Care secvență reflectă corect calea către implementarea genetică. Implementarea informațiilor genetice

1. Ce procese se referă la reacțiile de sinteză a matricei?

Fermentare, traducere, transcriere, fotosinteză, replicare.

Reacțiile de sinteză matricială includ traducerea, transcrierea și replicarea.

2. Ce este transcrierea? Cum merge acest proces?

Transcrierea este procesul de transcriere a informațiilor genetice de la ADN la ARN (biosinteza ARN în secțiunile corespunzătoare ale unuia dintre lanțurile ADN); una dintre reacțiile de sinteză a matricei.

Transcrierea este următoarea. Într-o anumită secțiune a moleculei de ADN, lanțurile complementare sunt deconectate. Sinteza ARN se va efectua pe unul dintre lanțuri (se numește lanț transcris).

Enzima ARN polimeraza recunoaște promotorul (o secvență specială de nucleotide localizată la începutul genei) și interacționează cu aceasta. Apoi, ARN polimeraza începe să se deplaseze de-a lungul lanțului transcris și, în același timp, sintetizează o moleculă de ARN din nucleotide. Catenă ADN transcrisă este folosită ca șablon, prin urmare, ARN sintetizat va fi complementar porțiunii corespunzătoare a catenei ADN transcrise. ARN polimeraza crește lanțul ARN, adăugându-i noi nucleotide, până când ajunge la terminator (o secvență specială de nucleotide situate la capătul genei), după care transcrierea se oprește.

3. Ce proces se numește difuzare? Descrieți etapele principale ale transmisiei.

Traducerea este procesul de biosinteză a proteinei din aminoacizi care are loc pe ribozomi; una dintre reacțiile de sinteză a matricei.

Principalele etape ale emisiunii:

● Legarea ARNm de subunitatea mică a ribozomului, după care subunitatea mare este atașată.

● Penetrarea în ribozomul ARNt-ului de metionină și legarea complementară a anticodonului său (UAC) la codonul de început al mARN (AUG).

● Penetrarea următorului ARNt care poartă aminoacidul activat în ribozom și legarea complementară a anticodonului său la codonul ARNm corespunzător.

● Apariția unei legături peptidice între doi aminoacizi, după care primul ARNt (metionină) este eliberat din aminoacid și părăsește ribozomul, iar mARNul este deplasat cu un triplet.

● Creșterea lanțului polipeptidic (conform mecanismului descris mai sus), care se produce până când unul dintre cei trei codoni de oprire (UAA, UAG sau CAA) intră în ribozom.

● Încetarea sintezei proteice și descompunerea ribozomului în două subunități separate.

4. De ce, în timpul traducerii, proteina nu include aminoacizi în ordine aleatorie, ci doar cei codificați de triplete ARNm și în concordanță strictă cu secvența acestor triplete? Câte tipuri de ARNt credeți că sunt implicate în sinteza proteinelor din celulă?

Incorporarea corectă și consistentă a aminoacizilor în lanțul polipeptidic în creștere este asigurată de interacțiunea strictă complementară a anticodonilor ARNt cu codonii ARNm corespunzători.

Unii studenți pot răspunde că 20 de tipuri de ARNt sunt implicate în sinteza proteinelor - unul pentru fiecare aminoacid. Dar, de fapt, 61 de tipuri de ARNt sunt implicate în sinteza proteinelor - există tot atâtea dintre ele, cât există codoni de sens (triplete care codifică aminoacizii). Fiecare tip de ARNt are o structură primară unică (secvență de nucleotide) și, ca urmare, are un anticod special pentru legarea complementară la codonul ARNm corespunzător. De exemplu, leucina aminoacidă (Leu) poate fi codificată de șase triplete diferite, deci există șase tipuri de ARNt-uri leucine și toate au anticoduri diferite.

Numărul total de codoni este 4 3 \u003d 64, cu toate acestea, moleculele de ARNt ale codonilor de terminație (există trei dintre ei) nu există, adică. 64 - 3 \u003d 61 tip de ARNt.

5. Reacțiile de sinteză ale matricei trebuie atribuite proceselor de asimilare sau disimilare? De ce?

Reacțiile de sinteză a matricei se referă la procesele de asimilare, deoarece:

● însoțită de sinteza compușilor organici complexi din substanțe mai simple, și anume, biopolimeri din monomerii corespunzători (replicarea este însoțită de sinteza lanțurilor ADN fiice din nucleotide, transcrierea este însoțită de sinteza ARN din nucleotide, traducerea prin sinteza unei proteine \u200b\u200bdin aminoacizi);

● necesită energie (furnizorul de energie pentru reacțiile de sinteză matricială este ATP).

6. Graficul catenei ADN transcrise are următorul ordin de nucleotide:

TATSTGGATSATATTATSAAGATST

Stabiliți secvența reziduurilor de aminoacizi ale peptidei codificate de această regiune.

Prin principiul complementarității, vom stabili secvența de nucleotide a ARNm corespunzător, iar apoi folosind tabelul de cod genetic determinăm secvența reziduurilor de aminoacizi ale peptidei codificate.

Răspuns: secvența reziduurilor de aminoacizi ai peptidei: Met - Tre - Cis - Ile - Met - Fen.

7. Studiile au arătat că în molecula ARNm, 34% din numărul total de baze azotate sunt în guanină, 18% în uracil, 28% în citozină și 20% în adenină. Determinați procentul de baze azotate ale ADN-ului dublu-catenar, dintre care una dintre lanțurile a servit drept matrice pentru sinteza acestui ARNm.

● Conform principiului complementarității, determinăm procentul de compoziție a bazelor de azot din lanțul ADN transcris corespunzător. Conține 34% citozină (complementară mRNA-ului guaninei), 18% adenină (complementară ARNm-ului uracilului), 28% guaninei (complementar mARN-ului citozinei) și 20% timinei (complementară mARN-ului adeninei).

● Pe baza compoziției lanțului transcris, determinăm procentul de baze de azot ale lanțului ADN complementar (netranscris): 34% guanină, 18% timină, 28% citozină și 20% adenină.

● Procentul fiecărui tip de baze azotate din ADN dublu catenar este calculat ca media aritmetică a procentului acestor baze în ambele lanțuri:

C \u003d G \u003d (34% + 28%): 2 \u003d 31%

A \u003d T \u003d (18% + 20%): 2 \u003d 19%

Răspuns: ADN-ul corespondent dublu conține 31% citosină și guanină, 19% adenină și timină.

8 *. În eritrocitele mamiferelor, sinteza hemoglobinei poate apărea timp de câteva zile după ce celulele își pierd nucleele. Cum poți explica asta?

Pierderea nucleului este precedată de transcrierea intensivă a genelor care codifică lanțurile polipeptidice ale hemoglobinei. Un mare număr de ARNm-uri corespunzătoare se acumulează în hialoplasmă, prin urmare, sinteza hemoglobinei continuă chiar și după pierderea nucleului celular.

* Sarcinile marcate cu un asterisc sugerează că elevii prezintă mai multe ipoteze. Prin urmare, atunci când punem o notă, profesorul nu trebuie să se concentreze numai pe răspunsul dat aici, ci să țină cont de fiecare ipoteză, evaluând gândirea biologică a elevilor, logica raționamentului lor, originalitatea ideilor etc.

O proprietate fundamentală importantă a informațiilor genetice este capacitatea sa de a transfera (transfera) atât în \u200b\u200binteriorul unei singure celule, cât și de la o celulă mamă la o celulă fiică sau între celulele diferitelor persoane în procesele de divizare și reproducere a organismelor. În ceea ce privește direcțiile de transfer intracelular de informații genetice, în cazul organismelor care conțin ADN, acestea sunt asociate cu replicarea moleculelor de ADN, adică. cu informații de copiere (vezi subsecțiunea 1.2) sau cu sinteza moleculelor de ARN (transcriere) și formarea polipeptidelor (traducere) (Fig. 1.14). După cum știți, fiecare dintre aceste procese se desfășoară pe baza principiilor matricității și complementarității.

Ideile predominante despre transferul de informații genetice în conformitate cu schema de proteine \u200b\u200bADN → ARN → sunt denumite în mod obișnuit „dogma centrală” a biologiei moleculare. Alături de această (cea mai comună) direcție de transfer, care este uneori denumită „transfer general”, o altă formă de realizare a informațiilor genetice („transfer specializat”) se regăsește în virusurile care conțin ARN. În acest caz, există un proces numit transcriere inversă în care materialul genetic primar (ARN viral), care a pătruns în celula gazdă, servește ca matrice pentru sinteza ADN-ului complementar utilizând enzima inversă transcriptază (revertază) codificată de genomul viral. În viitor, este posibil să se realizeze informațiile despre ADN-ul viral sintetizat în direcția obișnuită. Prin urmare,

Fig. 1.14. Principalele direcții de transfer intracelular de informații genetice

transferul specializat de informații genetice se realizează conform schemei ARN → ADN → ARN → proteină.

transcriere este prima etapă a transferului general de informații genetice și reprezintă procesul de biosinteză a moleculelor de ARN conform programului ADN. Sensul fundamental al acestui proces este că informația unei gene structurale (sau a mai multor gene adiacente) înregistrată sub forma secvenței de nucleotide a catenei ADN codificatoare în orientarea 3 "→ 5" este transcrisă (transcrisă) în secvența de nucleotide a ARN sintetizată în direcția 5 "→ 3" bazat pe corespondența complementară a dezoxiribonucleotidelor a șablonului șablon ADN la ribonucleotidele ARN (AU, G-C, T-A, C-G) (Fig. 1.15). Ca produse ale transcrierii (transcrieri), putem lua în considerare toate tipurile de molecule de ARN implicate în biosinteza proteinelor din celulă - matricea (informațională) ARN (mARN, sau mRNA), ARN ribozomal (ARNr), transport ARN (ARNt), mic ARN nuclear ( snRNA).

Procesul de transcriere este asigurat de acțiunea complexă a unui număr de enzime, inclusiv ARN polimeraza, care este o proteină complexă formată din mai multe subunități și capabilă să îndeplinească mai multe funcții. Spre deosebire de procariote (bacterii), în celulele cărora există un singur tip de ARN polimerază care asigură sinteza diferitelor molecule de ARN, eucariotele au prezența a trei tipuri de ARN polimeraze nucleare (I, II, III), precum și ARN polimeraze ale organelelor celulare care conține ADN (mitocondrii, plastide). ARN polimeraza I este localizată în nucleol și este implicată în sinteza majorității moleculelor de ARNm, ARN polimeraza II asigură sinteza ARNm și snRNA, iar ARN polimeraza III sintetizează ARNt și o variantă a moleculelor de ARNr.

Transcrierea este împărțită în trei etape principale - inițierea (începutul sintezei ARN), alungirea (extinderea lanțului polinucleotidic) și terminarea (sfârșitul procesului).

Fig. 1.15. Sinteza unei molecule de ARN pe o catena de ADN. Săgeata arată direcția în care creșterea lanțului ARN

Inițierea transcrierii depinde de legarea specifică preliminară a ARN-polimerazei la secvența scurtă de nucleotide pe care o recunoaște în regiunea moleculei de ADN (promotor) situată în fața punctului de plecare al genei structurale la care începe sinteza ARN. Promotorii diferitelor gene structurale pot fi identici sau conțin secvențe de nucleotide care diferă între ele, ceea ce determină probabil eficiența transcrierii genelor individuale și posibilitatea reglării procesului de transcriere în sine (vezi și subsecțiunea 1.6). Promotorii multor gene procariote încorporează secvența universală 5 "TATAA-3" (blocul Pribnova), care se află în fața punctului de plecare la o distanță de aproximativ 10 nucleotide și este recunoscut de ARN polimeraza. O altă secvență relativ obișnuită de recunoaștere a acestor organisme (5 "-TTACA-3") se găsește, de obicei, la o distanță de aproximativ 35 de nucleotide de la punctul de pornire. În genomele eucariote, funcțiile de recunoaștere a ARN polimerazei II pot fi îndeplinite de secvențele universale ale TATA (blocul Hogness), CAAT și constând din repetarea nucleotidelor G și C (motive HZ). Mai mult, una sau alta regiune promotor poate conține fie una dintre aceste secvențe, fie o combinație de două sau trei astfel de secvențe.

Legarea puternică specifică a ARN-polimerazei la una sau alta regiune a regiunii promotor pe care o recunoaște îi permite să înceapă procesul de dezlegare a moleculei de ADN până la punctul de pornire de la care începe să polimerizeze ribonucleotidele folosind un fragment de ADN 3 "-5" monocatenar.

O altă detensionare a ADN-ului genei structurale este însoțită de o extensie a poliribonucleotidei sintetizate (alungirea catenei ARN), care continuă până când ARN-polimeraza ajunge în regiunea terminatoare. Aceasta din urmă este secvența nucleotidică a ADN-ului, care este recunoscută de ARN polimeraza cu participarea altor factori de terminație a proteinei, ceea ce duce la sfârșitul sintezei transcriptului și deconectarea acestuia de la matrice. În cele mai multe cazuri, terminatorul este situat la capătul genei structurale, asigurând sinteza unei singure molecule de ARNm monogenic. În același timp, procariotele pot sintetiza o moleculă ARNm poligenică care codifică sinteza a două sau mai multe lanțuri polipeptidice. Există o transcriere continuă a mai multor gene structurale adiacente cu un terminator comun. ARNm poligenic poate conține regiuni intergenice netranslate (distanțiere) care împart regiunile de codificare pentru polipeptide individuale, ceea ce asigură probabil separarea ulterioară a polipeptidelor sintetizate.

Deoarece genele structurale ale eucariotelor au o structură intermitentă (mozaic), transcrierea lor are caracteristici specifice care o deosebesc de transcrierea în procariote. În cazul unei gene eucariote care codifică sinteza unui polipeptid, acest proces începe cu transcrierea întregii secvențe de nucleotide care conține atât secțiuni de exon cât și intron de ADN. Molecula ARNm care rezultă, care reflectă structura întregii gene mozaice, care se numește ARN nuclear heterogen (ARNr) sau ARN promatric (pro-ARNm), este apoi supusă procesului de maturizare (procesarea ARNm).

prelucrare  constă în tăierea enzimatică a transcrierii primare (hsRNA) cu îndepărtarea ulterioară a regiunilor sale intron și reunirea (șplicarea) regiunilor exon formând o secvență de codare continuă a ARNm matur, care participă ulterior la traducerea informațiilor genetice. Ca exemplu, putem lua în considerare schema de procesare a ARNm sintetizată în timpul transcrierii genei lanțului β-globinei (Fig. 1.16), a cărei structură a fost discutată anterior (a se vedea Fig. 1.13).

La prelucrare participă, de asemenea, molecule scurte de ARNm, constând din aproximativ 100 de nucleotide, care sunt secvențe care sunt complementare cu secvențele de la capetele regiunilor intron ale ARNH. Asocierea nucleotidelor complementare de mARN și hRNA promovează plierea regiunilor intronului într-o buclă și convergența regiunilor exon corespunzătoare ale ARNm, ceea ce, la rândul lor, le face accesibile acțiunii de tăiere a enzimelor (nucleazelor). Prin urmare, moleculele de siRNA asigură excizia corectă a intronilor din hiRNA.

În timpul procesării, există, de asemenea, o modificare a capetelor de 5 "și 3" ale moleculei de ARNm matur emergent. Sensul fundamental al acestui proces poate fi luat în considerare în diagrame.

Fig. 1.16. Procesare ARNm m-globină umană

prelucrarea genei β-globinei umane (vezi Fig. 1.16) și a secvenței complete de nucleotide a mARN-ului matur rezultat din acest proces. După cum se poate observa din fig. 1.17, la capătul de 5 "al secvenței, există o regiune scurtă netranslată (principală), formată din 17 triplete, care sunt marcate cu numere cu un semn minus. Această regiune este codificată de regiunea transcrisă (dar netradusă) a primei exon a genei β (umbrită în Fig. 1.16 Modificarea acestei secțiuni constă în formarea unui capac termal de 5 "(din engleză, șapcă -  cap, cap), care este reziduul de 7-metilguanozină, atașat la nucleotida vecină într-un mod neobișnuit (folosind o legătură trifosfat). Se presupune că funcția principală a capacului este de a recunoaște secvența specifică a moleculei de ARNr care face parte din ribozom, care asigură atașarea exactă a întregii porțiuni conducătoare a moleculei ARNm la o porțiune specifică a acestui ribozom și inițierea procesului de translație. De asemenea, este posibil ca capacul să protejeze mARNul matur de degradarea enzimatică prematură în timpul transportului său de la nucleu la citoplasma celulară.

Modificarea capătului 3 "al mARN AR-globinei, având de asemenea o secvență scurtă netranslată codificată de regiunea corespunzătoare a celui de-al treilea exon al genei β (vezi Fig. 1.16), este asociată cu formarea de poliadenil (poli A) „Coada” unei molecule constând din 100 - 200 reziduuri de acid adenilic conectate în serie. Acțiunea enzimei poliadenilare nu necesită o matrice, dar necesită prezența secvenței de semnal AAUAAA la capătul de 3 "al mARN (a se vedea fig. 1.17). Se presupune că coada poliadenilică asigură transportul ARNm matur la ribozom, protejându-l de degradarea enzimatică , dar ea însăși este distrusă treptat de enzimele citoplasmatice care scindează nucleotidele terminale una după alta.

traducere deoarece următoarea etapă în implementarea informațiilor genetice este sinteza polipeptidei de pe ribozom, în care molecula de mARN este utilizată ca matrice (citind informația în direcția de 5 "→ 3"). Trebuie menționat că în celulele procariote care nu au un nucleu real cu o coajă, materialul genetic cromozomial (ADN) este practic localizat în citoplasmă, ceea ce determină natura continuă a relației dintre transcriere și translație. Cu alte cuvinte, capătul 5 "rezultat al moleculei de mARN, a cărui sinteză nu este încă completă, este deja capabil să intre în contact cu ribozomul, inițierea sintezei polipeptidei, adică transcrierea și translația continuă simultan. În ceea ce privește eucariotele, procesele de transcripție ale geneticii lor nucleare informațiile și traducerea acesteia ar trebui să fie separate în timp în legătură cu procesarea moleculelor de ARN și nevoia de ambalare ulterioară și

Fig. 1.17. Secvența de nucleotide a unei gene globine mRNA umane mature. Secvența începe cu 7-metilguanozină la capătul de 5 "(sit-cap), urmată de o scurtă regiune ARN netranslată. Primul codon tradus (AUG) este marcat cu un font și marcat cu numărul 0, deoarece aminoacidul (metionină) codat de acesta este ulterior scindat din polipeptidă (valina codificată de GUG va fi primul aminoacid al proteinei mature.) Codonul de oprire UAA (codon 147), la care se termină translația (polipeptida este formată din 146 de aminoacizi), iar secvența de semnal pentru poliadenilare (AAUAAA) la capătul 3 "tr nsportirovki karyoplasm a citoplasmei cu proteine \u200b\u200bspeciale de transport.

Ca și în cazul transcrierii, procesul de traducere poate fi împărțit în trei etape principale - inițierea, alungirea și încheierea.

Pentru a iniția traducerea, specificitatea organizării structurale a unui grup de ribozomi identici (poliribozomi, sau polisomi), care pot participa la sinteza structurii primare a unei molecule de proteine \u200b\u200bspecifice (polipeptidă) codificată de ARNm corespunzător, este de o importanță fundamentală. După cum știți, un singur ribozom este un organel celular, format din molecule de ARN care determină specificitatea acestuia și a proteinelor. Ribozomul conține 2 subunități structurale (mari și mici), care pot fi diferențiate pe baza capacității lor de a precipita în moduri diferite în timpul ultracentrifugării preparatelor de ribozom purificate din celulele distruse, adică, prin coeficientul de sedimentare (valoarea 5). În anumite condiții, se poate produce separarea (disocierea) acestor două subunități sau combinația (asocierea) lor în celulă.

Ribozomii procariotelor, precum și mitocondriile și cloroplastele, constau din subunități mari și mici, cu dimensiuni de 505 și, respectiv, 305, în timp ce în eucariote aceste subunități au dimensiuni diferite (605 și 405). Întrucât procesul de traducere a fost studiat mai detaliat în bacterii, acesta este cel mai adesea considerat în legătură cu structura ribozomilor acestor organisme. După cum se poate observa din fig. 1.18, ribozomul conține 2 site-uri care sunt direct legate de inițierea traducerii, desemnate ca sit P (aminoacil) și P-un sit (peptidil), a cărui specificitate este determinată de o combinație a regiunilor corespunzătoare ale subunităților 505 și 305. La disocierea subunităților ribozomice, aceste site-uri devin „neterminate”, ceea ce duce la modificarea specificității lor funcționale.

Procesul de traducere implică, de asemenea, molecule de ARNt ale căror funcții sunt transportarea aminoacizilor de la citosol (soluție citoplasmatică) la ribozomi. Molecula de ARNt, care are o structură secundară sub formă de „frunză de trifoi”, conține un triplu de nucleotide (anticodon), care asigură conexiunea sa complementară cu codonul (tripleta) corespunzător al moleculei ARNm care codifică sinteza polipeptidului de pe ribozom și un loc acceptor (3 ") capătul moleculei) la care este atașat un aminoacid specific (vezi fig. 1.7). Procesul de atașare a fiecăruia dintre cei 20 de aminoacizi la capătul acceptor al ARNt corespunzător este asociat cu activarea acestuia de o variantă specifică a enzimei aminoacil-TP. SC

Fig. 1.18. Structura ribozomului bacterian: sit peptidil P, situs aminoacil

Fig. 1.19. Etapele inițiale ale traducerii: un complex inițiator; b alungirea

sintazase folosind energia adenozinei trifosfați (molecule ATP). Complexul specific rezultat de ARNt și aminoacizi, care se numește aminoacil-ARNt, se deplasează apoi la ribozom și participă la sinteza polipeptidei.

Inițierea traducerii este asigurată de conectarea exactă a capătului 5 "principal al moleculei ARNm cu o anumită regiune a subunității mici a ribozomului disociat în așa fel încât codonul AUG de pornire (inițiere) al acestei molecule să apară în regiunea P" neterminată "(Fig. 1.19). Caracteristica funcțională a acestei P- Graficul constă în faptul că poate fi ocupat doar prin inițierea aminoacil-ARNt cu anticorp UAC, care transportă aminoacidul metionină în eucariote și formilmetionină în bacterii, deoarece sinteza peptidei curelei începe întotdeauna cu N-terminus și crește spre capătul C, apoi toate moleculele de proteine \u200b\u200bsintetizate în celulele procariote ar trebui să înceapă cu N-formilmetionină, și în eucariote - cu N-metionină. Cu toate acestea, în viitor, acești aminoacizi sunt clivați enzimatic în timpul procesării proteinelor molecule (vezi Fig. 1.17).

După ce complexul de inițiere s-a format în regiunea P „neterminată” (vezi Fig. 1.19), devine posibil să reuniți subunitățile mici și mari ale ribozomului, ceea ce duce la „finalizarea” regiunii P și a regiunii A. Numai după aceasta, următorul aminoacil-ARNt poate ocupa situsul A pe baza principiului

complementaritatea anticodonului său cu codonul ARNm corespunzător situat în această regiune (vezi Fig. 1.19).

Procesul de alungire începe cu formarea unei legături peptidice între aminoacizii inițiatori (întâi în lanț) și ulterior (al doilea). Apoi ribozomul se deplasează la o triplă de mARN în direcția 5 "→ 3", care este însoțită de detașarea ARNt inițiator de matrice (ARNm), de aminoacid inițiator și eliberarea acestuia în citoplasmă. Mai mult, cel de-al doilea aminoacil-ARNm se deplasează de la situsul A la situsul P, iar eliberat A  Site-ul este implicat în următorul (al treilea rând) aminoacil-ARNt. Procesul de mișcare succesivă a ribozomului prin „trepte triplete” de-a lungul catenei ARNm este repetat, însoțit de eliberarea de ARNt care intră în regiunea P și de creșterea secvenței de aminoacizi a polipeptidei sintetizate.

Încetarea traducerii este asociată cu intrarea unuia dintre cele trei triplete de ARNm cunoscute în regiunea L a ribozomului. Deoarece o astfel de triplă nu conține informații despre niciun aminoacid, dar este recunoscută de proteinele de terminație corespunzătoare, sinteza polipeptidei se oprește și este deconectată de la matrice (ARNm).

După ieșirea dintr-un ribozom funcțional, capătul liber de 5 "al mRNA poate intra în contact cu următorul ribozom al grupului polisomic, inițierea sintezei unui alt polipeptid (identic). Prin urmare, ciclul ribozomului considerat se repetă secvențial cu participarea mai multor ribozomi ai aceluiași polisom, rezultând în se sintetizează un grup de polipeptide identice.

Modificare post-translațională a polipeptidei reprezintă etapa finală în implementarea informațiilor genetice în celulă, ceea ce duce la transformarea polipeptidei sintetizate într-o moleculă proteică activă funcțional. În acest caz, polipeptida primară poate fi supusă prelucrării constând în îndepărtarea enzimatică a aminoacizilor inițiatori, eliminarea altor reziduuri de aminoacizi (inutile) și modificarea chimică a aminoacizilor individuali. Apoi, procesul de pliere a structurii liniare a polipeptidei se datorează formării de legături suplimentare între aminoacizii individuali și formarea structurii secundare a moleculei de proteine \u200b\u200b(Fig. 1.20). Pe această bază, se formează o structură terțiară și mai complexă a moleculei.

În cazul moleculelor de proteine \u200b\u200bconstând din mai multe polipeptide, se formează o structură complexă cuaternară în care sunt combinate structurile terțiare ale polipeptidelor individuale. Ca exemplu, putem lua în considerare un model al unei molecule de hemoglobină umană (Fig. 1.21), format din

Fig. 1.20. Structura secundară a moleculei enzimei ribonuclează

Fig. 1.21. Structura cuaternară a unei molecule de hemoglobină umană

două lanțuri a și două catene β, care formează o structură tetramerică stabilă folosind legături de hidrogen. Fiecare dintre lanțurile de globină conține, de asemenea, o moleculă tematică, care în combinație cu fierul este capabil să lege moleculele de oxigen, asigurând transportul acestora de globulele roșii.

Termeni și concepte de bază: capătul acceptor al ARNt; aminoacil ARNt; anticodon; hjRNA (pro-ARN); inițierea transcrierii și a traducerii; inițierea aminoacil-tARN și aminoacidului; codon inițiere ARNm; complementaritate; capac; conducând capătul ARNm de 5 "; matricea; modificarea capetelor moleculei ARNm; moleculă monogenă de ARNm; ARNm (mRNA); ARNm; transcriptază inversă (revertază); transcriere inversă; transfer general; transfer (transfer) de informații; moleculă poligonică de ARNm; polipeptidă (polisom); modificare post-translațională a polipeptidului; promotor; procesare ARN și polipeptidă; ribozom; ARN polimerază; ARNr; transfer specializat; împletire; punct de pornire a transcripției; terminator; terminare a transcripției și a traducerii; transcriere; transcriere; i informații genetice; traducere de informații genetice; ARNt; alungirea transcripției și a traducerii; Regiunea A a ribozomului; Regiunea P a ribozomului.

Etapele realizării informațiilor genetice într-o celulă. Cum să tratezi boala?     Etapele realizării informațiilor genetice într-o celulă. Metode populare de tratament și vindecare.   Ședințe video unice de vindecare.

Întrebare 1. Amintiți-vă definiția completă a conceptului de „viață”.

La mijlocul secolului XIX. Friedrich Engels a scris: „Viața este un mod de existență al corpurilor proteice, al cărui punct esențial este un metabolism constant cu natura lor externă, iar odată cu încetarea acestui metabolism, viața se oprește, ceea ce duce la descompunerea proteinelor.” La nivelul modern al cunoașterii, această definiție clasică a vieții este completată de ideea importanței excepționale a acizilor nucleici - molecule care conțin informații genetice care permit organismelor să se autoînnoiască și să se autoreproduce (să se multiplice).

Dăm una dintre definițiile moderne: „Corpurile vii existente pe Pământ sunt sisteme deschise, autoreglante și auto-reproducătoare, construite din biopolimeri - proteine \u200b\u200bși acizi nucleici”. Mai mult, conceptul de „sistem deschis” implică schimbul de substanțe și energie cu mediul (nutriție, respirație, excreție) notat de F. Engels; conceptul de „autoreglare” este capacitatea de a menține constanța compoziției, structurii și proprietăților chimice. O condiție importantă pentru autoreglarea de succes este iritabilitatea - capacitatea organismului de a răspunde la informații din lumea exterioară.

Întrebarea 2. Care sunt principalele proprietăți ale codului genetic și explicați sensul acestora.

Există șapte proprietăți principale ale codului genetic.

Triplet. Trei nucleotide consecutive codifică un aminoacid.

Unicitatea. Un triplet nu poate codifica mai mult de un aminoacid.

Redundanță. Un aminoacid poate fi codat cu mai multe triplete.

Continuitate. Nu există „semne de punctuație” între triplete. Dacă „cadrul de citire” este deplasat de o nucleotidă, întregul cod va fi decriptat incorect. Ca exemplu, dăm o propoziție formată din cuvinte din trei litere: exista o pisică, pisica era gri. Acum vom schimba „cadrul de citire” cu o literă: ilb ylk otk otsyl ers.

Codul genetic nu se suprapune. Orice nucleotidă poate face parte dintr-o singură triplă.

Polaritate. Există triplete care determină începutul și sfârșitul genelor individuale.

Versatilitate. În toate organismele vii, aceeași triplă codifică același aminoacid.

Întrebarea 3. Care este esența procesului de transmitere a informațiilor ereditare de la generație la generație și de la nucleul la citoplasmă, la locul sintezei proteice?

Atunci când transmit informații ereditare din generație în generație, moleculele de ADN se dublează în procesul de duplicare. Fiecare celulă fiică primește una dintre cele două molecule de ADN identice. În cazul reproducerii asexuale, genotipul organismului fiic este identic cu mama. În timpul reproducerii sexuale, organismul descendent primește propriul set diploid de cromozomi, asamblați din seturile paterne haploide materne și haploide.

Când se transmit informații ereditare din nucleu către citoplasmă, procesul cheie este transcripția - sinteza ARN de ADN. Molecula ARNm sintetizată este o copie complementară a unui fragment de ADN specific - genă și conține informații despre structura unei anumite proteine. O astfel de moleculă de ARNm este un mediator între depozitul de informații genetice - nucleul și citoplasma cu ribozomi, unde sunt create proteine. Ribozomii folosesc mRNA ca șablon („instrucțiune”) pentru sinteza proteinelor în timpul traducerii.

Întrebarea 4. Unde sunt sintetizați acizii ribonucleici?

Acizii ribonucleici sunt sintetizați în nucleu. Formarea ARNm și asamblarea subunităților de ribozomi apar în anumite zone ale nucleului - nucleoli. O cantitate mică de ARN este sintetizată în mitocondrii și plastide, unde există ADN propriu și ribozomi proprii.

Întrebarea 5. Spune-ne unde are loc sinteza proteinelor și cum se realizează.

Sinteza proteinelor are loc în citoplasmă și se realizează cu ajutorul organoidelor specializate - ribozomi. Molecula ARNm se leagă de ribozom la capătul de la care ar trebui să înceapă sinteza proteinelor. Aminoacizii necesari pentru sinteza lanțului proteic sunt eliberați prin molecule de ARN (tRNA) de transport. Fiecare ARNt poate transporta doar unul dintre cei 20 de aminoacizi (de exemplu, numai alanina). Ce aminoacid specific este transportat prin ARNt este determinat de tripleta nucleotidelor situate în vârful buclei centrale a ARNt - anticodon.

Dacă anticorpul este complementar tripletului de nucleotide ARNm care este în prezent în contact cu ribozomul, ARNt se va lega temporar de mARN, iar aminoacidul va fi inclus în lanțul proteic.

În următoarea etapă, ARNm eliberat va intra în citoplasmă, iar ribozomul va face un „pas” și va trece la următorul triplet ARNm. Apoi, ARNt cu anticorpul corespunzător va ajunge la acest triplet și va furniza următorul aminoacid, care va fi atașat la proteina în creștere.

Amintiți-vă!

Care este structura proteinelor și acizilor nucleici?

Lanțurile proteice lungi sunt construite din doar 20 de tipuri diferite de aminoacizi care au un plan structural general, dar diferă unul de celălalt în structura radicalului. Când sunt combinate, moleculele de aminoacizi formează așa-numitele legături peptidice. Învârtindu-se sub formă de spirală, firul proteic capătă un nivel mai mare de organizare - structura secundară. Și în final, spirala polipeptidului se pliază, formând o bilă (globulă). Este o astfel de structură terțiară a proteinei care este forma ei activă biologic cu specificul individual. Cu toate acestea, pentru o serie de proteine, structura terțiară nu este finală. Structura secundară este un lanț polipeptidic răsucit într-o spirală. Pentru o interacțiune mai puternică în structura secundară, interacțiunea intramoleculară are loc cu ajutorul punților de sulfură –S - S– între spirele elicei. Aceasta asigură rezistența acestei structuri. Structura terțiară este o structură spirală secundară răsucită în globule - glande compacte. Aceste structuri oferă rezistență maximă și prevalență mai mare în celule în comparație cu alte molecule organice.

ADN-ul este o dublă helix, ARN-ul este un singur lanț format din nucleotide.

Ce tipuri de ARN cunoașteți?

i-ARN, t-ARN, r-ARN.

i-ARN - este sintetizat în nucleu pe o matrice ADN, este baza sintezei proteice.

t-ARN - transportul aminoacizilor la locul sintezei proteinelor - la ribozomi.

Unde se formează subunitățile ribozomului?

r-ARN - este sintetizat în nucleul nucleului și formează ribozomii celulei în sine.

Care este funcția ribozomului din celulă?

Biosinteza proteinelor - ansamblul unei molecule proteice

Întrebări pentru repetare și atribuire

1. Amintiți-vă definiția completă a vieții.

F. Engels „Viața este un mod de existență al corpurilor de proteine, al cărui punct esențial este un metabolism constant cu natura lor externă, iar odată cu încetarea acestui metabolism, viața se oprește, ceea ce duce la descompunerea proteinelor. Iar corpurile anorganice pot avea un metabolism similar, care se întâmplă de-a lungul timpului peste tot, deoarece peste tot, cel puțin foarte lent, au loc acțiuni chimice. Dar diferența constă în faptul că, în cazul corpurilor anorganice, metabolismul le distruge, în cazul corpurilor organice, este o condiție necesară pentru existența lor ”

2. Care sunt principalele proprietăți ale codului genetic și explicați sensul acestora.

Codul este triplet și redundant - din 4 nucleotide puteți crea 64 de triplete diferite, adică. codifică 64 de aminoacizi, dar numai 20 sunt folosiți în viață.

Codul este unic - fiecare triplă criptează doar un aminoacid.

Există semne de punctuație între gene - semne sunt necesare pentru secvența de nucleotide monotone corecte în triplete, deoarece nu există semne de secțiune între triplete. Trei triplete care nu codifică niciun aminoacizi - UAA, UAH, CAA - îndeplinesc rolul de marcare a genelor. Ele înseamnă sfârșitul unei molecule de proteine, precum un punct dintr-o propoziție.

Nu există semne de punctuație în interiorul genei - deoarece genecodul este ca un limbaj; să ne uităm la această proprietate folosind fraza de exemplu:

A FOST UN SILENT DE CAT A FOST UN SER

Gena este stocată sub această formă:

ZHILBYLKOTTIHBYLSERMILMNETOTKOT

Sensul va fi restabilit dacă triplurile sunt grupate corect, chiar dacă nu există semne de punctuație. Dacă începem gruparea cu a doua literă (a doua nucleotidă), obținem următoarea secvență:

ILB YLK OTT IHB YLS YERM ILM NU OTK OT

Această secvență nu mai are o semnificație biologică și, dacă este realizată, atunci o substanță va fi străină de organismul dat. Prin urmare, gena din lanțul ADN are un început strict de citire și completare.

Codul este universal - este același pentru toate viețuitoarele care trăiesc pe Pământ: la bacterii, ciuperci, oameni, aceleași triplete codifică aceiași aminoacizi.

3. Ce procese stau la baza transmiterii informațiilor ereditare de la generație la generație și de la nucleul la citoplasmă, la locul sintezei proteinelor?

Baza transmiterii informațiilor ereditare din generație în generație este meioza. Transcriere (din lat. Transcriere - rescriere). Informațiile despre structura proteinelor sunt stocate ca ADN în nucleul celular, iar sinteza proteinelor are loc pe ribozomi din citoplasmă. ARN informațional acționează ca un intermediar care transmite informații despre structura unei anumite molecule proteice la locul sintezei sale. Difuzare (de la lat. Translație - transmisie). Moleculele de mRNA ies prin porii nucleari în citoplasmă, unde începe a doua etapă de realizare a informațiilor ereditare - traducerea informațiilor din „limbajul” ARN în „limbajul” proteinei.

4. Unde sunt sintetizate tot felul de acizi ribonucleici?

Toate tipurile de ARN sunt sintetizate pe un șablon ADN.

5. Spune-ne unde are loc sinteza proteinelor și cum se realizează.

Etapele biosintezei proteice:

- Transcriere (din lat. Transcriere): procesul de sinteză a i-ARN pe o matrice ADN, acesta este transferul informațiilor genetice de la ADN la ARN, transcrierea este catalizată de enzima ARN polimerază. 1) mișcări ale ARN polimerazei - desfășurarea și restaurarea dublei helixuri a ADN-ului, 2) informații provenite din gena ADN - despre i-ARN conform principiului complementarității.

- Compus de aminoacizi cu ARN-t: Structura ARN-t: 1) aminoacidul este atașat covalent la ARN-t folosind enzima t-ARN sintaza, respectiv, anticod, 2) Un anumit aminoacid este atașat la pețiolul din foaia T-ARN

- Traducere: sinteza ribozomală a proteinei de la aminoacizi la i-ARN, care apare în citoplasmă. 1) Inițierea este începutul sintezei. 2) Alungirea - sinteza efectivă a proteinei. 3) Terminare - recunoașterea codonului de oprire - sfârșitul sintezei.

6. Luați în considerare fig. 45. Determinați în ce direcție - de la dreapta la stânga sau la stânga la dreapta - ribozomul prezentat în figură se deplasează în raport cu i-ARN. Dovedește-ți punctul.

i-ARN se deplasează spre dreapta; ribozomul se mișcă întotdeauna în direcția opusă pentru a nu interfera cu procesele, deoarece mai mulți ribozomi (polisom) pot sta simultan pe aceeași catena i-ARN. De asemenea, este arătat în ce direcție se deplasează ARN-t - de la dreapta la stânga, precum ribozomul.

Gândiți-vă! Amintiți-vă!

1. De ce carbohidrații nu pot îndeplini funcția de stocare a informațiilor?

Nu există un principiu de complementaritate în carbohidrați, este imposibil să creați copii genetice.

2. Cum se realizează informațiile ereditare despre structura și funcțiile moleculelor care nu sunt proteice într-o celulă?

Formarea în celule a altor molecule organice, cum ar fi grăsimile, carbohidrații, vitaminele etc., este asociată cu acțiunea catalizatorilor proteici (enzime). De exemplu, enzimele care asigură sinteza grăsimilor la om, „fac” lipide umane și catalizatori similari în floarea soarelui - uleiul de floarea soarelui. Enzimele metabolizate în carbohidrați la animale formează o substanță de rezervă glicogen, iar la plante, cu un exces de glucoză, se sintetizează amidonul.

3. În ce stare structurală moleculele ADN pot fi surse de informații genetice?

Într-o stare de spiralizare, deoarece în această stare, ADN-ul face parte din cromozomi.

4. Ce caracteristici structurale ale moleculelor de ARN oferă funcția lor de a transfera informații despre structura unei proteine \u200b\u200bde la cromozomi la locul sintezei sale?

i-ARN - este sintetizat în nucleu pe o matrice ADN, este baza sintezei proteice. Compoziția ARN este nucleotidă complementară nucleotidelor ADN, cu dimensiuni reduse în comparație cu ADN-ul (care oferă o ieșire din porii nucleari).

5. Explicați de ce molecula ADN nu a putut fi construită din trei tipuri de nucleotide.

Codul este triplet și redundant - din 4 nucleotide pot fi create 64 de triplete diferite (43), adică. codifică 64 de aminoacizi, dar numai 20 sunt folosiți în viață. Acest lucru este necesar pentru a înlocui orice nucleotidă, dacă dintr-o dată nu se află în celulă, nucleotida va fi înlocuită automat cu una similară care codifică același aminoacid. Dacă ar exista trei nucleotide, atunci 33 ar fi doar 9 aminoacizi, ceea ce este imposibil, deoarece 20 de aminoacizi sunt necesari pentru orice organism.

6. Dați exemple de procese tehnologice care se bazează pe sinteza matricei.

Imprimantă cu matrice de punct,

nanotehnologie

Matricea camerei

Matricea ecranului laptopului

Matrice de ecrane cu cristale lichide

7. Imaginați-vă că într-un experiment pentru sinteza proteinelor, ARNt a fost preluat din celule de crocodil, aminoacizi maimuță maimuță, tuse ATP, ARNm de urs polar, enzimele necesare broaștei de arbore și ribozomi de știucă. A cui proteină a fost sintetizată în cele din urmă? Explicați-vă punctul de vedere.

Codul genetic este criptat în i-ARN, ceea ce înseamnă un urs polar.

Genomul eucariot este mai complex decât procariotele. Se caracterizează printr-un nivel de organizare cromozomial. În cromozomi, ADN-ul este înconjurat de proteine. Genomul eucariotic are mult ADN în exces. În materialul genetic al eucariotelor există situri neinformative - intronică între informații - ek zone. Organizarea genei electron-exon în eucariote determină necesitatea transformării transcritului primar (ARN preinformativ, produsul de transcripție) în i-ARN matur.

În plus, în eucariote apare o membrană nucleară, care disociază spațiul locului de stocare a informațiilor genetice (cromozomii localizați în nucleu) și locul de sinteză a lanțului peptidic (ribozomi localizați în citoplasmă). Cu alte cuvinte, în eucariote, procesul de transcripție și transplanturile sunt deconectate atât spațial (cochilie nucleară .. 1) cât și în timp (procese de maturare i-ARN).

Astfel, în timpul punerii în aplicare a informațiilor ereditare, în eucariote se pot distinge următoarele etape:

a) transcriere

b) procese (procese) post-transcripționale

c) difuzat

d) procesele post-traducere. <*

Curge „a” și „b” în nucleu, „c” și „g” curg în citoplasmă.

transcriere  - procesul de rescriere a informațiilor codificate în molecula ADN la molecula i-ARN se realizează cu participarea enzimei ARN polimeraza. Această enzimă catalizează bobina I-RIC în direcția de la capătul 5 "la capătul 3 *. Transcrierea se realizează în conformitate cu principiile complementarității și antralarelității. De aceea poate apărea pe una dintre cele două lanțuri ADN cu jumătate de nucleotide și anume pe cea care începe cu 3 d din capăt, s "; iar lanțul se numește kodogennoy.

transcrierea ARNm

catenă ADN codogenică (matrice)

parte structurală a genei

În regiunea moleculei ANK corespunzătoare genei individuale, în fața părții structurale ©, în care este criptată secvența de aminoacizi din peptidă, este necesară localizarea secvenței: nucleotidele recunoscute de RPK polimeraza. promotor.

ARN pslimeraza găsește un promotor, interacționează cu acesta și apoi, mișcându-se de-a lungul moleculei DCC, oferă o asamblare treptată a moleculei i-ARN în conformitate cu principiile complementarității și antiparalelismului. La sfârșitul părții structurale a genei există un loc cu o secvență specială de nucleotide - " te-rmilator"Include în mod necesar una dintre tripletele prostii ^ .nv care codifică aminoacizii.

Ca urmare a transcrierii, se sintetizează o moleculă de ARN preinformativ.

Proteze post-catenare (ptucessing)) sunt transformări care au loc cu transcrierea primară, care vizează formarea unui i-ARN matur, stabilizat, care este capabil să îndeplinească funcția unei matrice la transfuzie și este protejat de efectele dăunătoare ale enzimelor citoplasmatice specifice.

Principalele etape:

a) clivaj al secțiunilor terminale ale transcrierii primare ^:

b) formarea la capătul de 5 ″ al capacului, constând dintr-o secvență specială de nucleotide;

c) formarea la capătul 3 * a secvenței poliadenilice a nucleotidelor A A A A ;

d) metilarea anumitor baze de azot interne din transcript, stabilizând molecula de ARN;

e) tăierea regiunilor neinformative corespunzătoare intronilor de ADN și cusăturile (despicarea) regiunilor corespunzătoare exocalelor

Ca rezultat al prelucrării, e-ARN-ul matur este format în euk *\u003e revoltă, caracterizat prin următoarele caracteristici structurale:

capac  - O secvență specială de nucleotide cu baze metilate, care asigură recunoașterea subunităților mici de ribozomi.

Liderul  - o secvență introductivă de nucleotide complementară secvenței din molecula r-ARN a subunităților mici:; ribozomi, care asigură atașarea i-RYK la subunitatea mică.

Începeți codonul  - o triplă de nucleotide care codifică în majoritatea cazurilor aminoacidul formilmetionină (AUL).

Codarea piesei  - o secvență de codoni care codifică o secvență specifică de aminoacizi din lanțul peptidic corespunzător.

rulotă  - partea finală a moleculei i-ARN, incluzând codonul sensului knock-out și secvența poli-A.

traducere- procesul de asamblare a lanțului peptidic care apare în citoplasmă pe ribozomi pe baza programului conținut în i-ARN.

8 467k 27 *

De bază sazn trgnslyatzgl: inițiere

elongație

terminare inițiere  Broadcast presupune consumarea de evenimente:

a) cu ajutorul capacului, i-ARN găsește o mică subunitate în citoplasmă

Ribozomi NEPU

b) folosind secvența lkder, se stabilește o conexiune „definitiv cu zona complementară! 5 fracții de ARN-r și

i-ARN se atașează la \\: subunitatea scarlatină, ”) t-ARN care poartă ARN-t este atașat la codonul de început (AUT)

formilietokină, p) o subunitate mică este asociată cu o subunitate mare, în

noatsil mr. center (AC) care este situat formilmetshnin.

Astfel, faza de inițiere se încheie cu formarea complexului de i-ARN și ribozomul și substituirea lanțului inițial de aminoacizi pentru toate lanțurile peptidice - formilmetionina.

Alungirea raza, adică creșterea lanțului peptidic se realizează prin substituția treptată a aminoacizilor în conformitate cu următorul codon al i-ARN, care se află în fața centrului aminoacil.

ARN-ul t corespunzător atașat acestui codon are un anticodon complementar la acesta. Poartă un anumit aminoacid, care este situat în centrul aminoadcentrului (AC), T-RNA, conectat la codonul anterior, se află în centrul peptidium (GS), unde are propriul său aminoacid (lanț de aminoacizi). Între cei doi aminoacizi localizați în centrele peptidil și aminoadlic, cu participarea enzimelor prezente aici, apare o legătură peptidică -c .- // - După stabilirea peptidei

legătura peptidică  conexiunea, ARN-ul t precedent este separat de aminoacidul și codonul său și intră în citoplasmă ”, iar următorul t-ARN, încărcat cu un lanț de aminoacizi, intră în VD, forțând i-ARN-ul să se miște de-a lungul ribozomului și să stabilească un nou codon împotriva AC.

După trecerea prin ribozomul întregii părți de codificare a i-ARN, pe ribozom este asamblat un lanț peptidic cu o anumită secvență de aminoacizi.

Faza acidului termic  apare atunci când porțiunea terminală a i-ARN, care include un triplet nonsens, nu este co-arrush de niciun aminoacid intră în contact cu ribozomul. Aceasta completează ansamblul lanțului peptidic. Ca eliberare 5 " legătura peptidică  la sfârșitul i-RH, capacul poate găsi noi mici subunitate  Pentru ribozomi și pu f, traducerea ecc poate fi re-efectuată pe ribozomi noi. Un complex de ribozomi care sunt în contact cu o singură moleculă de i-ARN și sintetizează aceleași lanțuri peptidice se numește poliribozom (polisom).

Procese post-translaționale

În etapele anterioare ale implementării informațiilor ereditare, este asigurată sinteza lanțului peptidic, care în cele mai multe cazuri începe cu aminoacizii formiyametEon .; S; și corespunde structurii primare a moleculei proteice. Evenimentele ulterioare sunt clivajul forilmetioninelor. în unele cazuri, modificarea peptidei este efectuată după traducere, se formează structura secundară și terțiară a proteinei. Uneori, pentru unele proteine \u200b\u200bcaracterizate printr-o structură cuaternară, aceleași sau diferite lanțuri leptide sunt combinate pentru a forma o proteină activă funcțională.

În funcție de funcționarea proteinei (enzimă, material de construcție, anticorp etc.), ea ia parte la furnizarea caracteristicilor morfo-funcționale ale celulei (ojv ^

ganzma), adică în formarea anumitor trăsături complexe.

Acesta este ultimul pas în procesul de implementare a informațiilor genetice.

3.5. Reglarea activității genice

Implementarea informațiilor ereditare în sistemele vii este un proces complex care necesită o reglementare foarte fină # * eupentru a asigura sinteza anumitor proteine \u200b\u200bîn anumite celule la un anumit moment șicantitatea necesară.

Toate celulele corpului, care apar prin mitoză, primesc un set complet de informații genetice generate în timpul fertilizării gameților parentali. În ciuda acestui fapt, acestea diferă prin proprietăți morfologice, biochimice și funcționale unele de altele. La baza acestor diferențe este funcționarea activă în diferite celule din diferite părți ale genomului.

Cea mai mare parte a genomului din celulele de opiism este inactivă - represiv  condiție și numai aproximativ 1055 de gene ^ reprimat. și anume transcris activ. Spectrul genelor transcrise depinde de afilierea țesuturilor celulei, de perioada vieții sale și de perioada de dezvoltare individuală a corpului.

Reglarea activității genice poate fi realizată în toate etapele implementării informațiilor genetice, dar reglarea în stadiul transcrierii este cea mai rentabilă.

Cea mai mare parte a genelor care funcționează activ în majoritatea celulelor corpului în timpul ontogenezei sunt gene care asigură sinteza proteinelor cu scop general (ribozom, cromozom, proteine \u200b\u200bcu membrană etc.), t-GNA și r-ARN. Transcrierea acestor gene structurale este asigurată de combinația ARN-polimerazei cu promotorii lor și nu este supusă altor influențe de reglementare. Aceste gene sunt numite constitutiv, un alt grup de gene structurale care asigură sinteza unor enzime proteice, în funcționarea acesteia depinde de diverși factori de reglementare și apel   nreglabil  gene. Funcționarea lor activă, viteza și durata transcripției pot fi reglate atât de factori genetici, cât și de factori de natură non-genetică. -. Factorii genetici în reglarea genelor tg * schcidric sunt

sunt introduse gene care sunt regulatoare și ale operatorului. Genele regulatorilor determină sinteza genelor regulatoare care, în stare activă, se pot conecta cu un operator care activează sau oprește transcripția genelor structurale. În funcție de proprietățile proteinei reglatoare, negativ  și control transcripțional pozitiv din partea genei reglatoare. În caz de control negativ, regulatorul de proteine, conectându-se cu operatorul, oprește (oprește) transcrierea. Această proteină se numește represor. Cu un control pozitiv, regulatorul de proteine, care se conectează cu operatorul, include transcrierea. În acest caz, se numește produsul genei reglatoare apoinduktorom.

Astfel, împreună cu genele structurale din genom, există gene regulatoare care, asigurând represiunea sau deprimarea din genele structurale, reglează procesele de sinteză din celulă.

Alături de factorii genetici în reglarea expresiei genice, un rol important revine factorilor de natură non-genetică - la fluctori. Acestea includ substanțe neproteice care sunt scindate sau sintetizate în celulă cu participarea enzimelor separate.

În puntea aux, se distinge efectul unui efector asupra activității genice inductoareinclusiv transcrierea genelor și represori. oprind-o. efectul efectorului constă în interacțiunea sa cu regulatorul de proteine, în care acesta activează și se poate conecta cu operatorul, sau inactivează 1:? Aceasta pierde capacitatea de conectare cu operatorul.

Astfel, expresia genelor este rezultatul unui efect regulator asupra proceselor de transcripție atât din partea genomului samsomului (gene - regulator, generatori și operatori), cât și din partea factorilor vegetativi.

Reglarea transcrierii în procariote

Studiul reglării expresiei genice în stadiul transcrierii în procariote a dus la crearea în 1961 a unui model de operon (1acob și Mono).

Aplecat mai departe  "Aceasta este o secvență strâns legată de gene structurale ale genelor care determină sinteza unui grup de enzime d *.",<акой-либо одной цепи биохимических реакций и регулирующаяся как едино„ целое.

Modelul Operon  gene structurale

O caracteristică a procariotelor este transcrierea i-ARN din toate genele structurale ale operonului. I-ARN-ul policistronic i se taie suplimentar în fragmente corespunzătoare matricilor pentru sinteza enzimelor individuale. Lanțul genelor structurale ale unui operon este întotdeauna precedat de un promotor recunoscut de ARN polimeraza. 7 tăierea constitutivă este suficientă pentru transcriere. În genele reglementate, între promotor și gene structurale este situat operator  - o secvență de nucleotide care este recunoscută de o proteină de reglare în stare activă. Exemplu funcțional, operon activ 6..Soi /

În absența lactozei în mediu, represorul activant, interacționând cu operatorul, reprimă genele ABC - nu există transcriere. Apariția lactozei în mediu inactivează represorul, nu se leagă de operator și se transcriu genele ABC,

responsabil de sinteza enzimelor care descompun lactoza.

Un exemplu de control negativ al funcției lacteronului operon în E. coli

O scădere a conținutului de lactoză ca urmare a clivajului său enzimatic duce la conectarea represorului activ cu operatorul și transcrierea genelor stației de benzină este oprită. Caracteristicile reglării transcripționale în eucariote

° yorganizarea genelor operon eucariote nu a fost stabilită. Genele care determină sinteza enzimelor care catalizează diferite unități din lanțul de reacții biochimice pot fi împrăștiate în genom și, eventual, nu au, ca în procariote, un singur sistem de reglementare (r - ^ glator, promotor, operator). B În prezent, mecanismele de reglare și coordonare a activității acestor gene nu au fost complet elucidate, dar funcționarea lor este, fără îndoială, supusă influențelor reglatoare atât în \u200b\u200binteriorul celulei (gene regulatoare), cât și la nivelul corpului (hormon).

Pe lângă reglarea expresiei genice în stadiul de traul: cf: rp :: ii, ea poate fi realizată atât în \u200b\u200btimpul procesării (se discută rolul nitronilor), cât și în timpul traducerii și modificărilor translaționale ulterioare ale proteinelor.

În ciuda faptului că reglementarea în etapele ulterioare ale punerii în aplicare a informațiilor ereditare este mai puțin benefică economic pentru celule, aceasta oferă cel mai rapid răspuns la influența factorilor regulatori. De exemplu, terminarea lanțului de translocare / peptidă dă imediat un efect comparativ cu terminarea transcrierii genei corespunzătoare, deoarece moleculele i-ARN sintetizate asigură asamblarea țintei peptidice în citoplasmă pentru o perioadă de timp după terminarea transhipappa. Împreună, toate mecanismele de reglare a activității genice asigură producția de bglk în cantitatea necesară și suficientă în acest moment.