24. Генетический код Генетический код

Генетический код — совокупность правил, по которым информация, закодированная в нуклеотидной последовательности ДНК или РНК, переводится в последовательность аминокислот в белке.

Свойства генетического кода

1. Универсальность:

• Большинство организмов используют одинаковый генетический код, что свидетельствует о едином происхождении жизни.

1. Декодирующие единицы:

• Кодон — триплет нуклеотидов, кодирующий одну аминокислоту или сигнальную молекулу.

1. Несмещённость:

• Генетический код не зависит от начальной точки чтения; кодоны читаются последовательно без смещения.

1. Бесперебойность:

• Кодоны читаются друг за другом без перекрытия, обеспечивая точный перевод информации.

1. Исключительность:

• Каждый кодон кодирует только одну аминокислоту или сигнальную молекулу, обеспечивая точность синтеза белков.

1. Избыточность (дегенерация):

• Некоторые аминокислоты кодируются несколькими кодонами, что снижает вероятность ошибок в синтезе белков.

1. Стоп-кодоны:

• Три кодона (UAA, UAG, UGA) сигнализируют о завершении синтеза белка.

Значение отдельных характеристик

• Декодирующие единицы (кодоны) обеспечивают точное и специфичное направление синтеза белков, что необходимо для функционирования клеток.

• Избыточность способствует устойчивости синтеза белков к мутациям, так как несколько кодонов могут кодировать одну и ту же аминокислоту.

• Стоп-кодоны обеспечивают правильное завершение синтеза белков, предотвращая образование нефункциональных продуктов.

25. Понятие о матричных процессах в клетке Матричные процессы

Матричные процессы — это процессы, в которых информация с матрицы (ДНК или РНК) используется для синтеза биологических молекул, таких как белки и РНК. Они включают транскрипцию и трансляцию, а также другие процессы, связанные с использованием генетической информации.

Особенности матричных процессов

1. Шаблонность:

• Матричные молекулы служат шаблонами для синтеза комплементарных молекул.

• Пример: ДНК служит шаблоном для синтеза РНК при транскрипции.

1. Специфичность:

• Определённые участки матрицы кодируют специфические белки или РНК.

• Пример: Ген, кодирующий фермент, определяет последовательность аминокислот этого фермента.

1. Синхронность:

• Матричные процессы координированы клеточными циклами и физиологическими потребностями клетки.

Особенности работы ферментов в матричных процессах

1. Рибонуклеаза:

• Катализирует разрыв фосфодиэфирных связей в РНК.

• Участвует в процессах деградации и репарации РНК.

1. Рибосомы:

• Катализируют синтез белков, связывая аминокислоты в соответствии с кодоном на мРНК.

• Состоят из рРНК и белков.

1. Трансферазы (тРНК):

• Переносят аминокислоты к рибосомам для сборки белков.

• Специфичны для каждой аминокислоты.

1. ДНК-полимеразы и РНК-полимеразы:

• Катализируют синтез ДНК и РНК соответственно, используя матрицы.

Примеры матричных процессов

• Транскрипция: Синтез мРНК на основе ДНК.

• Трансляция: Синтез белков на основе мРНК.

• Репликация: Удвоение ДНК перед клеточным делением.

26. Транскрипция биоинформации с ДНК на РНК

Транскрипция биоинформации

Транскрипция — процесс синтеза молекулы РНК на основе матричной цепи ДНК. Это первый этап экспрессии генов, предшествующий трансляции.

Общая характеристика

1. Начало транскрипции:

• РНК-полимераза распознаёт промоторную область ДНК и связывается с ней.

• Разворачивается двойная спираль ДНК, образуя транскрипционный пузырёк.

1. Этапы транскрипции:

• Инициация: РНК-полимераза начинает синтез РНК с нуклеотида, комплементарного первой основанию кодирующей цепи ДНК.

• Элонгация: Продолжение синтеза РНК в направлении 5' → 3', добавление нуклеотидов по правилам комплементарности.

• Терминация: Завершение синтеза РНК при достижении сигнальной последовательности, освобождение мРНК и рибосомы.

1. Типы РНК, синтезируемых при транскрипции:

• мРНК (матричная РНК): Кодирует информацию для синтеза белков.

• тРНК (транспортная РНК): Переносит аминокислоты к рибосомам.

• рРНК (рибосомальная РНК): Является компонентом рибосом.

Принципы транскрипции

1. Комплементарность:

• РНК синтезируется комплементарно к матричной цепи ДНК.

1. Полярность:

• Синтез РНК происходит в направлении 5' → 3'.

1. Специфичность:

• РНК-полимераза специфична для определённых промоторных последовательностей на ДНК.

Этапы транскрипции

1. Инициация:

• РНК-полимераза распознает промотор и связывается с ним.

• Начинается синтез РНК.

1. Элонгация:

• РНК-полимераза движется вдоль ДНК, синтезируя РНК.

• Рибонуклеотиды присоединяются к растущей цепи РНК.

1. Терминация:

• При достижении сигнальной последовательности на ДНК транскрипция завершается.

• РНК-полимераза и новосинтезированная мРНК освобождаются.

Ферменты и их значение

• РНК-полимераза: Катализирует синтез РНК, используя матрицу ДНК.

• Трансферазы (тРНК): Переносят аминокислоты к рибосомам для сборки белков.

• Факторы транскрипции: Белки, регулирующие инициацию и эффективность транскрипции.

27. Современные представления о структуре оперона и регуляции экспрессии генов у прокариот

Оперон

Оперон — это структурно-функциональная единица генетической регуляции у прокариот, состоящая из группы генов, регулируемых одним промотором и оператором. Все гены оперона кодируют связанные функционально белки.

Структура оперона

1. Промотор (P):

• Регуляторная последовательность, к которой связывается РНК-полимераза для инициации транскрипции.

1. Оператор (O):

• Регуляторная последовательность, расположенная между промотором и структурными генами.

• Служит связывающей точкой для репрессоров, контролирующих транскрипцию.

1. Структурные гены (S):

• Гены, кодирующие белки, участвующие в одном биохимическом пути или функциональной системе.

1. Регуляторный ген (R):

• Кодирует белок-репрессор или активатор, контролирующий экспрессию оперона.