План вивчення теми
Тема 1.5 Біосинтез білка і нуклеїнових кислот.
Завдання для самостійного виконання.
1. Підготувати повідомлення на тему «Космічна роль рослин на планеті»
2.Составіть схему «Хемосинтез»
3.Ответіть письмово на запитання: «Охарактеризуйте різні реакції безкисневого розщеплення глюкози у анаеробних і аеробних організмів».
Форма контролю самостійної роботи:
- Перевірка робочого зошита
Питання для самоконтролю за темою:
1. Що називають пластичним обміном в клітці? дайте визначення
асиміляції. Наведіть приклади.
3. Що таке дисиміляція? Охарактеризуйте етапи дисиміляції на
прикладі розщеплення глюкози.
4. Наведіть приклади автотрофних і гетеротрофних організмів.
5. Охарактеризуйте світлову і темновую фази фотосинтезу.
6. Що таке дисиміляція? Охарактеризуйте етапи дисиміляції.
7. У чому полягає роль АТФ в обміні речовин в клітині.
9. Охарактеризуйте функції обміну речовин.
10. Яке значення АТФ в життєдіяльності клітини?
11. Чому в клітці безперервно йде синтез АТФ?
12. Де і яким чином відбувається синтез АТФ в клітці?
Основні поняття і терміни по темі: хроматиди, хроматин, каріотип, ген, генотип, біосинтез білка, транскрипція, триплет, антикодон, кодон, трансляція,
1. Гени, генетичний код і його властивості;
2. Біосинтез білка
1. На Землі живе вже більше 6 млрд людей. Якщо не брати до уваги 25-30 млн пар однояйцевих близнюків, то генетично все люди різні. Це означає, що кожен з них унікальний, володіє неповторними спадковими особливостями, властивостями характеру, здібностями, темпераментом і багатьма іншими якостями. Чим же визначаються такі відмінності між людьми? Звичайно відмінностями в їх генотипах, тобто наборах генів даного організму. У кожної людини він унікальний, так само як унікальний генотип окремої тварини або рослини. Інформація про первинну структуру білка закодована у вигляді послідовності нуклеотидів в ділянці молекули ДНК - гені. Ген - це одиниця спадкової інформації організму. Кожна молекула ДНК містить безліч генів. Сукупність усіх генів організму складає його генотип.
Кодування спадкової інформації відбувається за допомогою генетичного коду. Генетичний код також універсальний для всіх організмів і відрізняється лише чергуванням нуклеотидів, що утворюють гени, і кодують білки конкретних організмів. Спочатку він складається з трійок (триплетів) нуклеотидів ДНК, що комбінуються в різній послідовності. Наприклад, ААТ, ГЦА, АЦГ, ТГЦ і т.д. Кожен триплет нуклеотидів кодує певну амінокислоту, яка буде вбудована в поліпептидний ланцюг. Так, наприклад, триплет ЦГТ кодує амінокислоту аланін, а триплет ААГ - амінокислоту фенілаланін. Амінокислот 20, а можливостей для комбінацій чотирьох нуклеотидів в групи по три - 64. Отже, чотирьох нуклеотидів цілком достатньо, щоб кодувати 20 амінокислот. Ось чому одна амінокислота може кодуватися кількома триплету. Частина триплетів зовсім не кодує амінокислоти, а запускає або зупиняє біосинтез білка. Власне кодом вважається послідовність нуклеотидів в молекулі і-РНК. бо вона знімає інформацію з ДНК (процес транскрипції) і переводить її в послідовність амінокислот в молекулах синтезованих білків (процес трансляції). До складу і РНК входять нуклеотиди АЦГУ. Триплети нуклеотидів і-РНК називаються кодонами. Вже наведені приклади триплетів ДНК на і-РНК будуть виглядати наступним чином - триплет ЦГТ на і-РНК стане кодонів ГЦА, а триплет ДНК - ААГ - стане кодонів УУЦ. Саме кодонами і-РНК відбивається генетичний код в запису. Отже, генетичний код триплетів, універсальний для всіх організмів на землі, виродилися (кожна амінокислота шифрується більш ніж одним кодоном).
2. Біосинтез білка - це один з видів пластичного обміну, в ході якого спадкова інформація, закодована в генах ДНК, реалізується в певну послідовність амінокислот в білкових молекулах. Генетична інформація, яку вилучили з ДНК і перекладена в код молекули і-РНК, повинна реалізуватися, тобто проявитися в ознаках конкретного організму. Ці ознаки визначаються білками. Біосинтез білків відбувається на рибосомах в цитоплазмі. Саме туди надходить інформаційна РНК з ядра клітини. Якщо синтез і-РНК на молекулі ДНК називається транскрипцією. то синтез білка на рибосомах називається трансляцією - перекладом мови генетичного коду на мову послідовності амінокислот в білковій молекулі. Амінокислоти доставляються до рибосом транспортними РНК. Ці РНК мають форму конюшини. На кінці молекули є майданчик для прикріплення амінокислоти, а на вершині - триплет нуклеотидів, комплементарний певному триплети - кодону на і-РНК. Цей триплет називається антикодоном. Адже він розшифровує код і-РНК. У клітці т-РНК завжди стільки ж, скільки кодонів, шифруючих амінокислоти.
Рибосома рухається уздовж і-РНК, зміщуючись при підході нової амінокислоти на три нуклеотиду, звільняючи їх для нового антикодону. Амінокислоти, доставлені на рибосоми, орієнтовані по відношенню один до одного так, що карбоксильна група однієї амінокислоти виявляється поруч з аминогруппой іншої амінокислоти. В результаті між ними утворюється пептидний зв'язок. Поступово формується молекула поліпептіда.Сінтез білка триває до тих пір, поки на рибосомі не опиниться один з трьох стоп-кодонів - УАА, УАГ, або УГА.
Після цього поліпептид залишає рибосому і направляється в цитоплазму. На одній молекулі і-РНК знаходяться кілька рибосом, що утворюють поліс. Саме на полісомах і відбувається одночасний синтез кількох однакових поліпептидних ланцюгів.
Кожен етап біосинтезу каталізується відповідним ферментом і забезпечується енергією АТФ.
Біосинтез відбувається в клітинах з величезною швидкістю. В організмі вищих тварин в одну хвилину утворюється до 60 тис. Пептидних зв'язків.
Реакції матричного синтезу. До реакцій матричного синтезу відносять реплікацію ДНК, синтез і-РНК на ДНК (транскрипцію), і синтез білка на і-РНК (трансляцію), а також синтез РНК або ДНК на РНК вірусів.
Реплікація ДНК. Структура молекули ДНК, встановлена Дж. Уотсоном і Ф. Криком в 1953 р відповідала тим вимогам, які пред'являлися до молекули-охоронниці і передавача спадкової інформації. Молекула ДНК складається з двох комплементарних ланцюгів. Ці ланцюги утримуються слабкими водневими зв'язками, здатними розриватися під дією ферментів.
Молекула здатна до Самоудвоение (реплікації), причому на кожній старій половині молекули синтезується нова її половина. Крім того, на молекулі ДНК може синтезуватися молекула і-РНК, яка потім переносить отриману від ДНК інформацію до місця синтезу білка. Передача інформації і синтез білка йдуть по матричному принципом, порівнянному з роботою друкарського верстата в друкарні. Інформація від ДНК багаторазово копіюється. Якщо при копіюванні відбудуться помилки, то вони повторяться в усіх наступних копіях. Правда, деякі помилки при копіюванні інформації молекулою ДНК можуть виправлятися. Цей процес усунення помилок називається репарацією. Першою з реакцій в процесі передачі інформації є реплікація молекули ДНК і синтез нових ланцюгів ДНК. Реплікація - це процес самоудвоения молекули ДНК, здійснюваний під контролем ферментів. На кожній з ланцюгів ДНК, що утворилися після розриву водневих зв'язків, за участю ферменту ДНК-полімерази синтезується дочірня ланцюг ДНК. Матеріалом для синтезу служать вільні нуклеотиди, наявні в цитоплазмі клітин.
Біологічний сенс реплікації полягає в точної передачі спадкової інформації від материнської молекули до дочірнім, що в нормі і відбувається при розподілі соматичних клітин.
Транскрипція - це процес зняття інформації з молекули ДНК, що синтезується на ній молекулою і-РНК. Інформаційна РНК складається з одного ланцюга і синтезується на ДНК відповідно до правила комплементарності. Як і в будь-який інший біохімічної реакції в цьому синтезі бере участь фермент. Він активує початок і кінець синтезу молекули і-РНК. Готова молекула і-РНК виходить в цитоплазму на рибосоми, де відбувається синтез поліпептидних ланцюгів. Процес перекладу інформації, що міститься в послідовності нуклеотидів і-РНК, в послідовність амінокислот в поліпептиди називається трансляцією.
Лабораторні роботи / Практичні заняття «не передбачено»