Войти
Закрыть

Подвоєння ДНК. Репарація пошкоджень ДНК

9 Клас

Однією з унікальних й неповторних властивостей молекул ДНК є їхня здатність до самоподвоєння (реплікації). З однієї материнської ДНК утворюється дві дочірні молекули ДНК. Цей процес відбувається в ядрі (або нуклеоїді) клітин перед їхнім поділом і забезпечує передачу генетичної інформації з покоління в покоління. Механізм реплікації в організмів різних класів дещо різниться, проте його основа однакова для всіх. Головними принципами реплікації є: • комплементарність - до нуклеотидів кожного материнського ланцюга приєднуються вільні нуклеотиди на основі А = Т, а Г = Ц; • напівконсервативність - кожна з двох дочірніх молекул ДНК одержує один ланцюг від материнської молекули, а другий - синтезується з нуклеотидів; • антипаралельність - на одному ланцюзі синтез здійснюється в одному напрямку, а на іншому - в протилежному. Реплікація - складний багатоетапний процес, в якому беруть участь багато ферментів (іл. 68). Процес починається з того, що певні ферменти розкручують спіральну молекулу ДНК, після чого до неї приєднуються білки, які не дають молекулі знову згорнутись. Інші ферменти розщеплюють ДНК на два окремі ланцюги з утворенням реплікаційної вилки. Далі до кожного з материнських ланцюгів приєднуються ДНК-полімерази, що каталізують утворення нових дочірніх ланцюгів. Ці ферменти здатні також виправляти можливі помилки реплікації та перевіряти комплементарність. Синтез нових ланцюгів відбувається асиметрично, тобто один з них синтезується безперервно, інший ланцюг будується в протилежному напрямку і короткими фрагментами. Після завершення реплікації з однієї молекули ДНК утворюються дві ідентичні, які скручуються у подвійну спіраль....
0 Переглянути

Генетичний код. Біосинтез білка

9 Клас

Код (від лат. codex - звіт законів) - система умовних знаків для передачі, обробки та збереження інформації. Наприклад, у інтернаціональному телеграфному коді кожній літері чи цифрі відповідає певна комбінація тривалості імпульсів струму, а на письмі - крапок й тире. На сьогодні в суспільстві використовуються штрихкод, двійковий код, QR-код, PLU-код та ін. А що і як шифрується за допомогою генетичного коду? ЗМІСТ Які особливості генетичного коду? ГЕНЕТИЧНИЙ КОД - система запису спадкової інформації про амінокислотний склад білків у молекулах нуклеїнових кислот у вигляді послідовностей нуклеотидів. Ця послідовність визначає порядок розташування амінокислотних залишків у поліпептидному ланцюзі під час його синтезу. БІОСИНТЕЗ БІЛКІВ - сукупність процесів утворення молекул білків з амінокислот на основі інформації генів ДНК. Біосинтез білків є дуже складним процесом, потребує значних затрат енергії і відбувається за участі багатьох ферментів. Основними етапами біосинтезу білків є транскрипція й трансляція (іл. 66). Транскрипція - переписування інформації про первинну структуру білка з молекули ДНК на молекулу попередника іРНК (про-іРНК), що здійснюється в цитоплазмі (у прокаріотів) або в ядрі (в еукаріотів). Під час утворення про-іРНК одночасно відбувається її дозрівання (процесинг іРНК). Воно полягає в наданні РНК стабільності, захисті від ферментів, можливості переміщення з ядра та участі у трансляції. Зріла іРНК крізь ядерні пори надходить у цитоплазму (експорт іРНК). Трансляція (лат. translatio — перенесення) - сукупність процесів перетворення спадкової інформації іРНК у білок первинної структури (іл. 67). Трансляція відбувається на рибосомах. З однією молекулою іРНК можуть водночас зв’язуватися кілька рибосом з утворенням полірибосоми (полісоми)....
0 Переглянути

Транскрипція. Основні типи РНК

9 Клас

Експресії (від лат. expressio - вираження) бувають різними. За створення нових поетичних експресій в американській пісенній традиції лауреатом Нобелівської премії з літератури у 2016 р. став Боб Ділан. Всесвітньо відома картина «Синій кінь» прославила художню експресію німецького живописця Ф. Марка. Літературна експресія властива творам таких відомих українських письменників, як В. Стефаник, О. Турянський, М. Хвильовий. А що таке експресія в молекулярній біології? ЗМІСТ Які особливості вирізняють біологічну експресію генів? Експресія генів - процеси використання спадкової інформації генів для синтезу функціональних продуктів — молекул РНК та білків. Якщо кінцевим продуктом експресії генів є білок, то процес експресії називається біосинтезом білків, а ген - білковим. Інформація з таких генів переписується на іРНК, що переносить її до рибосом. На цих органелах у процесі трансляції синтезуються білки. Якщо на генах ДНК відбувається синтез транспортних РНК, то це гени тРНК, якщо синтез рибосомальних РНК - то це гени рРНК. Біосинтез РНК називається транскрипцією. Таким чином, завдяки експресії генів у клітинах з’являються білки, іРНК, тРНК і рРНК. Процес експресії генів властивий усім неклітинним формам життя та клітинним організмам, але першим для реалізації генетичної інформації потрібна клітина хазяїна. Реалізація спадкової інформації потребує великих затрат енергії АТФ, задіює велику кількість ферментів та структур клітини. Експресія генів активно регулюється і є основою росту й розвитку клітин та їхньої адаптації до умов навколишнього середовища. На реалізацію спадкової інформації впливають як внутрішні (гормони, фактори росту), так і зовнішні (температура, випромінювання, антибіотики) (іл. 61). Так, гальмівну дію на синтез РНК чинить аманітин - отруйна речовина із блідої поганки, що діє на РНК-полімеразу і блокує синтез іРНК (іл. 62)....
0 Переглянути

Хромосоми, їхні функції та будова

9 Клас

ХРОМОСОМИ (від грец. хроматос - забарвлений, сома - тільце) - структури клітин еукаріотів, що забезпечують збереження, розподіл та передачу спадкової інформації. Частіше за інших першовідкривачем хромосом називають німецького анатома В. Флеммінга (1843-1905). Саме він застосував анілінові барвники для обробки ядерних структур. Термін «хромосоми» в 1888 р. ввів у науковий обіг Г. Вальдеєр (1836-1921). Ці дослідження започаткували цитогенетеку - розділ, що вивчає роль хромосом у спадковості. Хромосоми формуються з ядерного матеріалу хроматину перед поділом клітин. У їхньому складі основна частка припадає на ДНК та ядерні білки. Нуклеотиди ДНК кодують спадкову інформацію, а ядерні білки-гістони організовують компактне просторове розташування молекул ДНК для зберігання цієї інформації. Перед поділом клітини однохроматидні хромосоми подвоюються, ущільнюються й стають двохроматидними. Відбуваються ці процеси для розподілу й передачі спадкової інформації наступному поколінню клітин. Кількість хромосом у клітинах еукаріотів різних видів є різною і не залежить від рівня організації, а також не завжди вказує на філогенетичну спорідненість (табл. 5). Основні функції хромосом взаємопов’язані з будовою. Для збереження, розподілу та передачі спадкової інформації в хромосомах наявні такі елементи будови, як сайти початку реплікації, центромери і теломери. Сайти початку реплікації - послідовність нуклеотидів, що визначає початок самоподвоєння молекули ДНК. Центромера - частина хромосоми, що поділяє її на два плеча. На ній розташовуються білки-кінетохори, до яких під час розподілу генетичного матеріалу прикріплюються нитки веретена поділу. Теломери - ділянки на кінцях лінійних хромосом, що перешкоджають їх з’єднанню між собою та відновленню за допомогою ферменту теломерази втрачених після поділу ділянок (іл. 58)....
0 Переглянути

Геном про- та еукаріотів

9 Клас

Досліджуючи геном бактерії Mycoplasma mycoides, вчені виявили 901 ген, з яких корисними, на їхню думку, є лише 473. Така кількість є найменшою відомою необхідною кількістю для виконання клітиною всіх життєво важливих функцій. Сконструювавши геном й штучну бактерію JCVI-syn3.0, що не містили жодного зайвого гена, вчені виявили, що без «надлишкової ДНК» клітина не спроможна жити. Як ви гадаєте, чому? ЗМІСТ Як організований геном організмів? ГЕНОМ - сукупність спадкової інформації у клітинах організму певного виду. Геном поєднує основні компоненти, якими є структурні й регуляторні гени та нефункціональні (некодувальні) послідовності ДНК. Геноми клітинних організмів побудовані з ДНК, і лише окрема група вірусів мають геноми із РНК. Розділ біології, що вивчає геноми, називається геномікою. Спадкова інформація клітин міститься не лише в нуклеоїді та ядрі, а й у структурах цитоплазми. У прокаріотів - це плазміди (малі молекули ДНК в цитоплазмі), в клітинах еукаріотів - мітохондрії й хлоропласти, що мають власні ДНК. Тому в клітинах еукаріотів окрім ядерного геному розрізняють ще мітохондріальний й пластидний геноми. Розмір геному має тенденцію до збільшення в міру ускладнення організмів. Так, геном кишкової палички налічує 4,6 млн, геном дрозофіли - 130 млн, а геном людини - 3,2 млрд пар нуклеотидів. Зростання розмірів геному супроводжується збільшенням кількості генів. Так, в кишкової палички структурних генів близько 1 тисячі, у дрозофіли - до 10 тисяч, а в людини - 20-25 тисяч. Проте факти вказують на те, що розмір геному не завжди відповідає еволюційній складності організму. Так, найбільший геном виявлено в рослини вороняче око (Paris japonica). У ньому 149 млрд пар нуклеотидів (іл. 54). До цього відкриття найбільшим геномом вважався геном дводишної риби протоптеруса (Protopterus aethiopicus) - 130 млрд пар нуклеотидів....
0 Переглянути

Ген та його будова

9 Клас

ГЕН (від грец. генос - рід, походження) - це ділянка ДНК, що містить інформацію про первинну структуру молекули білка або РНК і визначає можливість розвитку ознаки. Карі очі людини, блакитний колір крові кальмара, товстий стовбур баобаба, отруйність мухомора зеленого - все це визначається властивостями закодованих білків, що синтезуються в клітинах. Уявлення про ген як про спадковий фактор істотно змінювалися й доповнювалися. У 1865 р. Г. Мендель довів існування спадкових «задатків», які данський генетик В. Йогансен в 1909 р. назвав генами. У першій третині ХХ ст. завдяки генетичним дослідженням дрозофіл Т. Х. Морган установив, що гени лінійно розташовані в хромосомах ядра, вони можуть зазнавати мутацій, і під час передачі від батьків до нащадків відбувається їх перерозподіл - рекомбінація (іл. 52). На початку 40-х років XX ст. дослідження гриба нейроспори (Neurospora crassa) дало змогу сформулювати поняття про гени як ділянки ДНК, а відкриття Дж. Уотсоном і Ф. Кріком просторової структури ДНК у 1953 р. розпочало бурхливий розвиток молекулярної біології гена. Незабаром було розкрито способи запису генетичної інформації (Р. В. Холлі, Г. Г. Корана, М. В. Ніренберг) і механізми її збереження та реалізації (С. Очоа, А. Корнберг). У подальшому були досліджені особливості організації генетичного матеріалу у прокаріотів, еукаріотів і вірусів, клітинних органел - мітохондрій і хлоропластів, механізми контролю діяльності генів (Ф. Жакоб, А. Львов, Ж. Моно), відкрито мобільні генетичні елементи (Б. Мак-Клінток), переривчасту структуру генів (Р. Робертс, Ф. Шарп), розшифровано структуру геномів ряду організмів. Уже понад 150 років науковці вивчають гени, зроблені наукові відкриття, що пояснюють структуру, властивості, взаємодію генів, але пошуки відповідей на запитання «Що таке ген?» тривають....
0 Переглянути

Узагальнення теми 3. Принципи функціонування клітини

9 Клас

КЛІТИНА (від лат. cellula - комірка) - елементарна відкрита біологічна система із власним метаболізмом та процесами життєдіяльності, що здійснюються у взаємозв’язку із навколишнім середовищем. Основними принципами життєдіяльності клітини є відкритість, упорядкованість, взаємозв’язок із зовнішнім середовищем, структурно-функціональна цілісність (табл. 4)....
0 Переглянути

Хемосинтез. Потік речовин, енергії та інформації з клітини

9 Клас

Сергій Миколайович Виноградський (1856-1953) - геніальний український мікробіолог, вперше довів, що клітини здатні утворювати органічні речовини не тільки за рахунок світлової енергії, а й за допомогою хімічної енергії окисно-відновних реакцій. Енергія, що утворюється при цьому, використовується для фіксації вуглекислого газу й утворення глюкози. Відкрите ним явище було названо хемосинтезом. 25 травня 2012 р. в м. Городку на Хмельниччині було відкрито пам’ятник знаменитому співвітчизнику. ЗМІСТ Які особливості та значення хемосинтезу? ХЕМОСИНТЕЗ — процес утворення органічних речовин із неорганічних завдяки енергії, яка вивільняється під час перетворення неорганічних речовин. Цей процес здійснюють хемоавтотрофні бактерії: нітрифікуючі бактерії (окиснюють амоніак до нітритної, а потім до нітратної кислоти), залізобактерії (перетворюють сполуки двовалентного Феруму на сполуки тривалентного Феруму) та сіркобактерії (окиснюють сірководень до сульфатів) (іл. 50). Вивільнена енергія акумулюється в клітинах бактерій у формі АТФ. Хемосинтез відбувається аналогічно темновій фазі фотосинтезу. Особливостями хемосинтезу, які відрізняють його від фотосинтезу, є те, що цей процес: а) здійснюється без участі світла; б) відбувається з використанням кисню, тобто це аеробний процес. Джерелом активного Гідрогену для відновлення НАДФ+, як і у фототрофів, є вода. У планетарному масштабі хемосинтез становить не більш ніж 1 % фотосинтезу, проте він має велике значення для біологічного колообігу та геохімічних перетворень. Значення хемотрофів є важливим в природі, оскільки вони забезпечують колообіг речовин (нітрифікуючі бактерії), беруть участь в утворенні гірських порід (сіркобактерії, які утворюють вільну сірку), спричиняють корозію металів (залізобактерії). Хемоавтотрофні організми можуть жити в океанах на великих глибинах, де є отруйний сірководень. Вони окиснюють його і отримують органічні речовини для життєдіяльності. Хемосинтезуючі бактерії, що окиснюють сполуки Феруму, Мангану, поширені й у прісних водоймах. Імовірно, що саме з їх участю упродовж мільйонів років на дні боліт й озер утворилися поклади залізних та манганових руд....
0 Переглянути

Фотосинтез: світлова та темнова фази

9 Клас

Зелений колір досить часто згадується у віршах поетів. Так, у Богдана-Ігоря Антонича є рядки: «...поезії кипучої і мудрої, мов зелень», «.завія зелені, пожежа зелені», «...рослинних рік підноситься зелена повінь». Зелений колір - це колір оновлення, символ молодості, спокою, колір природи. А чому рослини зелені? ЗМІСТ Якими є умови фотосинтезу? Фотосинтез (від грец. фото - світло, синтезіс - поєднання) - надзвичайно складна сукупність процесів пластичного обміну. Науковці виокремлюють три типи фотосинтезу: кисневий (з виділенням молекулярного кисню у рослин й ціанобактерій), безкисневий (за участі бактеріохлорофілів в анаеробних умовах без виділення кисню у фотобактерій) та безхлорофільний (за участі бактеріородопсинів у архей). На глибині 2,4 км виявлено зелені сіркобактерії GSB1, які замість сонячного світла використовують слабкі промені чорних курців. Але, як писав К. Свенсон у монографії, присвяченій клітинам: «Первинним джерелом енергії для живої природи є та частка енергії, яку називають видимим світлом». Найпоширенішим у живій природі є кисневий фотосинтез, для якого потрібні енергія світла, вуглекислий газ, вода, ферменти та хлорофіл. Світло для фотосинтезу поглинається хлорофілом, вода доставляється в клітини крізь пори клітинної стінки, вуглекислий газ надходить в клітини шляхом дифузії....
0 Переглянути

Клітинне дихання, його біохімічні механізми

9 Клас

Визначте послідовність процесів травлення в організмі людини після того, як в її ротову порожнину потрапив шматочок шоколадно-бананового торта: г) порожнинне травлення у дванадцятипалій кишці білків, жирів й вуглеводів; e1) повільне подрібнення їжі та її зволоження; н) розщеплення амілазами слини вуглеводів, що є в торті; е2) склеювання їжі у харчові грудочки та їхнє переміщення стравоходом до шлунка; і) остаточне пристінне травлення складних молекул та всмоктування малих молекул у кров та лімфу; р) розщеплення у шлунку бісквітних білків та жирів молока; я) транспортування амінокислот, жирних кислот і глюкози до клітин, що відбувається за допомогою крові й лімфи. Яке слово отримали? ЗМІСТ Яке біологічне значення клітинного дихання? Основні поживні речовини для клітин - це амінокислоти, жирні кислоти й глюкоза. Дихання є процесом, за якого ці речовини розщеплюються й вивільняють хімічну енергію. Виокремлюють два основні типи клітинного дихання: анаеробний та аеробний. АНАЕРОБНЕ ДИХАННЯ - сукупність процесів, які здійснюють біологічне окиснення поживних речовин і отримання енергії за відсутності кисню. Характерне для клітин організмів, які живуть в безкисневих умовах (наприклад, молочнокислі бактерії, паразитичні черви, глибоководні безхребетні). У клітинах аеробних організмів цей механізм завжди передує кисневому розщепленню поживних речовин. За анаеробного дихання кінцевим продуктом є органічні молекули молочної кислоти (C3H6O3). Під час анаеробного дихання виділяється значно менше енергії, ніж під час аеробного. АЕРОБНЕ ДИХАННЯ - сукупність процесів біологічного окиснення поживних речовин і отримання енергії за участі кисню. Розщеплення органічних речовин відбувається з утворенням кінцевих продуктів окиснення Н2О і СО2. Аеробне дихання характерне для переважної більшості еукаріотичних клітин. Починається гліколізом у цитоплазмі й продовжується в мітохондріях. Аеробне окиснення відбувається з використанням кисню як акцептора (приймача) електронів й протонів Гідрогену з утворенням води. Аеробне дихання - найдосконаліший спосіб отримання енергії. Його енергетичний ефект приблизно в 20 разів більший, ніж під час анаеробного дихання....
0 Переглянути
Вперед
1 ... 177 178 179 180 181 182 183 184 185 ... 343
Назад

Навігація