNA kein Thymin enthält. Statt Thymin ist hier Uracil enthalten. Aber dann, im Prozess der Proteinsynthese, mit tRNA, stellt es immer noch alle Aminosäuren richtig her. Wenn bei der Dekodierung von Informationen Fehler auftreten, tritt eine Mutation auf.

Reparatur eines beschädigten DNA-Moleküls

Der Prozess der Reparatur eines beschädigten Doppelstrangs wird als Reparatur bezeichnet. Während des Reparaturprozesses werden beschädigte Gene entfernt.

Dann wird die benötigte Elementsequenz exakt reproduziert und kracht wieder an die gleiche Stelle der Kette, an der sie extrahiert wurde. All dies geschieht dank spezieller Chemikalien - Enzyme.

Warum treten Mutationen auf?

Warum beginnen manche Gene zu mutieren und erfüllen ihre Funktion nicht mehr – die Speicherung lebenswichtiger Erbinformationen? Dies ist auf einen Dekodierungsfehler zurückzuführen. Zum Beispiel, wenn Adenin versehentlich durch Thymin ersetzt wird.

Es gibt auch chromosomale und genomische Mutationen. Chromosomenmutationen treten auf, wenn Erbinformationen verloren gehen, dupliziert oder sogar übertragen und in ein anderes Chromosom integriert werden.

Genomische Mutationen sind die schwerwiegendsten. Ihre Ursache ist eine Veränderung der Chromosomenzahl. Das heißt, wenn anstelle eines Paares - eines diploiden Satzes - ein triploider Satz im Karyotyp vorhanden ist.

Das bekannteste Beispiel einer triploiden Mutation ist das Down-Syndrom, bei dem der persönliche Chromosomensatz 47 beträgt. Bei solchen Kindern werden anstelle des 21. Paares 3 Chromosomen gebildet.

Es gibt auch eine solche Mutation wie Polyploidie. Aber Polyploidie kommt nur bei Pflanzen vor.