• азотистые основания

• углевод рибоза

• остаток фосфорной кислоты

• Азотистые основания делят на

• пуриновые (аденин, гуанин)

• пиримидиновые (урацил, цитозин)

• 3 Вида рнк.

• Информационная РНК (и-РНК) выполняет функцию переноса наследственной информации из ядра в цитоплазму клетки.

• Транспортная РНК (т-РНК), имеет самую короткую и сложную цепь, доставляет аминокислоты к рибосомам в процессе трансляции – биосинтеза белка.

• Рибосомальная РНК (р-РНК) имеет цепь средней длины и определяет структуру рибосом.

ДНК и РНК

Генетический код

• Ген — структурная и функциональная единица  наследственности контролирующая развитие определённого признака или свойства.

• Гены — это участки ДНК, несущие какую-либо целостную информацию — о строении одной молекулы белка или одной молекулы РНК.

• Сущность кода ДНК состоит в том, что каждой аминокислоте соответствует участок цепи ДНК из трех рядом стоящих нуклеотидов – триплета (кодона).

• Свойства генетического кода

• Генетический код однозначен. Каждый кодон шифрует одну аминокислоту.

• Между генами имеются «знаки препинания». Каждый ген кодирует одну белковую цепочку. Поэтому в генетическом коде существуют три специальных триплета (УАА, УАГ, УГА), каждый из которых обозначает прекращение синтеза одной беловой цепи. Они находятся в конце каждого гена.

• Внутри гена нет «знаков препинания». Нарушение смысла может возникнуть при выпадении одного или дух нуклеотидов из гена. Ген в цепи ДНК имеет строго фиксированное начало считывания.

• Код универсален. Код един для всех живущих на Земле существ. У бактерий, грибов, человека, краба, астры одни и те же триплеты кодируют одни и те же аминокислоты.

ХРОМОСОМЫ

• Информация, записанная в ДНК, хранится в хромосомах.

• Хромосомы имеют сложное строение. В начальных и средних фазах клеточного деления они состоят из двух тесно прилегающих друг к другу нитевидных или палочкообразных телец, называемых хроматидами. Каждому виду растений и животных свойственно точно определенное число хромосом.

• Хромосомы, имеющие одинаковое строение, называют гомологичными. Негомологичные хромосомы имеют различное строение. Все соматические (неполовые) клетки имеют двойной набор хромосом – диплоидный.

• В половых клетках – гаплоидный, или половинный набор хромосом.

МУТАЦИИ

• Мутации – это редкие, случайно возникшие стойкие изменения генотипа, затрагивающие весь геном, целые хромосомы, их части или отдельные гены.

• Они могут быть полезны, вредны и нейтральны для организмов

• Геномными называют мутации, приводящие к изменению числа хромосом.

• Структурные изменения хромосом

АБВГДЕ – нормальный порядок генов

АБВВГДЕ - удвоение, ДУПЛИКАЦИЯ

АБВДЕ- нехватка участка, ДЕЛЕЦИЯ

АБГВДЕ - поворот на 180 град., ИНВЕРСИЯ

АБВГМК – перемещение на другую хромосому, ТРАНСЛОКАЦИЯ

• Генные мутации – наиболее часто встречающийся класс мутационных изменений.

• Генеративные и соматические мутации. Мутации могут возникнуть в любых клетках организма. Те из них, которые возникают в клетках половых зачатков и зрелых половых клетках, получили название генеративных. Мутации, возникающие во всех клетках тела, за исключением половых, называют соматическими.

Основные положения мутационной теории

• - мутации – это дискретные изменения наследственного материала;

• - мутации – редкие события;

• - мутации могут устойчиво передаваться из поколения в поколение;

• - мутации возникают ненаправленно (спонтанно) и, в отличие от модификаций, не образуют непрерывных рядов изменчивости

Белки: состав

• Гетерополимеры, состоящие из 20 различных мономеров – аминокислот. Общее строение аминокислот можно представить так

– R – CNH₂ – COOH

• кислотные свойства обусловлены наличием в их молекулах карбоксильной группы  —COOH

• основные свойства обусловлены аминогруппой  —NH₂

Аминокислоты:

• Заменимые (синтезируются в самом организме)

• Незаменимые (животный организм получает с пищей)

Среди белков различают

• протеины – состоят только из аминокислот

• протеиды – содержат небелковую часть (например, гемоглобин, который состоит из белка глобина и порфирина – гемма)

• В процессе метаболизма молекула белка гидролизуется до отдельных аминокислот, из которых может быть синтезирована новая белковая молекула.

• Между соединившимися аминокислотами возникает связь  (—CO—NH—), называемая пептидной, а образовавшееся соединение нескольких аминокислот называют пептидом.

Белки:СТРУКТУРА

• Первичная структура – полипептидная цепь из аминокислот

• Вторичная структура – полипептидная цепь, закрученная в виде спирали

• Третичная структура представляет собой

причудливую, но для каждого белка

специфическую конфигурацию – глобулу

• Четвертичная структура образуется благодаря соединению нескольких молекул белка между собой.

Если пептидные цепи уложены в виде клубка, то такие белки называются глобулярными. Если полипептидные цепи уложены в пучки нитей, они носят название фибриллярных белков.

Функции белков

• Защитная (интерферон усиленно синтезируется в организме при вирусной инфекции)

• Структурная (коллаген входит в состав тканей, участвует в образовании рубца)

• Двигательная (миозин участвует в сокращении мышц)

• Запасная (альбумины яйца)

• Транспортная (гемоглобин эритроцитов переносит питательные вещества и продукты обмена)

• Рецепторная (белки-рецепторы обеспечивают узнавание клеткой веществ и других клеток)

• Регуляторная (регуляторные белки определяют активность генов);

• Белки-гормоны участвуют в гуморальной регуляции (инсулин регулирует уровень сахара в крови)

• Белки-ферменты катализируют все химические реакции в организме

• Энергетическая (при распаде 1 г белка выделяется 17 кдж энергии).

Биосинтез белка

Источником энергии при синтезе белка является АТФ

(аденозинтрифосфорная кислота)

АТФ +Н₂О = АДФ + Н₃РО₄ + 40 кДж/моль

• Ген – участок ДНК, где содержится информация о структуре белка

• Каждой аминокислоте белка в ДНК соответствует последовательность из трех расположенных друг за другом нуклеотидов — триплет.

• Синтез белка происходит в цитоплазме клетки, на рибосомах

• Из ядра в цитоплазму информация о структуре белка поступает в виде информационной РНК (и-РНК)

• ТРАНСКРИПЦИЯ - информация о последовательности нуклеотидов какого-либо гена ДНК «переписывается» в последовательность нуклеотидов и-РНК.

Для синтеза и-РНК участок ДНК деспирализуется, затем по принципу комплементарности на одной из цепочек ДНК синтезируются молекулы РНК.

Например, напротив

гуанина молекулы ДНК - цитозин молекулы РНК,

аденина молекулы ДНК — урацил молекулы РНК,

тимина молекулы ДНК — аденин модекулы РНК

цитозина молекулы ДНК — гуанин молекулы РНК

• В цитоплазме обязательно должен быть набор аминокислот, необходимых для синтеза белка.

• Аминокислота может попасть к месту непосредственного синтеза белка, т. е. в рибосому, только прикрепившись к специальной транспортной РНК (т-РНК).

• Для переноса каждого вида аминокислот в рибосомы нужен отдельный вид т-РНК. Так как в состав белков входит около 20 аминокислот, существует столько же видов т-РНК.

ПРОЦЕССИНГ - созревание молекулы РНК.

• Молекулы т-РНК образуют своеобразные структуры, напоминающие по форме лист клевера.

• Виды т-РНК обязательно различаются по триплету нуклеотидов, расположенному на «верхушке», антикодону.

• Каждый антикодон по генетическому коду соответствует той аминокислоте, которую предстоит переносить этой

т-РНК.

• К «черешку листа» специальный фермент прикрепляет обязательно ту аминокислоту, которая кодируется триплетом, комплементарным антикодону.

ТРАНСЛЯЦИЯ — это перевод последовательности нуклеотидов молекулы и-РНК в последовательность аминокислот синтезируемого белка.

• На конец и-РНК, с которого начинается синтез белка, нанизывается рибосома.

• Рибосома перемещается по молекуле и-РНК прерывисто. За мгновение одна т-РНК способна «опознать» своим антикодоном триплет, на котором находится рибосома. И если антикодон комплементарен этому триплету и-РНК, аминокислота отсоединяется от «черешка листа» и присоединяется пептидной связью к растущей белковой цепочке.

• Эта операция повторяется столько раз, сколько аминокислот должен содержать «строящийся» белок. Когда в рибосоме оказывается триплет «стоп-сигнал» между генами, синтез белка заканчивается.

УГЛЕВОДЫ

• Соединения углерода, водорода и кислорода с принципиальной формулой C_m(H₂O)_n

К этому классу относятся сахара: моно C₆H₁₂O₆ , дисахариды C₁₂H₂₄O₁₂, и полисахариды, в которых молекулы простых сахаров объединяются в сложные комплексы.

Наиболее важен из полисахаридов крахмал (характерен для растений), гликоген (характерен для животных) и клетчатка (целлюлоза), составляющая основу растительных клеток

Функции углеводов:

• Энергетическая (при распаде 1 г углеводов выделяется 17,6 кдж энергии)

• Структурная (целлюлоза, входящая в состав клеточной стенки у растений)

• Запасающая (запас питательных веществ в виде крахмала у растений и гликогена у животных).

Липиды (жиры)

• Содержат те же элементы, что и углеводы, но в несколько ином соотношении. Жиры – это триглицериды жирных кислот.

• Простые и сложные

Молекулы простых липидов состоят из трехатомного спирта глицерина и трех остатков жирных кислот. Сложные липиды являются соединениями простых липидов с белками и углеводами.

Функции липидов:

• Энергетическая (при распаде 1 г липидов образуется 38,9 кдж энергии)

• Структурная (фосфолипиды клеточных мембран, образующие липидный бислой)

• Запасающая (запас питательных веществ в подкожной клетчатке и других органах)

• Защитная (подкожная клетчатка и слой жира вокруг внутренних органов предохраняют их от механических повреждений)

• Регуляторная (гормоны и витамины, содержащие липиды, регулируют обмен веществ)

• Теплоизолирующая (подкожная клетчатка сохраняет тепло)

Генетика — наука о закономерностях наследственности и изменчивости

• Наследственность — свойство организмов передавать свои признаки от одного поколения к другому.

• Изменчивость — свойство организмов приобретать новые по сравнению с родителями признаки.

• Признак — любая особенность строения, любое свойство организма. Каждая отдельно взятая особь обладает набором признаков, характерных только для нее.

• Фенотип — совокупность всех внешних и внутренних признаков организма.

• Ген — функционально неделимая единица генетического материала, участок молекулы ДНК, кодирующий первичную структуру полипептида, молекулы транспортной или рибосомной РНК

• Генотип — совокупность генов организма

• Локус — местоположение гена в хромосоме

• Аллельные гены — гены, расположенные в идентичных локусах гомологичных хромосом

• Гомозигота — организм, имеющий аллельные гены одной молекулярной формы

• Гетерозигота — организм, имеющий аллельные гены разной молекулярной формы

• Рецессивный ген — аллель, определяющий развитие признака только в гомозиготном состоянии; такой признак будет называться рецессивным

• Доминантный ген — аллель, определяющий развитие признака не только в гомозиготном, но и в гетерозиготном состоянии; такой признак будет называться доминантным

Методы генетики

• Гибридологический метод — система скрещиваний.

Отличительные особенности метода:

1. целенаправленный подбор родителей, различающихся по одной, двум, трем и т. д. парам контрастных (альтернативных) стабильных признаков;

2. строгий количественный учет наследования признаков у гибридов;

3. индивидуальная оценка потомства от каждого родителя в ряду поколений.

Скрещивание, при котором анализируется наследование одной пары альтернативных признаков, называется моногибридным, двух пар — дигибридным, нескольких пар — полигибридным.

• Генеалогический — составление и анализ родословных

• Цитогенетический — изучение хромосом

• Близнецовый — изучение близнецов

• Популяционно-статистический метод — изучение генетической структуры популяций.

Хромосомное определение пола

• Кариотип -  совокупность признаков (число, размеры, форма и т. д.) полного набора хромосом, присущая клеткам данного биологического вида  Хромосомы, одинаковые у обоих полов, — аутосомы, хромосомы, по которым женский и мужской пол отличаются друг от друга, — половые хромосомы.

• У человека «женскими» половыми хромосомами являются две Х-хромосомы. Пол, у которого образуются гаметы одного типа, несущие Х-хромосому, называется гомогаметным.

• «Мужские» половые хромосомы у человека — Х-хромосома и Y-хромосома. Пол, у которого образуются гаметы разного типа, называется гетерогаметным.

• Если образуется зигота, несущая две Х-хромосомы, то из нее будет формироваться женский организм, если Х-хромосому и Y-хромосому — мужской.

БИОТЕХНОЛОГИЯ: клеточная и генная инженерия

• Клеточная инженерия – это выращивание клеток какого-либо организма на искусственных питательных средах, где клетки размножаются, растут, и выделяют необходимые человеку вещества. Например, делаются попытки выращивания культуры клеток желез внутренней секреции для получения гормонов.

• Генная инженерия –совокупность биотехнологических методов, позволяющих создавать синтетические системы на молекулярно-биологическом уровне

• Цель генной инженерии

в конструировании генетических структур по намеченному плану

в возможности преодолевать межвидовые барьеры и

передавать отдельные наследственные признаки одних организмов другим

• Методы генной инженерии позволяют конструировать молекулы ДНК с заданными свойствами. Кодирующую белок последовательность и регуляторные участки берут обычно у различных организмов. Созданная таким образом ДНК является гибридной, или рекомбинантной.

Структурно-функциональная организация прокариотических клеток

• Клеточная стенка

• Плазматическая мембрана

• Гиалоплазма

• Наследственный аппарат:

Одна крупная «голая», лишенная защитных белков, молекула ДНК, замкнутая в кольцо, – нуклеоид.

Плазмиды.

• Мембранные органеллы:

мезосомы, ламелы и ламелосомы – фотосинтетические мембраны

• Немембранные органеллы. Рибосомы.

• Органеллы движения – жгутики, органеллы узнавания

• Непостоянные включения: гранулы белка, капли жиров, молекулы полисахаридов, соли.

• Размножаются они путем деления без выраженного полового процесса. Митоз у прокариотов отсутствует.

Структурно-функциональная организация эукариотических клеток

• Ядро, в котором заключен отграниченный от матрикса ядерной мембраной генетический материал.

• Плазмалемма (цитоплазматическая мембрана и гликокаликс)

• Ядро (мембрана, ядерный сок, ядрышко и хроматин). Цитоплазма.

• Ядрышко – это структура, где происходит образование и созревание рибосомальных РНК (р-РНК).

Органеллы

• Органеллы общего значения

Митохондрии. Обеспечивают клеточное дыхание и синтез АТФ.

Эндоплазматическая сеть (ЭПС) – сеть каналов, пронизывающих цитоплазму. Гладкая и гранулярная

Комплекс Гольджи - вещества накапливаются, синтезируются и транспортируются по ЭПС.

Лизосомы –содержат комплекс ферментов, которые обеспечивает расщепление жиров, углеводов и белков.

Рибосомы – субмикроскопические органоиды,синтез белков. Группы образуют полисомы.

В растительных клетках есть еще и хлоропласты, в которых протекает фотосинтез.

• Органеллы специальные (в клетках, выполняющих специфические функции: микроворсинки всасывающего эпителия кишечника, миофибриллы мышечных клеток и т. д.).

Обмен веществ и энергии на клеточном уровне: аэробное и анаэробное дыхание.

• Клеточное дыхание — это окисление органических веществ, приводящее к получению химической энергии (АТФ). Большинство клеток использует в первую очередь углеводы.

• Жиры составляют «первый резерв» и пускаются в дело главным образом тогда, когда запас углеводов исчерпан.

• Белки используются лишь после того, как будут израсходованы все запасы углеводов и жиров, например, при длительном голодании.

• Этапы энергетического обмена:

Подготовительный. Расщепление высокомолекулярных веществ на мелкие молекулы

Бескислородный ( анаэробное дыхание) – окисление: гликолиз, молочнокислое, спиртовое брожение

Кислородное расщепление (аэробное дыхание)

С₆Н₁₂О₆ + 6 О₂ = 6 СО₂ + 6 Н₂О + энергия

Фотосинтез

• 6 СО₂ + 6 Н₂О = 6 С₆Н₁₂О₆ + 6 О₂

• СВЕТОВАЯ ФАЗА: Во время световой фазы энергия солнечного света улавливается зелеными растениями и превращается в химическую энергию, заключенную в органических веществах, богатых энергией (АТФ и т.д.)

• ТЕМНОВАЯ ФАЗА фотосинтеза связана с использованием макроэргических веществ для синтеза различных органических соединений (главным образом, углеводов).

Хемосинтез