Код ДНК. Транскрипция

1.

Тема: «Код ДНК. Транскрипция».
Задачи:
Изучить основные этапы
биосинтеза белка.
Пименов А.В.

2.

Код ДНК.
В каждой клетке синтезируется
несколько тысяч различных
белковых молекул. Белки
недолговечны, время их
существования ограничено,
после чего они разрушаются.
Информация о
последовательности
аминокислот в белковой
молекуле закодирована в виде
последовательности нуклеотидов
в ДНК.

3.

4.

5.

6.

7.

Код ДНК.
Итак, последовательность
нуклеотидов каким-то образом
кодирует последовательность
аминокислот. Все многообразие
белков образовано из 20 различных
аминокислот, а нуклеотидов в
составе ДНК — 4 вида.
Если предположить, что один
нуклеотид кодирует одну
аминокислоту, то 4 нуклеотидами
можно закодировать 4
аминокислоты.
Если 2 нуклеотида кодируют одну аминокислоту, то количество
кодируемых кислот возрастает до 16 (42). Значит, код ДНК должен быть
триплетным. Было доказано, что именно три нуклеотида кодируют одну
аминокислоту, в этом случае можно будет закодировать 43 — 64
аминокислоты. А так как аминокислот всего 20, то некоторые
аминокислоты должны кодироваться несколькими триплетами.

8.

9.

Код ДНК. Свойства кода
1. Триплетность. Каждая аминокислота кодируется триплетом
нуклеотидов – кодоном.
2. Однозначность. Кодовый триплет, кодон, соответствует только
одной аминокислоте.
3. Вырожденность (избыточность). Одну аминокислоту могут
кодировать несколько (до шести) кодонов.

10.

Код ДНК. Свойства кода
4. Универсальность. Генетический код одинаков, одинаковые
аминокислоты кодируются одними и теми же триплетами
нуклеотидов у всех организмов Земли.
5. Неперекрываемость. Последовательность нуклеотидов имеет
рамку считывания по 3 нуклеотида, один и тот же нуклеотид не
может быть в составе двух триплетов. (Жил был кот тих был сер
мил мне тот кот);

11.

Код ДНК. Свойства кода
6. Наличие кодона- инициатора и кодонов-терминаторов. Из 64
кодовых триплетов 61 кодон — кодирующие, кодируют
аминокислоты, а 3 — бессмысленные, не кодируют аминокислоты,
терминирующие синтез полипептида при работе рибосомы (УАА,
УГА, УАГ). Кроме того, есть кодон — инициатор (метиониновый), с
которого начинается синтез любого полипептида.

12.

13.

14.

Транскрипция
Реакции матричного синтеза –
особая категория химических
реакций, происходящих в клетках
живых организмов. Во время этих
реакций происходит синтез
полимерных молекул по плану,
заложенному в структуре других
полимерных молекул-матриц. На
одной матрице может быть
синтезировано неограниченное
количество молекул-копий. К этой
категории реакций относятся
репликация, транскрипция,
трансляция и обратная
транскрипция (образование на РНК
ДНК).
Центральная догма молекулярной биологии: ДНК РНК белок.

15.

16.

17.

18.

Транскрипция
Особенностями строения гена эукариот являются:
наличие достаточно большого количества регуляторных элементов
(РЭ);
мозаичность (чередование кодирующих участков с некодирующими);
наличие экзонов (Э) – участков гена, несущих информацию о
строении полипептида и интронов (И), не несущих такой
информации. Число экзонов и интронов различных генов разное,
экзоны чередуются с интронами, общая длина интронов может
превышать длину экзонов в два и более раз.
Гены эукариот могут кодировать полипептиды, тРНК, рРНК, есть
регуляторные участки.

19.

20.

21.

22.

23.

24.

25.

26.

27.

28.

29.

30.

31.

Все перечисленные ниже признаки, кроме двух,
можно использовать для описания
транскрипции у эукариот. Определите два
признака, «выпадающих» из общего списка, и
запишите цифры, под которыми они указаны.
1) образование полинуклеотидной цепи
2) удвоение молекулы ДНК
3) матрицей служит молекула ДНК
4) соединяются нуклеотиды, содержащие
дезоксирибозу
5) происходит в ядре

32.

Установите последовательность процессов при
транскрипции. Запишите в таблицу соответствующую
последовательность цифр.
1) соединение РНК-полимеразы с промотором гена
2) разрушение водородных связей между цепями ДНК
3) отделение РНК-полимеразы от ДНК
4) синтез РНК по принципу комплементарности
5) созревание иРНК
6) выход РНК из ядра

33.

Рассмотрите рисунок. Заполните пустые ячейки таблицы, используя
элементы, приведённые в списке.
Для каждой ячейки, обозначенной буквой, выберите соответствующий
элемент из предложенного списка.
Процесс
Фермент
Синтезируема
я молекула
А
Б
В
Процесс
Фермент
Синтезируемая
молекула
А
Б
В

34.

Список элементов:
1) трансляция
2) обратная транскриптаза
3) АТФ-синтаза
4) РНК-полимераза
5) все типы РНК
6) информационная РНК
7) транскрибируемая цепь ДНК
8) транскрипция

35.

Проанализируйте таблицу «Этапы транскрипции». Заполните
пустые ячейки таблицы, используя элементы, приведённые в
списке. Для каждой ячейки, обозначенной буквой, выберите
соответствующий элемент из предложенного списка. Запишите
выбранные цифры под соответствующими буквами.
Этапы
Действия рнкполимеразы
Результат
Инициация
А
Раскручивание участка
ДНК, начало синтеза РНК
Элонгация
Продвигается по цепи
ДНК
Б
Отделяется от ДНК
Окончание синтеза РНК,
восстановление двойной
спирали ДНК
В

36.

Список элементов:
1) выходит из ядра
2) терминация
3) трансляция
4) распознаёт аминокислоту
5) соединяется с промотором
6) удлинение РНК в направлении 5’→ 3’
7) рост полипептидной цепи
8) репликация

37.

Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры,
под которыми они указаны. К каким последствиям приведёт
замена одного нуклеотида на другой в последовательности
иРНК, кодирующей белок?
1) В белке обязательно произойдёт замена одной аминокислоты
на другую.
2) Произойдёт замена нескольких аминокислот.
3) Может произойти замена одной аминокислоты на другую.
4) Синтез белка в этой точке может прерваться.
5) Аминокислотная последовательность белка может остаться
прежней.
6) Синтез белка в этой точке всегда прерывается.

38.

Сколько кодонов иРНК кодируют информацию о 20
аминокислотах? В ответе запишите только соответствующее
число.
Сколько нуклеотидов содержит м-РНК, если
синтезированный по ней белок состоит из 180
аминокислотных остатков? В ответе запишите только
соответствующее число.
Белок состоит из 180 аминокислотных остатков. Сколько
нуклеотидов в матричной цепи ДНК, в которой закодирована
последовательность аминокислот в этом белке? В ответе
запишите только соответствующее число.
Какое число тРНК приняли участие в синтезе белка, который
включает 130 аминокислот? В ответе напишите
соответствующее число.

39.

Транскрипция
Сколько нуклеотидов кодируют полипептид из 51 аминокислоты?
153
Какой триплет в молекуле иРНК соответствует кодовому триплету АТГ в
молекуле ДНК?
УАЦ
Какой триплет ДНК матричной цепи соответствует кодону
АСА иРНК?
ТГТ
С какого кодона и какой аминокислоты всегда начинается транскрипция?
С кодона АУГ, который кодирует метионин.

40.

Транскрипция
С какого кодона и какой аминокислоты всегда начинается транскрипция?
С кодона АУГ, который кодирует метионин.

41.

Транскрипция
Каким кодоном кодируется аминокислота триптофан на иРНК? Какой
триплет ДНК несет информацию об этой аминокислоте?
Кодон иРНК: 5’ – УГГ – 3’
Кодон ДНК: 3’ – AЦЦ – 5’

42.

Фрагмент цепи ДНК имеет последовательность нуклеотидов: ТТГ ТГТ.
Определите последовательность нуклеотидов на и-РНК и
соответствующую последовательность аминокислот, используя таблицу
генетического кода.

43.

Транскрипция
В результате транскрипции образуется «незрелая» иРНК (пре-иРНК),
которая проходит стадию созревания или процессинга.

44.

45.

Транскрипция
1)
2)
3)
Процессинг включает в себя:
КЭПирование 5'-конца(Кэп состоит из одного или нескольких модифицированных
нуклеотидов и характерен только для транскриптов, синтезируемых РНК-полимеразой II.
Наличие кэпа — один из признаков, отличающих эукариотические мРНК от
прокариотических, которые несут трифосфат на 5'-конце. Это и другие отличия
обуславливают существенно более высокую стабильность, особый механизм инициации
трансляции и другие особенности жизненного цикла эукариотической мРНК.
полиаденилирование 3'-конца (присоединение нескольких десятков адениловых
нуклеотидов);
сплайсинг (вырезание интронов и сшивание экзонов). В зрелой иРНК выделяют КЭП,
транслируемую область (сшитые в одно целое экзоны), нетранслируемые области (НТО)
и полиА «хвост». Возможен альтернативный сплайсинг, при котором вместе с
интронами вырезаются и экзоны. При этом с одного гена могут образовываться разные
белки. Таким образом, утверждение – «Один ген – один полипептид» – неверно.

46.

47.

48.

49.

50.

Транскрипция

51.

Транскрипция
Согласно гипотезе «билетиков», поли(А) разрушается 3/-РНКазой не
постоянно, а после завершения каждой рибосомой трансляции от нее
отщепляется 10-15 нуклеотидов. Когда же в этом фрагменте остается
около 50 нуклеотидов, мРНК становится доступной для РНКаз и быстро
разрушается.

52.

Транскрипция
На ДНК кроме иРНК образуются тРНК и
рРНК. тРНК отвечают за транспорт
аминокислот к месту трансляции – к
рибосомам, рибосомные – входят в
состав рибосом.
тРНК – имеют небольшие размеры –
порядка 76-85 нуклеотидов, их около 10%
от всех видов РНК в клетке (иРНК – до 30
000 нуклеотидов, 5%; рРНК – 3000-5000
нуклеотидов, 85%).
тРНК имеет три петли, на
антикодоновой находится антикодон,
комплементарный кодону определенной
аминокислоты. К 3/-концу (акцепторный
участок, CCA) присоединяется
аминокислота.

53.

Поясните рисунок