Конспект для НМТ про реалізацію спадкової інформації. Поняття впорядковано за послідовністю їх появи у 89 тренувальних завданнях.
Тема 11. Реалізація спадкової інформації
1. Центральна догма молекулярної біології
Спадкова інформація рухається ланцюжком ДНК → РНК → білок. Реплікація копіює ДНК, транскрипція переносить запис гена в РНК, а трансляція перекладає послідовність нуклеотидів у послідовність амінокислот.
2. Ген і його ділянки
Ген — ділянка ДНК, що містить інформацію про функціональний продукт: білок або молекулу РНК. В еукаріотів кодувальні ділянки — екзони — можуть чергуватися з некодувальними інтронами. Регуляторні ділянки визначають, де й коли ген працюватиме.
3. Реплікація ДНК
Перед поділом клітини ДНК подвоюється в ядрі. ДНК-полімераза будує новий ланцюг за принципом комплементарності. Кожна дочірня молекула отримує один вихідний і один новий ланцюг, тому реплікацію називають напівконсервативною.
4. Транскрипція
У ядрі РНК-полімераза зчитує матричний ланцюг ДНК і синтезує пре-мРНК. У РНК навпроти аденіну ДНК ставиться урацил, навпроти тиміну — аденін, навпроти гуаніну — цитозин, навпроти цитозину — гуанін.
5. Дозрівання мРНК в еукаріотів
Із первинної РНК видаляються інтрони, а екзони з’єднуються — це сплайсинг. До кінців молекули додаються захисні структури. Зріла мРНК виходить крізь ядерну пору в цитоплазму й сполучається з рибосомою.
6. Генетичний код
Три нуклеотиди мРНК утворюють кодон. Код однозначний: кожен кодон позначає одну амінокислоту або стоп-сигнал; вироджений: одну амінокислоту можуть кодувати кілька кодонів; майже універсальний для живих організмів. AUG зазвичай є старт-кодоном.
7. тРНК й антикодон
Транспортна РНК переносить певну амінокислоту. Її антикодон комплементарно сполучається з кодоном мРНК. Для розв’язання завдань спочатку знаходять пару кодон–антикодон, потім за таблицею генетичного коду визначають амінокислоту.
8. Трансляція на рибосомі
Рибосома рухається вздовж мРНК від старт-кодону. тРНК послідовно приносять амінокислоти, між якими утворюються пептидні зв’язки. На стоп-кодоні синтез припиняється, поліпептид вивільняється і набуває просторової структури.
9. Роль різних видів РНК
мРНК несе копію інформації гена; тРНК доставляє амінокислоти; рРНК утворює основу рибосом і бере участь у формуванні пептидного зв’язку. Усі три види узгоджено забезпечують біосинтез білка.
10. Клітинний цикл та інтерфаза
Інтерфаза зазвичай займає більшу частину клітинного циклу. У G1 клітина росте, у S подвоює ДНК, у G2 готується до поділу. Після S-фази число хромосом ще не змінилося, але кожна складається з двох хроматид і кількість ДНК подвоєна.
11. Мітоз
У профазі хромосоми спіралізуються й формується веретено поділу; у метафазі вони шикуються на екваторі; в анафазі сестринські хроматиди розходяться; у телофазі відновлюються ядра. Мітоз утворює дві клітини з однаковим набором хромосом.
12. Мейоз і генетичне різноманіття
У профазі I гомологічні хромосоми кон’югують і можуть обмінюватися ділянками — відбувається кросинговер. Перший поділ зменшує набір хромосом удвічі, другий розділяє сестринські хроматиди. Результат — чотири гаплоїдні клітини.
13. Обчислення за синтезом білка
Число амінокислот дорівнює числу змістовних кодонів мРНК. Для кодувальної частини потрібно три нуклеотиди на амінокислоту; стоп-кодон ураховують окремо, якщо це зазначено. Дволанцюговий ген містить удвічі більше нуклеотидів, ніж один його кодувальний ланцюг.
14. Алгоритм для завдань НМТ
Спочатку визначте процес за матрицею і продуктом: ДНК→ДНК — реплікація, ДНК→РНК — транскрипція, мРНК→білок — трансляція. Ураховуйте місце процесу, основний фермент або структуру, напрям комплементарності й відмінність між кодоном мРНК та антикодоном тРНК.
