Решение задач по процессам матричного синтеза

10.16M

Category:

biology

Пластический обмен

1. Пластический обмен

Преподаватель Гордеева Е.В.

2. Обмен веществ

Обмен веществ и энергии, или метаболизм — это совокупность всех
химических реакций, происходящих в организме.

3. Обмен веществ

Пластический обмен
Энергетический обмен
• Биосинтез белка
• Фотосинтез
• Синтез нуклеиновых кислот,
липидов, углеводов
• Клеточное дыхание

4.

Биосинтез белка
Биосинтез белка (от греч. bios – «жизнь», synthesis - «соединение») –
образование молекул белка в живых клетках с помощью ферментов и
внутриклеточных структур.

5.

Этапы биосинтеза
ДНК
Транскрипция
и-РНК
Трансляция
белок

Информация
Информация о первичной структуре белка закодирована в молекуле
ДНК в виде триплетов (кодонов).
Триплет (кодон) – участок из трех нуклеотидов в молекуле ДНК.
Один триплет молекулы ДНК кодирует одну аминокислоту молекулы
белка:
1 триплет
1 аминокислота

7.

Ген
Ген – участок молекулы ДНК, в котором закодирована информация о
структуре одного белка:
1 ген
1 белок
Последовательность триплетов в гене определяет аминокислоты в
составе белка и определятся по таблице генетического кода.
ДНК:
АТГ – ГГЦ – ТГА – ГЦА – ТЦГ
Белок: тир
про
тре
арг
сер

8.

Генетический код
Генетический код – система записи генетической информации в молекуле
ДНК о строении молекулы белка.
и-РНК
ДНК

9.

Генетический код

10.

Свойства генетического кода
20 аминокислот
43=64 триплета
4 – азотистых основания
3 – количество оснований в триплете
Старт и стоп-кодоны: УАГ, УГА, УАА – не кодируют аминокислоты и
указывают на начало и конец синтеза молекулы белка

11.

Свойства генетического кода
• Триплетность - информация закодирована в виде триплетов;
• Однонаправленность - считывание информации с кодирующей цепочки
ДНК всегда идет от 3’ к 5’ концу;
• Вырожденность (избыточность)
существует несколько триплетов;
-
для
большинства
аминокислот
• Неперекрываемость - нуклеотид входит в состав только одного триплета;
• Прерывистость - между генами имеются "знаки препинания«;
• Универсальность – одинаковые кодоны кодируют одну и ту же
аминокислоту у всех живых организмов.

12.

Этапы биосинтеза
ДНК находится в ядре, а синтез белка происходит в цитоплазме, поэтому
существует посредник и-РНК, передающий информацию с ДНК на рибосомы.

13.

I этап - транскрипция
Транскрипция («списывание») – процесс считывания информации о
первичной структуре белка с молекулы ДНК молекулой и-РНК (синтез
молекулы и-РНК на основе молекулы ДНК)
ДНК
и-РНК
1) Цепи ДНК в области активного гена освобождаются от гистонов,
водородные связи разрываются и цепи ДНК расходятся.
2) Синтез и-РНК РНК-полимеразой по принципу комплементарности.

14.

I этап - транскрипция
ДНК: АЦЦ–АТА–ГТЦ –ЦАА – ГГА
и-РНК: УГГ –УАУ –ЦАГ – ГУУ – ЦЦУ
Реакции, в которых одна молекула полимера служит матрицей
(основой) для синтеза другой молекулы, называются
реакциями матричного синтеза.

15.

I этап - транскрипция
3) и-РНК переносит информацию из ядра на рибосомы и становится
матричной РНК (м-РНК)
м – РНК

16.

II этап - трансляция
Трансляция – перевод нуклеотидной последовательности с и-РНК на
аминокислотную последовательность и сборка молекулы белка на
рибосомах
аминокислоты
В
трансляции
принимают
участие молекулы всех видов
РНК, рибосомы, аминокислоты.
т-РНК
и-РНК
рибосома

17.

"Трилистник" т-РНК
Кодовый триплет (антикодон)
ГУЦ
Антикодон т-РНК комплементарен
триплету на и–РНК
Существует 61 тип т-РНК с разными
антикодонами
вал
Акцепторный конец –
присоединяет аминокислоту

18. Связь нуклеиновых кислот

19.

Стадии трансляции
1. Инициация – начало биосинтеза
Малая субъединица
рибосомы
нанизывается на м-РНК и скользит
до точки инициации (начала)
биосинтеза – это стартовый кодон
АУГ.
* Данный кодон соответствует
–
метиониновой
т-РНК,
которая
связывается со стартовым кодоном с
помощью водородных связей
м – РНК:
АУГ ААГ ЦГУ ГГЦ

20.

Стадии трансляции
1. Инициация – начало биосинтеза
Затем происходит присоединение большой
субъединицы рибосомы.
*Целостная рибосома, несет два активных
триплета – функциональный центра.
м – РНК:
АУГ ААГ ЦГУ ГГЦ

21.

Функциональный центр
рибосомы – ФЦР
Р-
А-
пептидный центр
центр
присоединения
аминокислоты
аминокислотный
центр
центр узнавания
аминокислоты

22.

Стадии трансляции
2. Элонгация - сборка молекулы белка
м – РНК:
Рибосома делает шаг, и
продвигается на один кодон.
иРНК
АУГ – ААГ – ЦГУ – ГГЦ …
Молекулы тРНК приносят новые
аминокислоты,
соответствующие
кодонам иРНК.
Аминокислоты соединяются друг с
другом: между ними образуются
пептидные связи, молекула белка
растет.

23.

Стадии трансляции
3.Терминация – окончание биосинтеза
На стоп-кодонах синтез полипептида прекращается
Рибосома вновь разделяется на субъединицы

24.

Стадии трансляции
Полисома – молекула и-РНК, на которой находятся несколько
рибосом, синтезирующих одинаковые белки

25. Трансляция

26.

Роль участников синтеза белков
ДНК
• Содержит информацию о первичной
структуре белка
• Служит матрицей для синтеза и-РНК
и-РНК
• Переносит информацию о структуре
белка из ядра на рибосомы
• Служит матрицей для синтеза белка

27.

Роль участников синтеза белков
т-РНК
С помощью ферментов присоединяет
аминокислоту и транспортирует ее на рибосомы
рибосома
Осуществляет сборку молекулы белка
ферменты
Катализируют процессы биосинтеза

28.

Роль участников синтеза белков
аминокислоты
АТФ
Служат строительным
материалом для молекулы
белка
Обеспечивает энергией
процессы биосинтеза белка

29. Решение задач по процессам матричного синтеза

"Фрагмент цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов:
ЦГА-ТГГ-ТЦЦ-ГАЦ. Определите последовательность нуклеотидов во второй
цепочке ДНК, последовательность нуклеотидов на иРНК, антикодоны
соответствующих
тРНК
и
аминокислотную
последовательность
соответствующего фрагмента молекулы белка, используя таблицу
генетического кода"

30. Решение задач по процессам матричного синтеза

31. Решение задач по процессам матричного синтеза

«Длина фрагмента молекулы ДНК
составляет
150
нуклеотидов.
Найдите число триплетов ДНК,
кодонов иРНК, антикодонов тРНК и
аминокислот,
соответствующих
данному фрагменту. Известно, что
аденин составляет 20% в данном
фрагменте
(двухцепочечной
молекуле
ДНК),
найдите
содержание
в
процентах
остальных нуклеотидов.»
ДНК – 150
нуклеотидов
50 триплетов
50 кодонов
иРНК
50
антикодонов
тРНК
50
аминокислот

32. Обмен веществ

По типу питания живые организмы делятся на автотрофов, гетеротрофов и
автогетеротрофов.
Автотрофы - организмы, которые самостоятельно способны синтезировать
органические вещества из неорганических.
Гетеротрофы - организмы,
органические вещества.
использующие
для
питания
готовые

33.

Автотрофы
Фотосинтезирующие
автотрофы
Хемосинтезирующие
автотрофы
Источник энергии — солнечный свет.
Получают энергию при окислении
неорганических соединений.

34. Фотосинтез

Фотосинтез — это процесс преобразования энергии света в энергию
химических связей органических веществ на свету фотоавтотрофами при
участии фотосинтетических пигментов.

35.

Строение хлоропластов
Строма
Люмен
Тилакоид
Грана

36.

Фазы фотосинтеза:
1. Световая фаза – светозависимая
фаза – протекает в гранах
хлоропласта под влиянием энергии
света.
2. Темновая фаза – светонезависимая
фаза – протекает в строме
хлоропласта, для ее реакций не
нужна энергия света

37. Функции хлорофилла

Хлорофилл поглощает красную (680 нм) и синюю (450 нм) части спектра.
Зеленый цвет они отражают и поэтому придают растениям зеленую окраску.

38.

Функции хлорофилла
Пигменты растений, участвующие в фотосинтезе, "упакованы" в мембранах
тилакоидов в виде функциональных единиц, называемых фотосистемами.

39.

Возбуждённое состояние электрона
Свет состоит из мельчайших частиц,
несущих порции энергии и обладающих
импульсом, — фотонов.
е
—
+

40.

Световая фаза:

41.

Световая фаза:

42.

Световая фаза:

43.

Световая фаза:
Перенос протонов водорода через систему переносчиков с
образованием энергии АТФ;
Образование НАДФ*Н;
Выделение молекулярного кислорода в атмосферу.
Суммарное уравнение реакций световой фазы фотосинтеза можно
записать следующим образом:
2Н20 + 2НАДФ + 3АДФ + ЗН3Р04 → 2НАДФН + Н+ + 3АТФ.

44.

Темновая фаза:
В темновой фазе с участием АТФ и НАДФ*Н
происходит восстановление CO2 до глюкозы
(C6H12O6) в цикле Кальвина.
Хотя свет не требуется для осуществления
данного процесса, он участвует в его регуляции.
Суммарное уравнение реакций темновой фазы:
6С02 + 12 НАДФН + Н+ + 18АТФ → С6Н1206 + 6Н20
+ 12 НАДФ + 18АДФ + 18Н3Р04.

45.

Темновая фаза:
Таким образом, в процессе фотосинтеза энергия солнечного света преобразуется в
энергию химических связей сложных органических соединений с участием
хлорофилла.
Суммарное уравнение фотосинтеза:
6С02 + 12Н20 → С6Н1206 + 602 + 6Н20, или 6С02 + 6Н20 →С6Н1206 + 602.

46. Значение фотосинтеза

В результате фотосинтеза растения
накапливают органические вещества и
обеспечивают
постоянство
уровня
углекислого газа и кислорода в атмосфере.

47. Хемосинтез

Хемосинтез – это способ автотрофного питания, при котором
источником энергии для синтеза органических веществ служат реакции
окисления неорганических соединений.

48. Хемосинтез

Хемосинтез был открыт русским микробиологом С.Н. Виноградским в 1888 году.
Большинство хемосинтезирующих бактерий относится к аэробам, для жизни им
необходим кислород.

52. Спасибо за внимание!

English Русский Rules