Методика решения молекулярных задач

Изучить методику решения молекулярной задачи, которая показана на примере решения следующего задания:

Задача:

Одна цепочка молекулы ДНК имеет следующую последовательность: Т-А-Ц-А-Т-А-А-Ц-Ц-Ц-Ц-Т. Построить комплементарную ей цепочку ДНК и определить какой белок будет кодироваться этим участком ДНК.

Решение:

1.Построим комплементарную цепочку.

Исходная ДНК: Т-А-Ц-А-Т-А-А-Ц-Ц-Ц-Ц-Т;

Комплементарная А-Т-Г- Т-А- Т- Т- Г- Г-Г-Г-А.

2.По исходной цепочке строим матричную информационную РНК,

т.е. осуществляем процесс транскрипции.

Исходная ДНК Т-А-Ц-А-Т-А-А-Ц-Ц-П-Ц-Т;

и-РНК А-У-Г-У-А-У-У- Г- Г-Г- Г-А.

Строим пептидную цепь (последовательность аминокислот) кодируемую данным участком ДНК. По триплетам кодонов м-РНК в соответствии с генетическим кодом (определяем аминокислоты. В нашем примере триплет АУТ кодирует аминокислоту метионин, триплет-УАУ-тирозин, триплетУГГ-триптофан, ГГА-лизин. Синтезирующий белок состоит из 6 аминокислот. Процесс построения полипептидной цепи и есть процесс трансляции.

Обмен веществ и превращение энергии в клетке

Обмен веществ и энергии — совокупность протекающих в живых системах химических превращений, обеспечивающих их жизнедеятельность, рост, воспроизведение, развитие, самосохранение, постоянный контакт с окружающей средой, способность адаптироваться к ней и ее изменениям.

Основными процессами обмена веществ и энергией являются анаболизм (ассимиляция) и катаболизм (диссимиляция).

1. Анаболизм, или ассимиляция, процессы синтеза сложных молекул из простых с расходованием энергии, запасенной в ходе диссимиляции (а также накопление энергии при отложении в запас синтезированных веществ). Важнейшим моментом ассимиляции является синтез белков и нуклеиновых кислот. Частным случаем анаболизма является фотосинтез и хемосинтез.

2. Катаболизм, или диссимиляция, процессы расщепления (анаэробного или аэробного) сложных органических соединений, идущее с высвобождением энергии, необходимой для осуществления жизнедеятельности организма. Энергия переходит для запаса в АТФ. Животные организмы получают энергию, уже запасенную в углеводах, через пищу. В митохондриях клеток этих организмов энергия, запасенная в углеводах, переводится в форму свободной энергии, подходящей для синтеза молекул других веществ, а также для обеспечения механической, электрической и осмотической работы клеток. Освобождение энергии, запасенной в углеводах, осуществляется в результате дыхания — аэробного и анаэробного. При аэробном дыхании расщепление молекул, содержащих запасенную энергию, происходит путем гликолиза. При анаэробном дыхании действует только гликолиз.

Этапы энергетического обмена (дыхания):

Подготовительный - происходит в цитоплазме клеток. Под действием ферментов полисахариды расщепляются на моносахариды (глюкоза, фруктоза и др.), жиры расщепляются до глицерина и жирных кислот, белки - до аминокислот, нуклеиновые кислоты до нуклеотидов. При этом выделяется небольшое количество энергии, которое рассеивается в виде тепла. Бескислородный (анаэробное дыхание или гликолиз) — многоступенчатое расщепление глюкозы без участия кислорода. Его называют брожением. В мышцах в результате анаэробного дыхания молекула глюкозы распадается на две молекулы пировиноградной кислоты (С3Н4О3), которые затем восстанавливаются в молочную кислоту (С3Н6О3). В реакциях расщепления глюкозы участвуют фосфорная кислота и АДФ.

Суммарное уравнение этого этапа:

С6Н12О6 + 2Н3РО4 + 2АДФ -> 2С3Н6О3 + 2АТФ + 2Н2О

У дрожжевых грибков молекула глюкозы без участия кислорода превращается в этиловый спирт и диоксид углерода (спиртовое брожение). У других микроорганизмов гликолиз может завершаться образованием ацетона, уксусной кислоты и др. При распаде одной молекулы глюкозы образуется две молекулы АТФ, в связях которой сохраняется 40% энергии, остальная энергия рассеивается в виде тепла.

Кислородное дыхание - этап аэробного дыхания или кислородного, расщепления, который проходит на складках внутренней мембраны митохондрий - кристах. На этом этапе вещества предыдущего этапа расщепляются до конечных продуктов распада - воды и углекислого газа. В результате расщепления двух молекул молочной кислоты образуются 36 молекул АТФ. Кислородное дыхание — основной этап в обеспечении клетки кислородом. Он в 20 раз эффективнее бескислородного этапа.

Суммарное уравнение кислородного расщепления:

2С3Н603 + 602 + 36H3PО4 + 36АДФ -> 6CO2 + 38Н2О + 36АТФ