ดีเอ็นเอและยีน การก่อตัวของ DNA สองสาย รหัสพันธุกรรม โครงสร้างกรดนิวคลีอิก

ความต่อเนื่อง ดูข้อ 11, 12, 13, 14, 15/2005

บทเรียนชีววิทยาในชั้นเรียนวิทยาศาสตร์

การวางแผนขั้นสูง เกรด 10

3. การเชื่อมต่อของนิวคลีโอไทด์ในสายโซ่

นิวคลีโอไทด์ถูกเชื่อมโยงเข้าด้วยกันในปฏิกิริยาควบแน่น ในกรณีนี้พันธะเอสเทอร์เกิดขึ้นระหว่างอะตอมคาร์บอน 3 "ของกากน้ำตาลของนิวคลีโอไทด์หนึ่งและกรดฟอสฟอริกที่เหลือของอีกอันหนึ่ง เป็นผลให้เกิดสายโซ่พอลินิวคลีโอไทด์ที่ไม่แตกแขนง ปลายด้านหนึ่งของสายโซ่พอลินิวคลีโอไทด์ (เรียกว่า 5 " ปลาย) ลงท้ายด้วยโมเลกุลกรดฟอสฟอริกที่ติดอยู่กับอะตอมคาร์บอน 5 " - อะตอมของคาร์บอน อีกอันหนึ่ง (เรียกว่าปลายที่ 3 ") - ไฮโดรเจนไอออนที่ติดอยู่กับอะตอมของคาร์บอน 3" สายโซ่ของนิวคลีโอไทด์ที่ต่อเนื่องกันถือเป็นโครงสร้างหลักของ ดีเอ็นเอ.

ดังนั้นโครงกระดูกของสายโซ่โพลีนิวคลีโอไทด์คือคาร์โบไฮเดรต - ฟอสเฟตตั้งแต่ นิวคลีโอไทด์เชื่อมต่อกันโดยสร้างพันธะโควาเลนต์ (สะพานฟอสโฟไดสเตอร์) ซึ่งกลุ่มฟอสเฟตจะสร้างสะพานเชื่อมระหว่างอะตอม C 3 ของโมเลกุลน้ำตาลหนึ่งโมเลกุลกับอะตอม C 5 ของโมเลกุลถัดไป พันธะโควาเลนต์ที่แรงระหว่างนิวคลีโอไทด์ช่วยลดความเสี่ยงของ "การสลาย" ของกรดนิวคลีอิก

หากโพลีนิวคลีโอไทด์ที่เกิดจากนิวคลีโอไทด์สี่ประเภทมีลิงก์ 1,000 ตัว จำนวนตัวแปรที่เป็นไปได้ขององค์ประกอบของมันคือ 4 1,000 (นี่คือตัวเลขที่มีศูนย์ 6,000 ตัว) ดังนั้นนิวคลีโอไทด์เพียงสี่ประเภทเท่านั้นที่สามารถให้กรดนิวคลีอิกที่หลากหลายและข้อมูลที่มีอยู่

4. การก่อตัวของโมเลกุล DNA ที่มีเกลียวคู่

ในปี 1950 นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ Maurice Wilkins ได้รับการเอ็กซ์เรย์ของ DNA เธอแสดงให้เห็นว่าโมเลกุลดีเอ็นเอมีโครงสร้างบางอย่าง ซึ่งการถอดรหัสจะช่วยให้เข้าใจกลไกการทำงานของมัน รังสีเอกซ์ที่ได้จากดีเอ็นเอที่มีความบริสุทธิ์สูงทำให้โรซาลินด์ แฟรงคลินเห็นรูปแบบรูปกากบาทที่ชัดเจน ซึ่งเป็นเครื่องหมายระบุตัวตนของเกลียวคู่ เป็นที่ทราบกันดีว่านิวคลีโอไทด์อยู่ห่างจากกัน 0.34 นาโนเมตรและมีเกลียว 10 ตัวต่อเทิร์น

เส้นผ่านศูนย์กลางของโมเลกุล DNA ประมาณ 2 นาโนเมตร อย่างไรก็ตาม จากข้อมูลทางรังสีวิทยา ยังไม่ทราบแน่ชัดว่าเส้นใยทั้งสองถูกยึดเข้าด้วยกันอย่างไร

ภาพนั้นชัดเจนอย่างสมบูรณ์ในปี 1953 เมื่อ James Watson นักชีวเคมีชาวอเมริกันและนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษชื่อ Francis Crick ได้พิจารณาจำนวนรวมของข้อมูลที่ทราบเกี่ยวกับ โครงสร้างของดีเอ็นเอได้ข้อสรุปว่ากระดูกสันหลังของน้ำตาลฟอสเฟตอยู่ที่ขอบของโมเลกุล DNA และฐาน purine และ pyrimidine อยู่ตรงกลาง

D. Watson และ F. Crick พบว่าสาย DNA polynucleotide สองสายพันกันและรอบแกนร่วม สายโซ่ดีเอ็นเอเป็นแบบขนานกัน (หลายทิศทาง) กล่าวคือ ตรงข้ามกับ 3 "ปลายของห่วงโซ่หนึ่งคือปลายอีก 5" ของอีกด้านหนึ่ง (ลองนึกภาพงูสองตัวบิดเป็นเกลียว - หัวของตัวหนึ่งถึงหางของอีกตัวหนึ่ง) เกลียวมักจะบิดไปทางขวา แต่มีบางกรณีของการก่อตัวของเกลียวซ้าย

5. กฎของ Chargaff สาระสำคัญของหลักการเสริมกัน

แม้กระทั่งก่อนการค้นพบวัตสันและคริก ในปี 1950 นักชีวเคมีชาวออสเตรเลีย Edwin Chargaff ได้ก่อตั้งสิ่งนั้น ใน DNA ของสิ่งมีชีวิตใด ๆ จำนวนของ adenyl nucleotides เท่ากับจำนวนของ thymidyl และจำนวนของ guanyl nucleotides เท่ากับจำนวนของ cytosyl nucleotides (A \u003d T, G \u003d C) หรือจำนวนทั้งหมด ของฐานไนโตรเจน purine เท่ากับจำนวนรวมของฐานไนโตรเจน pyrimidine (A + G \u003d C + T) . รูปแบบเหล่านี้เรียกว่า "กฎของชาร์กัฟ"

ความจริงก็คือเมื่อเกิดเกลียวคู่ฐานไนโตรเจนของอะดีนีนในสายโซ่เดียวจะตรงข้ามกับฐานไนโตรเจนของอะดีนีนในสายโซ่อื่น ๆ และตรงข้ามกับกัวนีนคือไซโตซีนนั่นคือสายโซ่ DNA ดูเหมือนจะ เติมเต็มซึ่งกันและกัน และนิวคลีโอไทด์คู่นี้ เสริม กันและกัน(จาก ลท. เสริม- ส่วนที่เพิ่มเข้าไป). เราได้พบการรวมตัวกันหลายครั้งแล้ว (จุดศูนย์กลางของเอนไซม์และโมเลกุลของสารตั้งต้นเป็นส่วนเสริมซึ่งกันและกัน แอนติเจนและแอนติบอดีเป็นส่วนประกอบซึ่งกันและกัน)

เหตุใดจึงปฏิบัติตามหลักการนี้ เพื่อตอบคำถามนี้ เราต้องจำไว้ ลักษณะทางเคมีเบสเฮเทอโรไซคลิกไนโตรเจน Adenine และ guanine เป็นของ purines และ cytosine และ thymine เป็นของ pyrimidines นั่นคือไม่มีการสร้างพันธะระหว่างฐานไนโตรเจนที่มีลักษณะเดียวกัน นอกจากนี้ ฐานเสริมยังสัมพันธ์กันในเชิงเรขาคณิต กล่าวคือ ในขนาดและรูปร่าง

ทางนี้, ส่วนประกอบเสริมของนิวคลีโอไทด์คือความสอดคล้องทางเคมีและเรขาคณิตของโครงสร้างของโมเลกุลที่มีต่อกัน.

เบสไนโตรเจนประกอบด้วยอะตอมของออกซิเจนและไนโตรเจนที่มีอิเลคโตรเนกาทีฟอย่างรุนแรงซึ่งมีประจุลบบางส่วน เช่นเดียวกับอะตอมของไฮโดรเจนซึ่งมีประจุบวกบางส่วนเกิดขึ้น เนื่องจากประจุบางส่วนเหล่านี้ พันธะไฮโดรเจนจึงเกิดขึ้นระหว่างฐานไนโตรเจนของลำดับที่ต้านขนานกันของโมเลกุลดีเอ็นเอ

การก่อตัวของพันธะไฮโดรเจนระหว่างเบสไนโตรเจนเสริม

มีพันธะไฮโดรเจนสองพันธะระหว่างอะดีนีนและไทมีน (A=T) และพันธะไฮโดรเจนสามพันธะระหว่างกัวนีนและไซโตซีน (G=C) การเชื่อมต่อของนิวคลีโอไทด์ดังกล่าว ประการแรก การก่อตัวของพันธะไฮโดรเจนจำนวนสูงสุด และประการที่สอง ระยะห่างเดียวกันระหว่างโซ่ตลอดความยาวทั้งหมดของเกลียว

จากทั้งหมดที่กล่าวมา ตามมาด้วยการรู้ลำดับของนิวคลีโอไทด์ในเกลียวเดียว คุณสามารถค้นหาลำดับของนิวคลีโอไทด์บนเกลียวอีกอันหนึ่งได้

เกลียวคู่ประกอบประกอบขึ้นเป็นโครงสร้างรองของดีเอ็นเอ รูปทรงเกลียวของ DNA เป็นโครงสร้างระดับอุดมศึกษา

สาม. การรวบรวมความรู้

การสนทนาทั่วไปในระหว่างการศึกษาเนื้อหาใหม่ การแก้ปัญหา.

ภารกิจที่ 1 ส่วนหนึ่งของสายโซ่ของโมเลกุลดีเอ็นเอได้รับการศึกษาในห้องปฏิบัติการ ปรากฎว่าประกอบด้วยโมโนเมอร์ 20 ตัวซึ่งจัดเรียงตามลำดับต่อไปนี้: G-T-G-T-A-A-C-G-A-C-C-G-A-T-A-C-T-G -T-A
จะพูดอะไรเกี่ยวกับโครงสร้างของส่วนที่สอดคล้องกันของสายที่สองของโมเลกุล DNA เดียวกันได้

เมื่อรู้ว่าสายโซ่ของโมเลกุลดีเอ็นเอเป็นส่วนประกอบซึ่งกันและกัน เราจึงกำหนดลำดับนิวคลีโอไทด์ของสายโซ่ที่สองของโมเลกุลดีเอ็นเอเดียวกัน: C-A-C-A-T-T-G-C-T-G-G-C-T-A-T- G-A-C-A-T

ภารกิจที่ 2 บนชิ้นส่วนของสาย DNA หนึ่งสาย นิวคลีโอไทด์ถูกจัดเรียงตามลำดับ: A-A-G-T-C-T-A-C-G-T-A-T ...

1. วาดแผนภาพโครงสร้างของสายที่สองของโมเลกุลดีเอ็นเอนี้
2. ถ้านิวคลีโอไทด์หนึ่งตัวมีค่าประมาณ 0.34 นาโนเมตร จะมีความยาวเท่าใดในหน่วยนาโนเมตร
3. นิวคลีโอไทด์จำนวนเท่าใด (เป็น%) ที่มีอยู่ในชิ้นส่วนของโมเลกุลดีเอ็นเอนี้?

1. เราทำเกลียวที่สองของชิ้นส่วนของโมเลกุล DNA ให้สมบูรณ์โดยใช้กฎการเติมเต็ม: T-T-C-A-G-A-T-G-C-A-T-A
2. กำหนดความยาวของชิ้นส่วนดีเอ็นเอนี้: 12x0.34=4.08 นาโนเมตร
3. คำนวณเปอร์เซ็นต์ของนิวคลีโอไทด์ในชิ้นส่วนดีเอ็นเอนี้

24 นิวคลีโอไทด์ - 100%
8A - x% ดังนั้น x = 33.3% (A);
เพราะ ตามกฎ Chargaff A = T ซึ่งหมายถึงเนื้อหาของ T = 33.3%;
24 นิวคลีโอไทด์ - 100%
4D - x% ดังนั้น x \u003d 16.7% (G);
เพราะ ตามกฎ Chargaff G=C ซึ่งหมายความว่าเนื้อหาของ C=16.6%

คำตอบ: T-T-C-A-G-A-T-G-C-A-T-A; 4.08 นาโนเมตร; A=T=33.3%; G=C=16.7%

ภารกิจที่ 3 องค์ประกอบของสายดีเอ็นเอที่สองจะเป็นอย่างไรถ้าสายแรกมีกวานีน 18%, อะดีนีน 30% และไทมีน 20%

1. เมื่อรู้ว่าสายโซ่ของโมเลกุลดีเอ็นเอเป็นส่วนเสริมซึ่งกันและกัน เราจึงกำหนดเนื้อหาของนิวคลีโอไทด์ (เป็น%) ในสายโซ่ที่สอง:

เพราะ ในสายแรก G = 18% จากนั้นในสายที่สอง C = 18%;
เพราะ ในสายแรก A=30% ดังนั้นในสายที่สอง T=30%;
เพราะ ในสายแรก T=20% ดังนั้นในสายที่สอง A=20%;

2. กำหนดเนื้อหาในสายแรกของ cytosine (เป็น%)

กำหนดสัดส่วนของไซโตซีนในสาย DNA สายแรก: 100% - 68% = 32% (C);

ถ้าในสายแรก C=32% จากนั้นในสายที่สอง G=32%

คำตอบ: C=18%; T=30%; A=20%; G=32%

ภารกิจที่ 4 ในโมเลกุลดีเอ็นเอ มีอะดีนิลนิวคลีโอไทด์ 23% จากจำนวนนิวคลีโอไทด์ทั้งหมด กำหนดปริมาณของไทมิดิลและไซโตซิลนิวคลีโอไทด์

1. ตามกฎของ Chargaff เราพบเนื้อหาของไทมิดิลนิวคลีโอไทด์ในโมเลกุลดีเอ็นเอที่กำหนด: A=T=23%
2. ค้นหาผลรวม (เป็น%) ของเนื้อหาของ adenyl และ thymidyl nucleotides ในโมเลกุล DNA ที่กำหนด: 23% + 23% = 46%
3. ค้นหาผลรวม (เป็น%) ของเนื้อหาของ guanyl และ cytosyl nucleotides ในโมเลกุล DNA นี้: 100% - 46% = 54%
4. ตามกฎของ Chargaff ในโมเลกุล DNA G=C ทั้งหมดคิดเป็น 54% และเป็นรายบุคคล: 54% : 2 = 27%

คำตอบ: T=23%; ค=27%

ภารกิจที่ 5 ให้โมเลกุลดีเอ็นเอที่มีน้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ 69,000 ซึ่ง 8625 เป็นอะดีนิลนิวคลีโอไทด์ น้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ของหนึ่งนิวคลีโอไทด์อยู่ที่ 345 โดยเฉลี่ย DNA นี้มีนิวคลีโอไทด์กี่ตัว ความยาวของโมเลกุลคืออะไร?

1. กำหนดจำนวนอะดีนิลนิวคลีโอไทด์ในโมเลกุลดีเอ็นเอที่กำหนด: 8625: 345 = 25
2. ตามกฎของ Chargaff A=G คือ ในโมเลกุลดีเอ็นเอนี้ A=T=25
3. กำหนดว่าน้ำหนักโมเลกุลทั้งหมดของ DNA นี้มีส่วนแบ่งของ guanyl nucleotides เท่าใด: 69,000 - (8625x2) = 51,750
4. กำหนดจำนวนทั้งหมดของ guanyl และ cytosyl nucleotides ใน DNA นี้: 51 750:345=150
5. กำหนดเนื้อหาของ guanyl และ cytosyl nucleotides แยกกัน: 150:2 = 75;
6. กำหนดความยาวของโมเลกุลดีเอ็นเอนี้: (25 + 75) x 0.34 = 34 นาโนเมตร

คำตอบ: A=T=25; ก=ค=75; 34 นาโนเมตร

ปัญหาที่ 6 ตามที่นักวิทยาศาสตร์บางคนกล่าว ความยาวรวมของโมเลกุล DNA ทั้งหมดในนิวเคลียสของเซลล์สืบพันธุ์มนุษย์หนึ่งเซลล์อยู่ที่ประมาณ 102 ซม. DNA ของเซลล์หนึ่งเซลล์มีนิวคลีโอไทด์กี่คู่ (1 นาโนเมตร = 10–6 มม.) ?

1. แปลงเซนติเมตรเป็นมิลลิเมตรและนาโนเมตร: 102 ซม. = 1,020 มม. = 1,020,000,000 นาโนเมตร
2. เมื่อทราบความยาวของนิวคลีโอไทด์หนึ่งตัว (0.34 นาโนเมตร) เราจะกำหนดจำนวนคู่เบสที่มีอยู่ในโมเลกุลดีเอ็นเอของเซลล์สืบพันธุ์ของมนุษย์: (10 2 x 10 7): 0.34 = 3 x 10 9 คู่

คำตอบ: 3x109 คู่

IV. การบ้าน

ศึกษาย่อหน้าของตำราเรียนและหมายเหตุในชั้นเรียน (เนื้อหา, น้ำหนักโมเลกุลของกรดนิวคลีอิก, โครงสร้างนิวคลีโอไทด์, กฎของชาร์กาฟฟ์, หลักการเสริม, การก่อตัวของโมเลกุลดีเอ็นเอสองสาย), แก้ปัญหาหลังข้อความของ วรรค

บทที่ 16-17. คลาสของ RNA ของเซลล์และหน้าที่ของมัน ความแตกต่างระหว่าง DNA และ RNA การจำลองแบบดีเอ็นเอ การสังเคราะห์ mRNA

อุปกรณ์: ตารางเกี่ยวกับชีววิทยาทั่วไป โครงร่างโครงสร้างนิวคลีโอไทด์ แบบจำลองโครงสร้างของดีเอ็นเอ ไดอะแกรมและภาพวาดที่แสดงโครงสร้างของอาร์เอ็นเอ กระบวนการจำลองแบบและการถอดความ

I. แบบทดสอบความรู้

งานการ์ด

การ์ดที่ 1 ระบุความแตกต่างพื้นฐานในโครงสร้างของโมเลกุลดีเอ็นเอจากโมเลกุลของไบโอโพลีเมอร์อื่นๆ (โปรตีน คาร์โบไฮเดรต)

การ์ดที่ 2 ความจุข้อมูลขนาดใหญ่ของ DNA ขึ้นอยู่กับอะไร? ตัวอย่างเช่น ดีเอ็นเอของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมีข้อมูล 4-6 พันล้านบิต ซึ่งสอดคล้องกับคลังข้อมูล 1.5–2 พันเล่ม ฟังก์ชั่นนี้สะท้อนให้เห็นในโครงสร้างอย่างไร?

การ์ดที่ 3 เมื่อถูกความร้อน DNA เช่นโปรตีนทำให้เสียสภาพ คุณคิดว่าเกิดอะไรขึ้นกับเกลียวคู่?

การ์ดที่ 4 เติมช่องว่างในข้อความ: “โมเลกุล DNA สองเส้นหันเข้าหากัน .... โซ่เชื่อมต่อกัน... และต้านนิวคลีโอไทด์ที่มีอะดีนีน มักจะมีนิวคลีโอไทด์ที่ประกอบด้วย... และต้านที่มีไซโตซีน - ที่มี.... หลักการนี้เรียกว่าหลักการ ... . ลำดับ...ในโมเลกุล...สำหรับแต่ละสิ่งมีชีวิต...กำหนดลำดับ...ใน... . ดีเอ็นเอก็คือ.... . ดีเอ็นเอมีการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นเป็นหลักใน ... เซลล์ในยูคาริโอต และใน ... เซลล์ในโปรคาริโอต

แบบทดสอบความรู้ช่องปากในคำถาม

1. กรดนิวคลีอิก ปริมาณในสิ่งมีชีวิต น้ำหนักโมเลกุล
2. NC - โพลีเมอร์ที่ไม่เป็นระยะ โครงสร้างของนิวคลีโอไทด์ ชนิดของนิวคลีโอไทด์
3. การเชื่อมต่อของนิวคลีโอไทด์ในสายโซ่
4. การก่อตัวของโมเลกุลดีเอ็นเอสองสาย
5. กฎของ Chargaff สาระสำคัญของหลักการเสริม

การตรวจสอบความถูกต้อง การแก้ปัญหาให้ไว้ในหนังสือเรียน

ครั้งที่สอง การเรียนรู้วัสดุใหม่

1. RNA และความหมายของมัน

โปรตีนเป็นพื้นฐานของชีวิต หน้าที่ของพวกมันในเซลล์นั้นมีความหลากหลายมาก อย่างไรก็ตาม โปรตีน "ไม่สามารถ" สืบพันธุ์ได้ และข้อมูลทั้งหมดเกี่ยวกับโครงสร้างของโปรตีนมีอยู่ในยีน (DNA)

ในสิ่งมีชีวิตชั้นสูง โปรตีนจะถูกสังเคราะห์ในไซโตพลาสซึมของเซลล์ และ DNA ถูกซ่อนอยู่หลังเปลือกของนิวเคลียส ดังนั้น DNA จึงไม่สามารถใช้เป็นแม่แบบในการสังเคราะห์โปรตีนได้โดยตรง บทบาทนี้ดำเนินการโดยกรดนิวคลีอิกอื่น - RNA

โมเลกุล RNA เป็นพอลินิวคลีโอไทด์ที่ไม่มีการแยกย่อยซึ่งมีโครงสร้างระดับตติยภูมิ มันถูกสร้างขึ้นโดยสายโซ่พอลินิวคลีโอไทด์หนึ่งสาย และถึงแม้ว่านิวคลีโอไทด์เสริมที่รวมอยู่ในนั้นก็สามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนระหว่างตัวมันเองได้ แต่พันธะเหล่านี้เกิดขึ้นระหว่างนิวคลีโอไทด์ของสายโซ่เดียว RNA chain นั้นสั้นกว่า DNA chain มาก หากเนื้อหาของ DNA ในเซลล์ค่อนข้างคงที่ แสดงว่าเนื้อหาของ RNA จะผันผวนอย่างมาก มีการสังเกตจำนวน RNA ในเซลล์มากที่สุดในระหว่างการสังเคราะห์โปรตีน

RNA เป็นของ บทบาทหลักในการถ่ายทอดและการนำข้อมูลทางกรรมพันธุ์ไปปฏิบัติ ตามหน้าที่และลักษณะโครงสร้าง RNA มือถือหลายชั้นมีความโดดเด่น

2. คลาสของ RNA ของเซลล์และหน้าที่ของมัน

RNA ของเซลล์มีสามประเภทหลัก

1. ให้ข้อมูล (mRNA) หรือเมทริกซ์ (mRNA)โมเลกุลของมันมีความหลากหลายมากที่สุดในแง่ของขนาด น้ำหนักโมเลกุล (ตั้งแต่ 0.05x10 6 ถึง 4x10 6) และความเสถียร พวกมันประกอบขึ้นประมาณ 2% ของจำนวน RNA ทั้งหมดในเซลล์ mRNA ทั้งหมดเป็นพาหะของข้อมูลทางพันธุกรรมตั้งแต่นิวเคลียสไปจนถึงไซโตพลาสซึม ไปจนถึงบริเวณที่สังเคราะห์โปรตีน พวกมันทำหน้าที่เป็นเมทริกซ์ (รูปวาดการทำงาน) สำหรับการสังเคราะห์โมเลกุลโปรตีน เนื่องจากพวกมันกำหนดลำดับกรดอะมิโน (โครงสร้างหลัก) ของโมเลกุลโปรตีน

2. ไรโบโซม RNA (rRNA)พวกมันคิดเป็น 80–85% ของเนื้อหา RNA ทั้งหมดในเซลล์ Ribosomal RNA ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ 3-5 พันตัว มันถูกสังเคราะห์ในนิวเคลียสของนิวเคลียส ในความซับซ้อนที่มีโปรตีนไรโบโซม rRNA จะสร้างไรโบโซม - ออร์แกเนลล์ที่ประกอบโมเลกุลโปรตีน ความสำคัญหลักของ rRNA คือมันให้การจับเริ่มต้นของ mRNA และไรโบโซม และสร้างศูนย์กลางที่แอคทีฟของไรโบโซม ซึ่งพันธะเปปไทด์จะเกิดขึ้นระหว่างกรดอะมิโนในระหว่างการสังเคราะห์สายโซ่โพลีเปปไทด์

3. โอน RNAs(t RNA). โมเลกุล tRNA มักจะมีนิวคลีโอไทด์ 75-86 น้ำหนักโมเลกุลของโมเลกุล tRNA อยู่ที่ประมาณ 25,000 โมเลกุล tRNA มีบทบาทเป็นตัวกลางในการสังเคราะห์โปรตีน - พวกมันส่งกรดอะมิโนไปยังบริเวณที่มีการสังเคราะห์โปรตีนซึ่งก็คือไรโบโซม เซลล์ประกอบด้วย tRNA มากกว่า 30 ชนิด tRNA แต่ละประเภทมีลำดับนิวคลีโอไทด์เฉพาะของตัวเอง อย่างไรก็ตาม โมเลกุลทั้งหมดมีส่วนเสริมภายในโมเลกุลหลายส่วน เนื่องจากการมีอยู่ของ tRNA ทั้งหมดมีโครงสร้างตติยภูมิที่มีรูปร่างคล้ายใบโคลเวอร์

3. ความแตกต่างระหว่างโมเลกุล DNA และ RNA

กรอกตารางโดยนักเรียนที่มีการตรวจสอบในภายหลัง

สัญญาณของการเปรียบเทียบ
ตำแหน่งในกรง	นิวเคลียส ไมโทคอนเดรีย คลอโรพลาสต์	นิวเคลียส ไรโบโซม เซนทริโอล ไซโตพลาสซึม ไมโทคอนเดรีย และคลอโรพลาสต์
โครงสร้างของโมเลกุลขนาดใหญ่	ขดลิเมอร์เชิงเส้นแบบไม่มีแบรนช์คู่	สายโซ่โพลีนิวคลีโอไทด์เดี่ยว
โมโนเมอร์	ดีออกซีไรโบนิวคลีโอไทด์	ไรโบนิวคลีโอไทด์
องค์ประกอบของนิวคลีโอไทด์	Purine (adenine, guanine) และ pyrimidine (thymine, cytosine) ฐานไนโตรเจน; ดีออกซีไรโบส (C5); กรดฟอสฟอริกตกค้าง	Purine (adenine, guanine) และ pyrimidine (uracil, cytosine) ฐานไนโตรเจน; ไรโบส (C5); กรดฟอสฟอริกตกค้าง
	ผู้ดูแลข้อมูลทางพันธุกรรม	ตัวกลางในการดำเนินการข้อมูลทางพันธุกรรม

4. การจำลองดีเอ็นเอ

หนึ่งใน คุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์โมเลกุลดีเอ็นเอคือความสามารถในการเพิ่มตัวเองเป็นสองเท่า - ทำซ้ำสำเนาของโมเลกุลดั้งเดิมอย่างแม่นยำ ด้วยเหตุนี้จึงมีการถ่ายโอนข้อมูลทางพันธุกรรมจากเซลล์แม่ไปยังเซลล์ลูกสาวในระหว่างการแบ่ง กระบวนการจำลองตัวเองของโมเลกุลดีเอ็นเอเรียกว่า การจำลองแบบ (การทำซ้ำ)

การจำลองแบบเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนซึ่งเกี่ยวข้องกับเอนไซม์ (DNA พอลิเมอเรส).สำหรับการจำลองแบบ ขั้นแรกต้องคลายเกลียวเกลียวคู่ของ DNA นอกจากนี้ยังทำโดยเอนไซม์พิเศษ - เฮลิเคสทำลายพันธะไฮโดรเจนระหว่างเบส แต่พื้นที่ที่ไม่บิดเบี้ยวมีความอ่อนไหวต่อปัจจัยที่สร้างความเสียหายมาก เพื่อให้พวกมันอยู่ในสภาพที่ไม่มีการป้องกันเป็นเวลาน้อยที่สุด การสังเคราะห์บนสายโซ่ทั้งสองจึงเกิดขึ้นพร้อมกัน

แต่ใน DNA ของมารดา เกลียวคู่สองสายนั้นตรงกันข้ามกัน - ตรงข้ามกับปลาย 3'- ของสายหนึ่งเป็นปลายอีกสาย 5' และเอนไซม์ DNA polymerase สามารถ "เคลื่อนที่" ได้ในทิศทางเดียวเท่านั้น - จาก 3'-end ถึง 5'-end ของเส้นเทมเพลต . ดังนั้นการจำลองแบบครึ่งหนึ่งของโมเลกุลต้นกำเนิดซึ่งเริ่มต้นด้วย 3'-nucleotide จะถูกเปิดขึ้นหลังจากที่เกลียวคู่คลายตัวและเชื่อว่าจะต่อเนื่อง การจำลองแบบของครึ่งหลังของโมเลกุลเริ่มต้นช้ากว่าเล็กน้อยและไม่ใช่จากจุดเริ่มต้น (ซึ่งเป็นที่ตั้งของ 5'-นิวคลีโอไทด์ ซึ่งป้องกันปฏิกิริยา) แต่อยู่ห่างจากมันในระดับหนึ่ง ในเวลาเดียวกัน DNA polymerase จะเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้าม สังเคราะห์ชิ้นส่วนที่ค่อนข้างสั้น โครงสร้างที่ปรากฏในขณะนี้เรียกว่า ส้อมจำลอง. เนื่องจากเกลียวคู่ไม่บิดเบี้ยว ส้อมการจำลองแบบจะเลื่อน: บนเกลียวที่สอง การสังเคราะห์ส่วนถัดไปจะเริ่มต้น ไปจนถึงจุดเริ่มต้นของส่วนย่อยที่สังเคราะห์แล้วก่อนหน้านี้ จากนั้นชิ้นส่วนที่แยกจากกันเหล่านี้บนสายโซ่เมทริกซ์ที่สอง (เรียกว่า ชิ้นส่วนของโอคาซากิ) ถูกเชื่อมโยงเข้าด้วยกันโดยเอ็นไซม์ DNA ligase เป็นสายเดี่ยว

แผนภาพโครงสร้างของส้อมจำลองดีเอ็นเอ

ในระหว่างการจำลองแบบ พลังงานของโมเลกุล ATP จะไม่ถูกบริโภค เนื่องจากการสังเคราะห์สายโซ่ลูกในระหว่างการจำลองแบบ ไม่ใช้ดีออกซีไรโบนิวคลีโอไทด์ (มีกรดฟอสฟอริกเหลืออยู่หนึ่งตัว) แต่ ดีออกซีไรโบนิวคลีโอไซด์ ไตรฟอสเฟต(มีกรดฟอสฟอริกตกค้างสามชนิด) เมื่อดีออกซีไรโบนิวคลีโอไซด์ ไตรฟอสเฟตรวมอยู่ในสายโซ่พอลินิวคลีโอไทด์ เทอร์มินอลฟอสเฟตสองขั้วจะถูกแยกออกจากกัน และพลังงานที่ปล่อยออกมาจะถูกใช้เพื่อสร้างพันธะเอสเทอร์ระหว่างนิวคลีโอไทด์

อันเป็นผลมาจากการจำลองแบบ สองเกลียว "ลูกสาว" ถูกสร้างขึ้นซึ่งแต่ละอันจะรักษา (เก็บรักษา) หนึ่งในครึ่งหนึ่งของ DNA "มารดา" ดั้งเดิมไม่เปลี่ยนแปลง สายที่สองของโมเลกุล "ลูกสาว" ถูกสังเคราะห์จากนิวคลีโอไทด์อีกครั้ง ได้ชื่อมา DNA กึ่งอนุรักษ์นิยม

5. การสังเคราะห์ RNA ในเซลล์

การอ่านค่า RNA จากแม่แบบ DNA เรียกว่า การถอดความ(จาก ลท. การถอดความ- การเขียนใหม่) ดำเนินการโดยเอนไซม์พิเศษ - RNA polymerase พบ RNA polymerase ที่แตกต่างกันสามเซลล์ในเซลล์ยูคาริโอต ซึ่งสังเคราะห์คลาสต่างๆ ของ RNA

การถอดความยังเป็นตัวอย่างของปฏิกิริยาการสังเคราะห์แม่แบบอีกด้วย สาย RNA นั้นคล้ายกับสายโซ่ DNA มาก: มันยังประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ (ไรโบนิวคลีโอไทด์ คล้ายกับดีออกซีไรโบนิวคลีโอไทด์มาก) อ่าน RNA จากบริเวณ DNA ซึ่งเข้ารหัสตามหลักการของการเติมเต็ม: uracil RNA จะกลายเป็น DNA adenine ตรงข้าม, cytosine ตรงข้าม guanine, adenine ตรงข้าม thymine และ guanine ตรงข้าม cytosine

ภายในยีนที่กำหนด มีเพียงสายเดียวของสายดีเอ็นเอเสริมสองสายเท่านั้นที่ทำหน้าที่เป็นแม่แบบสำหรับการสังเคราะห์อาร์เอ็นเอ วงจรนี้เรียกว่าการทำงาน

ตามอนุสัญญาที่ยอมรับ จุดเริ่มต้นของยีนจะแสดงทางด้านซ้ายในไดอะแกรม สายที่ไม่ทำงาน (ไม่เข้ารหัส) ของโมเลกุล DNA ในกรณีนี้จะมีปลาย 5 "ในขณะที่สายการทำงาน (การเข้ารหัส) จะมีตรงกันข้าม เอนไซม์ RNA polymerase ยึดติดกับ โปรโมเตอร์(ลำดับเฉพาะของนิวคลีโอไทด์ของ DNA ที่เอ็นไซม์ "รับรู้" เนื่องจากความสัมพันธ์ทางเคมีและตั้งอยู่ที่ปลาย 3 "ของส่วนที่เกี่ยวข้องของสายโซ่ DNA แม่แบบ) RNA polymerase เท่านั้นที่สามารถเริ่มต้นได้โดยการยึดติดกับโปรโมเตอร์ การสังเคราะห์อาร์เอ็นเอจากไรโบนิวคลีโอไซด์ไตรฟอสเฟตอิสระที่มีอยู่ในเซลล์ พลังงานสำหรับการสังเคราะห์อาร์เอ็นเอมีอยู่ในพันธะมหภาคของไรโบนิวคลีโอไซด์ไตรฟอสเฟต

สาม. การรวบรวมความรู้

การสนทนาทั่วไปในหลักสูตรการเรียนรู้เนื้อหาใหม่ การแก้ปัญหา

งาน. โมเลกุลดีเอ็นเอประกอบด้วยสองสาย - สายหลักซึ่งสังเคราะห์ mRNA และสายเสริม เขียนลำดับของนิวคลีโอไทด์ใน mRNA ที่สังเคราะห์ ถ้าลำดับของนิวคลีโอไทด์ในสายดีเอ็นเอหลัก (ที่ทำงาน) เป็นดังนี้: C-G-C-T-G-A-T-A-G

โดยใช้หลักการของการเติมเต็ม เรากำหนดลำดับของนิวคลีโอไทด์ใน mRNA ที่สังเคราะห์ตามสายโซ่ DNA ที่ทำงาน: G-C-G-A-C-U-A-U-C

คำตอบ: G-Ts-G-A-Ts-U-A-U-Ts

IV. การบ้าน

ศึกษาย่อหน้าหนังสือเรียน (RNA คลาสและหน้าที่หลัก ความแตกต่างระหว่าง DNA และ RNA การจำลองและการถอดรหัส)

บทที่ 18

อุปกรณ์: ตารางชีววิทยาทั่วไป แผนภาพโครงสร้างนิวคลีโอไทด์ แบบจำลองโครงสร้างดีเอ็นเอ ไดอะแกรมและภาพวาดที่แสดงโครงสร้างของอาร์เอ็นเอ กระบวนการจำลองแบบและถอดรหัส

I. แบบทดสอบความรู้

การทดสอบความรู้ในช่องปากของคำถาม

1. RNA และความสำคัญในเซลล์
2. คลาสของ RNA ของเซลล์และหน้าที่ ( นักเรียนสามคน).
3. การจำลองแบบกลไกและความสำคัญ
4. การถอดความ กลไก และความสำคัญ

คำสั่งทางชีวภาพ "การเปรียบเทียบ DNA และ RNA"

ครูอ่านวิทยานิพนธ์ภายใต้ตัวเลข นักเรียนเขียนตัวเลขของวิทยานิพนธ์ที่เหมาะสมกับเนื้อหาในเวอร์ชันของตนลงในสมุดจด

ตัวเลือกที่ 1 - ดีเอ็นเอ; ตัวเลือก 2 - อาร์เอ็นเอ

1. โมเลกุลสายเดี่ยว
2. โมเลกุลที่มีเกลียวคู่
3. ประกอบด้วย adenine, uracil, guanine, cytosine
4. ประกอบด้วย adenine, thymine, guanine, cytosine
5. Ribose เป็นส่วนหนึ่งของนิวคลีโอไทด์
6. นิวคลีโอไทด์มีดีออกซีไรโบส
7. มีอยู่ในนิวเคลียส คลอโรพลาส ไมโทคอนเดรีย เซนทริโอล ไรโบโซม ไซโตพลาสซึม
8. มีอยู่ในนิวเคลียส คลอโรพลาส ไมโตคอนเดรีย
9. มีส่วนร่วมในการจัดเก็บ การทำซ้ำ และการส่งข้อมูลทางพันธุกรรม
10. มีส่วนร่วมในการถ่ายโอนข้อมูลทางพันธุกรรม

ตัวเลือก 1 - 2; สี่; 6; แปด; 9;

ตัวเลือก 2 - 1; 3; 5; 7; สิบ.

การแก้ปัญหา

ภารกิจที่ 1 การวิเคราะห์ทางเคมีแสดงให้เห็นว่า 28% ของจำนวนนิวคลีโอไทด์ทั้งหมดของ mRNA นี้คืออะดีนีน 6% คือกัวนีน และ 40% คือยูราซิล องค์ประกอบนิวคลีโอไทด์ของส่วนที่สอดคล้องกันของ DNA ที่มีเกลียวคู่ควรเป็นอย่างไร ข้อมูลที่ "เขียนใหม่" โดย mRNA นี้ควรเป็นอย่างไร

1. เมื่อรู้ว่าสายโซ่ของโมเลกุล RNA และสายการทำงานของโมเลกุล DNA นั้นประกอบกันเราจึงกำหนดเนื้อหาของนิวคลีโอไทด์ (เป็น%) ในห่วงโซ่การทำงานของ DNA:

ในสายโซ่ mRNA G = 6% ซึ่งหมายความว่าในสายโซ่ DNA ที่ทำงาน C = 6%;

ในสายโซ่ mRNA A \u003d 28% ซึ่งหมายความว่าในสายโซ่ DNA ที่ทำงาน T \u003d 28%;

ในสายโซ่ mRNA Y \u003d 40% ซึ่งหมายความว่าในสายโซ่ DNA ที่ใช้งานได้ A \u003d 40%;

2. กำหนดเนื้อหาของสายโซ่ mRNA (เป็น%) ของไซโตซีน

กำหนดสัดส่วนของไซโตซีนในสายโซ่ mRNA: 100% - 74% = 26% (C);

ถ้าอยู่ในสายโซ่ mRNA C=26% ดังนั้นในสายโซ่ DNA ที่ใช้งานได้ G=26%

คำตอบ: C=6%; T=28%; ก=40%; ก=26%

ภารกิจที่ 2 บนชิ้นส่วนของสาย DNA หนึ่งสาย นิวคลีโอไทด์จะอยู่ในลำดับ: A-A-G-T-C-T-A-A-C-G-T-A-T วาดแผนภาพโครงสร้างของโมเลกุลดีเอ็นเอที่มีเกลียวคู่ ความยาวของชิ้นส่วนดีเอ็นเอนี้คืออะไร? มีนิวคลีโอไทด์กี่ (เป็น%) ในสาย DNA นี้?

1. โดยหลักการของการเติมเต็ม มันจะสร้างสายที่สองของโมเลกุลดีเอ็นเอที่กำหนด: T-T-C-A-G-A-T-T-G-C-A-T-A

2. เมื่อทราบความยาวของหนึ่งนิวคลีโอไทด์ (0.34 นาโนเมตร) เราจะกำหนดความยาวของชิ้นส่วนดีเอ็นเอนี้ (ใน DNA ความยาวของสายโซ่หนึ่งเท่ากับความยาวของโมเลกุลทั้งหมด): 13x0.34 = 4.42 นาโนเมตร

3. คำนวณเปอร์เซ็นต์ของนิวคลีโอไทด์ในสาย DNA นี้:

13 นิวคลีโอไทด์ - 100%
5 A - x%, x \u003d 38% (A)
2 G - x%, x \u003d 15.5% (G)
4T – x%, x=31% (T)
2 C - x%, x \u003d 15.5% (C)

ตอบ T-T-C-A-G-A-T-T-G-C-A-T-A; 4.42 นาโนเมตร; ก=38; T=31%; G=15.5%; ค=15.5%.

ทำงานอิสระ

ตัวเลือกที่ 1

1. ให้ชิ้นส่วนของสายโซ่หนึ่งของโมเลกุลดีเอ็นเอ: C-A-A-A-T-T-G-G-A-C-G-G-G กำหนดเนื้อหา (เป็น%) ของนิวคลีโอไทด์แต่ละประเภทและความยาวของชิ้นส่วนของโมเลกุลดีเอ็นเอนี้

2. 880 guanyl nucleotides ถูกพบในโมเลกุล DNA ซึ่งคิดเป็น 22% ของจำนวน nucleotides ทั้งหมดของ DNA นี้? กำหนดจำนวนนิวคลีโอไทด์อื่นๆ ที่มีอยู่ในโมเลกุลดีเอ็นเอนี้ DNA นี้มีความยาวเท่าใด

ตัวเลือก 2

1. ให้ชิ้นส่วนของสายโซ่หนึ่งของโมเลกุลดีเอ็นเอ: A-G-C-C-G-G-G-A-A-T-T-A กำหนดเนื้อหา (เป็น%) ของนิวคลีโอไทด์แต่ละประเภทและความยาวของชิ้นส่วนของโมเลกุลดีเอ็นเอนี้

2. ในโมเลกุล DNA พบ 250 thymidyl nucleotides ซึ่งคิดเป็น 22.5% ของจำนวนนิวคลีโอไทด์ทั้งหมดของ DNA นี้ กำหนดจำนวนนิวคลีโอไทด์อื่นๆ ที่มีอยู่ในโมเลกุลดีเอ็นเอนี้ DNA นี้มีความยาวเท่าใด

IV. การบ้าน

ทำซ้ำเนื้อหาสำหรับชั้นเรียนหลัก อินทรียฺวัตถุที่พบในสิ่งมีชีวิต

ยังมีต่อ

การพันกันของ DNA สองสาย - กระบวนการของการก่อตัวของสิ่งกีดขวางของสายโซ่ DNA ในระหว่างการเป็นวัฏจักร เมื่อคู่ปิดหรือ มากกว่าโซ่โพลีเมอร์สามารถสร้างพันธะได้หลายประเภท โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เกลียวคู่ของเกลียวคู่ในรูปแบบปิดวงกลมของดีเอ็นเอก่อให้เกิดการเชื่อมโยง (ในที่นี้ เกลียวคู่ของดีเอ็นเอจะถือเป็นสายโซ่พอลิเมอร์เดี่ยวเป็นหลัก) โมเลกุลดีเอ็นเอที่เชื่อมโยงกันนั้นพบได้ทั่วไปในธรรมชาติและสามารถหาได้ในห้องปฏิบัติการ การเชื่อมโยงของสองสายโซ่โดยทั่วไปมีหลายประเภทที่ไม่เท่ากันเชิงทอพอโลยี แนวความคิดของการเชื่อมโยงลำดับแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนเฉพาะการเชื่อมโยงของคลาสบางประเภทที่สร้างขึ้นใน DNA แบบปิดแบบวงกลม ภาพรวมดูซับซ้อนกว่ามาก

ในกรณีของการหมุนเวียนแบบสุ่มของสายโซ่โพลีเมอร์ในสารละลาย อาจอยู่ในสถานะทอพอโลยีที่แตกต่างกัน ในกรณีของวงจรแยกคือ โดยไม่คำนึงถึงการเชื่อมโยงผลลัพธ์ คำถามเกี่ยวกับความน่าจะเป็นของสถานะทอพอโลยีเหล่านี้จะลดลงเหลือความน่าจะเป็นของการก่อตัวของนอตต่างๆ ในการปิดแบบสุ่ม หากเราคำนึงถึงความน่าจะเป็นของการพัวพัน อันดับแรก เราควรพิจารณาคำถามเกี่ยวกับความน่าจะเป็นของการก่อตัวของสถานะพัวพัน (หรือสถานะที่ไม่เกี่ยวข้อง) เมื่อโซ่สองเส้นถูกปิดโดยไม่ได้ตั้งใจด้วยระยะห่างที่กำหนดระหว่างจุดศูนย์กลางมวล R ( Klenin K.V. ea, 1988 , Frank-Kamenetskii M.D. ea, 1975 , Vologodsky A.V. et al., 1974a and Iwata K. , 1983). ผลลัพธ์ของการคำนวณดังกล่าวสำหรับแบบจำลองของสายโซ่บางอนันต์ (Klenin K.V. ea, 1988) แสดงใน เส้นโค้งต่างๆสอดคล้อง ตัวเลขต่างกันเซ็กเมนต์ในแต่ละโซ่ (โซ่ทั้งสองจะถือว่ามีจำนวนเซ็กเมนต์เท่ากัน): 1 - 20 เซ็กเมนต์, 2 - 40, 3 - 80 เซ็กเมนต์ ความน่าจะเป็นที่มีนัยสำคัญของการก่อตัวของการเชื่อมโยงสำหรับ R ขนาดเล็กหมายความว่าจำนวนสถานะของระบบสองสายที่ไม่เชื่อมโยงกันลดลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเข้าหากัน ด้วยเหตุนี้ การแก้ปัญหาของสายโซ่พอลิเมอร์ทรงกลมบางที่ไม่เชื่อมโยงถึงกันจะไม่เหมาะ มันสร้างแรงผลักระหว่างโซ่ซึ่งมีลักษณะเอนโทรปิก ในกลศาสตร์ทางสถิติ แรงผลักดังกล่าวมักจะแสดงลักษณะเชิงปริมาณโดยสัมประสิทธิ์ไวรัสตัวที่สอง B (Landau L. และ Lifshitz E.M. , 1964) ค่า B สำหรับสารละลายวงแหวนที่ปลดออกสามารถคำนวณได้จากข้อมูลในรูปที่ ความน่าจะเป็นของการก่อตัวของการเชื่อมโยงระหว่างสองสาย ค่าเหล่านี้ (ดูรูปที่การคำนวณค่าสัมประสิทธิ์ไวรัสที่สอง) กลายเป็นค่าที่ใกล้เคียงกับค่าของ B ซึ่งสอดคล้องกับอนุภาคทรงกลมที่ไม่สามารถผ่านเข้าไปได้ซึ่งมีรัศมีเท่ากับรัศมีราก-เฉลี่ย-สี่เหลี่ยมจัตุรัสของการหมุนของพอลิเมอร์ปิด โซ่ (Klenin K.V. ea, 1988). ดังนั้น แม้แต่วงจรปิดที่บางแบบอนันต์ในอุดมคติก็ยังต้องพบกับแรงผลักซึ่งกันและกันที่แข็งแกร่ง ซึ่งทั้งหมดเกิดจากข้อจำกัดทางทอพอโลยี

Catenans เช่น พบการเชื่อมโยงของโมเลกุลดีเอ็นเอในบางเซลล์ (Clayton D.A. และ Vinograd J., 1967, Hudson B. และ Vinograd J., 1967) ตัวอย่างของโครงสร้างทอพอโลยีที่มีการพัวพันกันคือโครงข่ายยักษ์ของไคนีโทพลาสต์ของ DNA ทรงกลมที่พันกัน (ดูการทบทวนโดย Borst P. และ Hoeijmakers J.H.J., 1979) เครือข่ายเหล่านี้ประกอบด้วยโมเลกุล DNA ทรงกลมหลายหมื่นตัว ซึ่งส่วนใหญ่มีโครงสร้างเหมือนกัน

วิธีหลักในการศึกษาโทโพโลยีของ DNA แบบสองสายคือกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนและเจลอิเล็กโตรโฟรีซิส อย่างไรก็ตาม ในภาพถ่ายด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบธรรมดาของ DNA นั้นค่อนข้างยากที่จะวิเคราะห์โทโพโลยีของโมเลกุล เนื่องจากเป็นการยากที่จะตัดสินว่าเธรดใดที่จุดตัดของพวกมันบนซับสเตรตนั้นสูงกว่าและต่ำกว่า ในระดับมาก ความยากลำบากนี้ถูกเอาชนะเป็นครั้งแรกเนื่องจากการผูกมัดของเกลียวคู่กับโปรตีน recA (Krasnow M.A. ea, 1983) ในกรณีนี้ สาย DNA จะหนาขึ้นมากจนมองเห็นโครงสร้างของจุดตัดของส่วน DNA ในภาพถ่ายได้ชัดเจน ในทางกลับกัน โมเลกุล DNA ที่เชื่อมโยงกันนั้นมีความแตกต่างกันในการเคลื่อนย้ายเจลจากโมเลกุลที่ไม่เชื่อมโยง ซึ่งช่วยให้พวกมันแยกออกจากกันโดยอิเล็กโตรโฟรีซิส (ดู Wasserman S.A. และ Cozzarelli N.R., 1986) โดยธรรมชาติ วิธีการนี้จำเป็นต้องมีการสอบเทียบแบบพิเศษ เนื่องจากเป็นไปไม่ได้ที่จะบอกล่วงหน้าว่าตำแหน่งใดในเจลหนึ่งหรือโครงสร้างทอพอโลยีอื่นที่ควรมีสัมพันธ์กับ DNA แบบวงกลมที่ไม่มีการจดบันทึก อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบัน วัสดุทดลองจำนวนมากได้ถูกสะสมอยู่บนการเคลื่อนที่ของโครงสร้างทอพอโลยีต่างๆ ในส่วนที่เกี่ยวกับโทพอยโซเมอร์ที่ไม่ระบุรายละเอียดของ DNA ที่ศึกษา โดยธรรมชาติในการศึกษาโมเลกุลดีเอ็นเอที่พันกันด้วยวิธีนี้ พวกมันจะต้องมีการแตกของเกลียวเดี่ยว มิฉะนั้น การเคลื่อนที่ก็จะขึ้นอยู่กับลำดับของการพันกันของเกลียวคู่ด้วย

C B O R N I K Q A D A C

สำหรับพันธุศาสตร์การแพทย์และชีววิทยา

กวดวิชา

ครั้งที่ 2 แก้ไขและขยายภาพ

Ufa - 2014

UDC 575.1:57(076.1)

BBK 52.5+28 i 7

ผู้วิจารณ์:

อิสลามอฟ ร.ร. -แพทย์ศาสตร์การแพทย์, ศาสตราจารย์, หัวหน้าภาควิชาชีววิทยาการแพทย์และพันธุศาสตร์, มหาวิทยาลัยการแพทย์แห่งรัฐคาซาน, กระทรวงสาธารณสุขของสหพันธรัฐรัสเซีย,

คุสนุตดิโนว่า E.K. -วิทยาศาสตรดุษฎีบัณฑิต ศาสตราจารย์ หัวหน้าภาควิชาจีโนม สถาบันชีวเคมีและพันธุศาสตร์ USC RAS

การรวบรวมปัญหาในพันธุศาสตร์การแพทย์และชีววิทยา: ตำราสำหรับนักเรียน ฉบับที่ 2 เพิ่มเติม แก้ไข / เรียบเรียงโดย: Viktorova T.V. , Izmailova S.M. , Kuvatova D.N. , Danilko K.V. , Musyrgalina F. .F. , Lukmanova G.I. , Tselousova O.S. , Belalova , Iskhakova G.M. , Suleymanova E.N. , Kazantseva S.R. - Ufa: สำนักพิมพ์ GBOU VPO BSMU ของกระทรวงสาธารณสุขของรัสเซีย 2558 - 123 หน้า

กวดวิชามีข้อมูลล่าสุดเกี่ยวกับส่วนหลักของพันธุศาสตร์ทั่วไปและโมเลกุล เนื้อหาประกอบด้วย สรุปเนื้อหาเชิงทฤษฎีสำหรับแต่ละส่วน ตัวอย่างการแก้ปัญหา งานทั่วไปและตามสถานการณ์พร้อมคำตอบตัวอย่าง

คู่มือการฝึกอบรมได้จัดทำขึ้นบนพื้นฐานของ โปรแกรมงานในสาขาวิชา "ชีววิทยา" (2012) หลักสูตรปัจจุบันของ SBEI HPE BSMU ของกระทรวงสาธารณสุขของสหพันธรัฐรัสเซีย (2014) และตามข้อกำหนดของมาตรฐานการศึกษาระดับอุดมศึกษาของรัฐบาลกลางได้รับการอนุมัติจากกระทรวง ของการศึกษาและวิทยาศาสตร์ของสหพันธรัฐรัสเซียในด้านการฝึกอบรม (พิเศษ): เวชศาสตร์ทั่วไปและกุมารเวชศาสตร์สำหรับการทำงานในห้องเรียนอิสระในสาขาวิชาชีววิทยา

UDC 575.1:57(076.1)

BBK 52.5+28 i 7

© โทรทัศน์ Viktorova, S.M. อิซไมโลวา

ดี.เอ็น. คูวาโตวาและอื่น ๆ

© สำนักพิมพ์ของ GOU VPO BSMU กระทรวงสาธารณสุขของสหพันธรัฐรัสเซีย

บทนำ

ตามที่นักชีววิทยาของโพรไฟล์ต่าง ๆ ศตวรรษที่ 21 เป็นศตวรรษแห่งพันธุศาสตร์ - ศาสตร์แห่งการถ่ายทอดทางพันธุกรรมและความแปรปรวน ความสำคัญของพันธุศาสตร์ในการพัฒนายาแผนปัจจุบันมีความก้าวหน้าเป็นอย่างมาก การศึกษาทางระบาดวิทยาจำนวนมาก ปีที่ผ่านมาบ่งชี้ว่าไม่เพียง แต่กรรมพันธุ์ แต่เกือบทั้งหมดที่เรียกว่าโรค multifactorial ที่แพร่หลายส่วนใหญ่เกิดจากความบกพร่องทางพันธุกรรม หากปราศจากความรู้เกี่ยวกับรูปแบบพื้นฐานของการถ่ายทอดทางพันธุกรรมและความแปรปรวน เป็นไปไม่ได้ที่จะเข้าใจข้อกำหนดเบื้องต้นทางพันธุกรรมสำหรับการพัฒนากระบวนการทางพยาธิวิทยา ดังนั้นจึงไม่สามารถเรียนรู้วิธีจัดการกระบวนการเหล่านี้ในขั้นตอนของการวินิจฉัย การรักษา และที่สำคัญที่สุดคือมีประสิทธิภาพ การป้องกัน ในปัจจุบันนี้ แพทย์ผู้ทรงคุณวุฒิต้องเข้าใจกลไกสำคัญในการถ่ายทอดข้อมูลทางพันธุกรรมและการนำข้อมูลไปปฏิบัติในลักษณะดังกล่าว ในการสร้างรากฐานของความคิดทางการแพทย์ จำเป็นต้องพัฒนาความสามารถในการแก้ปัญหาตามสถานการณ์ การรวบรวมงานที่เสนอได้รับการพัฒนาบนพื้นฐานของโปรแกรมการทำงานสำหรับสาขาวิชาชีววิทยา (2012) หลักสูตรที่ได้รับอนุมัติจากสภาวิชาการของ SBEI HPE BSMU ของกระทรวงสาธารณสุขของสหพันธรัฐรัสเซีย (2014) และสอดคล้องกับ ข้อกำหนดของมาตรฐานการศึกษาระดับอุดมศึกษาของรัฐบาลกลางได้รับการอนุมัติจากกระทรวงศึกษาธิการและวิทยาศาสตร์ของสหพันธรัฐรัสเซีย

คู่มือการฝึกอบรมนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อสร้างความสามารถดังต่อไปนี้:

ตกลง-1	สามารถและพร้อมที่จะใช้ในทางปฏิบัติวิธีการของวิทยาศาสตร์ธรรมชาติและวิทยาศาสตร์ชีวการแพทย์ใน หลากหลายชนิดกิจกรรมทางวิชาชีพและสังคม
PC-2	สามารถและพร้อมที่จะเปิดเผยแก่นแท้ทางวิทยาศาสตร์ของปัญหาที่เกิดขึ้นในระหว่าง กิจกรรมระดับมืออาชีพหมอ
PC-3	สามารถและพร้อมสร้างแนวทางการวิเคราะห์ข้อมูลทางการแพทย์อย่างเป็นระบบ โดยอาศัยหลักการครอบคลุมของยาตามหลักฐานโดยอาศัยการค้นหาแนวทางแก้ไขโดยใช้ความรู้เชิงทฤษฎีและทักษะการปฏิบัติเพื่อพัฒนาวิชาชีพ
PC-17	สามารถและพร้อมที่จะระบุอาการทางพยาธิวิทยาหลักและกลุ่มอาการของโรคในผู้ป่วยโดยใช้ความรู้พื้นฐานด้านการแพทย์และชีววิทยาโดยคำนึงถึงกฎหมายการเกิดพยาธิสภาพในอวัยวะระบบและร่างกายโดยรวมเพื่อ วิเคราะห์รูปแบบการทำงานของอวัยวะและระบบต่างๆ ของโรคและกระบวนการทางพยาธิวิทยาต่างๆ
PK-32	สามารถและพร้อมที่จะมีส่วนร่วมในการพัฒนาทฤษฎีสมัยใหม่และ วิธีทดลองการวิจัยเพื่อสร้างเครื่องมือใหม่ที่มีแนวโน้มในองค์กรของการทำงานในการใช้งานจริงและการดำเนินการตามผลการวิจัย

1. อณูพันธุศาสตร์

2. เซลล์พันธุศาสตร์

๓. แบบแผนของการสืบทอดคุณลักษณะ

4. ความแปรปรวน

5. วิธีการศึกษาพันธุศาสตร์มนุษย์

6. การให้คำปรึกษาทางพันธุกรรมทางการแพทย์

แต่ละส่วนนำหน้าด้วยบทสรุปสั้นๆ ของเนื้อหาเชิงทฤษฎี ตัวอย่างการแก้ปัญหา ปัญหาทั่วไปและปัญหาตามสถานการณ์ เมื่อรวบรวมและจัดหมวดหมู่คอลเลกชัน การเรียนรู้เนื้อหาทีละขั้นตอนจากง่ายไปซับซ้อนถูกนำมาพิจารณาเพื่อสร้างทักษะการจัดระบบของนักเรียน การคิดอย่างมีตรรกะ, การตัดสินใจ ตำราเรียนมีไว้สำหรับการทำงานในห้องเรียนอิสระของนักเรียนในการศึกษาโมดูลการศึกษา "พันธุศาสตร์" ภาคผนวกประกอบด้วย วัสดุอ้างอิงจำเป็นในการแก้ปัญหาให้ พจนานุกรมสั้น ๆกับ ลักษณะทั่วไปโรคทางพันธุกรรมจำนวนหนึ่ง

ขอแนะนำให้รวบรวมปัญหาทางพันธุศาสตร์การแพทย์และชีววิทยาสำหรับนักศึกษาสาขาเฉพาะทาง ได้แก่ เวชศาสตร์ทั่วไปและกุมารเวชศาสตร์

ส่วนที่ฉัน

พันธุศาสตร์ระดับโมเลกุล

พันธุศาสตร์ระดับโมเลกุลศึกษากระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายทอดทางพันธุกรรมและความแปรปรวนในระดับโมเลกุล ยีน- นี่คือส่วนหนึ่งของโมเลกุล DNA รวมถึงลำดับการควบคุมและสอดคล้องกับหน่วยการถอดรหัสหนึ่งหน่วยซึ่งมีข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของสายโซ่โพลีเปปไทด์หรือโมเลกุล RNA นี่คือส่วนหนึ่งของ DNA ที่รับผิดชอบในการสร้างลักษณะเฉพาะ อย่างไรก็ตาม ยีนไม่กลายเป็นลักษณะเฉพาะ และมีปฏิกิริยาระดับกลางหลายชุดจากยีนหนึ่งไปอีกลักษณะหนึ่ง กำหนดเฉพาะโครงสร้างหลักของโปรตีนนั่นคือ ลำดับของกรดอะมิโนในนั้นซึ่งหน้าที่ของมันขึ้นอยู่กับส่วนใหญ่ เอนไซม์โปรตีนควบคุมปฏิกิริยาทางชีวเคมีในร่างกาย แต่ละปฏิกิริยามีโปรตีนเอนไซม์เฉพาะของตัวเอง ปฏิกิริยาทางชีวเคมีกำหนดการแสดงของสัญญาณอย่างใดอย่างหนึ่ง ดังนั้น หน้าที่ของยีนสามารถแสดงได้โดยรูปแบบต่อไปนี้: ยีน - โปรตีน - ปฏิกิริยาทางชีวเคมี - ลักษณะ

ในแง่โมเลกุล ยีนเป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (DNA) ซึ่งเป็นเกลียวคู่ที่มีชื่อเสียงซึ่งค้นพบในปี 1953 โดยเจมส์ วัตสันและฟรานซิส คริก โมเลกุลดีเอ็นเอเป็นพอลิเมอร์ที่มีโมโนเมอร์เป็นนิวคลีโอไทด์ นิวคลีโอไทด์ประกอบด้วยโมโนแซ็กคาไรด์ - ดีออกซีไรโบส กรดฟอสฟอริกตกค้าง และเบสไนโตรเจน DNA ประกอบด้วยเบสไนโตรเจนสี่ประเภท: พิวรีน (อะดีนีน (A) และกวานีน (G)) และไพริมิดีน (ไทมีน (T) และไซโตซีน (C)) นิวคลีโอไทด์ถูกรวมเข้ากับสายโซ่พอลินิวคลีโอไทด์โดยพันธะฟอสโฟไดสเตอร์ผ่านสารตกค้างของกรดฟอสฟอริก ซึ่งติดอยู่ที่ตำแหน่ง 3' ของดีออกซีไรโบสหนึ่งและกับตำแหน่ง 5' ของอีกตำแหน่งหนึ่ง โซ่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะไฮโดรเจนระหว่างฐานไนโตรเจนตามหลักการของการเติมเต็ม ดังนั้นอะดีนีนจึงอยู่ตรงข้ามกับไทมีน กวานีนอยู่ตรงข้ามกับไซโตซีน มันอยู่ในการสลับกันของฐานไนโตรเจนที่มีการเข้ารหัสลำดับของกรดอะมิโนในโมเลกุลโปรตีนและความจำเพาะของโปรตีนเอง

ตำแหน่งของกรดอะมิโนแต่ละตัวในสายโปรตีนถูกกำหนดไว้ล่วงหน้าโดยทริปเพลตของนิวคลีโอไทด์ กล่าวคือ เบสไนโตรเจนสามเบสที่อยู่ติดกันในหนึ่งในสายดีเอ็นเอ การถอดรหัสรหัสดำเนินการโดยใช้กรดไรโบนิวคลีอิก (RNA)

"หลักคำสอนของอณูชีววิทยา":

เครื่องหมาย DNA®iRNA® โปรตีน®

กระบวนการถอดรหัสเริ่มต้นด้วยการสังเคราะห์ Messenger RNA (mRNA) mRNA เป็นพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์สายเดี่ยว องค์ประกอบของนิวคลีโอไทด์ยังรวมถึงโมโนแซ็กคาไรด์ (ไรโบส) กรดฟอสฟอริกตกค้าง และเบสไนโตรเจนหนึ่งชนิด (อะดีนีน กัวนีน ไซโตซีนหรือยูราซิล (U))

การสังเคราะห์ RNA เกิดขึ้นตามสายแม่แบบของ DNA การสร้างโมเลกุลจะดำเนินการในลักษณะที่ฐานไนโตรเจนเสริมของ RNA ถูกสร้างขึ้นตรงข้ามกับฐานไนโตรเจนที่สอดคล้องกันของ DNA: C-G, A-U, TA, G-C กระบวนการอ่านข้อมูลบน mRNA เรียกว่า การถอดความ. โดยธรรมชาติแล้ว eukaryotic mRNA คัดลอกไม่เพียง แต่ขอบเขตการเข้ารหัส, exons แต่ยังรวมถึงบริเวณที่ไม่มีการเข้ารหัส, introns ซึ่งจะถูกตัดออกในภายหลัง ผลิตภัณฑ์ถอดรหัสหลัก (mRNA ที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะ) สังเคราะห์ในนิวเคลียสผ่านการประมวลผล: การปิดฝาของปลาย 5I, โพลิอะดีนิเลชันของปลาย 3I, การตัดตอนของอินตรอน และการประกบของเอ็กซอน (การประกบ)

ขั้นตอนต่อไปของการถอดรหัสเกิดขึ้นในไซโตพลาสซึมบนไรโบโซมซึ่งสายโพลีเปปไทด์ประกอบขึ้นจากกรดอะมิโนเช่น กระบวนการสังเคราะห์โปรตีน ทรานสเฟอร์ RNA (tRNA) เกี่ยวข้องกับกระบวนการนี้ ซึ่งหน้าที่ของมันคือการถ่ายโอนกรดอะมิโนไปยังไรโบโซม และการมีอยู่ในสายโซ่โพลีเปปไทด์ของ mRNA ที่จัดเตรียมโดยรหัสไซต์สำหรับกรดอะมิโนแต่ละชนิด กรดอะมิโนทั้งหมดได้รับการยอมรับจาก tRNAs ของพวกมันเอง คอมเพล็กซ์ของ tRNA ที่มีกรดอะมิโนเรียกว่า aminoacyl-tRNA

การประกอบของสายโซ่โพลีเปปไทด์เกิดขึ้นตามรูปแบบต่อไปนี้ จากจุดที่สัมผัส mRNA กับไรโบโซม การนับแฝดเริ่มต้นขึ้น Aminoacyl-tRNAs เหมาะสำหรับไรโบโซม เนื่องจากในยูคาริโอต codon เริ่มต้นใน mRNA คือ AUG แอนติโคดอนของ aminoacyl-tRNA ตัวแรก ซึ่งขนส่งกรดอะมิโนเมไทโอนีน จะมี UAC triplet ในเวลาเดียวกัน แฝดสามสองตัวจะอยู่ในไรโบโซมที่ศูนย์อะมิโนอะซิลและเปปทิดิล และดังนั้น อะมิโนอะซิล-tRNA สองอัน พันธะเปปไทด์เกิดขึ้นระหว่างกรดอะมิโน 2 ตัว และไรโบโซมจะเคลื่อนที่ไปตาม mRNA โดยแฝดสามตัว การรวมกันของกรดอะมิโนในเพปทิดิลเซ็นเตอร์คอลิเนียร์ถึงแฝดสามเรียกว่า ออกอากาศ.

งานที่เสนอได้รับการออกแบบมาเป็นหลักเพื่อถอดรหัสโครงสร้างของโปรตีนจากข้อมูลที่ทราบเกี่ยวกับโครงสร้างของ DNA และการวิเคราะห์ย้อนกลับโดยใช้ตารางรหัสกรดอะมิโน (ภาคผนวก 1)

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

งาน:โพลีเปปไทด์ประกอบด้วยกรดอะมิโนต่อไปนี้: วาลีน-อะลานีน-ไกลซีน-ไลซีน-ทริปโตเฟน-วาลีน-ซีรีน-กลูตามิกแอซิด กำหนดโครงสร้างของส่วน DNA ที่เข้ารหัสพอลิเปปไทด์ที่ระบุ

วิธีการแก้:

ตามลำดับกรดอะมิโน ลำดับของ mRNA นิวคลีโอไทด์ถูกสร้างขึ้น (ตามตารางรหัสพันธุกรรม ดูภาคผนวก 1):

a/c: val-ala-gli-liz-tri-val-ser-glu

จากสายโซ่ mRNA เป็นไปได้ที่จะคืนค่าส่วนของแม่แบบ DNA ที่ประกอบเข้าด้วยกัน

mRNA: 5' กึกคุกกัวเอ๊าก์กึอูทซูก้า 3'

สายแม่แบบดีเอ็นเอ: 3'CAACGACCATTTTTACCCAAAAGACTT 5'

แต่ DNA ประกอบด้วย 2 สาย ซึ่งหมายความว่าลำดับของสาย DNA codogenic จะเป็นดังนี้:

ดังนั้น โครงสร้างที่สมบูรณ์ของโมเลกุลดีเอ็นเอ:

5' GTTGCTGGTAAAATGGGTTTCTGAA 3' คือสายโซ่โคเดเจนิก

3' CAACGACCATTTTCCAAAAGACTT 5' – ห่วงโซ่เมทริกซ์

งาน:

1. ที่ตั้งของห่วงโซ่แม่แบบของโมเลกุลดีเอ็นเอซึ่งเข้ารหัสส่วนของพอลิเปปไทด์มี อาคารถัดไป: 3’ CCATAGTCCAAGGAC 5’. กำหนดลำดับของกรดอะมิโนในพอลิเปปไทด์

2. บริเวณของยีนที่เข้ารหัสโปรตีนประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ที่ต่อเนื่องกัน 5' AACGACCTATCACTACCGAA 3' กำหนดองค์ประกอบและลำดับของกรดอะมิโนในสายพอลิเปปไทด์ที่เข้ารหัสในบริเวณนี้ของยีน

3. กำหนดองค์ประกอบกรดอะมิโนของพอลิเปปไทด์ที่เข้ารหัสโดยลำดับ mRNA ต่อไปนี้: 5' CCACCUGGUUUGGC 3'

4. โพลีเปปไทด์ประกอบด้วยกรดอะมิโนต่อไปนี้: val-ala-gli-lys-tri-val-ser-glu กำหนดหนึ่งในแวเรียนต์ของโครงสร้างของเซ็กเมนต์ DNA ที่เข้ารหัสพอลิเปปไทด์ที่ระบุ

5. โพลีเปปไทด์ประกอบด้วยกรดอะมิโนต่อไปนี้: ala-cis-leu-met-tyr กำหนดหนึ่งในตัวแปรของโครงสร้างของส่วนดีเอ็นเอที่เข้ารหัสสายพอลิเปปไทด์นี้

6. กรดอะมิโน 10 ตัวแรกในสาย B ของอินซูลิน: fen-val-asp-gln-gis-leu-cis-gli-ser-gis กำหนดรูปแบบโครงสร้างของส่วน DNA ที่เข้ารหัสส่วนนี้ของสายอินซูลิน

7. ส่วนเริ่มต้นของสายโซ่อินซูลิน A แสดงด้วยกรดอะมิโนต่อไปนี้: gly-ile-val-gl-gl กำหนดรูปแบบโครงสร้างของส่วน DNA ที่เข้ารหัสส่วนนี้ของสายอินซูลิน

8. หนึ่งในสายโซ่ของกลูคากอนมีลำดับกรดอะมิโนดังต่อไปนี้: ธรีโอนีน-ซีรีน-แอสพาราจีน-ไทโรซีน-ซีรีน-ไลซีน-ไทโรซีน กำหนดรูปแบบโครงสร้างของส่วน DNA ที่เข้ารหัสส่วนนี้ของสายกลูคากอน

9. แอนติโคดอน tRNA มาถึงไรโบโซมในลำดับนิวคลีโอไทด์ต่อไปนี้ UCG, CGA, AAU, CCC กำหนดลำดับของนิวคลีโอไทด์บน mRNA ลำดับของนิวคลีโอไทด์บน DNA ที่เข้ารหัสโปรตีนบางชนิดและลำดับของกรดอะมิโนในชิ้นส่วนของโมเลกุลโปรตีนสังเคราะห์ที่ขนส่งโดย tRNA นี้

10. เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่า RNA ทุกประเภทถูกสังเคราะห์บนเทมเพลต DNA ชิ้นส่วนของโมเลกุลดีเอ็นเอที่ไซต์ tRNA ถูกสังเคราะห์มีลำดับนิวคลีโอไทด์ต่อไปนี้ TTGGAAAAAACGGACT ตั้งค่าลำดับนิวคลีโอไทด์ของบริเวณ tRNA ที่สังเคราะห์บนชิ้นส่วนนี้ โคดอน mRNA ใดจะสอดคล้องกับแอนติโคดอนที่สามของ tRNA นี้ กรดอะมิโนชนิดใดจะถูกขนส่งโดย tRNA นี้?

11. 30 tRNA โมเลกุลมีส่วนร่วมในกระบวนการแปล กำหนดจำนวนกรดอะมิโนที่ประกอบขึ้นเป็นโปรตีนสังเคราะห์ เช่นเดียวกับจำนวนทริปเล็ตและนิวคลีโอไทด์ในยีนที่เข้ารหัสโปรตีนที่เกิดจากการแปล

12. ในคนที่มี cystinuria (ปริมาณกรดอะมิโนในปัสสาวะมากกว่าปกติ) กรดอะมิโนจะถูกขับออกทางปัสสาวะซึ่งสอดคล้องกับ mRNA codons ต่อไปนี้: ที่ คนรักสุขภาพอะลานีน ซีรีน กรดกลูตามิก และไกลซีนพบในปัสสาวะ กรดอะมิโนชนิดใดที่ถูกขับออกทางปัสสาวะในผู้ป่วย cystinuria? เขียนแฝดสามที่สอดคล้องกับกรดอะมิโนที่มีอยู่ในปัสสาวะของคนที่มีสุขภาพดี

13. จากการศึกษาพบว่า 34% ของจำนวนนิวคลีโอไทด์ของ mRNA นี้คือ guanine, 18% uracil, 28% cytosine และ 20% adenine กำหนดองค์ประกอบร้อยละของฐานไนโตรเจนของ DNA ที่มีเกลียวคู่ ซึ่ง mRNA ที่ระบุนั้นเป็นรา

14. เป็นที่ทราบกันดีว่าระยะห่างระหว่างนิวคลีโอไทด์สองตัวที่อยู่ติดกันในโมเลกุล DNA ที่เป็นเกลียวซึ่งวัดตามแกนของเกลียวคือ 0.34 นาโนเมตร ความยาวของขอบเขตการเข้ารหัสของยีนที่กำหนดโมเลกุลของฮีโมโกลบินปกติ ซึ่งประกอบด้วยกรดอะมิโน 287 ตัวคือเท่าใด

15. ความยาวของโมเลกุลดีเอ็นเอที่เข้ารหัสอินซูลินของวัวคือเท่าใดหากทราบว่าโมเลกุลอินซูลินในวัวมีกรดอะมิโน 51 ตัว และระยะห่างระหว่างนิวคลีโอไทด์สองตัวที่อยู่ติดกันในดีเอ็นเอคือ 0.34 นาโนเมตร

16. โปรตีนประกอบด้วยกรดอะมิโน 200 ชนิด ความยาวของยีนที่กำหนดความยาวเท่าใดถ้าระยะห่างระหว่างนิวคลีโอไทด์สองตัวที่อยู่ติดกันในโมเลกุล DNA แบบก้นหอย (วัดตามแกนของเกลียว) คือ 0.34 นาโนเมตร?

17. ในโมเลกุล DNA ส่วนแบ่งของไซโตซีนนิวคลีโอไทด์คือ 18% กำหนดเปอร์เซ็นต์ของนิวคลีโอไทด์อื่นๆ ที่รวมอยู่ในโมเลกุลดีเอ็นเอ

18. นิวคลีโอไทด์ของอะเดนิล ไทมิดิล กัวนิล และไซทิดิลมีอยู่กี่ตัวในชิ้นส่วนของโมเลกุลดีเอ็นเอ หากพบนิวคลีโอไทด์ 950 ไซทิดิล คิดเป็น 20% ของจำนวนนิวคลีโอไทด์ทั้งหมดในชิ้นส่วนดีเอ็นเอนี้

19. ให้เราหามวลของนิวคลีโอไทด์หนึ่งตัวตามเงื่อนไขเป็น 1 กำหนดมวลของโอเปอรอนแบคทีเรียในหน่วยทั่วไป ซึ่งโปรโมเตอร์ที่มีตัวเริ่มต้นประกอบด้วย 10 นิวคลีโอไทด์ ตัวดำเนินการที่มีเทอร์มิเนเตอร์ประกอบด้วย 10 นิวคลีโอไทด์แต่ละตัวและแต่ละตัว ของยีนโครงสร้างทั้งสามมีข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของโปรตีนที่ประกอบด้วยกรดอะมิโน 50 ตัว เป็นไปได้ไหมที่มีข้อมูลดังกล่าว เพื่อกำหนดมวลของ transcripton ในเซลล์ยูคาริโอต?

20. ไรโบโซมจากเซลล์ต่าง ๆ กรดอะมิโนทั้งชุดและโมเลกุลเดียวกันของ i-RNA และ t-RNA ถูกวางลงในหลอดทดลอง และสร้างเงื่อนไขทั้งหมดสำหรับการสังเคราะห์โปรตีน ทำไมโปรตีนชนิดหนึ่งจึงถูกสังเคราะห์บนไรโบโซมที่ต่างกันในหลอดทดลอง?

21. โปรตีนประกอบด้วยกรดอะมิโน 100 ชนิด ตรวจสอบว่าน้ำหนักโมเลกุลของส่วนยีนที่เข้ารหัสโปรตีนนี้เกินกว่าน้ำหนักโมเลกุลของโปรตีนกี่ครั้ง หากน้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ยของกรดอะมิโนเท่ากับ 110 และนิวคลีโอไทด์เท่ากับ 300 อธิบายคำตอบของคุณ

22. ส่วนหนึ่งของโมเลกุลดีเอ็นเอมีองค์ประกอบดังต่อไปนี้: GATGAATAGTGCTTC ระบุผลที่ตามมาอย่างน้อย 3 ประการที่การแทนที่นิวคลีโอไทด์ที่เจ็ดของไทมีนด้วยไซโตซีนโดยไม่ได้ตั้งใจสามารถนำไปสู่

23. จากการกลายพันธุ์ในชิ้นส่วนของโมเลกุลโปรตีน กรดอะมิโนฟีนิลอะลานีนจึงถูกแทนที่ด้วยไลซีน กำหนดองค์ประกอบกรดอะมิโนของชิ้นส่วนของโมเลกุลของโปรตีนปกติและโปรตีนที่กลายพันธุ์ และชิ้นส่วนของ mRNA ที่กลายพันธุ์ ถ้า mRNA ปกติมีลำดับ: CUCGCAACGUUCAAU

มาตรา II

ไซโตเจเนติกส์

ชีวิตของเซลล์ตั้งแต่เริ่มต้นจนถึงการแบ่งตัวหรือความตายเรียกว่าวงจรชีวิต (เซลล์) เพื่อให้ DNA จำนวนหนึ่งได้รับการเก็บรักษาและบำรุงรักษาอย่างเคร่งครัดในรุ่นเซลล์จำนวนหนึ่ง การแบ่งตัวต้องนำหน้าด้วยการเพิ่มโครโมโซมเป็นสองเท่า หากจำนวนโครโมโซมในชุดเดี่ยวแสดงด้วย n และเนื้อหาดีเอ็นเอคือ c ดังนั้นในชุดซ้ำจะเป็น 2n2c ก่อนการจำลองแบบและ 2n4c หลังการจำลองแบบ

ไมโทซิส- การแบ่งทางอ้อม เซลล์ร่างกายควบคู่ไปกับการเกิดเกลียวของโครโมโซม ไมโทซิสนำหน้าด้วยการจำลองแบบดีเอ็นเอ (การเสแสร้ง) ซึ่งเป็นผลมาจากชุดของสารพันธุกรรมในเซลล์กลายเป็น 2n4c (ชุดโครโมโซมแบบสองโครมาทิด - โครโมโซมแบบเกลียวคู่)

มีสี่ขั้นตอนในไมโทซิส:

1. โพรเฟส (2n4c) มีเกลียวของเส้นใยโครมาติน, การก่อตัวของไมโทติค, การหายตัวไปของนิวเคลียส, การละลายของเปลือกของนิวเคลียส

2. เมตาเฟส (2n4c) โครโมโซมถูกควบแน่นสูงสุด ซึ่งอยู่ในระนาบเส้นศูนย์สูตรของแกนหมุนของการแบ่งเซลล์ ก่อตัวเป็นแผ่นเมตาเฟส

3. อนาเฟส (4n4c) Microtubules เริ่มสั้นลง kinetochore ของโครโมโซมจะถูกถอดประกอบซึ่งเป็นผลมาจากการที่ chromatids ถูกส่งไปยังขั้วของเซลล์ ดาวลูกสาวสองดวงก่อตัวขึ้นที่เสาของเซลล์ (อย่างละอัน ชุดเดียวกัน(2n2c) โครโมโซม).

4. เทโลเฟส (2n2c) โครโมโซมที่แยกออกจากกันเข้าหาขั้ว สูญเสียไมโครทูบูลของโครโมโซม คลายตัว คลายตัว กลายเป็นโครมาติน ในตอนท้ายของเทโลเฟส เยื่อหุ้มนิวเคลียสจะกลับคืนมา และนิวคลีโอลีจะก่อตัวขึ้น ไมโทซิสจบลงด้วยการแบ่งตัวของไซโตพลาสซึม - ไซโตไคเนซิสและเซลล์ลูกสาวสองเซลล์จะเกิดขึ้น เซลล์ลูกสาวทั้งสองเป็นแบบซ้ำ (2n2c) Golgi complex และ ER ประกอบขึ้นจากถุงเยื่อเมมเบรน

อันเป็นผลมาจากการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส เซลล์ลูกสาวได้รับโครโมโซมชุดเดียวกันกับที่เซลล์แม่มี ดังนั้น ไมโทซิสจึงรองรับการพัฒนาและการเจริญเติบโตของร่างกาย (จำนวนโครโมโซมคงที่จะคงอยู่ในทุกเซลล์ของร่างกาย)

ไมโอซิส- นี่คือการแบ่งเซลล์ประเภทหนึ่งซึ่งมีเซลล์เดี่ยว (gametes) สี่เซลล์เกิดขึ้นจากเซลล์ดิพลอยด์หนึ่งเซลล์ ไมโอซิสเกิดขึ้นในช่วงการเจริญเติบโตของเซลล์สืบพันธุ์ อันเป็นผลมาจากไมโอซิสจำนวนโครโมโซมจะลดลงครึ่งหนึ่ง (กลายเป็นเดี่ยว)

ไมโอซิสรวมถึง สองการหารต่อเนื่อง: การลดลงและสมการ

Interphase I / Cells เข้าสู่การแบ่ง meiotic ครั้งแรกด้วยการสังเคราะห์ DNA ที่ไม่สมบูรณ์ (จาก 0.3 ถึง 2%) และโปรตีน - histones (จาก 7 ถึง 25%) ซึ่งก็คือ เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการผันของโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันในระยะ prophase I zygotene

แผนกลด:

โพรเฟส I.ชุดสารพันธุกรรม 2n4s.คำทำนายประกอบด้วย 5 ขั้นตอน:

ก. Leptotena(ระยะของเส้นใยบาง ๆ) สามารถมองเห็นเส้นใยที่แยกจากกันของโครโมโซมที่มีลักษณะเป็นเกลียวเล็กน้อยและยาวได้ชัดเจน โครโมโซมในเวลานี้ประกอบด้วยโครมาทิดสองตัวที่เชื่อมต่อกันด้วยเซนโทรเมียร์

ข. ไซโกเต็น(ขั้นตอนของการผันสาย). โครโมโซมที่มีขนาดและสัณฐานเหมือนกัน กล่าวคือ คล้ายคลึงกันดึงดูดซึ่งกันและกัน - คอนจูเกต คอมเพล็กซ์ synaptonemal ให้การสัมผัสอย่างใกล้ชิดระหว่างเซ็กเมนต์โครมาทิดที่คล้ายคลึงกัน ก่อตัวขึ้น ไบวาเลนท์โครโมโซมแต่ละตัวจากไบวาเลนต์หนึ่งมาจากพ่อหรือจากแม่ จำนวนไบวาเลนต์เท่ากับชุดโครโมโซมเดี่ยว

ค. ปาคีทีน(ระยะของเส้นใยหนา) โครโมโซมค่อนข้างสั้นและหนาขึ้น ระหว่างโครมาทิดของต้นกำเนิดของมารดาและบิดา การเชื่อมต่อเกิดขึ้นในหลายที่ - chiasma. ในภูมิภาคของแต่ละ chiasm, ข้าม- การแลกเปลี่ยนส่วนที่เกี่ยวข้องของโครโมโซมคล้ายคลึงกัน - จากบิดาถึงมารดาและในทางกลับกัน การข้ามผ่านทำให้เกิดการรวมกันของยีนใหม่ในโครโมโซม (การรวมตัวของยีนในโครโมโซม)

ง. Diploten(เวทีเกลียวคู่) การทำให้เป็นเกลียวของโครโมโซมดำเนินต่อไป: การสิ้นสุดของไคอัสเกิดขึ้นจากการผลักกันของโครโมโซมที่คล้ายคลึงกัน สิ่งนี้ทำให้โครโมโซมเคลื่อนที่ไปยังขั้วในแอนนาเฟสได้

อี ไดอะคิเนซิส(ขั้นตอนของความแตกต่างของเธรด) ไบวาเลนต์ที่เติมปริมาตรทั้งหมดของนิวเคลียสเริ่มเคลื่อนเข้าใกล้ซองจดหมายนิวเคลียร์มากขึ้น เมื่อสิ้นสุดการไดอะคิเนซิส การติดต่อระหว่างโครมาทิดจะคงอยู่ที่ปลายด้านใดด้านหนึ่งหรือทั้งสองข้าง การหายตัวไปของเยื่อหุ้มนิวเคลียสและนิวคลีโอลี เช่นเดียวกับการก่อตัวขั้นสุดท้ายของแกนฟิชชัน การพยากรณ์ที่สมบูรณ์ I

เมตาเฟส Iชุดสารพันธุกรรม n4с. ไบวาเลนต์ - เทตราดเรียงตามแนวเส้นศูนย์สูตรเพื่อให้สมาชิกทั้งสองของคู่ที่คล้ายคลึงกันแต่ละคู่ถูกเซนโทรเมียร์ชี้ไปที่ขั้วตรงข้าม

อนาเฟส Iชุดสารพันธุกรรมในเซลล์ 2n4s(บน n2cที่ขั้วตรงข้ามของเซลล์) โครโมโซมที่คล้ายคลึงกันจากไบวาเลนต์แต่ละอันแยกจากกันไปยังขั้วของเซลล์ แต่เซนโตรเมียร์ยังไม่แบ่ง อันเป็นผลมาจากความแตกต่างของโครโมโซม การรวมกันของโครโมโซมของบิดาและมารดาอย่างอิสระเกิดขึ้นที่ขั้วของเซลล์ ที่แต่ละขั้ว จำนวนโครโมโซมจะลดลงครึ่งหนึ่ง กล่าวคือ ลดจำนวนโครโมโซม n2c). เซตเดี่ยวที่ลดลงนี้จำเป็นต้องมีโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันหนึ่งอันจากแต่ละไบวาเลนต์

เทโลเฟส I.โครโมโซมถึงขั้วแต่ละขั้วมีจำนวนโครโมโซมเดี่ยว (การลดโครโมโซมที่แท้จริง) การหมดสิ้นของโครโมโซมจะไม่เกิดขึ้น เยื่อหุ้มนิวเคลียสและนิวเคลียสเกิดขึ้น ร่องฟิชชันก่อตัวขึ้นและลึกขึ้น และไซโตไคเนซิสก็เกิดขึ้น อันเป็นผลมาจาก cytokinesis โครโมโซม 23 ตัวมีความเข้มข้นในแต่ละเซลล์ของลูกสาว

อินเตอร์ไคเนซิส(อินเตอร์เฟส II) แตกต่างจากเฟส I โดยที่การจำลองดีเอ็นเอไม่เกิดขึ้นในนั้น ดังนั้นเซลล์ที่มีโครโมโซมเดี่ยวแต่มี DNA สองชุดจะเข้าสู่การแบ่งไมโอติกที่สอง

สมการการแบ่งเกิดขึ้นตามประเภทของไมโทซิส:

คำทำนาย - n2s

เมตาเฟส - n2s

อนาเฟส - 2n2c

Telophase - nc.(แต่ละนิวเคลียสมีจำนวนโครโมโซมสายเดี่ยวจำนวนหนึ่ง) หลังจากสิ้นสุดไมโอซิส ไซโตไคเนซิสเกิดขึ้นซึ่งเป็นผลมาจากเซลล์แต่ละเซลล์ที่มีเซต n2cเกิดเซลล์เดี่ยวสองเซลล์ (ทั้งหมดสี่เซลล์) ด้วยเซต ncในแต่ละ.

การสร้างเซลล์สืบพันธุ์

การสร้างเซลล์สืบพันธุ์เป็นกระบวนการสร้างเซลล์สืบพันธุ์

การสร้างอสุจิ- การก่อตัวของตัวอสุจิเกิดขึ้นในท่อ seminiferous ในสี่ช่วงเวลา:

1. การสืบพันธุ์ - เซลล์ดั้งเดิม - อสุจิถูกแบ่งโดยไมโทซีส

2. การเจริญเติบโต - การเพิ่มขนาดเซลล์ การทำซ้ำของ DNA และการก่อตัวของเซลล์อสุจิในลำดับแรก

3. การเจริญเติบโต - ฉันสั่งให้เซลล์อสุจิได้รับสองดิวิชั่น meiotic หลังจากครั้งแรก spermatocytes ของลำดับที่สองจะเกิดขึ้นหลังจากตัวที่สอง - ตัวอสุจิ

4. การก่อตัว - ตัวอสุจิจะถูกเปลี่ยนเป็นตัวอสุจิที่โตเต็มที่

กำเนิดไข่- ดำเนินการในรังไข่ในสามช่วงเวลา:

1. การสืบพันธุ์ - เซลล์หลักของรังไข่แบ่งตามไมโทซีส

2. การเจริญเติบโต - การเพิ่มขนาดเซลล์ การจำลองแบบ DNA และการก่อตัวของเซลล์ไข่ในลำดับแรก

3. การเจริญเติบโต - อันเป็นผลมาจากไมโอซิสจากโอโอไซต์ของลำดับแรก oocyte ของลำดับที่สองและร่างกายที่มีทิศทางจะถูกสร้างขึ้นก่อนจากนั้นจึงสร้างไข่หรือไข่และวัตถุสามทิศทาง

การสืบพันธุ์และการเจริญเติบโตเกิดขึ้นในตัวอ่อน, ไมโอซิสจนถึงเมตาเฟส II - ในช่วงวัยแรกรุ่น, การแบ่งไมโอติกที่สองจะเสร็จสมบูรณ์หลังจากการปฏิสนธิ

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

งาน: gametes ใดและในอัตราส่วนใดที่เกิดขึ้นจากเซลล์อสุจิของลำดับแรกด้วยชุดของ 2A + XY โดยไม่มีการแยกโครโมโซมเพศในสองส่วนของไมโอซิส

วิธีการแก้: 46 ชม.

ตอบ:จากเซลล์อสุจิของอันดับที่ 1 ที่มีชุดของโครโมโซม 2A + XY เมื่อโครโมโซมเพศไม่แตกต่างกันในแอนาเฟสของไมโอซิสสองส่วนจะเกิดเซลล์สืบพันธุ์ 2 ประเภท: A + 2XY (26 โครโมโซม) ที่มีความน่าจะเป็น 25% และ A + O (22 โครโมโซม) โดยมีความน่าจะเป็น 75%

งาน:

1. gametes ใดและในอัตราส่วนใดที่เกิดขึ้นในมนุษย์จากไข่ของอันดับที่ 1 ที่มีชุดของโครโมโซม 2A + XX เมื่อโครโมโซมเพศไม่แตกต่างกันในการแบ่ง meiotic แรก? ระบุจำนวนโครโมโซมในนั้น

2. gametes ใดและในอัตราส่วนใดที่เกิดขึ้นในบุคคลจากไข่ของลำดับแรกที่มีชุดของโครโมโซม 2A + XX โดยไม่มีการแยก autosomes ในส่วนที่สองของไมโอซิส? ระบุจำนวนโครโมโซมในเซลล์สืบพันธุ์

3. gametes ใดและในอัตราส่วนใดที่เกิดขึ้นในมนุษย์จากไข่ของลำดับ I ด้วยชุดของ 2A + XX เมื่อโครโมโซมเพศไม่แยกออกเป็นสองส่วนของไมโอซิส? ระบุจำนวนโครโมโซมในนั้น

4. gametes ใดและในอัตราส่วนใดที่เกิดขึ้นในมนุษย์จากเซลล์อสุจิของอันดับที่ 1 ที่มีชุดของโครโมโซม 2A + XY เมื่อโครโมโซมเพศไม่แตกต่างกันในการแบ่ง meiotic แรก? ระบุจำนวนโครโมโซมในนั้น

5. gametes ใดและในอัตราส่วนใดที่เกิดขึ้นในบุคคลจากเซลล์อสุจิของอันดับที่ 1 ที่มีชุดของโครโมโซม 2A + XY โดยไม่มีการแยกของออโตโซมในครั้งแรกและโครโมโซมเพศในส่วนที่สองของไมโอซิส? ระบุจำนวนโครโมโซมในเซลล์สืบพันธุ์

6. gametes ใดและในอัตราส่วนใดที่เกิดขึ้นจากเซลล์อสุจิของอันดับที่ 1 ด้วยชุดของ 2A + XY เมื่อโครโมโซมเพศไม่แตกต่างกันในแอนาเฟสของส่วนที่ 1 และออโตโซมในส่วนที่สองของไมโอซิส? ระบุจำนวนโครโมโซมในเซลล์สืบพันธุ์

7. gametes ใดและในอัตราส่วนใดที่เกิดขึ้นจากไข่ของอันดับที่ 1 ที่มีชุดของ ВВДДХХ เมื่อโครโมโซมเพศไม่แยกออกเป็นแอนาเฟส 1 ของการแบ่งไมโอติก และออโตโซมคู่ที่สองในส่วนที่สองของไมโอซิส ระบุจำนวนโครโมโซมในเซลล์สืบพันธุ์

8. gametes ใดและในอัตราส่วนใดที่เกิดขึ้นจากไข่ของอันดับที่ 1 ด้วยชุดของ BBFFXX เมื่อออโตโซมคู่แรกไม่แตกต่างกันในส่วนแรกของไมโอซิสและออโตโซมคู่ที่สอง - ในวินาที? ระบุจำนวนโครโมโซมในเซลล์สืบพันธุ์

9. gametes ใดและในอัตราส่วนใดที่เกิดขึ้นจากไข่ของอันดับที่ 1 ด้วยชุดของ ВВССДДХХ เมื่อ autosomes ทั้งหมดไม่แตกต่างกันในส่วนแรกของไมโอซิส? ระบุจำนวนโครโมโซมในเซลล์สืบพันธุ์

10. gametes ใดและในอัตราส่วนใดที่เกิดขึ้นจากไข่ของอันดับที่ 1 ด้วยชุดของ DDEEXX เมื่อโครโมโซมเพศไม่แยกออกเป็นแอนนาเฟสของตัวแรกและออโตโซมคู่แรกเข้าสู่แอนาเฟสของส่วนที่สองของ ไมโอซิส? ระบุจำนวนโครโมโซมในเซลล์สืบพันธุ์

11. gametes ใดและในอัตราส่วนใดที่เกิดขึ้นจากเซลล์อสุจิของอันดับที่ 1 ด้วยชุดของ CCEEXY เมื่อออโตโซมคู่ที่สองไม่แยกออกเป็นแอนนาเฟสของตัวแรกและออโตโซมคู่แรกเข้าสู่แอนนาเฟสของวินาที การแบ่งไมโอซิส? ระบุจำนวนโครโมโซมในเซลล์สืบพันธุ์

12. gametes ใดและในอัตราส่วนใดที่เกิดขึ้นจากไข่ของอันดับที่ 1 โดยที่ BBEEXX กำหนดไว้เมื่อโครโมโซมเพศไม่แยกออกเป็นสองส่วนของไมโอซิส? ระบุจำนวนโครโมโซมในเซลล์สืบพันธุ์

13. gametes ใดและในอัตราส่วนใดที่เกิดขึ้นจากไข่ของอันดับที่ 1 ด้วยชุดของ MMNNXX ที่ไม่มีการแยก autosomes ในสองส่วนของไมโอซิส? ระบุจำนวนโครโมโซมในเซลล์สืบพันธุ์

14. gametes ใดและในอัตราส่วนใดที่เกิดขึ้นจากเซลล์ไข่ของอันดับที่ 1 ด้วยชุดของ BXX เมื่อออโตโซมไม่แยกออกเป็นแอนาเฟสของตัวแรกและโครโมโซมเพศเป็นแอนาเฟสของส่วนที่สองของไมโอซิส? ระบุจำนวนโครโมโซมในเซลล์สืบพันธุ์

15. gametes ใดและในอัตราส่วนใดที่เกิดขึ้นจากไข่ของอันดับที่ 1 ด้วยชุดของ CSEEDDXX เมื่อโครโมโซมเพศไม่แยกออกเป็นแอนนาเฟสของตัวแรกและออโตโซมคู่ที่สาม - เป็นแอนาเฟสของส่วนที่สอง ของไมโอซิส? ระบุจำนวนโครโมโซมในเซลล์สืบพันธุ์

16. gametes ใดและในอัตราส่วนใดที่เกิดขึ้นจากไข่ของอันดับที่ 1 ด้วยชุดของ RRCKXX เมื่อออโตโซมทั้งหมดไม่แยกออกเป็นแอนนาเฟสแรกและโครโมโซมเพศ - เป็นแอนาเฟสของส่วนที่สองของไมโอซิส? ระบุจำนวนโครโมโซมในเซลล์สืบพันธุ์

17. gametes ใดและในอัตราส่วนใดที่เกิดขึ้นจากเซลล์อสุจิของอันดับที่ 1 ที่มีชุดของ ВВСДДХY เมื่อออโตโซมคู่ที่สองไม่แตกต่างกันในครั้งแรกและออโตโซมคู่แรก - ในส่วนที่สองของไมโอซิส? ระบุจำนวนโครโมโซมในเซลล์สืบพันธุ์

18. gametes ใดและในอัตราส่วนใดที่เกิดขึ้นจากไข่ของอันดับที่ 1 ด้วยชุดของ 2A + XX เมื่อโครโมโซมครบชุดไม่แตกต่างกันในส่วนแรกของไมโอซิส? ระบุจำนวนโครโมโซมในเซลล์สืบพันธุ์

พันธุศาสตร์ระดับโมเลกุล – สาขาวิชาพันธุศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาพันธุกรรมในระดับโมเลกุล

กรดนิวคลีอิก. การจำลองแบบดีเอ็นเอ ปฏิกิริยาการสังเคราะห์เมทริกซ์

กรดนิวคลีอิก (DNA, RNA) ถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2411 โดยนักชีวเคมีชาวสวิส I.F. มิชเชอร์. กรดนิวคลีอิกเป็นโพลิเมอร์ชีวภาพเชิงเส้นที่ประกอบด้วยโมโนเมอร์ - นิวคลีโอไทด์

ดีเอ็นเอ - โครงสร้างและหน้าที่

โครงสร้างทางเคมีของ DNA ถูกถอดรหัสในปี 1953 โดย J. Watson นักชีวเคมีชาวอเมริกัน และ F. Crick นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ

โครงสร้างทั่วไปของดีเอ็นเอโมเลกุลดีเอ็นเอประกอบด้วยสายโซ่ 2 สายที่บิดเป็นเกลียว (รูปที่ 11) สายหนึ่งพันรอบอีกสายหนึ่งและรอบแกนร่วม โมเลกุลดีเอ็นเอสามารถมีคู่เบสได้ตั้งแต่ 200 ถึง 2x10 8 คู่ ตามเกลียวของโมเลกุล DNA นิวคลีโอไทด์ที่อยู่ติดกันจะอยู่ห่างจากกัน 0.34 นาโนเมตร การหมุนเกลียวที่สมบูรณ์ประกอบด้วยคู่เบส 10 คู่ มีความยาว 3.4 นาโนเมตร

ข้าว. 11 . แผนภาพโครงสร้างดีเอ็นเอ (เกลียวคู่)

พอลิเมอร์ของโมเลกุลดีเอ็นเอโมเลกุลดีเอ็นเอ - ไบโอโพลเมอร์ - ประกอบด้วยสารประกอบเชิงซ้อน - นิวคลีโอไทด์

โครงสร้างของ DNA นิวคลีโอไทด์นิวคลีโอไทด์ของ DNA ประกอบด้วย 3 ลิงค์: หนึ่งในฐานไนโตรเจน (adenine, guanine, cytosine, thymine); deoxysyribose (โมโนแซ็กคาไรด์); กรดฟอสฟอริกตกค้าง (รูปที่ 12)

เบสไนโตรเจนมี 2 กลุ่ม:

purine - adenine (A), guanine (G) ที่มีวงแหวนเบนซินสองวง

pyrimidine - thymine (T), cytosine (C) ที่มีวงแหวนเบนซีนหนึ่งวง

DNA ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ประเภทต่อไปนี้: อะดีนีน (A); กวานีน (G); ไซโตซีน (C); ไทมีน (T).ชื่อของนิวคลีโอไทด์สอดคล้องกับชื่อของเบสไนโตรเจนที่ประกอบขึ้นเป็นองค์ประกอบ: อะดีนีน นิวคลีโอไทด์ไนโตรเจนเบสอะดีนีน; guanine นิวคลีโอไทด์ กวานีนฐานไนโตรเจน; ไซโตซีน นิวคลีโอไทด์ ไนโตรเจนเบส ไซโตซีน; ไทมีน นิวคลีโอไทด์ ไทมีน เบส ไนโตรเจน

การรวม DNA สองสายเข้าด้วยกันเป็นโมเลกุลเดียว

นิวคลีโอไทด์ A, G, C และ T ของสายโซ่หนึ่งเชื่อมต่อกันตามลำดับกับนิวคลีโอไทด์ T, C, G และ A ของอีกสายหนึ่ง พันธะไฮโดรเจน. พันธะไฮโดรเจนสองพันธะเกิดขึ้นระหว่าง A และ T และพันธะไฮโดรเจนสามพันธะเกิดขึ้นระหว่าง G และ C (A=T, G≡C)

คู่เบส (นิวคลีโอไทด์) A ​​ - T และ G - C เรียกว่าคู่กันนั่นคือสอดคล้องกัน การเติมเต็ม- นี่คือการติดต่อทางเคมีและทางสัณฐานวิทยาของนิวคลีโอไทด์ซึ่งกันและกันในสายโซ่ DNA ที่จับคู่กัน

5 ’ 3 ’

1 2 3

3’ 5’

ข้าว. 12ส่วนของเกลียวคู่ดีเอ็นเอ โครงสร้างของนิวคลีโอไทด์ (1 - กรดฟอสฟอริกตกค้าง 2 - ดีออกซีไรโบส 3 - เบสไนโตรเจน) การเชื่อมต่อของนิวคลีโอไทด์โดยใช้พันธะไฮโดรเจน

สายโซ่ในโมเลกุลดีเอ็นเอ ต่อต้านขนาน,กล่าวคือ มุ่งไปในทิศทางตรงกันข้าม เพื่อให้ปลาย 3' ของเกลียวหนึ่งอยู่ตรงข้ามกับปลายอีกด้านที่ 5' ข้อมูลทางพันธุกรรมใน DNA เขียนจากปลาย 5' ถึงปลาย 3' เกลียวนี้เรียกว่า เซนส์ ดีเอ็นเอ

เพราะนั่นคือสิ่งที่ยีนอยู่ เธรดที่สอง - 3'–5' ทำหน้าที่เป็นมาตรฐานสำหรับการจัดเก็บข้อมูลทางพันธุกรรม

อัตราส่วนระหว่างจำนวนเบสที่แตกต่างกันใน DNA ถูกกำหนดโดย E. Chargaff ในปี 1949 Chargaff พบว่าใน DNA ของสายพันธุ์ต่าง ๆ ปริมาณของ adenine เท่ากับปริมาณของ thymine และปริมาณของ guanine เท่ากับปริมาณของ ไซโตซีน

กฎของ E. Chargaff:

ในโมเลกุลดีเอ็นเอ จำนวนของนิวคลีโอไทด์ A (อะดีนีน) จะเท่ากับจำนวนนิวคลีโอไทด์ของ T (ไทมีน) หรืออัตราส่วน ∑ A ถึง ∑ T=1 เสมอ ผลรวมของนิวคลีโอไทด์ G (กัวนีน) เท่ากับผลรวมของนิวคลีโอไทด์ C (ไซโตซีน) หรืออัตราส่วนของ ∑ G ต่อ ∑ C=1;

ผลรวมของเบสพิวรีน (A + G) เท่ากับผลรวมของเบสไพริมิดีน (T + C) หรืออัตราส่วนของ ∑ (A + G) ถึง ∑ (T + C) \u003d 1;

วิธีการสังเคราะห์ดีเอ็นเอ - การจำลองแบบ. การจำลองแบบเป็นกระบวนการของการเพิ่มตัวเองเป็นสองเท่าของโมเลกุล DNA ซึ่งดำเนินการในนิวเคลียสภายใต้การควบคุมของเอนไซม์ การเพิ่มตัวเองเป็นสองเท่าของโมเลกุล DNA เกิดขึ้น ขึ้นอยู่กับการเติมเต็ม- การติดต่อกันอย่างเข้มงวดของนิวคลีโอไทด์ต่อกันในสาย DNA ที่จับคู่กัน ในช่วงเริ่มต้นของกระบวนการจำลองแบบ โมเลกุลดีเอ็นเอจะคลายออก (ทำให้หมดสภาพ) ในบางพื้นที่ (รูปที่ 13) ในขณะที่พันธะไฮโดรเจนจะถูกปลดปล่อยออกมา ในแต่ละสายที่เกิดขึ้นหลังจากการแตกของพันธะไฮโดรเจนโดยมีส่วนร่วมของเอนไซม์ ดีเอ็นเอโพลีเมอเรส,ดีเอ็นเอของลูกสาวถูกสังเคราะห์ขึ้น วัสดุสำหรับการสังเคราะห์คือนิวคลีโอไทด์อิสระที่มีอยู่ในไซโตพลาสซึมของเซลล์ นิวคลีโอไทด์เหล่านี้เรียงตัวประกอบกับนิวคลีโอไทด์ของสายดีเอ็นเอแม่สองสาย เอนไซม์ดีเอ็นเอโพลีเมอเรสยึดนิวคลีโอไทด์เสริมเข้ากับสายแม่แบบดีเอ็นเอ ตัวอย่างเช่น สำหรับนิวคลีโอไทด์ แต่ template chain polymerase เพิ่มนิวคลีโอไทด์ ตู่และดังนั้น สำหรับ G นิวคลีโอไทด์ C นิวคลีโอไทด์ (รูปที่ 14) การเชื่อมขวางของนิวคลีโอไทด์เสริมเกิดขึ้นด้วยความช่วยเหลือของเอนไซม์ ดีเอ็นเอ ligases. ดังนั้น DNA ของลูกสาวสองคนจึงถูกสังเคราะห์โดยการทำซ้ำด้วยตนเอง

ผลลัพธ์ที่ได้จากโมเลกุล DNA สองโมเลกุลจากโมเลกุล DNA ตัวเดียวคือ แบบกึ่งอนุรักษ์นิยมเนื่องจากประกอบด้วยสายแม่ลูกเก่าและลูกใหม่ และเป็นสำเนาที่ถูกต้องของโมเลกุลแม่ (รูปที่ 14) ความหมายทางชีวภาพของการจำลองแบบอยู่ในการถ่ายโอนข้อมูลทางพันธุกรรมจากโมเลกุลแม่ไปยังเด็ก

ข้าว. 13 . การแยกตัวของโมเลกุลดีเอ็นเอโดยเอนไซม์

1

ข้าว. 14 . การจำลองแบบ - การก่อตัวของโมเลกุลดีเอ็นเอสองโมเลกุลจากโมเลกุลดีเอ็นเอหนึ่งตัว: 1 - โมเลกุลดีเอ็นเอของลูกสาว; 2 - โมเลกุลดีเอ็นเอของมารดา (ผู้ปกครอง)

เอ็นไซม์ DNA polymerase สามารถเคลื่อนที่ไปตามสาย DNA ในทิศทาง 3' –> 5' เท่านั้น เนื่องจากสายเสริมในโมเลกุล DNA ถูกชี้นำในทิศทางตรงกันข้าม และเอนไซม์ DNA polymerase สามารถเคลื่อนที่ไปตามสาย DNA ได้ในทิศทาง 3'->5' เท่านั้น การสังเคราะห์สายใหม่จึงดำเนินไปแบบตรงกันข้าม ( ตามหลักการต่อต้านขนาน).

ที่ตั้งของ DNA. DNA มีอยู่ในนิวเคลียสของเซลล์ ในเมทริกซ์ของไมโตคอนเดรียและคลอโรพลาสต์

ปริมาณ DNA ในเซลล์คงที่และเท่ากับ 6.6x10 -12 g.

หน้าที่ของดีเอ็นเอ:

การจัดเก็บและการส่งผ่านข้อมูลทางพันธุกรรมหลายชั่วอายุคนไปยังโมเลกุลและ - RNA;

โครงสร้าง. DNA เป็นพื้นฐานโครงสร้างของโครโมโซม (โครโมโซมคือ 40% DNA)

ความจำเพาะของสายพันธุ์ดีเอ็นเอ. องค์ประกอบนิวคลีโอไทด์ของ DNA ทำหน้าที่เป็นเกณฑ์ของสปีชีส์

RNA โครงสร้างและหน้าที่

โครงสร้างทั่วไป.

RNA เป็นไบโอโพลีเมอร์เชิงเส้นที่ประกอบด้วยสายพอลินิวคลีโอไทด์เดี่ยว แยกแยะระหว่างโครงสร้างหลักและรองของอาร์เอ็นเอ โครงสร้างหลักของ RNA เป็นโมเลกุลที่มีสายเดี่ยว ในขณะที่โครงสร้างทุติยภูมิเป็นรูปกากบาทและเป็นลักษณะของ t-RNA

พอลิเมอร์ของโมเลกุลอาร์เอ็นเอ. โมเลกุล RNA สามารถมีได้ตั้งแต่ 70 นิวคลีโอไทด์ถึง 30,000 นิวคลีโอไทด์ นิวคลีโอไทด์ที่ประกอบเป็น RNA มีดังนี้: adenyl (A), guanyl (G), cytidyl (C), uracil (U) ใน RNA ไทมีนนิวคลีโอไทด์จะถูกแทนที่ด้วยยูราซิลนิวคลีโอไทด์ (U)

โครงสร้างของ RNA นิวคลีโอไทด์

RNA นิวคลีโอไทด์ประกอบด้วย 3 ลิงก์:

ฐานไนโตรเจน (adenine, guanine, cytosine, uracil);

โมโนแซ็กคาไรด์ - ไรโบส (ในไรโบสมีออกซิเจนในแต่ละอะตอมของคาร์บอน);

กรดฟอสฟอริกตกค้าง

วิธีการสังเคราะห์อาร์เอ็นเอ - การถอดความ. การถอดความ ก็เหมือนการจำลองแบบ เป็นปฏิกิริยาการสังเคราะห์แม่แบบ เมทริกซ์คือโมเลกุลดีเอ็นเอ ปฏิกิริยาดำเนินไปตามหลักการของการเติมเต็มบนหนึ่งในสาย DNA (รูปที่ 15) กระบวนการถอดความเริ่มต้นด้วยการทำให้โมเลกุลดีเอ็นเอหมดสติที่ตำแหน่งเฉพาะ สาย DNA ที่คัดลอกมามี โปรโมเตอร์ -กลุ่มของ DNA nucleotides ซึ่งเริ่มการสังเคราะห์โมเลกุล RNA เอ็นไซม์จับกับโปรโมเตอร์ RNA โพลีเมอเรส. เอนไซม์กระตุ้นกระบวนการถอดรหัส ตามหลักการของการเติมเต็ม นิวคลีโอไทด์ที่มาจากไซโตพลาสซึมของเซลล์ไปยังสาย DNA ที่ถอดเสียงจะเสร็จสมบูรณ์ RNA polymerase กระตุ้นการจัดตำแหน่งของนิวคลีโอไทด์ในสายโซ่เดียวและการก่อตัวของโมเลกุลอาร์เอ็นเอ

กระบวนการถอดรหัสมีสี่ขั้นตอน: 1) การผูก RNA polymerase กับโปรโมเตอร์ 2) จุดเริ่มต้นของการสังเคราะห์ (การเริ่มต้น); 3) การยืดตัว - การเติบโตของสายโซ่ RNA เช่น มีการยึดติดของนิวคลีโอไทด์ต่อกันตามลำดับ 4) การสิ้นสุด - การสังเคราะห์ mRNA เสร็จสมบูรณ์

ข้าว. 15 . โครงการถอดความ

1 - โมเลกุลดีเอ็นเอ (เกลียวคู่); 2 – โมเลกุลอาร์เอ็นเอ; 3-codons; 4- โปรโมเตอร์

ในปี 1972 นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน - นักไวรัสวิทยา H.M. Temin และนักชีววิทยาระดับโมเลกุล D. Baltimore ค้นพบการถอดรหัสแบบย้อนกลับของไวรัสในเซลล์เนื้องอก การถอดความแบบย้อนกลับการเขียนข้อมูลทางพันธุกรรมใหม่จาก RNA เป็น DNA กระบวนการนี้ดำเนินการโดยใช้เอนไซม์ การถอดเสียงแบบย้อนกลับ.

ประเภท RNA ตามหน้าที่

Messenger หรือ Messenger RNA (i-RNA หรือ mRNA) ถ่ายโอนข้อมูลทางพันธุกรรมจากโมเลกุล DNA ไปยังตำแหน่งของการสังเคราะห์โปรตีน - ไรโบโซม สังเคราะห์ในนิวเคลียสโดยมีส่วนร่วมของเอนไซม์ RNA polymerase คิดเป็น 5% ของ RNA ของเซลล์ทุกชนิด mRNA ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ 300 นิวคลีโอไทด์ถึง 30,000 นิวคลีโอไทด์ (มากที่สุด โซ่ยาวท่ามกลางอาร์เอ็นเอ)

ทรานสเฟอร์ RNA (t-RNA) ขนส่งกรดอะมิโนไปยังตำแหน่งการสังเคราะห์โปรตีน ไรโบโซม มีรูปร่างเป็นไม้กางเขน (รูปที่ 16) และประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ 70 - 85 ตัว ปริมาณในเซลล์คือ 10-15% ของ RNA ของเซลล์

ข้าว. 16.แผนผังโครงสร้างของ t-RNA: AD - คู่ของนิวคลีโอไทด์ที่เชื่อมต่อด้วยพันธะไฮโดรเจน E - ตำแหน่งของกรดอะมิโน (ตำแหน่งตัวรับ); อี - แอนติโคดอน

3. Ribosomal RNA (r-RNA) ถูกสังเคราะห์ในนิวเคลียสและเป็นส่วนหนึ่งของไรโบโซม รวมประมาณ 3000 นิวคลีโอไทด์ คิดเป็น 85% ของ RNA ของเซลล์ RNA ประเภทนี้พบได้ในนิวเคลียส ในไรโบโซม บนเอนโดพลาสมิกเรติคิวลัม ในโครโมโซม ในเมทริกซ์ยล และในพลาสมิดด้วย

พื้นฐานของเซลล์วิทยา การแก้ปัญหางานทั่วไป

งาน 1

จำนวนไทมีนและอะดีนีนนิวคลีโอไทด์ที่มีอยู่ใน DNA หากพบ 50 cytosine nucleotides ซึ่งคิดเป็น 10% ของนิวคลีโอไทด์ทั้งหมด

วิธีการแก้.ตามกฎของการเสริมกันในสายคู่ของ DNA ไซโตซีนมักจะประกอบกับกวานีนเสมอ 50 cytosine nucleotides คิดเป็น 10% ดังนั้นตามกฎ Chargaff 50 guanine nucleotides ก็คิดเป็น 10% หรือ (ถ้า ∑C = 10% ดังนั้น ∑G = 10%)

ผลรวมของนิวคลีโอไทด์คู่ C + G คือ 20%

ผลรวมของนิวคลีโอไทด์คู่หนึ่ง T + A \u003d 100% - 20% (C + G) \u003d 80%

ในการค้นหาว่ามีไทมีนและอะดีนีนนิวคลีโอไทด์อยู่ใน DNA จำนวนเท่าใด คุณต้องสร้างสัดส่วนต่อไปนี้:

50 ไซโตซีนนิวคลีโอไทด์ → 10%

X (T + A) → 80%

X \u003d 50x80: 10 \u003d 400 ชิ้น

ตามกฎของ Chargaff ∑A= ∑T ดังนั้น ∑A=200 และ ∑T=200

ตอบ:จำนวนไทมีนและอะดีนีนนิวคลีโอไทด์ใน DNA คือ 200

งาน2

ไทมีนนิวคลีโอไทด์ใน DNA คิดเป็น 18% ของจำนวนนิวคลีโอไทด์ทั้งหมด กำหนดเปอร์เซ็นต์ของนิวคลีโอไทด์ชนิดอื่นๆ ที่มีอยู่ใน DNA

วิธีการแก้.∑T=18%. ตามกฎของ Chargaff ∑T=∑A ดังนั้น อะดีนีนนิวคลีโอไทด์ยังคิดเป็น 18% (∑A=18%)

ผลรวมของคู่ฐาน T + A คือ 36% (18% + 18% = 36%) สำหรับคู่ของนิวคลีโอไทด์ Gi C คิดเป็น: G + C \u003d 100% -36% \u003d 64% เนื่องจากกวานีนเป็นส่วนเสริมของไซโตซีนเสมอ เนื้อหาของพวกมันใน DNA จะเท่ากัน

เช่น ∑ G= ∑C=32%

ตอบ: เนื้อหาของ guanine เช่น cytosine คือ 32%

งาน3

นิวคลีโอไทด์ของ DNA ไซโตซีน 20 ตัวคิดเป็น 10% ของจำนวนนิวคลีโอไทด์ทั้งหมด อะดีนีนนิวคลีโอไทด์มีกี่โมเลกุลในโมเลกุลดีเอ็นเอ?

วิธีการแก้.ใน DNA สายคู่ ปริมาณของไซโตซีนเท่ากับปริมาณของกัวนีน ดังนั้น ผลรวมของพวกมันคือ: C+G=40 นิวคลีโอไทด์ ค้นหาจำนวนนิวคลีโอไทด์ทั้งหมด:

20 ไซโตซีนนิวคลีโอไทด์ → 10%

X (จำนวนนิวคลีโอไทด์ทั้งหมด) → 100%

X=20x100:10=200 ชิ้น

A + T \u003d 200 - 40 \u003d 160 ชิ้น

เนื่องจากอะดีนีนประกอบกับไทมีน เนื้อหาของอะดีนีนจึงเท่ากัน

เช่น 160 ชิ้น: 2=80 ชิ้นหรือ ∑A=∑T=80

ตอบ: มี 80 อะดีนีนนิวคลีโอไทด์ในโมเลกุลดีเอ็นเอ

งาน 4

เพิ่มนิวคลีโอไทด์ของสาย DNA ที่ถูกต้อง หากทราบนิวคลีโอไทด์ของสายด้านซ้าย: AGA - TAT - GTG - TCT

วิธีการแก้.การสร้างสายโซ่ DNA ที่ถูกต้องตามสายโซ่ซ้ายที่กำหนดนั้นดำเนินการตามหลักการเสริม - การติดต่อกันอย่างเข้มงวดของนิวคลีโอไทด์ซึ่งกันและกัน: adenone - thymine (A-T), guanine - cytosine (G-C) ดังนั้นนิวคลีโอไทด์ของสาย DNA ที่ถูกต้องควรเป็นดังนี้: TCT - ATA - CAC - AGA

ตอบ: นิวคลีโอไทด์ของสาย DNA ด้านขวา: TCT - ATA - CAC - AGA

งาน 5

เขียนการถอดความหากสาย DNA ที่ถอดเสียงมีลำดับนิวคลีโอไทด์ต่อไปนี้: AGA - TAT - THT - TCT

วิธีการแก้. โมเลกุล i-RNA ถูกสังเคราะห์ตามหลักการของการเติมเต็มบนหนึ่งในสายของโมเลกุลดีเอ็นเอ เราทราบลำดับของนิวคลีโอไทด์ในสายดีเอ็นเอที่คัดลอกมา ดังนั้นจึงจำเป็นต้องสร้างสายเสริมของ mRNA ควรจำไว้ว่าแทนที่จะเป็นไทมีน โมเลกุลอาร์เอ็นเอจะรวมยูราซิลด้วย เพราะเหตุนี้:

สายโซ่ DNA: AGA - TAT - TGT - TCT

ห่วงโซ่ i-RNA: UCU - AUA - ACA - AGA

ตอบ: ลำดับนิวคลีโอไทด์ i-RNA มีดังนี้: UCU - AUA - ACA -AGA

งาน 6

เขียนการถอดความแบบย้อนกลับ นั่นคือ สร้างชิ้นส่วนของโมเลกุล DNA แบบสองสายตามส่วนย่อยของ mRNA ที่เสนอ ถ้าสายโซ่ mRNA มีลำดับนิวคลีโอไทด์ต่อไปนี้:

GCG – ACA – UUU – UCG – CSU – ASU – AGA

วิธีการแก้.การถอดรหัสย้อนกลับเป็นการสังเคราะห์โมเลกุลดีเอ็นเอตามรหัสพันธุกรรมของ mRNA การเข้ารหัส i-RNA ของโมเลกุล DNA มีลำดับของนิวคลีโอไทด์ดังต่อไปนี้: GCG - ACA - UUU - UCG - CGU - AGU - AGA สายโซ่ DNA ประกอบกับมัน: CHC - TGT - AAA - AGC - HCA - TCA - TCT DNA สายที่สอง: GCH-ACA-TTT-TCG-CGT-AGT-AGA

ตอบ: จากการถอดรหัสแบบย้อนกลับ โมเลกุลดีเอ็นเอสองสายถูกสังเคราะห์ขึ้น: CHC - TGT - AAA - AGC - HCA - TCA และ GCH - ACA - TTT - TCH - CHT - AGT - AGA

รหัสพันธุกรรม การสังเคราะห์โปรตีน

ยีน- ส่วนของโมเลกุล DNA ที่มีข้อมูลทางพันธุกรรมเกี่ยวกับโครงสร้างหลักของโปรตีนชนิดหนึ่งจำเพาะ

โครงสร้าง Exon-intron ของยีนยูคาริโอต

โปรโมเตอร์- การยืดตัวของ DNA (ยาวถึง 100 นิวคลีโอไทด์) ซึ่งเอ็นไซม์ยึดติด RNA โพลีเมอเรสจำเป็นสำหรับการถอดความ;

2) พื้นที่กำกับดูแล– โซนที่มีผลต่อการทำงานของยีน

3) ส่วนโครงสร้างของยีน- ข้อมูลทางพันธุกรรมเกี่ยวกับโครงสร้างหลักของโปรตีน

ลำดับของ DNA nucleotides ที่นำข้อมูลทางพันธุกรรมเกี่ยวกับโครงสร้างหลักของโปรตีน - exon. พวกเขายังเป็นส่วนหนึ่งของ mRNA ลำดับของนิวคลีโอไทด์ของ DNA ที่ไม่มีข้อมูลทางพันธุกรรมเกี่ยวกับโครงสร้างหลักของโปรตีน – intron. พวกมันไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของ mRNA ในระหว่างการถอดความด้วยความช่วยเหลือของเอ็นไซม์พิเศษ สำเนาของอินตรอนจะถูกตัดออกจาก mRNA และสำเนาของเอ็กซอนจะถูกหลอมรวมระหว่างการก่อตัวของโมเลกุล mRNA (รูปที่ 20) กระบวนการนี้เรียกว่า ประกบ.

ข้าว. 20 . รูปแบบการประกบ (การก่อตัวของ mRNA ที่โตเต็มที่ในยูคาริโอต)

รหัสพันธุกรรม -ระบบของลำดับนิวคลีโอไทด์ในโมเลกุลดีเอ็นเอหรือ mRNA ที่สอดคล้องกับลำดับของกรดอะมิโนในสายพอลิเปปไทด์

คุณสมบัติของรหัสพันธุกรรม:

Tripletity(เอซีเอ – จีทีจี – จีซีจี…)

รหัสพันธุกรรมคือ แฝดสาม,เนื่องจากกรดอะมิโน 20 ตัวแต่ละตัวถูกเข้ารหัสโดยลำดับของนิวคลีโอไทด์สามตัว ( แฝดสาม, โคดอน).

แฝดสามของนิวคลีโอไทด์มี 64 ชนิด (4 3 = 64)

ความไม่ชัดเจน (ความจำเพาะ)

รหัสพันธุกรรมมีความชัดเจนเพราะ นิวคลีโอไทด์ (โคดอน) แฝดสามแต่ละตัวเข้ารหัสกรดอะมิโนเพียงตัวเดียว หรือโคดอนหนึ่งตัวจะสอดคล้องกับกรดอะมิโนหนึ่งตัวเสมอ (ตารางที่ 3)

หลายหลาก (ความซ้ำซ้อนหรือความเสื่อม)

กรดอะมิโนชนิดเดียวกันสามารถเข้ารหัสได้โดยทริปเพล็ตหลายตัว (ตั้งแต่ 2 ถึง 6) เนื่องจากมีกรดอะมิโนที่สร้างโปรตีน 20 ตัว และทริปย่อย 64 ตัว

ความต่อเนื่อง

การอ่านข้อมูลทางพันธุกรรมเกิดขึ้นในทิศทางเดียวจากซ้ายไปขวา หากนิวคลีโอไทด์หลุดออกมา เมื่ออ่านแล้ว นิวคลีโอไทด์ที่ใกล้ที่สุดจากแฝดสามตัวที่อยู่ใกล้เคียงจะเข้ามาแทนที่ ซึ่งจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงข้อมูลทางพันธุกรรม

ความเก่งกาจ

รหัสพันธุกรรมเป็นลักษณะของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด และรหัสแฝดสามตัวเดียวกันสำหรับกรดอะมิโนตัวเดียวกันในสิ่งมีชีวิตทั้งหมด

มีทริปเปิ้ลเริ่มต้นและสิ้นสุด(ทริปเล็ตเริ่มต้น - AUG, ทริปเล็ตเทอร์มินัล UAA, UGA, UAG) แฝดสามประเภทนี้ไม่มีรหัสสำหรับกรดอะมิโน

ไม่ทับซ้อนกัน (ไม่ต่อเนื่อง)

รหัสพันธุกรรมไม่ทับซ้อนกัน เนื่องจากนิวคลีโอไทด์เดียวกันไม่สามารถเป็นส่วนหนึ่งของแฝดแฝดสองตัวที่อยู่ติดกันพร้อมกันได้ นิวคลีโอไทด์สามารถอยู่ในแฝดสามตัวเท่านั้น และหากจัดเรียงใหม่เป็นแฝดสามอีกตัว ข้อมูลทางพันธุกรรมจะเปลี่ยนไป

ตารางที่ 3 - ตารางรหัสพันธุกรรม

		ฐานโคดอน

หมายเหตุ: ชื่อย่อของกรดอะมิโนจะได้รับตามคำศัพท์สากล

การสังเคราะห์โปรตีน

การสังเคราะห์โปรตีน - ประเภทของการแลกเปลี่ยนพลาสติกสารในเซลล์ที่เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตภายใต้การกระทำของเอนไซม์ การสังเคราะห์โปรตีนนำหน้าด้วยปฏิกิริยาการสังเคราะห์เมทริกซ์ (การจำลองแบบ - การสังเคราะห์ดีเอ็นเอ; การถอดรหัส - การสังเคราะห์อาร์เอ็นเอ; การแปล - การประกอบโมเลกุลโปรตีนบนไรโบโซม) ในกระบวนการสังเคราะห์โปรตีนมี 2 ขั้นตอน:

การถอดความ

ออกอากาศ

ในระหว่างการถอดความ ข้อมูลทางพันธุกรรมที่มีอยู่ใน DNA ที่อยู่ในโครโมโซมของนิวเคลียสจะถูกถ่ายโอนไปยังโมเลกุลอาร์เอ็นเอ เมื่อเสร็จสิ้นกระบวนการถอดรหัส mRNA จะเข้าสู่ไซโตพลาสซึมของเซลล์ผ่านรูพรุนในเยื่อหุ้มนิวเคลียส ซึ่งอยู่ระหว่าง 2 ยูนิตย่อยของไรโบโซม และมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์โปรตีน

การแปลเป็นกระบวนการของการแปลรหัสพันธุกรรมเป็นลำดับของกรดอะมิโนการแปลจะดำเนินการในไซโตพลาสซึมของเซลล์บนไรโบโซมซึ่งอยู่บนพื้นผิวของ EPS (เอนโดพลาสมิกเรติเคิล) ไรโบโซมเป็นเม็ดทรงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ย 20 นาโนเมตร ประกอบด้วยหน่วยย่อยขนาดใหญ่และขนาดเล็ก โมเลกุล mRNA ตั้งอยู่ระหว่างหน่วยย่อยสองหน่วยของไรโบโซม กรดอะมิโน, ATP, i-RNA, t-RNA, เอนไซม์ amino-acyl t-RNA synthetase มีส่วนร่วมในกระบวนการแปล

โคดอน- ส่วนของโมเลกุล DNA หรือ i-RNA ซึ่งประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์สามตัวติดต่อกัน โดยเข้ารหัสกรดอะมิโนหนึ่งตัว

แอนติโคดอน- ส่วนหนึ่งของโมเลกุล t-RNA ซึ่งประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์สามตัวที่ต่อเนื่องกันและประกอบกับโคดอนของโมเลกุล m-RNA โคดอนเป็นส่วนเสริมของแอนติโคดอนที่สอดคล้องกันและเชื่อมต่อกับพวกมันผ่านพันธะไฮโดรเจน (รูปที่ 21)

การสังเคราะห์โปรตีนเริ่มต้นด้วย เริ่ม codon AUG. จากเขาไรโบโซม

เคลื่อนที่ไปตามโมเลกุลอาร์เอ็นเอ แฝดสามต่อแฝด กรดอะมิโนมาจากรหัสพันธุกรรม การรวมเข้ากับสายโซ่โพลีเปปไทด์บนไรโบโซมเกิดขึ้นด้วยความช่วยเหลือของ t-RNA โครงสร้างหลักของ t-RNA (สายโซ่) ผ่านเข้าไปในโครงสร้างทุติยภูมิซึ่งมีรูปร่างคล้ายไม้กางเขนและในขณะเดียวกันความสมบูรณ์ของนิวคลีโอไทด์ก็ยังคงอยู่ ในส่วนล่างของ t-RNA มีไซต์ตัวรับซึ่งมีกรดอะมิโนติดอยู่ (รูปที่ 16) การกระตุ้นกรดอะมิโนทำได้โดยใช้เอนไซม์ อะมิโนอะซิล tRNA ซินธิเทส. สาระสำคัญของกระบวนการนี้คือเอนไซม์นี้ทำปฏิกิริยากับกรดอะมิโนและเอทีพี ในกรณีนี้จะเกิดคอมเพล็กซ์สามตัวขึ้นซึ่งแสดงโดยเอนไซม์กรดอะมิโนและเอทีพี กรดอะมิโนอุดมไปด้วยพลังงาน กระตุ้น ได้รับความสามารถในการสร้างพันธะเปปไทด์กับกรดอะมิโนที่อยู่ใกล้เคียง หากไม่มีกระบวนการกระตุ้นกรดอะมิโน จะไม่สามารถสร้างสายโซ่โพลีเปปไทด์จากกรดอะมิโนได้

ตรงกันข้ามส่วนบนของโมเลกุล tRNA มีนิวคลีโอไทด์สามเท่า แอนติโคดอนด้วยความช่วยเหลือซึ่ง t-RNA ติดอยู่กับ codon เสริม (รูปที่ 22)

โมเลกุล t-RNA แรกที่มีกรดอะมิโนกระตุ้นติดอยู่ ติดแอนติโคดอนกับโคดอน mRNA และกรดอะมิโนหนึ่งตัวปรากฏในไรโบโซม จากนั้น t-RNA ตัวที่สองจะถูกแนบกับแอนติโคดอนกับโคดอนที่สอดคล้องกันของ mRNA ในเวลาเดียวกัน มีกรดอะมิโน 2 ตัวอยู่ในไรโบโซมแล้ว ซึ่งระหว่างนั้นจะมีพันธะเปปไทด์เกิดขึ้น tRNA แรกจะออกจากไรโบโซมทันทีที่ส่งกรดอะมิโนไปยังสายพอลิเปปไทด์บนไรโบโซม จากนั้นกรดอะมิโนตัวที่ 3 ติดอยู่กับไดเปปไทด์ มันถูกนำมาโดย t-RNA ตัวที่สาม ฯลฯ การสังเคราะห์โปรตีนจะหยุดที่ codon เทอร์มินัลตัวใดตัวหนึ่ง - UAA, UAG, UGA (รูปที่ 23)

1 – โคดอน mRNA; codonsUCG-UCG; ซียูเอ-CUA; CGU-CSU;

2 – แอนติโคดอน t-RNA; แอนติโคดอน GAT - GAT

ข้าว. 21 . ขั้นตอนการแปล: mRNA codon ถูกดึงดูดไปยัง tRNA anticodon โดยนิวคลีโอไทด์เสริมที่สอดคล้องกัน (เบส)