Millest koosneb valkude biosüntees? Valkude biosüntees (päriliku teabe rakendamine)

Iga rakk sisaldab tuhandeid valke. Valkude omadused määratakse nende järgi esmane struktuur , st. aminohapete järjestus nende molekulides.

Pärilikku teavet valgu primaarstruktuuri kohta omakorda sisaldab DNA molekuli nukleotiidide järjestus. Seda teavet nimetatakse geneetiline , ja DNA osa, mis sisaldab teavet ühe valgu primaarstruktuuri kohta, nimetatakse geen .

Geen on DNA osa, mis sisaldab teavet ühe valgu primaarse struktuuri kohta.

Geen on päriliku teabe ühik organismis.

Iga DNA molekul sisaldab palju geene. Selle moodustab organismi kõigi geenide kogum genotüüp .

Valkude biosüntees

Valkude biosüntees on üks plastilise ainevahetuse liike, mille käigus DNA geenides kodeeritud pärilik informatsioon realiseerub valgumolekulides teatud aminohapete järjestusse.

Valkude biosünteesi protsess koosneb kahest etapist: transkriptsioon ja translatsioon.

Iga biosünteesi etappi katalüüsib vastav ensüüm ja see on varustatud ATP energiaga.

Biosüntees toimub rakkudes tohutu kiirusega. Kõrgemate loomade kehas moodustub ühe minuti jooksul kuni \(60\) tuhat peptiidsidet.

Transkriptsioon

Transkriptsioon on protsess, mille käigus eemaldatakse DNA molekulist teave sellel sünteesitud mRNA (mRNA) molekuli abil.

Geneetilise informatsiooni kandjaks on DNA, mis asub raku tuumas.

Transkriptsiooni ajal "keeratakse lahti" osa kaheahelalisest DNA-st ja seejärel sünteesitakse ühel ahelal mRNA molekul.

Messenger RNA koosneb ühest ahelast ja sünteesitakse DNA-l vastavalt komplementaarsuse reeglile.

Moodustub mRNA ahel, mis on teise (mittematriitsi) DNA ahela täpne koopia (tümiini asemel on kaasatud ainult uratsiil). Nii tõlgitakse teave valgu aminohapete järjestuse kohta "DNA keelest" "RNA keeleks".

Nagu igas teises biokeemilises reaktsioonis, osaleb selles sünteesis ensüüm - RNA polümeraas .

Kuna üks DNA molekul võib sisaldada palju geene, on väga oluline, et RNA polümeraas alustaks mRNA sünteesi DNA-s rangelt spetsiifilisest kohast. Seetõttu on iga geeni alguses spetsiaalne spetsiifiline nukleotiidide järjestus, mida nimetatakse promootor. RNA polümeraas "tunneb ära" promootori, suhtleb sellega ja alustab seega mRNA ahela sünteesi õigest kohast.

Ensüüm jätkab mRNA sünteesimist, kuni see jõuab DNA molekulis järgmise kirjavahemärgini - terminaator (see on nukleotiidjärjestus, mis näitab, et mRNA süntees tuleks peatada).

Prokarüootides sünteesitud mRNA molekulid võivad koheselt suhelda ribosoomidega ja osaleda valkude sünteesis.

Eukarüootides mRNA sünteesitakse tuumas, mistõttu see interakteerub esmalt spetsiaalsete tuumavalkudega ja transporditakse läbi tuumamembraani tsütoplasmasse.

Saade

Translatsioon on mRNA molekuli nukleotiidjärjestuse translatsioon valgumolekuli aminohappejärjestuseks.

Raku tsütoplasma peab sisaldama valkude sünteesiks vajalike aminohapete täielikku komplekti. Need aminohapped tekivad organismi toiduga saadavate valkude lagunemise tulemusena ja osa saab organismis endas sünteesida.

Pöörake tähelepanu!

Aminohapped viiakse ribosoomidesse RNA-de ülekandmine (tRNA). Iga aminohape võib ribosoomi siseneda ainult spetsiaalse tRNA külge kinnitudes).

MRNA otsa on keermestatud ribosoom, millest peab algama valgusüntees. See liigub mööda mRNA-d katkendlikult, hüppeliselt, peatudes iga kolmiku juures umbes \(0,2\) sekundiks.

Selle aja jooksul suudab tRNA molekul, mille antikoodon on komplementaarne ribosoomis asuva koodoniga, selle ära tunda. Selle tRNA-ga seotud aminohape eraldatakse tRNA varrest ja kinnitatakse, et moodustada kasvava valguahelaga peptiidside. Samal hetkel läheneb ribosoomile järgmine tRNA (mille antikoodon on komplementaarne mRNA järgmise tripletiga) ja järgmine aminohape lülitatakse kasvuahelasse.

Ribosoomidesse tarnitud aminohapped on üksteise suhtes orienteeritud nii, et ühe molekuli karboksüülrühm külgneb teise molekuli aminorühmaga. Selle tulemusena moodustub nende vahel peptiidside.

Ribosoom liigub järk-järgult mööda mRNA-d, peatudes järgmiste kolmikute juures. Nii moodustub järk-järgult polüpeptiidi (valgu) molekul.

Valkude süntees jätkub seni, kuni ribosoomil on üks kolmest stoppkoodonid (UAA, UAG või UGA). Pärast seda valguahel eraldub ribosoomist, siseneb tsütoplasmasse ja moodustab sellele valgule omased sekundaarsed, tertsiaarsed ja kvaternaarsed struktuurid.

Kuna rakk vajab iga valgu paljusid molekule, siis niipea, kui ribosoom, mis alustas esimesena mRNA-l valgusünteesi, liigub edasi, kleebitakse selle taha samale mRNA-le teine ​​ribosoom. Seejärel kinnitatakse mRNA-le järjestikku järgmised ribosoomid.

Kõik ribosoomid, mis sünteesivad sama valku, mis on kodeeritud antud mRNA vormis polüsoom . Just polüsoomidel toimub mitme identse valgumolekuli samaaegne süntees.

Kui antud valgu süntees on lõppenud, võib ribosoom leida teise mRNA ja hakata sünteesima teist valku.

Valgu sünteesi üldskeem toodud joonisel.

Ja RNA töötlemine, teine ​​etapp hõlmab translatsiooni. Transkriptsiooni käigus sünteesib ensüüm RNA polümeraas RNA molekuli, mis on komplementaarne vastava geeni järjestusega (DNA osa). DNA nukleotiidjärjestuse terminaator määrab, millisel hetkel transkriptsioon peatub. Järjestikuste töötlemisetappide käigus eemaldatakse mRNA-st mõned fragmendid ja nukleotiidjärjestusi muudetakse harva. Pärast RNA sünteesi DNA matriitsil transporditakse RNA molekulid tsütoplasmasse. Translatsiooniprotsessi käigus tõlgitakse nukleotiidjärjestuses salvestatud teave aminohappejääkide järjestusse.

RNA töötlemine

Transkriptsiooni ja translatsiooni vahel toimub mRNA molekulis rida järjestikuseid muutusi, mis tagavad polüpeptiidahela sünteesiks toimiva maatriksi küpsemise. 5΄-otsa on kinnitatud kork ja 3΄-otsa polü-A-saba, mis pikendab mRNA eluiga. Eukarüootses rakus töötlemise tulekuga sai võimalikuks geenieksonite kombineerimine, et saada suurem valik valke, mida kodeerib üks DNA nukleotiidide järjestus – alternatiivne splaissimine.

Saade

Valmis valgu molekul lõigatakse seejärel ribosoomist ja transporditakse soovitud asukohta rakus. Mõned valgud vajavad aktiivse oleku saavutamiseks täiendavat translatsioonijärgset modifikatsiooni.

Wikimedia sihtasutus.

2010. aasta.

Vaadake, mis on "valgu biosüntees" teistes sõnaraamatutes: Organismi ainevahetuses on juhtiv roll valkudel ja nukleiinhapetel. Valguained moodustavad raku kõigi elutähtsate struktuuride aluse, nad on osa tsütoplasmast. Valkudel on ebatavaliselt kõrge reaktsioonivõime....

Reaktsioonide kogum aminohapete polümerisatsioonil valgu molekuli polüpeptiidahelasse, mis toimub rakkudes spetsiaalsetel organellidel, ribosoomidel; rikkumine B. b. See on paljude inimeste, loomade ja taimede haiguste põhjuseks... Suur meditsiiniline sõnastik

Looduslike orgaaniliste ühendite sünteesiprotsess elusorganismide poolt. Ühendi biosünteesirada on reaktsioonide jada, mis viib selle ühendi moodustumiseni, tavaliselt ensümaatiline (geneetiliselt määratud), kuid aeg-ajalt... ... Wikipedia

- [te], a; m. Erinevate orgaaniliste ainete teke elusorganismides. B. orav. Biosünteesi mehhanism. * * * biosüntees - organismile vajalike ainete moodustumine elusrakkudes ensüümbiokatalüsaatorite osalusel. Tavaliselt selle tulemusena... Entsüklopeediline sõnaraamat

biosüntees- (te) a; m. Erinevate orgaaniliste ainete teke elusorganismides. Valgu biosi/ntesis. Biosünteesi mehhanism... Paljude väljendite sõnastik

Ribosomaalne biosüntees- * fishosomaalne biosüntees * ribosoomide biosüntees ribosoomiosakeste kokkupanek RNA ja valgu komponentidest. Eukarüootides ja prokarüootides on see koordineeritud nii, et ei kogune ei liigne valk ega liigne nukleiinhape. E. coli on valgusüntees ... ... Geneetika. Entsüklopeediline sõnaraamat

Sellel terminil on ka teisi tähendusi, vt Valgud (tähendused). Valgud (valgud, polüpeptiidid) on kõrgmolekulaarsed orgaanilised ained, mis koosnevad alfa-aminohapetest, mis on ahelas ühendatud peptiidsidemega. Elusorganismides... ... Wikipedia

Erinevate valkude kristallid, mida kasvatati kosmosejaamas Mir ja NASA süstiklendude ajal. Kõrgelt puhastatud valgud moodustavad madalatel temperatuuridel kristalle, mida kasutatakse valgu mudeli saamiseks. Valgud (valgud, ... ... Wikipedia

I Oravad (Sciurus) on näriliste seltsi oravate sugukonda kuuluv imetajate perekond. Levinud Euroopa, Aasia ja Ameerika metsades. Umbes 50 liiki. Kohanenud arborealistliku elustiiliga. Keha pikkus kuni 28 cm Karv on tavaliselt paks, mõned on kohevad.… … Suur Nõukogude entsüklopeedia

Raamatud

• Lehningeri biokeemia alused. 3 köites. Volume 3. Pathways of Information Transmission, D. Nelson, M. Cox. See õppeväljaanne, mille on kirjutanud andekate ülikoolitasemel õppejõududena tunnustatud Ameerika teadlased, uurib tänapäevaseid biokeemia kontseptsioone...

Kehas toimuvate protsesside uurimiseks peate teadma, mis toimub raku tasandil. Ja seal on kõige olulisem roll valguühenditel. On vaja uurida mitte ainult nende funktsioone, vaid ka loomisprotsessi. Seetõttu on oluline selgitada lühidalt ja selgelt. Selleks sobib kõige paremini 9. klass. Just selles etapis on õpilastel piisavalt teadmisi teema mõistmiseks.

Valgud – mis need on ja milleks need on?

Need suure molekulmassiga ühendid mängivad iga organismi elus tohutut rolli. Valgud on polümeerid, mis tähendab, et need koosnevad paljudest sarnastest "tükkidest". Nende arv võib varieeruda mitmesajast tuhandeni.

Valgud täidavad rakus palju funktsioone. Nende roll on suur ka kõrgematel organisatsioonitasanditel: koed ja elundid sõltuvad suuresti erinevate valkude õigest toimimisest.

Näiteks kõik hormoonid on valgu päritolu. Kuid just need ained juhivad kõiki kehas toimuvaid protsesse.

Hemoglobiin on samuti valk, mis koosneb neljast ahelast, mis on keskel ühendatud rauaaatomiga. See struktuur võimaldab punastel verelibledel hapnikku kanda.

Pidagem meeles, et kõik membraanid sisaldavad valke. Need on vajalikud ainete transportimiseks läbi rakumembraani.

Valgumolekulidel on palju rohkem funktsioone, mida nad selgelt ja vaieldamatult täidavad. Need hämmastavad ühendid on väga mitmekesised mitte ainult oma rolli poolest rakus, vaid ka struktuurilt.

Kus süntees toimub?

Ribosoom on organell, kus toimub suurem osa protsessist, mida nimetatakse valkude biosünteesiks. 9. klass on erinevates koolides bioloogiaõppe õppekavas erinev, kuid paljud õpetajad annavad organellide kohta materjali ette, enne tõlke uurimist.

Seetõttu ei ole õpilastel raske käsitletud materjali meelde jätta ja seda kinnistada. Peaksite teadma, et ühel organellil saab korraga luua ainult ühe polüpeptiidahela. Sellest ei piisa raku kõigi vajaduste rahuldamiseks. Seetõttu on ribosoome palju ja enamasti ühinevad need endoplasmaatilise retikulumiga.

Seda EPS-i nimetatakse karmiks. Sellise "koostöö" eelis on ilmne: valk siseneb kohe pärast sünteesi transpordikanalisse ja selle saab viivitamatult sihtkohta saata.

Aga kui võtta arvesse päris algust, nimelt info lugemist DNA-st, siis võib öelda, et valkude biosüntees elusrakus algab tuumast. Seal sünteesitakse geneetiline kood.

Vajalikud materjalid - aminohapped, sünteesi koht - ribosoom

Näib, et valkude biosünteesi toimumist on lühidalt ja selgelt raske seletada. Protsessi diagramm ja arvukad joonised on lihtsalt vajalikud. Need aitavad kogu teavet edastada ja õpilastel on seda lihtsam meeles pidada.

Esiteks on sünteesiks vaja “ehitusmaterjale” – aminohappeid. Osa neist toodab keha. Teisi saab ainult toidust, neid nimetatakse hädavajalikeks.

Aminohapete koguarv on kakskümmend, kuid suure hulga võimaluste tõttu, milles neid saab paigutada pika ahelana, on valgumolekulid väga mitmekesised. Need happed on struktuurilt sarnased, kuid erinevad radikaalide poolest.

Iga aminohappe nende osade omadused määravad, milliseks struktuuriks saadud ahel "voldib", kas see moodustab teiste ahelatega kvaternaarse struktuuri ja millised omadused on saadud makromolekulil.

Valkude biosünteesi protsess ei saa toimuda lihtsalt tsütoplasmas, selleks on vaja ribosoomi. koosneb kahest allüksusest – suurest ja väikesest. Puhkeolekus on nad eraldatud, kuid niipea, kui süntees algab, ühenduvad nad kohe ja hakkavad tööle.

Sellised erinevad ja olulised ribonukleiinhapped

Aminohappe viimiseks ribosoomi on vaja spetsiaalset RNA-d, mida nimetatakse transpordi-RNA-ks. Lühendina nimetatakse seda t-RNA-ks. See üheahelaline ristikulehekujuline molekul on võimeline kinnitama ühe aminohappe oma vabasse otsa ja transportima selle valgusünteesi kohta.

Teist valgusünteesis osalevat RNA-d nimetatakse messenger-RNA-ks. See kannab endas sama olulist sünteesi komponenti – koodi, mis ütleb selgelt, millal milline aminohape tekkiva valguahela külge kinnitada.

Sellel molekulil on üheahelaline struktuur ja see koosneb nukleotiididest, nagu DNA. Nende nukleiinhapete primaarstruktuuris on mõningaid erinevusi, mille kohta saate lugeda RNA ja DNA võrdlusartiklist.

Teave m-RNA valgu koostise kohta saab geneetilise koodi peamiselt - DNA-lt. m-RNA lugemise ja sünteesimise protsessi nimetatakse transkriptsiooniks.

See esineb tuumas, kust saadud m-RNA saadetakse ribosoomi. DNA ise ei lahku tuumast, tema ülesandeks on ainult geneetilise koodi säilitamine ja selle ülekandmine jagunemise käigus tütarrakku.

Peamiste saateosaliste kokkuvõtlik tabel

Valkude biosünteesi lühidalt ja selgelt kirjeldamiseks on tabel lihtsalt vajalik. Sellesse paneme kirja kõik komponendid ja nende rolli selles protsessis, mida nimetatakse tõlkimiseks.

Valguahela loomise protsess ise jaguneb kolmeks etapiks. Vaatame igaüks neist üksikasjalikumalt. Pärast seda saate lühidalt ja selgelt selgitada valkude biosünteesi kõigile soovijatele.

Initsiatsioon – protsessi algus

See on translatsiooni esialgne etapp, kus ribosoomi väike subühik seondub kõige esimese tRNA-ga. See ribonukleiinhape kannab aminohapet metioniini. Tõlkimine algab alati selle aminohappega, kuna alguskoodon on AUG, mis kodeerib seda esimest monomeeri valguahelas.

Selleks, et ribosoom tunneks ära stardikoodoni ja ei alustaks sünteesi geeni keskelt, kuhu võib ilmuda ka AUG järjestus, paikneb stardikoodoni ümber spetsiaalne nukleotiidide järjestus. Nende kaudu tunneb ribosoom ära koha, kus tema väike subühik peaks asuma.

Pärast m-RNA-ga kompleksi moodustumist initsiatsioonistaadium lõpeb. Ja algab saate põhietapp.

Elongatsioon – sünteesi keskpaik

Selles etapis toimub valguahela järkjärguline suurenemine. Elongatsiooni kestus sõltub aminohapete arvust proteiinis.

Esiteks on ribosoomi suur alaühik väikese külge kinnitatud. Ja esialgne t-RNA jõuab sellesse täielikult. Väljas jääb ainult metioniin. Järgmisena siseneb suurde subühikusse teine ​​t-RNA, mis kannab teist aminohapet.

Kui mRNA teine ​​koodon ühtib ristikulehe tipus oleva antikoodoniga, on teine ​​aminohape peptiidsideme kaudu kinnitunud esimesega.

Pärast seda liigub ribosoom mööda m-RNA-d täpselt kolm nukleotiidi (üks koodon), esimene t-RNA eraldab metioniini endast ja eraldub kompleksist. Selle asemel on teine ​​t-RNA, mille otsas ripub juba kaks aminohapet.

Seejärel siseneb suurde subühikusse kolmas tRNA ja protsess kordub. See jätkub, kuni ribosoom kohtab mRNA-s koodonit, mis annab märku translatsiooni lõppemisest.

Lõpetamine

See etapp on viimane ja mõnele võib see tunduda üsna julm. Kõik molekulid ja organellid, mis töötasid nii harmooniliselt polüpeptiidahela loomisel, peatuvad niipea, kui ribosoom tabab terminaalset koodonit.

See ei kodeeri ühtki aminohapet, nii et olenemata sellest, milline tRNA suurde subühikusse läheb, lükatakse need kõik mittevastavuse tõttu tagasi. Siin tulevad mängu terminatsioonifaktorid, mis eraldavad valmis valgu ribosoomist.

Organell ise võib kas laguneda kaheks subühikuks või jätkata teekonda mööda m-RNA-d, otsides uut stardikoodonit. Üks m-RNA võib sisaldada korraga mitut ribosoomi. Igaüks neist on oma tõlkestaadiumis. Vastloodud valk on varustatud markeritega, mille abil saab igaüks aru oma sihtkohast. Ja EPSi järgi saadetakse see kuhu vaja.

Valkude biosünteesi rolli mõistmiseks on vaja uurida, milliseid funktsioone see täita suudab. See sõltub aminohapete järjestusest ahelas. Nende omadused määravad sekundaarse, tertsiaarse ja mõnikord kvaternaarse (kui see on olemas) ja selle rolli rakus. Valgumolekulide funktsioonide kohta saate täpsemalt lugeda selleteemalisest artiklist.

Kuidas saate kohta rohkem teada saada

Selles artiklis kirjeldatakse valkude biosünteesi elusrakus. Muidugi, kui te seda teemat edasi uurite, kulub protsessi üksikasjalikuks selgitamiseks palju lehekülgi. Kuid ülaltoodud materjalist peaks piisama üldise idee jaoks. Videomaterjalid, milles teadlased on simuleerinud saate kõiki etappe, võivad olla mõistmiseks väga kasulikud. Mõned neist on tõlgitud vene keelde ja võivad olla õpilastele suurepäraseks õpikuks või lihtsalt õppevideoks.

Teema paremaks mõistmiseks peaksite lugema ka teisi sarnaseid artikleid. Näiteks valkude funktsioonide kohta või nende kohta.

Valkude biosüntees on üks plastilise ainevahetuse liike, mille käigus DNA geenides kodeeritud pärilik informatsioon realiseerub valgumolekulides teatud aminohapete järjestusse.

Ühte tüüpi valgu biosünteesi etapid rakus

■ Esiteks sünteesitakse mRNA ühe DNA molekuli ahela teatud osas.

■ mRNA väljub tuumamembraanis olevate pooride kaudu tsütoplasmasse ja kinnitub ribosoomi väikese subühiku külge.

■ Initsiaator-tRNA on seotud sama ribosoomi subühikuga. Selle antikoodon interakteerub mRNA stardikoodoniga - AUG. Pärast seda moodustub väikestest ja suurtest osakestest töötav ribosoom.

■ Kui lisatakse uus aminohape, liigub ribosoom kolm nukleotiidi edasi. Ribosoom liigub mööda mRNA-d, kuni jõuab ühe kolmest stoppkoodonist – UAA, UAG või UGA.

Pärast seda lahkub polüpeptiid ribosoomist ja saadetakse tsütoplasmasse. Üks mRNA molekul sisaldab mitut ribosoomi, mis moodustavad polüsoomi. Just polüsoomidel toimub mitme identse polüpeptiidahela samaaegne süntees.

■ Iga biosünteesi etappi katalüüsib vastav ensüüm ja varustab energiaga ATP.

■ Biosüntees toimub rakkudes tohutu kiirusega. Kõrgemate loomade kehas moodustub ühe minuti jooksul kuni 60 tuhat peptiidsidet.

Valgu sünteesi täpsuse tagavad järgmised mehhanismid:

ja Spetsiifiline ensüüm tagab rangelt määratletud aminohappe seondumise vastavate ülekande-RNA molekulidega.

■ Transfer RNA, mis on kinnitunud aminohappega, seondub oma antikoodoniga ribosoomi kinnituskohas oleva messenger-RNA koodoniga. Alles pärast seda, kui tRNA molekul tunneb ära oma "oma" koodoni, lisatakse aminohape kasvavasse polüpeptiidahelasse.

NÄITED ÜLESANDEST nr 9

Loetlege kõik valkude biosünteesi etapid. Kuidas määratakse mRNA sünteesi algus ja lõpp?

2. Üks DNA kolmik sisaldab informatsiooni

a) aminohapete järjestuse kohta valgus;

b) organismi ühe tunnuse kohta;

c) ligikaudu üks aminohape, mis sisaldub valguahelas;

d) RNA sünteesi alguse kohta.

3. Kus toimub transkriptsiooniprotsess?

4. Mis põhimõte tagab valkude biosünteesi täpsuse?

ENERGIA AINEVAHETUS RAKUDES (DISSIMILEATSIOON)

Energia metabolism on orgaaniliste ühendite järkjärgulise lagunemise keemiliste reaktsioonide kogum, millega kaasneb energia vabanemine, millest osa kulub ATP sünteesiks.

Orgaaniliste ühendite lagunemisprotsessid aeroobsetes organismides toimuvad kolmes etapis, millest igaühega kaasnevad mitmed ensümaatilised reaktsioonid. Ensüümide osalemine vähendab keemiliste reaktsioonide aktivatsioonienergiat, mille tõttu energia ei eraldu kohe (nagu tiku süütamisel), vaid järk-järgult.

Esimene etapp on ettevalmistav. Mitmerakuliste organismide seedetraktis viivad seda läbi seedeensüümid. Üherakulistes organismides - lüsosoomi ensüümide toimel. Esimeses etapis lagundatakse valgud aminohapeteks, rasvad glütserooliks ja rasvhapeteks, polüsahhariidid monosahhariidideks, nukleiinhapped nukleotiidideks.

Seda protsessi nimetatakse seedimiseks.

Teine etapp on hapnikuvaba (glükolüüs). Esineb rakkude tsütoplasmas. Koosneb üheksast järjestikusest reaktsioonist, mille käigus muundatakse glükoosimolekul kaheks püroviinamarihappe (PVA), 2ATP, H 2 0 ja NADP * H molekuliks:

C6H1206+2ADP+2P+2NAD+ -> 2C3H403+2ATP+

2H 2 0+2NADP*H (PVK)

ATP ja NADP*H on ühendid, mis salvestavad osa glükolüüsi käigus vabanevast energiast.

Ülejäänud energia hajub soojusena.

Pärmi- ja taimerakkudes (hapnikupuudusega) laguneb püroviinamarihape etüülalkoholiks ja hapnikuks. Seda protsessi nimetatakse alkohoolseks kääritamiseks.

Loomade lihastes tekib suure koormuse ja hapnikupuuduse korral piimhape, mis koguneb laktaadi kujul.

Kolmas etapp on hapnik. See lõpeb glükoosi ja vaheproduktide täieliku oksüdeerumisega süsinikdioksiidiks ja veeks. Sel juhul tekib ühe glükoosimolekuli lagunemisel 38 ATP molekuli. Seda protsessi nimetatakse bioloogiliseks oksüdatsiooniks. See sai võimalikuks pärast piisava koguse molekulaarse hapniku kogunemist atmosfääri.

Rakuhingamine toimub mitokondrite sisemembraanidel, millesse on põimitud elektrone kandvad molekulid. Selles etapis vabaneb suurem osa metaboolsest energiast. Kandemolekulid transpordivad elektrone molekulaarsesse hapnikku. Osa energiast hajub soojusena ja osa kulub ATP moodustamiseks.

Energia metabolismi kogureaktsioon: C 6 H 12 0 6 + 60 2 -> 6C0 2 + 6H 2 0 + 38ATP.

ÜLESANNE NÄITED M10

1. Heterotroofse toitumise olemus on

a) oma orgaaniliste ühendite sünteesimisel anorgaanilistest;

b) anorgaaniliste ühendite tarbimisel;

c) toidust saadavate orgaaniliste ühendite kasutamine oma keha ülesehitamiseks;

d) ATP sünteesis.

2. Orgaaniliste ainete oksüdatsiooni lõpp-produktid on

a) ATP ja vesi;

b) hapnik ja süsinikdioksiid;

c) vesi, süsihappegaas, ammoniaak;

d) ATP ja hapnik.

3. Glükoosi molekul lagunemise esimesel etapil

a) oksüdeerub süsinikdioksiidiks ja veeks;

b) ei muutu;

c) muutub ATP molekuliks;

d) jaguneb kaheks kolme süsiniku molekuliks (TCM).

4. Mis on universaalne energiaallikas rakus?

5. Millest moodustab energiavahetuse käigus saadud ATP koguhulk?

6. Rääkige meile glükolüüsi protsessidest.

7. Kuidas kasutatakse ATP-sse kogunenud energiat?

ENERGIA JA PLASTI SUHE

AINEVAHETUS LOOMA- JA TAIMERAKUDES

Ainevahetus (metabolism) on omavahel seotud sünteesi- ja lagunemisprotsesside kogum, millega kaasneb energia neeldumine ja vabanemine ning rakukemikaalide muundumine. Mõnikord jaguneb see plastiliseks ja energiaainevahetuseks, mis on omavahel seotud. Kõik sünteetilised protsessid nõuavad aineid ja energiat, mida tarnivad lõhustumisprotsessid. Lagunemisprotsesse katalüüsivad plastilise ainevahetuse käigus sünteesitavad ensüümid, kasutades energiavahetuse saadusi ja energiat.

Organismides toimuvate üksikute protsesside jaoks kasutatakse järgmisi termineid:

Assimilatsioon on polümeeride süntees monomeeridest.

Dissimilatsioon on polümeeride lagunemine monomeerideks.

Anabolism on keerukamate monomeeride süntees lihtsamatest.

Katabolism on keerukamate monomeeride lagunemine lihtsamateks.

Elusolendid kasutavad valgust ja keemilist energiat. Autotroofid kasutavad süsinikdioksiidi allikana. Heterotroofid kasutavad orgaanilisi süsinikuallikaid. Erandiks on mõned protistid, näiteks roheline euglena, mis on võimeline toitma autotroofset ja heterotroofset tüüpi toitu.

Autotroofid sünteesivad orgaanilisi ühendeid fotosünteesi või kemosünteesi teel. Heterotroofid saavad orgaanilisi aineid toiduga.

Autotroofides domineerivad plastilise metabolismi (assimilatsiooni) protsessid - fotosüntees või kemosüntees, heterotroofides - energia metabolismi (dissimilatsiooni) protsessid - seedimine + rakkudes toimuv bioloogiline lagunemine.

NÄITED ÜLESANNETEST nr 11

1. Mis on ühist fotosünteesil ja glükoosi oksüdatsiooniprotsessil?

a) mõlemad protsessid toimuvad mitokondrites;

b) mõlemad protsessid toimuvad kloroplastides;

c) nende protsesside tulemusena tekib hapnik;

d) nende protsesside tulemusena moodustub ATP.

2. Millised fotosünteesi produktid osalevad imetajate energiavahetuses?

3. Milline on süsivesikute roll aminohapete ja rasvhapete moodustumisel?

RAKU ELUtsükkel. KROMOSOOMID

Raku elutsükkel on tema eluperiood jagunemisest jagunemiseni.

Rakud paljunevad, kahekordistades nende sisu ja jagades seejärel pooleks.

Rakkude jagunemine on mitmerakulise organismi kudede kasvu, arengu ja taastumise aluseks.

Rakutsükkel jaguneb kromosomaalseks ja tsütoplasmaatiliseks. Kromosoomiga kaasneb geneetilise materjali täpne kopeerimine ja levitamine. Tsütoplasma koosneb rakkude kasvust ja sellele järgnevast tsütokineesist – raku jagunemisest pärast teiste rakukomponentide dubleerimist.

Rakutsüklite kestus on liikide, kudede ja etappide lõikes väga erinev, alates ühest tunnist (embrüo puhul) kuni aastani (täiskasvanud maksarakkudes).

Rakutsükli faasid

Interfaas on periood kahe jaotuse vahel. See jaguneb eelsünteetiliseks - 01, sünteetiliseks - sisse, sünteetiliseks 02.

Faas 01 on pikim periood (10 tunnist mitme päevani). See koosneb rakkude ettevalmistamisest kromosoomide kahekordistamiseks. Valkude ja RNA sünteesi saatel suureneb ribosoomide ja mitokondrite arv. Selles faasis toimub rakkude kasv.

b-faas (6-10 tundi). Kaasneb kromosoomide kahekordistumine. Osa valke sünteesitakse.

C2 faas (3-6 tundi). Kaasneb kromosoomide kondenseerumine. Sünteesitakse spindli moodustavad mikrotuubulite valgud.

Mitoos on raku tuuma jagunemise vorm. Mitoosi tulemusena saavad kõik saadud tütartuumad sama geenide komplekti, mis oli algrakul. Mitoosi võivad sattuda nii diploidsed kui ka haploidsed tuumad. Mitoos tekitab sama ploidsusega tuumasid kui originaal. Mõiste "mitoos" kehtib ainult eukarüootide kohta.

Mitoosi faasid

■ Profaas – sellega kaasneb jagunemisspindli moodustumine raku tsütoplasmaatilise skeleti ja sellega seotud valkude mikrotuubulitest. Kromosoomid on selgelt nähtavad ja koosnevad kahest kromatiidist.

■ Prometafaas – kaasneb tuumamembraani lagunemine. Mõned spindli mikrotuubulid on kinnitatud kinetokooride külge (valgu-tsentromeeri kompleksid).

■ Metafaas – kõik kromosoomid reastuvad piki raku ekvaatorit, moodustades metafaasiplaadi.

■ Anafaas – kromatiidid liiguvad sama kiirusega raku pooluste suunas. Mikrotuubulid lühenevad.

■ Telofaas – tütarkromatiidid lähenevad raku poolustele. Mikrotuubulid kaovad. Kondenseerunud kromatiidide ümber moodustub tuumaümbris.

■ Tsütokinees on tsütoplasma eraldumise protsess. Raku keskosas olev rakumembraan tõmmatakse sissepoole. Moodustub lõhenemisvagu ja selle süvenedes rakk hargneb.

■ Mitoosi tulemusena moodustub kaks uut tuuma, millel on identsed kromosoomikomplektid, mis kopeerivad täpselt ematuuma geneetilist informatsiooni.

■ Kasvajarakkudes on mitoosi kulg häiritud.

NÄITED ÜLESANNETEST nr 12

1. Kirjeldage mitoosi iga faasi tunnuseid.

2. Mis on kromatiidid, tsentromeerid, spindlid?

3. Mille poolest erinevad somaatilised rakud sugurakkudest?

4. Mis on mitoosi bioloogiline tähendus?

5. Rakutsükli pikim on:

a) interfaas; b) profaas; c) metafaas; d) telofaas.

6. Mitu kromatiidi sisaldab mitoosi metafaasis homoloogsete kromosoomide paar?

a) neli; b) kaks; c) kaheksa d) üks.

7. Mitoos ei anna

a) inimese naharakkude moodustumine; b) konstantse liigi kromosoomide arvu säilitamine; c) liikide geneetiline mitmekesisus; d) mittesuguline paljunemine.

Meioos on raku tuumade jagunemise protsess, mis viib kromosoomide arvu vähenemiseni poole võrra. Meioos koosneb kahest järjestikusest jagunemisest (reduktsioon ja võrrand), millele eelneb üks DNA replikatsioon. Meioosi interfaas on sarnane mitoosi interfaasiga.

Vähendamise jaotus

Esiteks kondenseeruvad replitseeritud kromosoomid.

Seejärel algab homoloogsete kromosoomide konjugatsioon. Moodustuvad kahevalentsed ehk tetradid, mis koosnevad 4 sõsarkromatiidist.

Järgmises etapis toimub üleminek homoloogsete kromosoomide vahel. Konjugeeritud kromosoomid eraldatakse, kahevalentsed kromosoomid eemalduvad üksteisest, kuid on jätkuvalt ühendatud kohtade kaudu, kus üleminek toimus.

Tuumaümbris ja nukleoolid kaovad.

Esimese jagunemise lõpus tekivad haploidse kromosoomikomplekti ja kahekordse DNA kogusega rakud. Moodustub tuumaümbris. Spindel on hävinud. Iga rakk sisaldab 2 õdekromatiidi, mis on ühendatud tsentromeeriga.

Võrdlusjaotus

Meioosi bioloogiline tähtsus seisneb sugulisel paljunemisel osalevate rakkude moodustamises ja liikide geneetilise püsivuse säilitamises. Meioos on organismide kombineeritud varieeruvuse aluseks. Meioosi häired inimestel võivad põhjustada selliseid patoloogiaid nagu Downi tõbi, idiootsus jne.

NÄITED ÜLESANNETEST nr 13

1. Kirjeldage meioosi iga faasi tunnuseid.

2. Mis on konjugatsioon, crossover, bivalents?

3. Mis on meioosi bioloogiline tähendus?

4. Suudab aseksuaalselt paljuneda

a) kahepaiksed; b) koelentereerib; c) putukad; d) koorikloomad.

5. Meioosi esimene jagunemine lõpeb tekkega

a) sugurakud; b) haploidse kromosoomikomplektiga rakud; c) diploidsed rakud; d) erineva ploidsusega rakud.

6. Meioosi tagajärjel tekivad: a) sõnajala eosed; b) sõnajala antheriidiumi seinte rakud; c) sõnajala arhegoniumi seinte rakud; d) mesilaste droonide somaatilised rakud.

Kromosoomide ehitus ja funktsioonid

Kromosoomid on rakustruktuurid, mis salvestavad ja edastavad pärilikku teavet. Kromosoom koosneb DNA-st ja valgust. DNA-ga seotud valkude kompleks moodustab kromatiini. Valgud mängivad olulist rolli DNA molekulide pakkimisel tuumas.

Kromosoomides olev DNA on pakendatud nii, et see mahuks ära tuuma, mille läbimõõt ei ületa tavaliselt 5 mikronit (5 x 10 ~ 4 cm).

Kromosoom on vardakujuline struktuur ja koosneb kahest sõsarkromatiidist, mida tsentromeer hoiab esmase ahenemise piirkonnas. Kromatiin ei paljune. Ainult DNA replitseeritakse. Kui DNA replikatsioon algab, peatub RNA süntees.

Organismi diploidset kromosoomide komplekti nimetatakse karüotüübiks. Kaasaegsed uurimismeetodid võimaldavad tuvastada iga kromosoomi karüotüübis. Selleks tuleb arvesse võtta mikroskoobi all nähtavate heledate ja tumedate ribade (vahelduvad AT ja GC paarid) jaotumist spetsiaalsete värvainetega töödeldud kromosoomides. Erinevate liikide esindajate kromosoomidel on põikitriibud. Seotud liikidel, näiteks inimestel ja šimpansitel, on kromosoomides väga sarnased vahelduvate ribade mustrid.

Igal organismitüübil on püsiv kromosoomide arv, kuju ja koostis. Inimese karüotüübis on 46 kromosoomi – 44 autosoomi ja 2 sugukromosoomi. Isased on heterogameetilised (XY) ja emased homogameetilised (XX). Y-kromosoom erineb X-kromosoomist mõnede alleelide puudumise tõttu (näiteks verehüübimise alleel). Sama paari kromosoome nimetatakse homoloogseteks. Homoloogsed kromosoomid identsetes lookustes kannavad alleelgeene.

NÄITED ÜLESANNETEST nr 14

1. Mis juhtub kromosoomidega mitoosi interfaasis?

2. Milliseid kromosoome nimetatakse homoloogseteks?

3. Mis on kromatiin?

4. Kas kõik kromosoomid on rakus alati olemas?

5. Mida saab organismi kohta teada, teades selle kromosoomide arvu ja kuju rakkudes?

2.2. Organismide tunnused. Pärilikkus ja varieeruvus on organismide omadused. Ühe- ja mitmerakulised organismid. Taimede ja loomade koed, elundid, organsüsteemid, organismide varieeruvuse tuvastamine. Taimede ja koduloomade kasvatamise, paljundamise ja hooldamise tehnikad

Valgud mängivad organismide elus väga olulist rolli, täites kaitsvaid, struktuurseid, hormonaalseid ja energiafunktsioone. Tagab lihas- ja luukoe kasvu. Valgud annavad teavet raku ehitusest, funktsioonidest ja biokeemilistest omadustest ning on osa väärtuslikest organismile kasulikest toiduainetest (munad, piimatooted, kala, pähklid, kaunviljad, rukis ja nisu). Sellise toidu seeduvust seletatakse selle bioloogilise väärtusega. Võrdse valgukoguse korral on toode, mille väärtus on suurem, kergemini seeditav. Defektsed polümeerid tuleb korpusest eemaldada ja asendada uutega. See protsess toimub rakkudes valkude sünteesi ajal.

Mis on valgud?

Ainult aminohappejääkidest koosnevaid aineid nimetatakse lihtvalkudeks (valkudeks). Vajadusel kasutatakse ära nende energeetilised omadused, mistõttu tervisliku eluviisiga inimesed vajavad sageli lisaks valgu tarbimist. Kompleksvalgud, proteiinid, sisaldavad lihtsat valku ja mittevalgulist osa. Kümme valkudes sisalduvat aminohapet on asendamatud, mis tähendab, et organism ei suuda neid ise sünteesida, need tulevad toidust, ülejäänud kümme aga on asendatavad ehk neid saab tekitada teistest aminohapetest. Nii algab kõigi organismide jaoks elutähtis protsess.

Biosünteesi peamised etapid: kust tulevad valgud?

Uued molekulid tekivad biosünteesi, ühendi keemilise reaktsiooni kaudu. Valkude sünteesil rakus on kaks peamist etappi. See on transkriptsioon ja edastus. Transkriptsioon toimub tuumas. See on lugemine DNA-st (desoksüribonukleiinhape), mis kannab teavet tulevase valgu kohta, RNA-le (ribonukleiinhape), mis kannab selle teabe DNA-st tsütoplasmasse. See on tingitud asjaolust, et DNA ei osale otseselt biosünteesis, see kannab ainult teavet, omamata võimet siseneda tsütoplasmasse, kus sünteesitakse valku, ja täites ainult geneetilise teabe kandja funktsiooni. Transkriptsioon võimaldab lugeda andmeid DNA mallist RNA-sse vastavalt komplementaarsuse põhimõttele.

RNA ja DNA roll protsessis

Niisiis, valkude sünteesi rakkudes käivitab DNA ahel, mis kannab teavet konkreetse valgu kohta ja mida nimetatakse geeniks. DNA ahel rullub lahti transkriptsiooni käigus, see tähendab, et selle heeliks hakkab lagunema lineaarseks molekuliks. DNA-st tuleb teave teisendada RNA-ks. Selles protsessis peaks adeniin muutuma tümiini vastandiks. Tsütosiinil on guaniinipaar, nagu DNA-l. Vastupidiselt adeniinile muutub RNA uratsiiliks, kuna RNA-s sellist nukleotiidi nagu tümiin ei eksisteeri, see lihtsalt asendatakse uratsiili nukleotiidiga. Tsütosiin on guaniini kõrval. Adeniini vastas on uratsiil ja tümiiniga paaris on adeniin. Neid ümberpööratud RNA molekule nimetatakse messenger-RNA-deks (mRNA-deks). Nad on võimelised väljuma tuumast läbi pooride tsütoplasmasse ja ribosoomidesse, mis tegelikult täidavad rakkudes valgusünteesi funktsiooni.

Keerulisest lihtsate sõnadega

Nüüd on valgu polüpeptiidahel kokku pandud aminohappejärjestustest. Transkriptsiooni võib nimetada tulevase valgu kohta teabe lugemiseks DNA matriitsist RNA-le. Seda võib määratleda kui esimest etappi. Pärast seda, kui RNA tuumast lahkub, peab see liikuma ribosoomidesse, kus toimub teine ​​etapp, mida nimetatakse translatsiooniks.

Translatsioon on juba RNA üleminek ehk info ülekandmine nukleotiididelt valgumolekulile, kui RNA ütleb, milline aminohapete järjestus peaks aines olema. Selles järjekorras siseneb messenger RNA tsütoplasmasse ribosoomidesse, mis teostavad valkude sünteesi rakus: A (adeniin) - G (guaniin) - U (uratsiil) - C (tsütosiin) - U (uratsiil) - A (adeniin).

Miks on ribosoome vaja?

Translatsiooni toimumiseks ja selle tulemusena valgu moodustumiseks on vaja selliseid komponente nagu messenger RNA ise, ülekande-RNA ja ribosoomid kui "tehas", kus valk toodetakse. Sel juhul toimib kahte tüüpi RNA: informatsiooniline, mis tekkis tuumas koos DNA-ga, ja transport. Teisel happemolekulil on ristiku välimus. See "ristik" seob aminohappe enda külge ja kannab selle ribosoomidesse. See tähendab, et see transpordib orgaanilised ühendid nende moodustamiseks otse "tehasesse".

Kuidas rRNA töötab

Samuti on olemas ribosoomi RNA-d, mis on osa ribosoomist endast ja teostavad rakus valgusünteesi. Selgub, et ribosoomid on mittemembraansed struktuurid, nagu näiteks tuum või endoplasmaatiline retikulum, vaid need koosnevad lihtsalt valkudest ja ribosomaalsest RNA-st. Mis juhtub, kui nukleotiidide järjestus, see tähendab sõnumitooja RNA, satub ribosoomidesse?

Transfer RNA, mis asub tsütoplasmas, tõmbab aminohapped enda poole. Kust tulevad aminohapped rakus? Ja need tekivad toiduga sissevõetavate valkude lagunemise tulemusena. Need ühendid transporditakse vereringega rakkudesse, kus toodetakse organismile vajalikke valke.

Valkude sünteesi viimane etapp rakkudes

Aminohapped hõljuvad tsütoplasmas nagu ülekande-RNA-d ja kui polüpeptiidahelat otse kokku panna, hakkavad need ülekande-RNA-d nendega ühinema. Kuid mitte igas järjestuses ja mitte iga ülekande-RNA ei saa kombineerida igat tüüpi aminohapetega. Seal on konkreetne sait, mille külge on kinnitatud vajalik aminohape. Teist ülekande-RNA osa nimetatakse antikoodoniks. See element koosneb kolmest nukleotiidist, mis on komplementaarsed messenger-RNA nukleotiidjärjestusega. Üks aminohape nõuab kolme nukleotiidi. Näiteks lihtsuse mõttes koosneb teatud valk ainult kahest aminohappest. On ilmne, et valgud on üldiselt väga pika struktuuriga ja koosnevad paljudest aminohapetest. A - G - U ahelat nimetatakse tripletiks või koodoniks ja sellele kinnitatakse ristiku kujul olev ülekande-RNA, mille lõpus on teatud aminohape. Järgmine kolmik C - U - A ühendatakse teise tRNA-ga, mis sisaldab täiesti erinevat aminohapet, mis on selle järjestusega komplementaarne. Selles järjekorras toimub polüpeptiidahela edasine kokkupanek.

Sünteesi bioloogiline tähtsus

Iga kolmiku ristiku otstes paikneva kahe aminohappe vahel moodustub peptiidside. Selles etapis siseneb ülekande-RNA tsütoplasmasse. Seejärel ühendab kolmikud järgmise ülekande-RNA teise aminohappega, mis moodustab kahe eelmisega polüpeptiidahela. Seda protsessi korratakse, kuni saavutatakse vajalik aminohappejärjestus. Nii toimub rakus valkude süntees ning tekivad ensüümid, hormoonid, vereained jne. Mitte iga rakk ei tooda ühtegi valku. Iga rakk suudab toota spetsiifilist valku. Näiteks hemoglobiin moodustub punastes verelibledes ja kõhunäärme rakud sünteesivad hormoone ja erinevaid ensüüme, mis lagundavad kehasse sisenevat toitu.

Lihastes moodustuvad valgud aktiin ja müosiin. Nagu näete, on valkude sünteesi protsess rakkudes mitmeastmeline ja keeruline, mis näitab selle tähtsust ja vajalikkust kõigi elusolendite jaoks.