БИОЛОГИЯ · 11 КЛАСС
Проект «Педагагічная скарбонка»
Молекулы, наследственность и эволюция

§ 24. Реализация наследственной информации

Транскрипция переносит информацию с участка ДНК в последовательность РНК. РНК-полимераза использует одну цепь как матрицу и подбирает комплементарные нуклеотиды.

Интерактивное исследование6 выводов2 интересных факта
24
Главный вопрос

Какие этапы отделяют запись в ДНК от работающего белка?

Биологическая лаборатория

От первичной РНК к зрелой

Открывайте этапы по порядку или возвращайтесь к любому из них. На каждом шаге схема объясняет, что меняется и почему.

Исследуйте изменения и читайте объяснения. Учебные схемы и числовые модели упрощены.

Разбираемся в теме

Четыре смысловых раздела
01

Транскрипция создаёт РНК

Транскрипция переносит информацию с участка ДНК в последовательность РНК. РНК-полимераза использует одну цепь как матрицу и подбирает комплементарные нуклеотиды. Синтез идёт от 5′ к 3′, а матрица читается в противоположном направлении. Начало и завершение определяются сигналами участка ДНК и белковыми факторами. В клетке транскрибируются не все гены одновременно: набор работающих генов зависит от типа клетки и её состояния.

Выделяем главное

Транскрипция
Синтез РНК на матрице ДНК
РНК-полимераза
Фермент, соединяющий нуклеотиды при синтезе РНК
Промотор
Участок ДНК, участвующий в организации начала транскрипции
Выделяем главное
02

Подготовка эукариотической мРНК

Первичный транскрипт эукариот обычно проходит обработку перед работой на рибосоме. Из него удаляются интроны, а сохраняемые экзоны соединяются.

Дополнительные изменения концов влияют на устойчивость, транспорт и распознавание РНК. При альтернативном сплайсинге один исходный транскрипт может дать разные зрелые варианты. Поэтому простое соответствие «один ген — одна неизменная молекула белка» не описывает всё разнообразие реализации информации.

Обработка первичного транскрипта
  1. 1
    Первичная РНК

    Содержит экзоны и интроны.

  2. 2
    Сплайсинг

    Интроны удаляются, экзоны соединяются.

  3. 3
    Обработка концов

    Повышает устойчивость и влияет на распознавание.

  4. 4
    Зрелая мРНК

    Экспортируется для работы на рибосомах.

Сплайсинг
Удаление интронов из РНК и соединение экзонов
Интрон
Участок первичного транскрипта, удаляемый при сплайсинге
Экзон
Участок, сохраняющийся в зрелой РНК после сплайсинга
От схемы — к объяснению

РНК: молекулярная структура

Vossman · CC BY-SA 3.0
Wikimedia Commons · источник

Рибосома — комплекс РНК и белков

Vossman · CC BY-SA 3.0
Wikimedia Commons · источник

Белок: пространственная модель

→AzaToth · Public domain
Wikimedia Commons · источник

03

Трансляция читает кодоны

На рибосоме последовательность кодонов мРНК определяет порядок аминокислот полипептида. тРНК связывает распознавание кодона с доставкой соответствующей аминокислоты.

Специальные ферменты предварительно присоединяют аминокислоты к подходящим тРНК. Рибосома обеспечивает образование пептидных связей и перемещается вдоль матрицы. На стоп-кодоне работают факторы завершения, после чего полипептид освобождается и проходит дальнейшее сворачивание или обработку.

Сборка белка: запись, доставка, катализ
мРНК
Кодон
Порядок аминокислот
тРНК
Антикодон и аминокислота
Соответствие записи и доставленного остатка
Рибосома
рРНК и белки
Соединение остатков и движение по матрице
Трансляция
Синтез полипептида по последовательности кодонов мРНК
Антикодон
Триплет тРНК, комплементарно распознающий кодон мРНК
Элонгация
Этап последовательного удлинения синтезируемой цепи
От схемы — к объяснению
04

Регуляция на нескольких уровнях

Экспрессия гена включает образование его функционального продукта. Управление возможно на уровнях транскрипции, обработки РНК, трансляции и последующей судьбы белка.

Клетки многоклеточного организма обычно имеют сходный геном, но используют разные его части. Благодаря этому нейрон и мышечная клетка приобретают разные свойства. Количество мРНК не всегда точно предсказывает количество активного белка: важны скорость синтеза, разрушения и химические изменения продукта.

Выделяем главное

Экспрессия гена
Реализация информации гена в функциональном продукте
Посттрансляционная модификация
Химическое изменение белка после синтеза полипептидной цепи
Регуляция экспрессии
Изменение времени, места и интенсивности образования продукта гена
Выделяем главное
Думаем как биологи

Разберите ситуацию

Матричная ДНК дана как 3′-ТАЦ-ЦГА-АТТ-5′. Какую мРНК получит клетка и где закончится её чтение?

Сверить рассуждение

Комплементарная мРНК: 5′-АУГ-ГЦУ-УАА-3′. В показанной рамке последний триплет УАА является стоп-сигналом.

Собираем главное

Шесть опорных выводов

01

Транскрипция переносит информацию с участка ДНК в последовательность РНК. РНК-полимераза использует одну цепь как матрицу и подбирает комплементарные нуклеотиды.

02

Первичный транскрипт эукариот обычно проходит обработку перед работой на рибосоме. Из него удаляются интроны, а сохраняемые экзоны соединяются.

03

На рибосоме последовательность кодонов мРНК определяет порядок аминокислот полипептида. тРНК связывает распознавание кодона с доставкой соответствующей аминокислоты.

04

Экспрессия гена включает образование его функционального продукта. Управление возможно на уровнях транскрипции, обработки РНК, трансляции и последующей судьбы белка.

05

Транскрипция и трансляция являются разными этапами. Между ними у эукариот обычно происходит обработка РНК.

06

Результат зависит не только от последовательности гена. Регуляция определяет, когда и в каком количестве появляется функциональный продукт.

Проверьте себя10 вопросов · проверяем понимание темы
1. Какое понятие соответствует описанию? «Синтез РНК на матрице ДНК»
2. Какое понятие соответствует описанию? «Фермент, соединяющий нуклеотиды при синтезе РНК»
3. Какое понятие соответствует описанию? «Удаление интронов из РНК и соединение экзонов»
4. Какое понятие соответствует описанию? «Участок первичного транскрипта, удаляемый при сплайсинге»
5. Какое понятие соответствует описанию? «Синтез полипептида по последовательности кодонов мРНК»
6. Какое понятие соответствует описанию? «Триплет тРНК, комплементарно распознающий кодон мРНК»
7. Какое понятие соответствует описанию? «Реализация информации гена в функциональном продукте»
8. Какое понятие соответствует описанию? «Химическое изменение белка после синтеза полипептидной цепи»
9. Какое понятие соответствует описанию? «Участок ДНК, участвующий в организации начала транскрипции»
10. Какое понятие соответствует описанию? «Этап последовательного удлинения синтезируемой цепи»

Источники и иллюстрации

Основа: предоставленный параграф учебника «Биология. 11 класс», § 24 «Реализация наследственной информации», издательство «Народная асвета». Материал переработан в учебный конспект по структуре и терминологии курса. Подписи, авторы и лицензии изображений приведены рядом с ними.

Конспект, схемы и задания работают без подключения к сети. Для внешних изображений требуется интернет.

↑

Загрузка прогресса…