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

A2. Nas células filhas da pele humana durante sua reprodução vem da célula mãe:

informação genética completa

metade das informações

um quarto de informação

sem resposta certa

A3. A replicação do DNA é acompanhada pela quebra de ligações químicas:

peptídeo, entre aminoácidos

covalente, entre carboidrato e fosfato

hidrogênio, entre bases nitrogenadas

iônico, dentro da estrutura da molécula

A4. Durante a replicação de uma molécula de DNA, o seguinte é formado:

um fio que se quebrou em fragmentos separados de moléculas filhas

uma molécula composta por duas novas fitas de DNA

uma molécula da qual metade consiste em uma fita de mRNA

molécula filha consistindo de uma fita de DNA antiga e uma nova

A5. A transcrição é um processo:

1) Replicação do DNA

2) síntese de i-RNA

3) síntese de proteínas

4) ligação de t-RNA a um aminoácido

A6. Se um aminoácido é codificado pelo códon UGG, então no DNA ele corresponde a um tripleto:

TCC 2) AGG 3) UCC 4) ACC

A7. Um trio de DNA carrega informações sobre:

Sequências de aminoácidos em uma molécula de proteína

A localização de um AA particular em uma cadeia de proteína

Sinal de um organismo particular

Aminoácido incluído na cadeia proteica

A8. O número de tRNAs envolvidos na tradução é igual ao número de:

códons i-RNA que codificam aminoácidos

Molécula i-RNA

Os genes que compõem a molécula de DNA

Proteínas sintetizadas nos ribossomos

A9. O período de vida de uma célula de divisão em divisão é chamado:

Interfase 3) meiose

Mitose 4) ciclo celular

A10. Quantas cromátides estão contidas em 8 cromossomos visíveis na metáfase da mitose:

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

A11. O número de cromossomos nas células somáticas humanas após a mitose é:

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

Cada proteína é representada por uma ou mais cadeias polipeptídicas. Uma seção de DNA que carrega informações sobre uma cadeia polipeptídica é chamada de gene. Cada molécula de DNA contém muitos genes diferentes. A totalidade das moléculas de DNA em uma célula atua como portadora de informação genética. Devido à propriedade única - a capacidade de duplicar, que nenhuma outra molécula conhecida possui, o DNA pode ser copiado. Ao se dividir, "cópias" de DNA divergem em duas células filhas, cada uma das quais, como resultado, terá a mesma informação que estava contida na célula mãe. Como os genes são seções de moléculas de DNA, duas células formadas durante a divisão têm os mesmos conjuntos de genes. Cada célula de um organismo multicelular durante a reprodução sexual surge de um óvulo fertilizado como resultado de múltiplas divisões. Isso significa que um erro aleatório no gene de uma célula será reproduzido nos genes de milhões de seus descendentes. É por isso que todos os glóbulos vermelhos de um paciente com anemia falciforme têm a mesma hemoglobina danificada. O erro ocorreu no gene que carrega informações sobre a cadeia beta da proteína. Uma cópia do gene é o mRNA. Nele, como em uma matriz, a proteína errada é "impressa" milhares de vezes em cada eritrócito. As crianças recebem genes corrompidos de seus pais através de suas células germinativas. A informação genética é passada de uma célula para células filhas e de pais para filhos. Um gene é uma unidade de informação genética ou hereditária.

Cada proteína é representada por uma ou mais cadeias polipeptídicas. A seção do DNA que carrega informações sobre uma cadeia polipeptídica é chamada de genoma. A totalidade das moléculas de DNA em uma célula atua como portadora de informação genética. A informação genética é transmitida das células-mãe para as células-filhas e dos pais para os filhos. O gene é a unidade genética, ou informações hereditárias.

O DNA é o portador da informação genética na célula- não participa diretamente na síntese de proteínas. Nas células eucarióticas, as moléculas de DNA estão contidas nos cromossomos do núcleo e são separadas por uma membrana nuclear do citoplasma, onde as proteínas são sintetizadas. Para os ribossomos - locais de montagem de proteínas - é enviado do núcleo um transportador de informação, capaz de passar pelos poros do envelope nuclear. O RNA mensageiro (mRNA) é um intermediário. De acordo com o princípio da complementaridade, é sintetizado no DNA com a participação de uma enzima chamada RNA- polimerase.

1) O processo de síntese de RNA, no qual uma das fitas da molécula de DNA é usada como molde, é chamado de transcrição .

2) Transcrição - este é o mecanismo pelo qual a sequência de nucleotídeos de uma das cadeias de DNA é reescrita pela sequência complementar da molécula de mRNA.

O RNA mensageiro é uma molécula de fita simples, e a transcrição vem de uma fita de uma molécula de DNA de fita dupla. Não é uma cópia de toda a molécula de DNA, mas apenas parte dela - um gene em eucariotos ou um grupo de genes adjacentes que carregam informações sobre a estrutura de proteínas necessárias para desempenhar uma função em procariontes. Esse grupo de genes é chamado operão. No início de cada operon há uma espécie de local de pouso para a RNA polimerase chamada promotor.esta é uma sequência específica de nucleotídeos de DNA que a enzima "reconhece" devido à afinidade química. Somente ligando-se ao promotor, a RNA polimerase é capaz de iniciar a síntese de RNA. Ao chegar ao final do operon, a enzima encontra um sinal (na forma de uma certa sequência de nucleotídeos) indicando o fim da leitura. O mRNA finalizado se afasta do DNA e vai para o local da síntese de proteínas.

Existem quatro etapas no processo de transcrição: 1) Ligação de RNA- polimerase com um promotor; 2) iniciação- o início da síntese. Consiste na formação da primeira ligação fosfodiéster entre ATP ou GTP e o segundo nucleotídeo da molécula de RNA sintetizada; 3) alongamento– crescimento da cadeia de RNA; Essa. a adição sequencial de nucleotídeos uns aos outros na ordem em que seus nucleotídeos complementares estão na fita de DNA transcrita. A taxa de alongamento é de 50 nucleotídeos por segundo; quatro) terminação- conclusão da síntese de RNA.

Depois de passar pelos poros do envelope nuclear, o mRNA é enviado aos ribossomos, onde a informação genética é decifrada - é traduzida da "linguagem" dos nucleotídeos para a "linguagem" dos aminoácidos. A síntese de cadeias polipeptídicas de acordo com o molde de mRNA, que ocorre nos ribossomos, é chamada de transmissão(lat. tradução - tradução).

Os aminoácidos, a partir dos quais as proteínas são sintetizadas, são entregues aos ribossomos com a ajuda de RNAs especiais chamados RNAs de transporte (tRNAs). Existem tantos tRNAs diferentes em uma célula quanto códons que codificam aminoácidos. No topo da "folha" de cada tRNA há uma sequência de três nucleotídeos que são complementares aos nucleotídeos do códon no mRNA. Eles a chamam anticódon. Uma enzima especial - a codase - reconhece o tRNA e atribui ao "pecíolo foliar" um aminoácido - apenas aquele que é codificado por um tripleto complementar ao anticódon. A energia de uma molécula de ATP é gasta na formação de uma ligação covalente entre o tRNA e seu “próprio” aminoácido.

Para que um aminoácido seja incluído na cadeia polipeptídica, ele deve se separar do tRNA. Isso se torna possível quando o tRNA entra no ribossomo e o anticódon reconhece seu códon no mRNA. O ribossomo tem dois sítios para a ligação de duas moléculas de tRNA. Uma dessas áreas, denominada aceitante, o tRNA entra com um aminoácido e se liga ao seu códon (I). Esse aminoácido se liga a si mesmo (aceita) a cadeia crescente de proteína (II)? Uma ligação peptídica é formada entre eles. tRNA, que agora está ligado junto com o códon de mRNA em doador seção do ribossomo. Um novo tRNA chega ao sítio aceitador vago, ligado ao aminoácido, que é criptografado pelo próximo códon (III). A partir do sítio doador, a cadeia polipeptídica destacada é novamente transferida para cá e estendida por mais um elo. Os aminoácidos na cadeia em crescimento estão conectados na sequência em que os códons que os codificam estão localizados no mRNA.

Quando um dos três trigêmeos é encontrado no ribossomo ( UAA, UAG, UGA), que são "marcas de pontuação" entre genes, nenhum tRNA pode ocupar um lugar no sítio aceitador. O fato é que não existem anticódons complementares às sequências nucleotídicas dos "pontuações". A cadeia destacada não tem nada para se ligar no sítio aceitador e deixa o ribossomo. A síntese de proteínas está completa.

Nos procariontes, a síntese de proteínas começa com o códon AGO, localizado em primeiro lugar na cópia de cada gene, ocupa tal posição no ribossomo que o anticódon de um tRNA especial interage com ele, conectado com formilmentina. Essa forma modificada do aminoácido metionina entra imediatamente no sítio doador e desempenha o papel de uma letra maiúscula na frase - a síntese de qualquer cadeia polipeptídica começa com ela na célula bacteriana. Quando o trio AGO não está em primeiro lugar, mas dentro de uma cópia do gene, ele codifica o aminoácido metionina. Após a conclusão da síntese da cadeia polipeptídica, a formilmetionina é clivada e está ausente na proteína finalizada.

Para aumentar a produção de proteínas, o mRNA muitas vezes passa simultaneamente não um, mas vários ribossomos. Que estrutura unida por uma molécula de mRNA é chamada polissoma. Em cada ribossomo, proteínas idênticas são sintetizadas nesta linha de montagem em forma de pérola.

Os aminoácidos são continuamente fornecidos aos ribossomos pelo tRNA. Tendo doado o aminoácido, o tRNA deixa o ribossomo e é conectado com a ajuda de uma codase. A alta coerência de todos os "serviços da planta" para a produção de proteínas permite, em poucos segundos, sintetizar cadeias polipeptídicas compostas por centenas de aminoácidos.

Propriedades do código genético. Através do processo de transcrição em uma célula, a informação é transferida do DNA para a proteína.

DNA → mRNA → proteína

A informação genética contida no DNA e mRNA está contida na sequência de nucleotídeos nas moléculas.

Como ocorre a tradução da informação da "linguagem" dos nucleotídeos para a "linguagem" dos aminoácidos? Esta tradução é realizada usando o código genético. código ou cifra, é um sistema de símbolos para traduzir uma forma de informação em outra. Código genéticoé um sistema para registrar informações sobre a sequência de aminoácidos em proteínas usando a sequência de nucleotídeos no mRNA.

Quais são as propriedades do código genético?

1. código triplo. O RNA contém quatro nucleotídeos: A, G, C, W. Se tentássemos designar um aminoácido com um nucleotídeo, 16 dos 20 aminoácidos permaneceriam não criptografados. Um código de duas letras codificaria 16 aminoácidos. A natureza criou um código de três letras, ou tripleto. Significa que cada um dos 20 aminoácidos é codificado por uma sequência de três nucleotídeos chamada tripleto ou códon.

2. O código é degenerado. Significa que cada aminoácido é codificado por mais de um códon. Exceções: meteonina e triptofano, cada um dos quais é codificado por um tripleto.

3. O código é inequívoco. Cada códon codifica apenas um aminoácido.

4. Existem "sinais de pontuação" entre os genes. No texto impresso, há um ponto no final de cada frase. Várias frases relacionadas compõem um parágrafo. Na linguagem da informação genética, tal parágrafo é um operon e seu mRNA complementar. Cada gene no operon procariótico ou um gene eucariótico individual codifica uma cadeia polipeptídica - uma frase. Como em alguns casos várias cadeias polipeptídicas diferentes são criadas sequencialmente no molde de mRNA, elas devem ser separadas umas das outras. Para isso, existem três trigêmeos especiais no ano genético - UAA, UAG, UGA, cada um dos quais indica a cessação da síntese de uma cadeia polipeptídica. Assim, esses trigêmeos desempenham a função de sinais de pontuação. Eles estão no final de cada gene.

5. Não há "sinais de pontuação" dentro do gene.

6. O código é universal. O código genético é o mesmo para todas as criaturas que vivem na Terra. Em bactérias e fungos, trigo e algodão, peixes e vermes, sapos e humanos, os mesmos trigêmeos codificam os mesmos aminoácidos.

Princípios de replicação do DNA. A continuidade do material genético nas gerações de células e organismos é assegurada pelo processo replicação - duplicação de moléculas de DNA. Este processo complexo é realizado por um complexo de várias enzimas e proteínas que não possuem atividade catalítica, que são necessárias para dar às cadeias polinucleotídicas a conformação desejada. Como resultado da replicação, duas hélices duplas idênticas de DNA são formadas. Essas chamadas moléculas filhas não são diferentes umas das outras e da molécula de DNA original. A replicação ocorre na célula antes da divisão, de modo que cada célula filha recebe exatamente as mesmas moléculas de DNA que a célula mãe tinha. O processo de replicação é baseado em vários princípios:

1. complementaridade. Cada uma das duas fitas da molécula de DNA parental serve como molde para a síntese de sua complementar, ou seja, complementar, cadeia filha.

2. semi-conservador. Como resultado da replicação, duas fitas duplas filhas são formadas, cada uma das quais preserva (preserva) uma das fitas de DNA originais inalteradas. As segundas cadeias de moléculas filhas são ressintetizadas a partir de nucleotídeos ao longo do trailer de complementaridade com as fitas de DNA originais. O DNA-filho não é diferente um do outro e da dupla hélice-mãe.

3.
anti-paralelismo. Cada fita de DNA tem uma orientação específica. Uma extremidade carrega um grupo hidroxila (-OH) ligado ao carbono 3' no açúcar desoxirribose, na outra extremidade da cadeia há um resíduo de ácido fosfórico na posição 5' do açúcar. Duas fitas complementares em uma molécula de DNA estão orientadas em direções opostas - antiparalelas. Enzimas que sintetizam novas fitas de DNA e são chamadas de DNA polimerases podem se mover ao longo das fitas molde em apenas uma direção - de suas extremidades 3' a 5'. Neste caso, a síntese de fitas complementares é sempre realizada na direção 5'→3', ou seja. unipolar. Portanto, no processo de replicação, a síntese simultânea de novas cadeias ocorre de forma antiparalela.

4. descontinuidade. Para que novas fitas de DNA sejam construídas de acordo com o princípio da complementaridade, a dupla hélice deve ser destorcida e não deve haver ligações de hidrogênio entre as fitas-mãe.

Somente neste caso, as DNA polimerases são capazes de se mover ao longo das fitas-mãe e usá-las como moldes para a síntese livre de erros das fitas-filhas. Mas o desenrolamento completo das hélices, consistindo em muitos milhões de pares de bases, está associado a um número tão significativo de rotações e a custos de energia que são impossíveis em condições de célula. Portanto, a replicação em eucariotos começa simultaneamente em alguns locais da molécula de DNA. A região entre dois pontos onde começa a síntese das cadeias filhas é chamada de réplica. Ele é unidade de replicação.

Cada molécula de DNA em uma célula eucariótica contém muitos replicons. Em cada replicon, pode-se ver uma forquilha de replicação - aquela parte da molécula de DNA que já se desvendou sob a ação de enzimas especiais. Cada fita na forquilha serve como molde para a síntese de uma fita filha complementar. Durante a replicação, a forquilha se move ao longo da molécula-mãe, enquanto novas seções de DNA são destorcidas. Como as DNA polimerases podem se mover apenas em uma direção ao longo das fitas da matriz, e as fitas são orientadas antiparalelamente, dois complexos enzimáticos diferentes são sintetizados simultaneamente em cada forquilha. Além disso, em cada fork, uma cadeia filha (principal) cresce continuamente, e a outra cadeia (atrasada) é sintetizada por fragmentos separados com vários nucleotídeos de comprimento. Tais enzimas, em homenagem ao cientista japonês que as descobriu fragmentos de Okazaki são ligados pela DNA ligase para formar uma cadeia contínua. O mecanismo de formação de cadeias filhas de fragmentos de DNA é chamado de descontínuo.

5. A necessidade do primer DNA polimerase não é capaz de iniciar a síntese da fita líder, nem a síntese dos fragmentos de Okazaki da fita atrasada. Ele só pode construir uma cadeia de polinucleotídeos já existente ligando sequencialmente desoxirribonucleotídeos à sua extremidade 3'-OH. De onde vem a extremidade 5' inicial da fita de DNA em crescimento? É sintetizado no molde de DNA por uma RNA polimerase especial chamada primaz(Primário Inglês - semente). O tamanho do primer ribonucleotídeo é pequeno (menos de 20 nucleotídeos) em comparação com o tamanho da cadeia de DNA formada pela DNA pomerase. Cumpriu seu Funções O primer de RNA é removido por uma enzima especial, e a lacuna formada durante isso é reparada pela DNA polimerase, que usa a extremidade 3'-OH do fragmento de Okazaki vizinho como primer.

O problema da sub-replicação das extremidades das moléculas de DNA linear. A remoção dos primers de RNA mais externos que são complementares às extremidades 3' de ambas as fitas da molécula de DNA parental linear resulta em fitas filhas menores que 10-20 nucleotídeos. Este é o problema da sub-replicação das extremidades das moléculas lineares.

O problema da sub-replicação das extremidades 3' das moléculas de DNA linear é resolvido por células eucarióticas usando uma enzima especial - telomerase.

A telomerase é uma DNA polimerase que completa as moléculas de DNA do terminal 3' dos cromossomos com sequências curtas de repetição. Eles, localizados um após o outro, formam uma estrutura terminal regular de até 10 mil nucleotídeos de comprimento. Além da parte proteica, a telomerase contém RNA, que atua como molde para estender o DNA com repetições.

Esquema de alongamento das extremidades das moléculas de DNA. Primeiro, ocorre a ligação complementar da extremidade saliente do DNA ao sítio molde do RNA da telomerase, então a telomerase constrói o DNA, usando sua extremidade 3'-OH como semente, e o RNA, que é parte da enzima, como molde. Esta fase é chamada de alongamento. Depois disso, ocorre a translocação, ou seja, movimento do DNA, estendido por uma repetição, em relação à enzima. Isto é seguido por alongamento e outra translocação.

Como resultado, são formadas estruturas terminais especializadas de cromossomos. Eles consistem em sequências curtas de DNA repetidas repetidamente e proteínas específicas.

Sumário breve.

Aula de biologia geral.

Tópico: “O DNA é um portador de informação hereditária.

Código genético".

O objetivo da lição : consolidar o conhecimento sobre a estrutura do DNA e RNA, estudar o conceito de gene, o código genético, suas propriedades.

Equipamento: tabela “Estrutura de uma célula animal”, “Proteínas”, modelo de DNA, instalação multimídia,apresentação em power point.

Durante as aulas

1. Org. momento …………………………………………………………………… 1-2 min.

2. Parte principal: ……………………………………………………………….. 30 min.

2.1 Repetição do anteriormente estudado: …………………………………………….…. 12 minutos

2.2 Aprendizagem de novo material: ………………………………….………………… 18 min

3. Fixação …………………………………………………………………….8 min

2.1. Repetição do aprendido anteriormente

Perguntas para os alunos:

1. O que são proteínas?
2. Quais são os monômeros de todas as proteínas naturais? (20 aminoácidos).
3. Quais são as funções das proteínas? (Nomeie as características estruturais dos ácidos nucleicos)
4. Lembra onde as moléculas de DNA são encontradas nas células vegetais e animais?
5. O que é complementaridade?
6. Cite os tipos de RNA.

2.2. Aprendendo novos materiais

Todas as propriedades de qualquer organismo são determinadas por sua composição proteica. Além disso, a estrutura de cada proteína é determinada pela sequência de resíduos de aminoácidos. Consequentemente, como resultado, a informação hereditária, que é transmitida de geração em geração, deve conter informações sobre a estrutura primária das proteínas.

Informação genética- esta é a informação sobre a estrutura de todas as proteínas do corpo contidas nas moléculas de DNA.

Gene - Esta é uma seção de uma molécula de DNA que codifica a estrutura primária de uma cadeia polipeptídica. O DNA contém informações sobre a estrutura primária de uma proteína.

Código genético- um conjunto de combinações de três nucleotídeos que codificam 20 tipos de aminoácidos que compõem as proteínas.

Propriedades do código genético:

• código triplo. Cada AA (aminoácido) corresponde a uma seção da cadeia de DNA e, portanto, a um mRNA de três nucleotídeos adjacentes. Atualmente, o código genético está completamente decifrado e compilado um mapa, ou seja, sabe-se quais trigêmeos correspondem a um ou outro aminoácido dos 20 que compõem as proteínas.
• O código é inequívoco. Cada códon codifica apenas um AK.
• O código é redundante (específico). Isso significa que cada AA é codificado por mais de um códon (com exceção da metionina e do triptofano). O DNA consiste em 4 tipos diferentes de nucleotídeos, e a menor unidade estrutural de um gene é um trio de nucleotídeos. Portanto, o número de combinações possíveis é 43 = 64. Existem apenas 20 aminoácidos diferentes, portanto, existem trigêmeos diferentes de nucleotídeos mais do que suficientes para codificar todos os aminoácidos.
• O código não se sobrepõe. Qualquer nucleotídeo pode fazer parte de apenas um tripleto.
• Existem “sinais de pontuação” entre os genes. Dos 64 trigêmeos - U-A-A, U-A-G, U-G-A não codificam AK (considere a tabela do código genético no livro didático). Esses trigêmeos são sinais para o fim da síntese da cadeia polipeptídica. A necessidade desses trigêmeos é explicada pelo fato de que, em alguns casos, várias cadeias polipeptídicas são sintetizadas no mRNA, e esses trigêmeos são usados ​​para separá-los.
• O código é universal. O código genético é o mesmo para todos os organismos vivos que vivem na Terra.

3. Fixação:

Faça os exercícios do caderno. (Apostila para livros didáticos Zakharova V.B., Sukhova T.S. e etc)

Trabalho de casa.§ 2.10 p. 73-75, livro-texto de V. B. Zakharov, S. G. Mamontov, N. I. Sonina, E. T. Zakharova, 10º ano “Biologia. Biologia geral”, resumo da lição.

Visualização:

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Legendas dos slides:

Tópico: “O DNA é um portador de informação hereditária. Código genético"

Estrutural Catalítica (B-enzimas) Reguladora (B-hormônios) Transporte Contrátil Reserva Protetora Função Energética

A estrutura do RNA NK ________________________________ DNA Base nitrogenada (A, G, C, U) resíduo FA Carboidrato - ribose Base Nitrogenada (A, G, C, T) Carboidrato - resíduo FA desoxirribose

Nos cromossomos do núcleo

Complementaridade é a complementaridade espacial de moléculas ou suas partes, levando à formação de ligações de hidrogênio. Estruturas complementares se encaixam como uma “chave com cadeado” (A + T) + (G + C) \u003d 100%

A informação genética é informação sobre a estrutura de todas as proteínas do corpo contidas nas moléculas de DNA 1 gene \u003d 1 molécula de proteína

Tipos de RNA Existem vários tipos de RNA na célula. Todos eles estão envolvidos na síntese de proteínas. Os RNAs de transferência (tRNAs) são os menores RNAs. Eles se ligam ao AA e os transportam para o local da síntese de proteínas. RNA mensageiro (i-RNA) - são 10 vezes maiores que o tRNA. Sua função é transportar informações sobre a estrutura da proteína do DNA para o local da síntese proteica. RNA ribossômico (rRNA) - possuem o maior tamanho molecular, fazem parte dos ribossomos.

Um gene é uma seção de uma molécula de DNA que codifica a estrutura primária de uma cadeia polipeptídica.O código genético é um conjunto de combinações de três nucleotídeos que codificam 20 tipos de aminoácidos que compõem as proteínas.

Um aminoácido é codificado por três nucleotídeos (um códon). ACT ACC GAT Triplet, gene códon AK1 AK2 AK3 proteína Propriedades do código genético: Codificar tripleto. Cada AK corresponde a uma seção da cadeia de DNA e, consequentemente, a um mRNA de três nucleotídeos adjacentes.

O código é inequívoco. Cada códon codifica apenas um AK. O código é redundante. Isso significa que cada AA é codificado por mais de um códon (com exceção da metionina e do triptofano). O código não é sobreposto. Qualquer nucleotídeo pode fazer parte de apenas um tripleto. Existem "sinais de pontuação" (polaridade) entre os genes. Dos 64 trigêmeos - U-A-A, U-A-G, U-G-A não codificam AK. O código é universal. O código genético é o mesmo para todos os organismos vivos que vivem na Terra.

Lição de casa Resumo da lição Prepare uma mensagem: "O código genético."

Resolução de problemas 1) Usando a tabela do código genético do DNA, determine quais AAs são codificados por trigêmeos: CAT, TTT, GAT. 2) Utilizando a tabela do código genético, desenhe uma seção de DNA que codifique informações sobre a seguinte sequência de aminoácidos em uma proteína: - alanina - arginina - valina - glicina - lisina.

Após a descoberta do princípio da organização molecular de uma substância como o DNA em 1953, a biologia molecular começou a se desenvolver. Além disso, no processo de pesquisa, os cientistas descobriram como o DNA é recombinado, sua composição e como nosso genoma humano está organizado.

Todos os dias, no nível molecular, ocorrem processos complexos. Como a molécula de DNA está organizada, em que consiste? Qual o papel das moléculas de DNA em uma célula? Vamos falar em detalhes sobre todos os processos que ocorrem dentro da cadeia dupla.

O que é informação hereditária?

Então como isso tudo começou? Em 1868 encontrado nos núcleos de bactérias. E em 1928, N. Koltsov apresentou a teoria de que é no DNA que toda a informação genética sobre um organismo vivo é criptografada. Então J. Watson e F. Crick encontraram um modelo para a agora bem conhecida hélice de DNA em 1953, pela qual receberam merecidamente reconhecimento e um prêmio - o Prêmio Nobel.

O que é DNA afinal? Esta substância consiste em 2 fios combinados, mais precisamente espirais. Uma seção dessa cadeia com certas informações é chamada de gene.

O DNA armazena todas as informações sobre que tipo de proteínas serão formadas e em que ordem. Uma macromolécula de DNA é um portador material de informações incrivelmente volumosas, registradas em uma sequência estrita de blocos de construção individuais - nucleotídeos. Existem 4 nucleotídeos no total, eles se complementam quimicamente e geometricamente. Esse princípio de complementação, ou complementaridade, na ciência será descrito mais adiante. Esta regra desempenha um papel fundamental na codificação e decodificação da informação genética.

Como a fita de DNA é incrivelmente longa, não há repetições nessa sequência. Cada ser vivo tem sua própria fita de DNA única.

Funções do ADN

As funções incluem o armazenamento de informações hereditárias e sua transmissão aos descendentes. Sem essa função, o genoma de uma espécie não poderia ser preservado e desenvolvido ao longo de milênios. Organismos que sofreram grandes mutações genéticas são mais propensos a não sobreviver ou perder sua capacidade de produzir descendentes. Portanto, há uma proteção natural contra a degeneração da espécie.

Outra função essencial é a implementação das informações armazenadas. A célula não pode produzir nenhuma proteína vital sem as instruções que estão armazenadas na fita dupla.

Composição de ácidos nucleicos

Agora já se sabe com segurança em que consistem os próprios nucleotídeos, os blocos de construção do DNA. Eles incluem 3 substâncias:

• Ácido ortofosfórico.
• Base nitrogenada. Bases pirimídicas - que possuem apenas um anel. Estes incluem timina e citosina. Bases purinas contendo 2 anéis. Estes são guanina e adenina.
• Sacarose. O DNA contém desoxirribose, o RNA contém ribose.

O número de nucleotídeos é sempre igual ao número de bases nitrogenadas. Em laboratórios especiais, um nucleotídeo é clivado e uma base nitrogenada é isolada dele. Então eles estudam as propriedades individuais desses nucleotídeos e possíveis mutações neles.

Níveis de organização da informação hereditária

Existem 3 níveis de organização: genético, cromossômico e genômico. Todas as informações necessárias para a síntese de uma nova proteína estão contidas em uma pequena seção da cadeia - o gene. Ou seja, o gene é considerado o nível mais baixo e simples de codificação da informação.

Os genes, por sua vez, são montados em cromossomos. Graças a essa organização do portador de material hereditário, grupos de características se alternam de acordo com certas leis e são transmitidos de uma geração para outra. Deve-se notar que existem incrivelmente muitos genes no corpo, mas a informação não é perdida, mesmo quando é recombinada muitas vezes.

Existem vários tipos de genes:

• de acordo com sua finalidade funcional, distinguem-se 2 tipos: sequências estruturais e reguladoras;
• de acordo com a influência nos processos que ocorrem na célula, eles distinguem: genes supervitais, letais, condicionalmente letais, bem como genes mutadores e antimutadores.

Os genes estão dispostos ao longo do cromossomo em uma ordem linear. Nos cromossomos, a informação não é focada aleatoriamente, há uma certa ordem. Existe até um mapa mostrando posições, ou loci gênicos. Por exemplo, sabe-se que os dados sobre a cor dos olhos de uma criança são criptografados no cromossomo número 18.

O que é um genoma? Este é o nome de todo o conjunto de sequências de nucleotídeos na célula do corpo. O genoma caracteriza toda a espécie, não um único indivíduo.

Qual é o código genético humano?

O fato é que todo o enorme potencial do desenvolvimento humano já está estabelecido no período da concepção. Todas as informações hereditárias necessárias para o desenvolvimento do zigoto e o crescimento da criança após o nascimento são criptografadas nos genes. Seções de DNA são os portadores mais básicos de informações hereditárias.

Os seres humanos têm 46 cromossomos, ou 22 pares somáticos mais um cromossomo determinante do sexo de cada pai. Este conjunto diplóide de cromossomos codifica toda a aparência física de uma pessoa, suas habilidades mentais e físicas e predisposição a doenças. Os cromossomos somáticos são aparentemente indistinguíveis, mas carregam informações diferentes, pois um deles é do pai, o outro é da mãe.

O código masculino difere do código feminino no último par de cromossomos - XY. O conjunto diplóide feminino é o último par, XX. Os machos recebem um cromossomo X de sua mãe biológica e depois é passado para suas filhas. O cromossomo Y sexual é passado para os filhos.

Os cromossomos humanos variam muito em tamanho. Por exemplo, o menor par de cromossomos é #17. E o maior par é 1 e 3.

O diâmetro da dupla hélice em humanos é de apenas 2 nm. O DNA é tão enrolado que cabe no pequeno núcleo da célula, embora tenha até 2 metros de comprimento se desenrolado. O comprimento da hélice é de centenas de milhões de nucleotídeos.

Como o código genético é transmitido?

Então, que papel as moléculas de DNA desempenham em uma célula durante a divisão? Os genes - portadores de informações hereditárias - estão dentro de cada célula do corpo. Para passar seu código para um organismo filho, muitas criaturas dividem seu DNA em 2 hélices idênticas. Isso é chamado de replicação. No processo de replicação, o DNA se desenrola e "máquinas" especiais completam cada cadeia. Após a bifurcação da hélice genética, o núcleo e todas as organelas começam a se dividir e, em seguida, toda a célula.

Mas uma pessoa tem um processo diferente de transferência de genes - sexual. Os sinais do pai e da mãe se misturam, o novo código genético contém informações de ambos os pais.

O armazenamento e transmissão de informações hereditárias é possível devido à complexa organização da hélice do DNA. Afinal, como dissemos, a estrutura das proteínas é criptografada em genes. Uma vez criado no momento da concepção, esse código se copiará ao longo da vida. O cariótipo (conjunto pessoal de cromossomos) não muda durante a renovação das células do órgão. A transmissão de informações é realizada com a ajuda de gametas sexuais - masculino e feminino.

Apenas vírus contendo uma única fita de RNA são incapazes de transmitir suas informações para seus descendentes. Portanto, para se reproduzir, eles precisam de células humanas ou animais.

Implementação de informações hereditárias

Processos importantes estão constantemente ocorrendo no núcleo da célula. Todas as informações registradas nos cromossomos são usadas para construir proteínas a partir de aminoácidos. Mas a fita de DNA nunca deixa o núcleo, então outro composto importante, o RNA, é necessário aqui. Apenas o RNA é capaz de penetrar na membrana nuclear e interagir com a cadeia de DNA.

Através da interação do DNA e 3 tipos de RNA, todas as informações codificadas são realizadas. Em que nível está a implementação da informação hereditária? Todas as interações ocorrem no nível de nucleotídeos. O RNA mensageiro copia um segmento da cadeia de DNA e traz essa cópia para o ribossomo. Aqui começa a síntese dos nucleotídeos de uma nova molécula.

Para que o mRNA copie a parte necessária da cadeia, a hélice se desdobra e, após a conclusão do processo de recodificação, é restaurada novamente. Além disso, esse processo pode ocorrer simultaneamente em 2 lados de 1 cromossomo.

O princípio da complementaridade

Eles consistem em 4 nucleotídeos - estes são adenina (A), guanina (G), citosina (C), timina (T). Eles são conectados por ligações de hidrogênio de acordo com a regra da complementaridade. Os trabalhos de E. Chargaff ajudaram a estabelecer essa regra, pois o cientista percebeu alguns padrões no comportamento dessas substâncias. E. Chargaff descobriu que a razão molar de adenina para timina é igual a um. E da mesma forma, a proporção de guanina para citosina é sempre igual a um.

Com base em seu trabalho, os geneticistas formaram uma regra para a interação de nucleotídeos. A regra da complementaridade afirma que a adenina combina apenas com a timina e a guanina com a citosina. Durante a decodificação da hélice e a síntese de uma nova proteína no ribossomo, essa regra de alternância ajuda a encontrar rapidamente o aminoácido necessário que está ligado ao RNA de transferência.

RNA e seus tipos

O que é informação hereditária? nucleotídeos na fita dupla do DNA. O que é ARN? Qual é o trabalho dela? O RNA, ou ácido ribonucleico, ajuda a extrair informações do DNA, decodificá-las e, com base no princípio da complementaridade, criar as proteínas necessárias às células.

No total, 3 tipos de RNA são isolados. Cada um deles desempenha estritamente sua função.

1. Informativo (mRNA), ou também é chamado de matriz. Vai direto para o centro da célula, para o núcleo. Ele encontra em um dos cromossomos o material genético necessário para a construção de uma proteína e copia um dos lados da dupla cadeia. A cópia ocorre novamente de acordo com o princípio da complementaridade.
2. Transporteé uma pequena molécula que possui decodificadores de nucleotídeos de um lado e aminoácidos correspondentes ao código principal do outro lado. A tarefa do tRNA é entregá-lo à "oficina", ou seja, ao ribossomo, onde sintetiza o aminoácido necessário.
3. rRNA é ribossomal. Ele controla a quantidade de proteína que é produzida. Consiste em 2 partes - aminoácido e sítio peptídico.

A única diferença na decodificação é que o RNA não possui timina. Em vez de timina, uracil está presente aqui. Mas então, no processo de síntese de proteínas, com o tRNA, ele ainda estabelece corretamente todos os aminoácidos. Se houver alguma falha na decodificação da informação, ocorre uma mutação.

Reparação de uma molécula de DNA danificada

O processo de reparação de uma fita dupla danificada é chamado de reparação. Durante o processo de reparo, os genes danificados são removidos.

Em seguida, a sequência de elementos necessária é reproduzida com exatidão e volta ao mesmo lugar na cadeia de onde foi extraída. Tudo isso acontece graças a produtos químicos especiais - enzimas.

Por que ocorrem mutações?

Por que alguns genes começam a sofrer mutações e deixam de cumprir sua função - o armazenamento de informações hereditárias vitais? Isto é devido a um erro de decodificação. Por exemplo, se a adenina for acidentalmente substituída por timina.

Há também mutações cromossômicas e genômicas. Mutações cromossômicas ocorrem quando pedaços de informações hereditárias são perdidos, duplicados ou mesmo transferidos e integrados em outro cromossomo.

As mutações genômicas são as mais graves. Sua causa é uma mudança no número de cromossomos. Ou seja, quando em vez de um par - um conjunto diplóide, um conjunto triplóide está presente no cariótipo.

O exemplo mais famoso de mutação triploide é a síndrome de Down, na qual o conjunto pessoal de cromossomos é 47. Nessas crianças, 3 cromossomos são formados no lugar do 21º par.

Há também uma mutação como poliploidia. Mas a poliploidia é encontrada apenas em plantas.