Рибонуклеиновая кислота (РНК) и её типы
Реализация наследственной информации происходит при помощи рибонуклеиновых кислот. Существует три основных вида РНК: информационная (и-РНК), или матричная (м-РНК), рибосомальная (р-РНК) и транспортная (т-РНК). Они различа-
ются по величине молекул и функциям. Все типы РНК синтезируются на ДНК при участии ферментов РНК-полимераз.
Информационная РНК ( и-РНК) впервые была обнаружена в 1957 г. Роль ее в том, что она считывает наследственную информацию с участка ДНК (гена) и в форме скопированной последовательности азотистых оснований переносит ее на рибосомы, где происходит синтез определенного белка. Каждя из молекул и-РНК по порядку расположения нуклеотидов и по размеру, соответствует гену в ДНК, с которого она была транскрибирована. Каждый триплет (три нуклеотида) на и-РНК называется кодоном.
Транспортная РНК (т РНК) обладает относительно невысокой молекулярной массой и содержит в молекуле от 75 до 90 нуклеотидов. Роль т-РНК заключается в том, что они переносят аминокислоты к рибосомам и участвуют в процессе синтеза белка. Каждая аминокислота присоединяется к определенной т-РНК. Ряд аминокислот обладает более одной т-РНК, которые отличаются между собой первичной структурой (последовательностью оснований).Вторичная структура у всех т-РНК представлена в виде клеверног листа с двухцепочным стеблем и тремя одноцепочными петлями (рис.4).
Рис. 4. Вторичная структура т-РНК.
На конце одной из цепей находится акцепторный участок — триплет ЦЦА, к аденину которого присоединяется специфическая аминокислота. Аминокислота присоединяется к т-РНК под действием фермента аминоацил-т-РНК-синтетазы, который «узнает» одновременно и аминокислоту, и т-РНК.
В головке средней петли тРНК находится антикодон — триплет, cocтоящий из трех нуклеотидов.
Антикодон комплементарен определенному кодону м-РНК. При помощи антикодона т-РНК «узнает» соответствующий кодон в и-РНК, т. е. определяет место, куда должна быть поставлена данная аминокислота в синтезируемой молекуле белка.
Рибосомальная РНК (р-РНК)служит как бы каркасом рибосом и способствует первоначальному связыванию и-РНК с рибосомой в процессе биосинтеза белка.
Занятие 1.Нуклеиновые кислоты, свойства, состав, их роль в передаче наследственной информации. ДНК, репликация. РНК, типы, свойства.
Литературa: 1,2.
Вид занятия: лабораторное.
Время: 2 часа.
Место проведения: учебный класс.
Цель занятия: Изучить нуклеиновые кислоты, их структуру, роль в передаче наследственной информации, репликацию ДНК.
Материальное обеспечение: плакаты, рисунки, схемы репликации ДНК, сборники задач.
Содержание и методика проведения занятия.
Задание 1. Изобразить схематически состав нуклеиновых кислот, их различия в структуре. Зарисовать схему репликации ДНК.
Контрольные вопросы (20 мин.):
1. Нуклеиновые кислоты, их открытие.
2. Доказательство роли ДНК в передаче наследственной информации.
3. Структура и состав нуклеиновых кислот:
4. ДНК -химический состав, структура, синтез;
5. РНК - химический состав, структура, синтез.
6. Принципы репликации ДНК.
7. Типы РНК.
Генетический код – это перевод триплетной последовательности нуклеотидов в порядок образования аминокислот в белках. Исследования Ниринберга, Маттеи м Очао в 1961 году позволили раскрыть сущность генетического кода. Ученые, используя м-РНК с заранее известной последовательностью азотистых оснований, выяснили последовательность триплетов кодирующих порядок аминокислот.
В 20 пробирок, соответственно количеству основных аминокислот, поместили бесклеточный экстракт бактерии кишечной палочки, содержащий рибосомы, т-РНК, АТФ, ферменты и какую либо одну меченую аминокислоту.
Затем в каждую пробирку ввели синтетическую полиуридиловую кислоту, состоящую из многократно повторяющихся триплетов УУУ, и оставили на время для синтеза полинуклеотида.
Анализ содержимого пробирки показал, что полипептид образовался в пробирке, содержащей аминокислоту фенилаланин. Когда вводился биополимер с кодоном ЦЦЦ, то синтезировалась полипептидная цепь с аминокислотой пролин. Таким образом, к 1964 году был расшифрован генетический код, определивший 61 кодон, отвечающих за синтез аминокислот.
Свойства генетического кода:
1) триплетность (каждая аминокислота кодируется тремя нуклеотидами);
2) неперекрывемость (соседние триплеты не имеют общих нуклеотидов);
3) вырожденность (за исключением метионина и триптофана все аминокислоты имеют более одного кодона);
4) универсальность (он единый для всех живых организмов);
5) в кодонах для одной аминокислоты первые два нуклеотида, как правило, одинаковы, а третий варьирует;
6) имеет линейный порядок считывания и характеризуется колинеарностъю, т. е. совпадением порядка расположения кодонов в иРНК с порядком расположения аминокислот в синтезирующейся полипептидной цепи.
Гены относительно стабильны и изменяются не часто.