WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 |

У водорода отбираются электроны, а протоны закачиваются в межмембранное пространство митохондрий, в «протонный резервуар». Внутренняя мембрана непроницаема для ионов водорода.

Рис.33 Схема дыхательной цепи Когда разность потенциалов на внешней и внутренней стороне внутренней мембраны достигает 200 мВ, протоны проходят через канал фермента АТФ-синтетазы и с восстановление кислорода до воды с выделением энергии, часть которой запасается в форме 34 АТФ. При окислении 12 пар атомов водорода образуется 34 АТФ.

Суммарная реакция энергетического обмена выглядит так:

С6Н12О6 + 6О2 -> 6СО2 + 6Н2О + 38АТФ + Q Если внутренняя мембрана повреждена, то окисление НАДН2 продолжается, но не работает АТФ-синтетаза и образования АТФ не происходит, вся энергия выделяется в форме тепла.

В ходе кислородной стадии синтезируется 36 молекул АТФ и освобождается 2600кДж энергии.

КПД кислородного этапа – 40-50%.

ЭКСПРЕСИЯ ГЕНОВ Экспрессия генов – процесс реализации информации, записанной в генах в виде белковых молекул. Включает этапы: транскрипцию и трансляцию.

Рис. 34 Общая схема экспрессии генов Транскрипция и трансляция у эукариот разобщены в пространстве и во времени, транскрипция протекает в ядре, трансляция происходит в цитоплазме, по времени не совпадают.

В основе объяснения механизмов экспрессии генов лежат положения генетического кода.

Генетический код - Это система записи информации о первичной структуре белковой молекулы при помощи соответствующей последовательности нуклеотидов в ДНК или в информационной РНК.

Свойства генетического кода:

1. Триплетность: каждая аминокислота кодируется триплетом нуклеотидов.

2. Однозначность: кодовый триплет, кодон, соответствует только одной аминокислоте.

3. Вырожденность (избыточность): одну аминокислоту могут кодировать несколько (до шести) кодонов. Это объясняется тем, что в ДНК 4 нуклеотида, а в кодировании 1 аминокислоты принимает участие только 3 нуклеотида, поэтому 43 = 64 нуклеотида кодируют 20 аминокислот Из 64 кодовых триплетов 61 кодон — кодируют аминокислоты, а 3 — стоп-кодоны (УАА, УАГ УГА) терминирующие синтез полипептида.

Кроме того, есть кодон — промотор, инициатор (метиониновый), с которого начинается синтез любого полипептида.

4. Универсальность: одинаковые аминокислоты кодируются одними и теми же триплетами нуклеотидов у всех организмов Земли.

5.Неперекрываемость: последовательность нуклеотидов имеет рамку считывания по нуклеотида, один и тот же нуклеотид не может быть в составе двух триплетов («жил был кот тих был сер мил мне тот кот»).

Транскрипция.

В начале 50-х годов Ф. Крик сформулировал положение:

информация о белке находится на матрице ДНК, с которой синтезируется иРНК.

Синтезируемая и –РНК является матрицей для синтеза белковой молекулы.

Матричный синтез позволяет очень точно и быстро синтезировать макромолекулы полимеров, состоящие из огромного количества мономеров.

У некодирующей цепи молекулы ДНК левый конец 5', правый 3'; у кодирующей, матричной, с которой идет транскрипция, — противоположное направление.

Фермент, отвечающий за синтез иРНК, РНК-полимераза, присоединяется к промотору, который находится на 3'-конце матричной цепи ДНК и движется всегда от 3' к 5'-концу.

Промотор — определенная последовательность нуклеотидов, к которой может присоединиться фермент РНК-полимераза.

Из свободных нуклеотидов комплиментарных нуклеотидам – ДНК по правилу Чаргаффа собирается иРНК от 5 к 3 концу..

Энергия для синтеза иРНК содержится в макроэргических связях АТФ Трансляция.

Трансляция — процесс преобразования информации, закодированной в виде последовательности нуклеотидов иРНК, в последовательность аминокислот в полипептиде.

Синтез белковых молекул происходит на рибосомах.

У эукариот рибосомы находятся в некоторых органоидах — митохондриях и пластидах (70S рибосомы) и в цитоплазме: в свободном виде и на мембранах эндоплазматической сети (80S рибосомы).

В малой субъединице рибосомы различают функциональный центр (ФЦР) с двумя участками — пептидильным (Р-участок) и аминоацильным (А-участок).

В ФЦР может находиться шесть нуклеотидов иРНК, три в пептидильном и три в аминоацильном участках.

Синтез белка начинается с того момента, когда к 5'-концу иРНК присоединяется малая субъединица рибосомы, в Р-участок которой заходит метиониновая тРНК с аминокислотой метионин.

Любая полипептидная цепь на N-конце сначала имеет метионин, который в дальнейшем чаще всего отщепляется.

Синтез полипептида идет от N-конца к С-концу, то есть пептидная связь образуется между карбоксильной группой первой и аминогруппой второй аминокислоты.

Затем происходит присоединение большой субчастицы рибосомы, и в А-участок поступает вторая тРНК, чей антикодон комплементарно спаривается с кодоном иРНК, находящимся в Аучастке.

Пептидилтрансферазный центр большой субчастицы катализирует образование пептидной связи между метионином и второй аминокислотой. Отдельного фермента, катализирующего образование пептидных связей, не существует. Энергия для образования пептидной связи поставляется за счет гидролиза АТФ.

Как только образовалась пептидная связь, метиониновая тРНК отсоединяется от метионина, а рибосома передвигается на следующий кодовый триплет иРНК, который оказывается в А-участке рибосомы, а метиониновая тРНК выталкивается в цитоплазму.

На один цикл расходуется 2 молекулы АТФ. Затем все повторяется, образуется пептидная связь между второй и третьей аминокислотами.



Трансляция идет до тех пор, пока в А-участок не попадает cтоп-кодон (УАА, УАГ или УГА), с которым связывается особый белковый фактор освобождения, белковая цепь отделяется от тРНК и покидает рибосому.

Происходит диссоциация, разъединение субчастиц рибосомы.

Скорость передвижения рибосомы по иРНК — 5—6 триплетов в секунду, на синтез белковой молекулы, состоящей из сотен аминокислотных остатков, клетке требуется несколько минут.

Первым белком, синтезированным искусственно, был инсулин, состоящий из аминокислотного остатка.

Синтез белка в клетках прокариот:

ДНК прокариот имеет кольцевую форму, не содержит некодирующих участков.

Структурные гены в клетках прокариот называются цистронами.

Рядом расположенные цистроны называются полицистронами. С обоих концов полицистрон расположены регуляторные гены.

Промотор с одной стороны, терминатор с другого конца, рядом с промотором находится оператор, основная функция которого – регуляция начала и окончания синтеза белка.

Промотор, оператор, полицистрон и терминатор образуют оперон.

Опероном называется участок молекулы ДНК, в котором заключена информация о структуре ферментов, обеспечивающих один метаболический путьв клетках прокариот.

Опероны не являются самостоятельной системой, а «подчиняются» генам-регуляторам, отвечающим за начало или прекращение работы оперона.

Свой контроль гены-регуляторы осуществляют при помощи специального вещества, которое они при необходимости синтезируют – белок репрессор. Это вещество реагирует с оператором и блокирует его, что влечт за собой прекращение работы оперона. Если же вещество реагирует с небольшими молекулами – индукторами, это будет являться сигналом к возобновлению работы системы.

Синтез белка – фермента в клетках прокариот происходит только тогда, когда в цитоплазме появляются молекулы – индукторы (веществ, вступающих в реакцию) Реакции синтеза фермента заканчиваются, если заканчивается субстратная транскрипция и трансляция у прокариот. Они не имеют временного разграничения (идут одновременно, т.к.

отсутствует ядро).

На основе знаний о единстве организации жизни на Земле: клеточном строении организмов, развитии из одной клетки, химическом составе ДНК, генетическом аппарате эукариот и прокариот, единстве в их организации, процессах транскрипции, трансляции, редупликации стало возможным использование методов пересадки генов из клетки одного организма в другой. Так возникла генная инженерия.

Генная инженерия дает возможность целенаправленно получать ранее недоступные препараты (инсулин, интерферон, гормон роста и т.д.) необходимые человеку. Полученный генно-инженерным путем человеческий инсулин называется хумулин. Он имеет преимущества перед инсулином, получаемым из поджелудочной железы свиней или коров. Свиной инсулин близок к человеческому, но вызывает побочные эффекты и аллергические реакции.

При помощи генной инженерии в настоящий момент создают новые полезные виды микроорганизмов, сорта растений, породы животных, разрабатывают новые методы диагностики и лечения болезней.

В генетической инженерии наиболее часто используется бактерия кишечная палочка (Escherichia coli) и дрожжи.

Тесты и вопросы к зачету по модулю «Биология клетки» 1. Неорганические вещества клетки – 2. Основные катионы клетки – 3. Основные анионы клетки – 4. Буферные системы клетки – 5. Физиологический раствор - 6. Биополимеры – 7. Незаменимые аминокислоты – 8. Денатурация - это – 9. Активный центр фермента – 10. Моносахариды – 11. Дисахариды – 12. Полисахариды – 13. Жиры состоят из - 14. К активному транспорту веществ через клеточную мембрану относится… 15. Одномембранные структуры с гидролитическим ферментами, осуществляющие автолиз ….

16. Плазмодесмы выполняют функцию….

17. Складки мембраны митохондрий, увеличивающие общую площадь поверхности…..

18. Компартментация клетки обеспечивается за счет… 19. К вакуолярной системе клетки относятся… 20. Внутренние мембранные структуры хлоропластов… 21. Выросты мембраны бактериальной клетки… 22. Ядро отсутствует в клетке… 23. Мембрана состоит из слоев… 24. Система каналов и полостей, пронизывающая цитоплазму клетки… 25. Центросома состоит из… 26. Полисома – это… 27. Гликокаликс – это….

28. Органоиды не характерные для животной клетки… 29. Двумембранные компоненты клетки… 30. Органоиды, осуществляющие химическую модификацию поступающих продуктов синтеза клетки, участвующие в секреции, образующие лизосомы… 31. Органоид, обеспечивающий клетку энергией, участвующий в расщеплении органических соединений… 32. Органоиды, отсутствующие в клетках бактерий… 33. Кодон – 34. Антикодон – 35. Хроматин – 36. Хромосома – 37. Неклеточная форма жизни на Земле… 38. Синтез белка включает этапы….

39. Регуляторные гены – это...

40. Синтез и-РНК на ДНК – называется… 41. Участок ДНК, включающий промотор, транскрибируемый ген, терминатор – это … 42. Некодирующий участок структурного гена – это… 43. Структурный ген бактериальной клетки, не имеющей не кодирующего участка.

44. Гены, кодирующие ферменты и катализирующие один метаболический путь..

45. Молекулы, запускающие процесс биосинтеза и-РНК в клетках прокариот… 46. Белок, прекращающий синтез и-РНК… 47. Выделение углекислого газа происходит в при клеточном кислородном дыхании во время этапа… Решите задачи:

Задача №1: Участок цепи белка вируса табачной мозаики состоит из следующих аминокислот: серин-глицин-серин-изолейцин-треонин-пролин-серин. В результате воздействия на информационную РНК азотистой кислотой цитозин РНК замещается гуанином. Определите изменения в строении белка вируса после воздействия на РНК азотистой кислотой.





Задача № 2:Начальный участок молекулы белка имеет следующее строение:

асп-трип-лей-ала-сер-ала. Определите количественное соотношение аденин+тимин/гуанин+цитозин в цепи ДНК, кодирующий этот участок белка.

Задача №3:Одна их цепей ДНК имеет молекулярную массу 68310. Определите количество мономеров белка, запрограммированное в этой цепи ДНК.

Задача № 4: Н фрагменте одной цепи ДНК нуклеотиды расположены в последовательности АА-Г-Т-Ц-Т-А-Ц-Г-А-Т-Г.

Изобразите схему структуры двуцепочечной молекулы ДНК, объясните, каким свойством ДНК вы руководствовались, какова длина данного фрагмента ДНК.

Примечание: каждый нуклеотид занимает 0,34 нм по длине цепи ДНК.

Задача № 5: На фрагменте одной цепи ДНК нуклеотиды расположены в последовательности АА-Г-Т-Ц-Т-А-Ц-Г-Т-А-Г.

Определите схему структуры двуцепочечной молекулы ДНК, подсчитайте процентный состав нуклеотидов в этом фрагменте.

Задача № 6:Дина фрагмента молекулы ДНК = 20,4 нм. Сколько нуклеотидов в этом фрагменте Задача № 7:Сколько в отдельности содержится теминовых, адениновых, цитозиновых нуклеотидов во фрагменте молекулы ДНК, если в нем обнаружено 880 гуаниновых нуклеотидов, которые составляют 22 % от общего количества нуклеотидов в этом фрагменте Задача № 8:Участок гена имеет такую последовательность нуклеотидов:

ТТТ-ТАЦ-АЦА-ТГТ-ЦАГ.

Определите последовательность нуклеотидов и РНК, и последовательность аминокислот в белковой молекуле, которая синтезируется под контролем этого гена.

Задача № 9:Какую длину имеет ген, кодирующий инсулин, если известно, что молекула инсулина имеет 51 аминокислоту, а расстояние между нуклеотидами в ДНК составляет 0,34 нм Задача № 10:Определенный белок содержит 400 аминокислот. Какую длину имеет ген, под контролем которого этот белок синтезируется, если расстояние между нуклеотидами составляет 0,34 нм Выполните тесты:

1. К активному транспорту веществ через клеточную мембрану относится: 1) осмос, 2) эндоцитоз, 3) транспорт веществ с помощью белков переносчиков, 4) пиноцитоз, 5)диффузия веществ.

2. Одномембранные структуры с гидролитическими ферментами, осуществляющие автолиз:

1) ЭПС, 2) комплекс Гольджи, 3) вакуоли, 4) лизосомы, 5) митохондрии.

3. Плазмодесмы выполняют функцию: 1) образуют нити веретена деления, 2) обеспечивают синтез углеродов, 3) обеспечивают контакт между клетками растений, 4) обеспечивают контакт между клетками животных, 5) упаковывают ДНК в ядре клетки.

4. Складки мембраны митохондрий, увеличивающие общую площадь поверхности: 1) диктиосомы, 2) кристы, 3) ламеллы, 4) граны, 5) тилакоиды.

5. Компартментация клетки обеспечивается за счет: 1) лизосом, 2) комплекса Гольджи, 3) ядра, 4) цитоплазмы, 5) ЭПС.

6. К вакуолярной системе клетки относится: 1) митохондрии, 2) ЭПС, 3) лизосомы, 4) ядро, 5) комплекс Гольджи.

7. Внутренние мембранные структуры хлоропластов: 1) кристы, 2) диктиосомы, 3) десмосомы, 4) граны, 5) центриосомы.

8. Выросты мембраны бактериальной клетки: 1) диктиосома, 2) десмосома, 3) мезосома, 4) центрисома, 5) плазмодесмы.

9. Ядро отсутствует в клетках: 1) бактерий, 2) вирусов, 3) цианобактериях, 4) бактериофагов, 5) эритроцитов.

10. Мембрана состоит из слоев: 1) двух, 2) трех, 3)четырех, 4) двух белковых и одного липидного.

11. Система каналов и полостей, пронизывающая цитоплазму клетки: 1) комплекс Гольджи, 2) вакуоли, 3) вакуолярные пузырьки, 4) ЭПС, 5) диктиосомы.

12. Центриосома состоит из: 1) двух субъединиц белковой природы и р-РНК, 2) диктиосомы и пузырьков, 3) двух центриолей и лучистой сферы вокруг них, 4) пузырька с ферментами, окруженного мембраной, 5) полисом.

13. Полисома – это несколько: 1) мезосом, 2) центросом, 3) лизосом, 4) рибосом, 5) диктиосом.

14. Гликокаликс – это: 1) запасной углевод животной клетки, 2) цитоскелет клетки, 3) мембранный каркас цитоплазмы, 4) слой углеводородных радикалов на наружной клеточной мембране, 5) слой липидов клеточной мембраны.

15. Органоиды не характерные для животной клетки: 1) вакуоли, 2) клеточный центр, 3) митохондрии, 4) крахмал, 5) пластиды.

16. Автономные органоиды: 1) ядро, 2) лизосомы, 3) митохондрии, 4)вакуоли, 5) пластиды.

17. Двумембранные компоненты клетки: 1) митохондрии, 2) лизосомы, 3) ядро, 4) пластиды, 5) вакуоли.

18. Органоиды, осуществляющие химическую модификацию поступающих продуктов синтеза клетки, участвующие в секреции, образующие лизосомы: 1) ЭПС, 2) комплекс Гольджи, 3) вакуоли, 4) рибосомы, 5) клеточный центр.

19. Органоид, обеспечивающий клетку энергией, участвующий в расщеплении органических соединений: 1) лизосома, 2) рибосома, 3) ЭПС, 4) ядро, 5) митохондрии.

20. ЭПС выполняет функции: 1) расщепление органических веществ, поступающих в клетку, 2) синтез веществ, 3) транспорт веществ, 4) накопление органических веществ, 5) осуществление компартментации.

21. Органоиды, отсутствующие в клетках бактерий: 1) ядро, 2) мезосомы, 3) рибосомы, 4) ЭПС, 5) клеточный центр.

22. Вирионы – это: 1) зрелые частицы вируса, 2) вирусная ДНК, 3) нуклеокапсид, 4) капсид, 5) вироспора.

23. Неклеточная форма жизни на Земле: 1) прокариоты, 2) простейших, 3) цианиды, 4) вирусы, 5) фаги.

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.