Полянський Ю.И., Браун А.Д., Верзилін Н.М. и др. Загальна біологія. Підручник для 9–10 кл. ср. шк/ Під ред. Ю.И. Полянського. 17-е вид., перероб. – М.: Просвещение, 1987.
Т.В.Іванова, г.С.Каликова, а.Н.Мягкова "Збірник завдань з загальної біології" Просвещение, м., 2002
"Біологія. Контрольні вимірювальні матеріали для підгот-ки к ЕГЭ, 2005" М.
В.В. Балабанова, Т.В. Максимцева Посібник “Біологія". Екологія. Здоровий засіб життя ” “Вчитель”, В.
А.П.Пуговкін, Н.А. Пуговкіна, В.С. Михеїв "Практикум по Загальній біології(10-11 кл)" Просвещение, М., 2002
А.В.Пименов, И.Н.Пименова "Дидактичні матеріали к розділу «Загальна біологія», 9-11 кл." М.: видавн.НЦ ЭНАС, 2004
Довідник студента: Біологія. М.: Филологическое общество "Слово", 2001. 640 с.
Р.Г. Заяц, И.В. Рачковская, В.М. Стамбровская. Біологія для поступающих в вузи. Минск: "Вышэйшая школа", 2000. 524 с.
А.А.Каменський, Н.А.Соколова, С.А.Титів. 1000 вопросов и ответов. Біологія: Учебное пособие для поступающих в вузи. 2-е изд. М.: Книжний дім "Університет", 1999.
Геном, клонування, похождення людини.- Фрязино: Век «, 2004.- 224 с.: ил.- (Наука для всіх)
Історія життя на Землі. - М.: Застрель: АСТ, 2001.- 96 с.: ил.- (Энциклопедия для юношества)
Мамонтов С. Г. и др. Основи биологии: Курс для самообразования.- М.: Просвещение, 1992.- 416 с.: ил.
Петросова Р.А. Обмін веществ и енергія в клетке и организме. – М.:Дрова, 2004.-80с.: ил. – (Теми шкільного курсу).
Соколовская Б. К. 120 задач по генетики (с решениями): Для школьников, лицеистов и гимназистов.- М.: Центр РСПТ, 1991.- 88 с
Трансляция
Синтез білка (трансляція) є найскладнішим з біосинтетичних процесів: він вимагає дуже великої кількості ферментів і інших специфічних макромолекул, загальна кількість яких, мабуть, доходять до триста. Частина з них до того ж з'єднані в складну тривимірну структуру рибосом. Але не дивлячись на велику складність синтез протікає з надзвичайно високою швидкістю (десятки амінокислотних залишків в секунду). Процес може сповільнюватися і навіть зупинятися інгібіторами-антибіотиками.
Рис.1-Модель . Полірібосома.
В п'ятдесятих роках XX століття було встановлено, що синтез білка відбувається в рибонуклеопротеїнових частинках, називаються рибосомами. Діаметр рибосомы бактерії E. coli складає 18 нм, а їх загальна кількість – десятки тисяч в клітці. Рибосоми эукариот дещо крупніше (21 нм). Сам процес протікає в п'ять етапів.
Активація амінокислот. Кожна з 20 амінокислот білка з'єднується ковалентними зв'язками до визначеної т-РНК, використовуючи енергію АТФ. Реакція катализується спеціалізованими ферментами, що вимагають присутності іонів магнію.
Ініціація білкового ланцюга. и-РНК, що містить інформацію про даний білок, зв'язується з малою частинкою рибосоми і з ініціюючою амінокислотою, прикріпленою до відповідної т-РНК. т-РНК комплементарна з що знаходиться у складі і-РНК триплетом, що сигналізує про початок білкового ланцюга.
Елонгація. Поліпептідний ланцюг подовжується за рахунок послідовного приєднання амінокислот, кожна з яких доставляється до рибосоми і вбудовується в певне положення за допомогою відповідної т-РНК. В даний час генетичний код повністю розшифрований, тобто всім амінокислотам поставлені у відповідність триплети нуклеотидов. Елонгація здійснюється за допомогою білків цитозоля (так звані чинники элонгации).
Термінація. Після завершення синтезу ланцюга, про що сигналізує ще один спеціальний кодон і-РНК, поліпептид вивільняється з рибосоми.
Згортання і процесінг. Щоб прийняти звичайну форму, білок повинен згорнутися, утворюючи при цьому певну просторову конфігурацію. До або після згортання поліпептид може зазнавати процесінг, що здійснюється ферментами і полягаю чий у видаленні зайвих амінокислот, приєднанні фосфатних, метильних і інших груп і т.п.
Рис.2-Модель.
Синтез білка
Рис3-
Генетичний код.
Генетический код.
Генетичний код володіє поряд особливостей. По-перше, в коді відсутні «розділові знаки», тобто сигнали, що показують почало і кінець кодонів. По-друге, 3 нуклеотідних триплети (УАГ, УАА, УГА) не відповідають ніякій амінокислоті, а позначають кінець поліпептидного ланцюга, а кодон АУГ сигналізує про початок ланцюга або (якщо він в середині послідовності) про амінокислоту метионин. Багато амінокислот можуть кодуватися декількома різними кодонами. Всі кодони амінокислот однакові у всіх вивчених організмів: від вірусу до людини. Створюється враження, що всі організми на Землі походять від єдиного генетичного предка. Втім, останнім часом в мітохондріях кліток людини були знайдені кодони, не співпадаючі з «нормальним словником». Їх наявність є загадкою для учених.
Синтез білка вимагає великих витрат енергії – 24,2 ккал/моль. Після закінчення синтезу білок за допомогою спеціального полипептидного лідера доставляється до місця свого призначення.
Синтез білка контролюють гени-оператори. Сукупність робочих генів – операторів і структурних генів – називається оперон. Оперони не є самостійною системою, а «підкоряються» генам-регуляторам, що відповідають за початок або припинення роботи оперона. Свій контроль гени-регулятори здійснюють за допомогою спеціальної речовини, яка вони при необхідності синтезують. Ця речовина реагує з оператором і блокує його, що спричиняє за собою припинення роботи оперона. Якщо ж речовина реагує з невеликими молекулами – індукторами, це буде сигналом до відновлення роботи системи.
Модель оперонов була розроблена на мікроорганізмах, але вона відповідає і принципу роботи генома эукариот. У останніх гени утворюють складні системи, звані супергенами, які можуть одночасно кодувати безліч ідентичних один одному молекул білка.
Всі багатоклітинні організми розвиваються з однієї-єдиної клітки – зиготи. Процес диференціювання кліток, мабуть, пов'язаний з управлінням синтезом білка генами-регуляторами, але яким конкретно чином здійснюється це управління – поки залишається неясним.
Пластичний обмін
Схема1-Асиміляція або пластичний обмін - сукупність віх реакцій біосинтезу в клітці.
ассимиляция
Біосинтез білка - одна з ланок пластичного обміну
Біосинтез білка складається з 3 стадій:
1. Утворення і-РНК на молекулі ДНК
трансляция
транскрипция
Транскрипція (лат. - переписування) - біосинтез і-РНК на матриці (процес перепису інформації, що міститься в гені, на і-РНК). Спеціальний фермент РНК-полімераза, рухаючись по ДНК підбирає за принципом компліментарності нуклеотіди і сполучає їх в єдиний ланцюжок.і-РНК - копія не всієї молекули ДНК, а тільки її частини - одного гена. Існують спеціальні механізми пізнавання початкової точки синтезу, вибору ланцюга ДНК, а також завершення процесу.
2. Транспорт АК до рибосоме
АК знаходяться в цитоплазмі, тРНК - невеликі молекули з 70-90 нуклеотидів, ланцюг молекули згорнутий у вигляді трилопатевого листа. Існує не менше 20 видів тРНК. На вершині тРНК знаходиться триплет, відповідної визначеної АК, яка прикріпляється до підстави тРНК.
3. Утворення молекули білка
1 етап - тРНК з АК підходить до рибосоми. Між 2 рибосомними субодиницями знаходиться і-РНК. Взнається визначена АК і відривається від тРНК.
2 етап - трансляція - синтез поліпептидних ланцюгів білків що йде шляхом прочитування генетичної інформації з і-РНК. Фермент синтетаза приєднує ту, що відірвалася від тРНК АК до молекули білка, що росте. ІРНК безперервно ковзає по рибосоме. Залежно від довжини і-РНК до неї може приєднатися від 3-4 до 100 рибосом - полисома. Полісоми підвищують ефективність використовування і-РНК.
Значення біосинтезу:
Зростання
Запас енергії
Значення і-РНК:
Перепис інформації про первинну структуру білка і перенесення до місця синтезу білка, тобто до рибосомам.
Значення тРНК:
Перенесення АК в рибосому.
У ряді місць ланцюжка тРНК є 4-7 послідовних нуклеотидных ланок, компліментарних один одному. Ці ділянки позначені буквами А, Би, В, Р. в цих ділянках між компліментарними нуклеотидами утворюються водневі зв'язки.
Е - триплет нуклеотидов, відповідний визначеній АК за своїм кодом (кодовий триплет).
Д - ділянка, зв'язуюча АК.
Реакції матричного синтезу
Реакції матричного синтезу - подвоєння ДНК, реакція синтезу і-РНК.
Значення реакції матричного синтезу:
Основа фундаментальної властивості всього живого - здібності до відтворення собі подібних.
Реакція матричного синтезу - реакція синтезу полімеру з мономірних молекул, розташованих відповідно до принципу компліментарності і фіксації в строго певному порядку.
В течії 3 років 10 людина синтезували штучно білок інсулін, що складається з 51 АК. В живій клітці синтез однієї молекули білка, що складається з 200-300 АК завершується в перебігу 1-2 хвилин. Операція трансляції займає не більше 1/5-1/6 секунди.
Роль ферментів в біосинтезі:
Всі реакції каталізують спеціальними ферментами. З участю ферментів відбувається синтез ДНК, і-РНК. Існують спеціальні ферменти, що забезпечують захоплення і з'єднання АК із з тРНК. В рибосоме в процесі збірки білка працює фермент, зчіплюючий АК між собою.
Енергетика біосинтезу:
Біосинтез білка є ланцюгом синтетичних реакцій: синтез і-РНК, з'єднання АК з тРНК, збірка білка. Всі ці реакції вимагають енергетичних витрат. Енергія для синтезу білка звільняється при розщеплюванні АТФ.
Реплікація ДНК = самоподвоєння ДНК
Молекула ДНК
Антипаралельна структура двох ланцюгів
Діаметр ДНК = 20А
Повний поворот спіралі через кожні 34А
Кожний нуклеотид займає 3,4А
В 1 витку 10 нуклеотидов
Реплікація
Подвійна спіраль молекули ДНК під дією особливого ферменту ДНК-полімерази розплітається на 2 полінуклеотідні ланцюги, потім на кожному з ланцюгів, що утворилися, з вільних нуклеотидів ядра відповідно до принципу комплиментарності добудовуються дочірні доповнюючі ланцюги.
Кожна молекула ДНК, що знов утворилася, складається з одного материнського ланцюга і іншого, компліментарного їй, дочірнього ланцюга. Такий спосіб реплікації називається напівконсервативним.
Питання для контролю
Матричний синтез. Синтез білка
Обов'язкова частина
1. Синтез білка в клітці йде в 2 етапи: один – в ядрі, інший – в цитоплазмі. Знайди назви етапів в списку термінів і понять. Розподіли решту слів по цих етапах:
Транспортна РНК; ДНК; транскрипція; кодазы; трансляція; ДНК-полімераза; РНК-полімераза; амінокислоти; рибосомы; ферменти белок-синтетази; інформаційна РНК.
В ядрі йде процес __________, в якому беруть участь __________.
В цитоплазмі йде процес ________, в якому беруть участь _________.
2. В узагальнену схему синтезу білка впиши назви конкретних молекул – учасників процесу з даною функцією:
Додаткове завдання
1. Який (чий) білок буде синтезований, якщо в досвіді з питання № 2 молекули, виконуючі функції, узяли: 1) у людини; 2) у їжака; 3) у фіалки; 4) у бактерії?
2. Що відбудеться, якщо в гені, контролюючому синтез РНК-полімерази, в області активного центру білка УФ «виб'є» 1 нуклеотид?
3. Виріши задачу на вибір.
Задача 8. В генетиці говорять про гени різних ознак, наприклад колір очей, дальтонізм, серповидно-клітинна анемія і т.д. Вивчаючи молекулярну біологію, ми взнали, що ген – це ділянка молекули ДНК, що кодує послідовність амінокислот в білці. Які зв'язані між собою ці уявлення
Лекція
Двумембранні органели: мітохондрії. Їх функції та будова. Клітинне дихання.
План.