Порівняльна характеристика будови днк та рнк

Ознаки порівняння	ДНК	РНК
Особливості будови молекули	полімер	полімер
Кількість ланцюгів у молекулі	два	один
Мономер	нуклеотид	нуклеотид
Будова мономера	Азотиста основа	Азотиста основа
Азотисті основи у складі мономера	аденін (А), тимін (Т), гуанін (Г), цитозин (Г).	аденін (А), урацил (У), гуанін (Г), цитозин (Ц).
Реалізація принципу комплементарності	А-Т; Г-Ц;	А-У; Г-Ц
Структура нуклеїнових кислот	І,ІІ,ІІІ	І,ІІ,ІІІ

Порівняльна характеристика будови та функцій різних видів рнк

Ознаки для порівняння	тРНК	мРНК (іРНК)	рРНК
Вміст у %	Близько 10% від загальної кількості РНК	Близько 10 % від загальної кількості РНК	До 80% від загальної кількості РНК
Місце знаходження	В цитоплазмі	В цитоплазмі	У складі рибосом
Розміри	70-90 нуклеотидів	Кілька сотень-кілька тисяч нуклеотидів	Кілька тисяч нуклеотидів
Структури	І, ІІ. ІІІ-у вигляді листка конюшини	І, ІІ, ІІІ	І,ІІ,ІІІ
Функції	Транспортують амінокислот до місця синтезу білка	Несуть інформацію про послідовність амінокислот у білку	Складають основу рибосоми

Єдину для всіх живих організмів систему збереження спадкової інформації названо генетичним кодом. Це певна послідовність нуклеотидів у молекулах нуклеїнових кислот, яка визначає порядок введення амінокислотних залишків у поліпептидний ланцюг під час його синтезу.

Виникає питання: яким чином відбувається запис спадкової інформації у клітині? Очевидно шляхом чергування чотирьох видів нуклеотидів. У молекулі ДНК записується програма розвитку клітини, інформація про структуру та розвиток основних її компонентів тощо. Це дуже великий об’єм інформації. Значить щоб записати її за допомогою чотирьох типів нуклеотидів потрібні досить довгі молекули. Це пояснює, чому молекули ДНК такі великі. «Записи», які містяться в ДНК не безладні, а згруповані в елементи. Ці елементи називаються генами.

Щ о таке ознака клітини? Логічно припустити що це одна з біохімічних реакцій, які здійснюються за допомогою ферментів, або ж здатність утворювати, нагромаджувати, виділяти речовини. Знову ж таки за допомогою ферментів. Отже інформація про будь-яку ознаку це, по суті, інформація про будову білка («один ген-один білок»).

Кожна з двадцяти амінокислот кодується послідовністю трьох нуклеотидів або ж триплетами, котрі отримали назву кодони.

На сьогоднішній день генетичний код повністю розшифрований. Дослідження з розшифровки генетичного коду розкрили основні його властивості:

1. Універсальність. В усіх організмах одні й ті ж самі амінокислоти кодуються одними й тими ж кодонами.

2. Виродженість. Тобто одна амінокислота може кодуватись більш ніж одним кодоном. У людини одним кодоном зашифровані дві амінокислоти – Мет і Три, тоді як Лей, Сер и Арг – шістьма кодонами, а Ала, Вал, Глі, Про, Тре – чотирма. Надлишковість кодуючих послідовностей – цінна якість, оскільки вона підвищує стійкість інформаційного потоку до несприятливих умов зовнішнього і внутрішнього середовища. Тобто випадкова заміна залишку однієї нітратної основи в певному триплеті на інший не завжди супроводжуватиметься змінами у первинній структурі білка.

3. Специфічність. Кожному кодону відповідає тільки одна певна амінокислота. В цьому сенсі генетичний код є строго однозначним.

4. Лінійність запису інформації. Кодон АУГ е ініціюючим і зчитується як початок гена. Один з трьох триплетів (УАА, УАГ, УГА) дає сигнал про припинення синтезу поліпептидного ланцюга. Усі триплети зчитуються послідовно, без пропусків і перекривання до стоп-кодона.

МЕХАНІЗМ БІОСИНТЕЗУ БІЛКІВ.

Механізм біосинтезу білків з'ясовано в 50-ті роки XX століття. В цьому процесі виділяють кілька етапів. Перший етап біосинтезу білків - транскрипція (від лат. транскриптіо - переписування) - пов'язаний з синтезом молекули іРНК. При цьому особливий фермент роз'єднує подвійну спіраль ДНК у ядрі і на одному з її ланцюгів за принципом комплементарності синтезується молекула іРНК. Потім молекула іРНК з ядра надходить у цитоплазму клітини до рибосом.

У ході синтезу і-РНК спочатку утворюється молекула-попередник і-РНК (про-іРНК). Після цього за допомогою спеціальних ферментів з молекули про-і-РНК видаляються ділянки, які не несуть генетичної інформації, і вона перетворюється на активну форму іРНК.

Н а наступному етапі процесу біосинтезу білків, який названо трансляція (від лат. транслятіо — передача), послідовність нуклеотидів у молекулі ІРНК переводиться в послідовність амінокислотних залишків молекули білка, що синтезується. Спочатку кожна з 20 амінокислот у цитоплазмі приєднується до певної молекули т-РНК. У свою чергу, і-РНК зв'язується з рибосомою, а згодом - і з амінокислотним залишком, приєднаним до певної молекули тРНК. Так виникає ініціативний комплекс, який складається з триплету і-РНК, рибосоми і певної молекули т-РНК. Цей комплекс сигналізує про початок синтезу молекули білка. На подальших етапах біосинтезу білків поліпептид ний ланцюг подовжується завдяки тому, що амінокислотні залишки послідовно зв'язуються між собою за допомогою пептидних зв'язків. Порядок надходження т-РНК до рибосоми визначається таким чином: на верхівці кожної молекули т-РНК розташований триплет нуклеотидів (так званий антикодон). Він має утворювати комплементарну пару з відповідним триплетом і-РНК (кодоном).

Під час синтезу білкової молекули рибосома насувається на ниткоподібну молекулу і-РНК таким чином, що і-РНК опиняється між двома її субодиницями. Рибосома наче «ковзає» зліва направо по молекулі і-РНК і збирає молекулу білка. Кожен крок рибосоми дорівнює одному триплету. Коли рибосома дещо просунеться вперед по молекулі і-РНК, на її місце надходить друга, а згодом - третя, четверта тощо і біосинтез нових білкових молекул триває далі. Кількість рибосом, які одночасно можуть бути розташовані на молекулі і-РНК, зумовлена довжиною останньої. Коли рибосома досягає одного з трьох триплетів (УАА, УАГ, УГА), що сигналізує про припинення синтезу поліпептидного ланцюга, вона разом із білковою молекулою залишає і-РНК. Згодом вона розпадається на субодиниці, які потрапляють на будь-яку іншу молекулу і-РНК. Синтезована молекула білка надходить у порожнину ендоплазматичної сітки, якою транспортується в певну ділянку клітини.

На заключному етапі синтезований білок набуває своєї природної просторової структури. За участю відповідних ферментів від нього відщеплюються зайві амінокислотні залишки, вводяться небілкові фосфатні, карбоксильні та інші групи, приєднуються вуглеводи, ліпіди тощо. Лише після цих процесів молекула білка стає функціонально активною. Процеси синтезу білкових молекул потребують затрат енергії, яка вивільняється при розщепленні молекул АТФ.

ЗАГАЛЬНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ ЩОДО РОЗВ’ЯЗУВАННЯ ТИПОВИХ ЗАДАЧ З МОЛЕКУЛЯРНОЇ БІОЛОГІЇ.

Під час розв’язання задач з молекулярної біології необхідно пам’ятати значення деяких сталих величин:

• довжина одного нуклеотида, або відстань між двома сусідніми вздовж осі ДНК, становить 0,34 нм;

• середня молекулярна маса одного нуклеотида 345 умовних одиниць;

• середня молекулярна маса однієї амінокислоти дорівнює 100 умовних одиниць;

• молекула білка в середньому складається з 200 амінокислот;

• кожну амінокислоту в білковій молекулі кодує триплет нуклеотидів і-РНК (під час трансляції);

• для визначення довжини гена (l) враховують кількість нуклеотидів, яка міститься в одному ланцюзі ДНК;

• для визначення молекулярної маси гена (Mr) враховують кількість нуклеотидів, що міститься у двох ланцюгах ДНК;

• трансляція здійснюється згідно з генетичним кодом;

• для всіх ДНК виконується правило Чаргаффа: А=Т; Г=Ц;

• А+Г = Т+Ц (вміст пуринових азотистих основ – аденіну і гуаніну – дорівнює вмісту піримідинових азотистих основ – тиміну і цитозину);

• сума всіх нуклеотидів в молекулі ДНК або РНК (А+Т+Г+Ц чи А+У+Г+Ц) становить 100%

ЗРАЗКИ РОЗВЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ З МОЛЕКУЛЯРНОЇ БІОЛОГІЇ.

Задача 1.

На фрагменті одного ланцюга ДНК нуклеотиди розташовані в послідовності, показаній нижче. … АГТАЦГГЦАТГТАГЦ …