Репликация днк у бактерий егэ

в условии
в решении
в тексте к заданию
в атрибутах

Категория:

Атрибут:

Всего: 106    1–20 | 21–40 | 41–60 | 61–80 …

Добавить в вариант

Всего: 106    1–20 | 21–40 | 41–60 | 61–80 …

И транскрипция, и трансляция относятся к матричным биосинтезам. Матричным биосинтезом называется синтез
биополимеров (нуклеиновых кислот, белков) на матрице — нуклеиновой кислоте ДНК или РНК. Процессы матричного биосинтеза относятся к пластическому обмену: клетка расходует энергию АТФ.

Матричный синтез можно представить как создание копии исходной информации на несколько другом или новом
«генетическом языке». Скоро вы все поймете — мы научимся достраивать по одной цепи ДНК другую, переводить РНК в ДНК
и наоборот, синтезировать белок с иРНК на рибосоме. В данной статье вас ждут подробные примеры решения задач, генетический словарик пригодится — перерисуйте его себе

Возьмем 3 абстрактных нуклеотида ДНК (триплет) — АТЦ. На иРНК этим нуклеотидам будут соответствовать — УАГ (кодон иРНК).
тРНК, комплементарная иРНК, будет иметь запись — АУЦ (антикодон тРНК). Три нуклеотида в зависимости от своего расположения
будут называться по-разному: триплет, кодон и антикодон. Обратите на это особое внимание.

Репликация ДНК — удвоение, дупликация (лат. replicatio — возобновление, лат. duplicatio — удвоение)

Процесс синтеза дочерней молекулы ДНК по матрице родительской ДНК. Нуклеотиды достраивает фермент ДНК-полимераза по
принципу комплементарности. Переводя действия данного фермента на наш язык, он следует следующему правилу: А (аденин) переводит в Т (тимин), Г (гуанин) — в Ц (цитозин).

Удвоение ДНК происходит в синтетическом периоде интерфазы. При этом общее число хромосом не меняется, однако каждая из них
содержит к началу деления две молекулы ДНК: это необходимо для равномерного распределения генетического материала между
дочерними клетками.

Транскрипция (лат. transcriptio — переписывание)

Транскрипция представляет собой синтез информационной РНК (иРНК) по матрице ДНК. Несомненно, транскрипция происходит
в соответствии с принципом комплементарности азотистых оснований: А — У, Т — А, Г — Ц, Ц — Г (загляните в «генетический словарик»
выше).

До начала непосредственно транскрипции происходит подготовительный этап: фермент РНК-полимераза узнает особый участок молекулы ДНК — промотор и связывается с ним. После связывания с промотором происходит раскручивание молекулы ДНК, состоящей из двух
цепей: транскрибируемой и смысловой. В процессе транскрипции принимает участие только транскрибируемая цепь ДНК.

Транскрипция осуществляется в несколько этапов:

• Инициация (лат. injicere — вызывать)

Образуется несколько начальных кодонов иРНК.

• Элонгация (лат. elongare — удлинять)

Нити ДНК последовательно расплетаются, освобождая место для передвигающейся РНК-полимеразы. Молекула иРНК
быстро растет.

• Терминация (лат. terminalis — заключительный)

Достигая особого участка цепи ДНК — терминатора, РНК-полимераза получает сигнал к прекращению синтеза иРНК. Транскрипция завершается. Синтезированная иРНК направляется из ядра в цитоплазму.

Трансляция (от лат. translatio — перенос, перемещение)

Куда же отправляется новосинтезированная иРНК в процессе транскрипции? На следующую ступень — в процесс трансляции.
Он заключается в синтезе белка на рибосоме по матрице иРНК. Последовательность кодонов иРНК переводится в последовательность
аминокислот.

Перед процессом трансляции происходит подготовительный этап, на котором аминокислоты присоединяются к соответствующим молекулам тРНК. Трансляцию можно разделить на несколько стадий:

• Инициация

Информационная РНК (иРНК, синоним — мРНК (матричная РНК)) присоединяется к рибосоме, состоящей из двух субъединиц.
Замечу, что вне процесса трансляции субъединицы рибосом находятся в разобранном состоянии.

Первый кодон иРНК, старт-кодон, АУГ оказывается в центре рибосомы, после чего тРНК приносит аминокислоту,
соответствующую кодону АУГ — метионин.

• Элонгация

Рибосома делает шаг, и иРНК продвигается на один кодон: такое в фазу элонгации происходит десятки тысяч раз.
Молекулы тРНК приносят новые аминокислоты, соответствующие кодонам иРНК. Аминокислоты соединяются друг с другом: между ними образуются пептидные связи, молекула белка растет.

Доставка нужных аминокислот осуществляется благодаря точному соответствию 3 нуклеотидов (кодона) иРНК 3 нуклеотидам (антикодону) тРНК. Язык перевода между иРНК и тРНК выглядит как: А (аденин) — У (урацил), Г (гуанин) — Ц (цитозин).
В основе этого также лежит принцип комплементарности.



Движение рибосомы вдоль молекулы иРНК называется транслокация. Нередко в клетке множество рибосом садятся на одну молекулу
иРНК одновременно — образующаяся при этом структура называется полирибосома (полисома). В результате происходит одновременный синтез множества одинаковых белков.



• Терминация

Синтез белка — полипептидной цепи из аминокислот — в определенный момент завершатся. Сигналом к этому служит попадание
в центр рибосомы одного из так называемых стоп-кодонов: УАГ, УГА, УАА. Они относятся к нонсенс-кодонам (бессмысленным), которые не кодируют ни одну аминокислоту. Их функция — завершить синтез белка.

Существует специальная таблица для перевода кодонов иРНК в аминокислоты. Пользоваться ей очень просто, если вы запомните, что
кодон состоит из 3 нуклеотидов. Первый нуклеотид берется из левого вертикального столбика, второй — из верхнего горизонтального,
третий — из правого вертикального столбика. На пересечении всех линий, идущих от них, и находится нужная вам аминокислота

Давайте потренируемся: кодону ЦАЦ соответствует аминокислота Гис, кодону ЦАА — Глн. Попробуйте самостоятельно найти
аминокислоты, которые кодируют кодоны ГЦУ, ААА, УАА.

Кодону ГЦУ соответствует аминокислота — Ала, ААА — Лиз. Напротив кодона УАА в таблице вы должны были обнаружить прочерк:
это один из трех нонсенс-кодонов, завершающих синтез белка.

Примеры решения задачи №1

Без практики теория мертва, так что скорее решим задачи! В первых двух задачах будем пользоваться таблицей генетического кода (по иРНК),
приведенной вверху.

«Фрагмент цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ЦГА-ТГГ-ТЦЦ-ГАЦ. Определите последовательность нуклеотидов
во второй цепочке ДНК, последовательность нуклеотидов на иРНК, антикодоны
соответствующих тРНК и аминокислотную последовательность соответствующего фрагмента молекулы белка, используя таблицу генетического кода»

Объяснение:

По принципу комплементарности мы нашли вторую цепочку ДНК: ГЦТ-АЦЦ-АГГ-ЦТГ. Мы использовали следующие правила при нахождении второй нити
ДНК: А-Т, Т-А, Г-Ц, Ц-Г.

Вернемся к первой цепочке, и именно от нее пойдем к иРНК: ГЦУ-АЦЦ-АГГ-ЦУГ. Мы использовали следующие правила при переводе ДНК в иРНК:
А-У, Т-А, Г-Ц, Ц-Г.

Зная последовательность нуклеотидов иРНК, легко найдем тРНК: ЦГА, УГГ, УЦЦ, ГАЦ. Мы использовали следующие правила перевода иРНК в тРНК:
А-У, У-А, Г-Ц, Ц-Г. Обратите внимание, что антикодоны тРНК мы разделяем запятыми, в отличие кодонов иРНК. Это связано с тем, что
тРНК представляют собой отдельные молекулы (в виде клеверного листа), а не линейную структуру (как ДНК, иРНК).

Пример решения задачи №2

«Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент цепи ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет
следующую последовательность нуклеотидов: ТАГ-ЦАА-АЦГ-ГЦТ-АЦЦ. Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется
на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет соответствует антикодону
тРНК»

Обратите свое пристальное внимание на слова «Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент цепи ДНК, на которой
синтезируется участок центральной петли тРНК «. Эта фраза кардинально меняет ход решения задачи: мы получаем право напрямую и сразу
синтезировать с ДНК фрагмент тРНК — другой подход здесь будет считаться ошибкой.

Итак, синтезируем напрямую с ДНК фрагмент молекулы тРНК: АУЦ-ГУУ-УГЦ-ЦГА-УГГ. Это не отдельные молекулы тРНК (как было
в предыдущей задаче), поэтому не следует разделять их запятой — мы записываем их линейно через тире.

Третий триплет ДНК — АЦГ соответствует антикодону тРНК — УГЦ. Однако мы пользуемся таблицей генетического кода по иРНК,
так что переведем антикодон тРНК — УГЦ в кодон иРНК — АЦГ. Теперь очевидно, что аминокислота кодируемая АЦГ — Тре.

Пример решения задачи №3

Длина фрагмента молекулы ДНК составляет 150 нуклеотидов. Найдите число триплетов ДНК, кодонов иРНК, антикодонов тРНК и
аминокислот, соответствующих данному фрагменту. Известно, что аденин составляет 20% в данном фрагменте (двухцепочечной
молекуле ДНК), найдите содержание в процентах остальных нуклеотидов.

Один триплет ДНК состоит из 3 нуклеотидов, следовательно, 150 нуклеотидов составляют 50 триплетов ДНК (150 / 3). Каждый триплет ДНК
соответствует одному кодону иРНК, который в свою очередь соответствует одному антикодону тРНК — так что их тоже по 50.

По правилу Чаргаффа: количество аденина = количеству тимина, цитозина = гуанина. Аденина 20%, значит и тимина также 20%.
100% — (20%+20%) = 60% — столько приходится на оставшиеся цитозин и гуанин. Поскольку их процент содержания равен, то
на каждый приходится по 30%.

Теперь мы украсили теорию практикой. Что может быть лучше при изучении новой темы?

На данном занятии мы пройдем вопросы по теме «ДНК» из разных сборников по подготовке к ЕГЭ по Биологии 2022 года.

Задание 1:
Все перечисленные понятия, кроме двух, можно использовать для характеристики молекулы ДНК. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны
1) репликация;
2) урацил;
3) триплет;
4) трансляция;
5) тимин.

Установите последовательность этапов репликации молекулы ДНК. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр.
1) разрыв водородных связей;
2) ДНК-полимераза по отстающей цепив направлении 3′ → 5′ копирует отдельные фрагменты по мере раскручивания молекулы ДНК;
3) образуются две цепи ДНК, каждая из которых состоит из «материнской» и «дочерней» цепи;
4) фермент хеликаза раскручивает двойную спираль ДНК;
5) ДНК — полимераза по лидирующей цепи в направлении 3′ → 5′ и по принципу комплементарности присоединяет соответствующие нуклеотиды;
6) фермент лигаза сшивает отдельные фрагменты.

Решение:
В этом задании тестовой части ЕГЭ нужно установить верную последовательность репликации ДНК.
В общем, первый этап заключается в раскручивании двойной цепи ДНК с помощью фермента хеликазы → с разрывом водородных связей между комплементарными нуклеотидами → далее фермент ДНК-полимераза в направлении 3’ – 5’ присоединяет соответствующие нуклеотиды → после идет копирование отдельных фрагментов по мере раскручивания ДНК → фермент лигаза сшивает эти фрагменты → наконец, образуются две цепочки ДНК, каждая из которых состоит из материнской и дочерней цепочек.
Ответ: 415263

Задание 3:
Найдите ошибки в приведенном тексте «ДНК». Укажите номера предложений, в которых сделаны ошибки, исправьте их. Дайте правильную формулировку.
(1)Информация о последовательности аминокислот, составляющих первичную структуру белка, заключена в ДНК. (2)ДНК находится в цитоплазме клеток. (3)Молекула ДНК состоит из мономеров – аминокислот. (4)Каждый мономер содержит остаток фосфорной кислоты, сахар – дезоксирибозу и одно из четырех азотистых оснований. (5)Молекула ДНК состоит из двух закрученных цепей. (6)Цепи в молекуле ДНК противоположно направлены. (7)Напротив аденина одной цепи всегда располагается урацил другой цепи, напротив гуанина – цитозин.

Решение:
Здесь ошибки даны в следующих предложениях:
2 – ДНК содержится не в цитоплазме, а в ядре;
3 – Молекула ДНК состоит не из аминокислот, а из нуклеотидов;
7 – Напротив аденина располагается не урацил, а тимин.
Урацил комплементарен аденину в молекуле РНК.

Задание 4:
Найдите ошибки в приведенном тексте «ДНК». Укажите номера предложений, в которых сделаны ошибки, исправьте их. Дайте правильную формулировку.
(1)Молекула ДНК состоит из двух спирально закрученных цепей. (2)При этом аденин образует три водородные связи с тимином, а гуанин – две водородные связи с цитозином. (3)Молекулы ДНК прокариот линейные, и эукариот – кольцевые. (4)Функции ДНК – это хранение и передача наследственной информации. (5)Молекула ДНК, в отличие отмолекулы РНК, не способна к репликации.

Решение:
Номера предложений в которых допущены ошибки:
2 – Аденин образует с тимином две водородные связи, а гуанин с цитозином – три водородные связи;
3 – Молекулы ДНК прокариот кольцевые, а эукариот – линейные;
5 – Молекула ДНК, в отличие от РНК, СПОСОБНА к репликации.

Задание 5:
Выберите три верных ответа из шести и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Выберите особенности строения молекулы ДНК.
1) одноцепочечная молекула;
2) содержит урациловый нуклеотид;
3) двуцепочечная молекула;
4) спиралевидная молекула;
5) содержит рибозу;
6) цепи удерживаются водородными связями.

Решение:
ДНК – это двуцепочечная молекула, имеющая вид спирали, в которой находятся 4 вида нуклеотидов – аденин, тимин, гуанин, цитозин, которые удерживаются по принципу комплементарности благодаря водородным связям.
Подходят пункты 3,4,6.

Задание 6:
Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, можно использовать для описания молекулы ДНК. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
1) состоит из двух цепей, образующих спираль;
2) содержит нуклеотиды АТГЦ;
3) в состав входит сахар рибоза;
4) реплицируется;
5) участвует в процессе трансляции.

Решение:
В данном вопросе нас просят найти два признака, которые НЕ соответствуют ДНК:
Во первых, это наличие рибозы(это пятиуглеродный сахар входит в состав РНК);
Во вторых, это участие в процессе трансляции(это сборка полипептидной цепи на рибосоме).
Ответ: 35

Задание 7:
Выберите два верных ответа из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Модель молекулы ДНК построили
1) Эрвин Чаргафф;
2) Розалинда Франклин;
3) Джеймс Уотсон;
4) Морис Уилкинс;
5) Френсис Крик.

Решение:
В Королевском колледже(Лондон) Розалинд Франклин и Морис Уилкинс изучали ДНК. Уилкинс и Франклин использовали дифракцию рентгеновских лучей в качестве основного инструмента — пуская рентгеновские лучи через молекулу, они получали теневую картину структуры молекулы по тому, как рентгеновские лучи отражались от ее составных частей.
6 мая 1952 года Розалинд Франклин сфотографировала свою пятьдесят первую рентгеновскую дифракционную картину дезоксирибонуклеиновой кислоты, или ДНК.

А 28 февраля 1953 года ученые Кембриджского университета Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик объявили, что они определили двухспиральную структуру ДНК, молекулы, содержащей человеческие гены.
Эрвин Чаргафф – это американский биохимик, который первым доказал, что количество адениновых остатков ДНК равно количеству тиминовых остатков, а гуаниновых – числу цитозиновых(правило Чаргаффа), а также первым начал изучать денатурацию ДНК.
Ответ 35.

Задание 8:
Какие особенности строения ДНК подтверждают гипотезу о том, что ДНК хранит и передает наследственную информацию?

Решение:
Данное задание предусматривает объяснение способности ДНК к хранению и передаче наследственной информации, и ответ должен выглядеть так:
1) ДНК построена по принципу двойной спирали в соответствии с принципом комплементарности и состоит из структурных элементов – нуклеотидов;
2) Способность ДНК к репликации(самовоспроизведению) подтверждает гипотезу о том, что именно она передает наследственную информацию.

Задание 9:
Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они допущены, объясните их.
(1)Молекула ДНК состоит из мономеров – нуклеотидов. (2)Каждый нуклеотид ДНК состоит из азотистого основания, углевода рибозы и остатка фосфорной кислоты. (3)Нуклеотиды двух цепей ДНК связаны нековалентными водородными связями по правилу комплементарности. (4)Четыре нуклеотида в цепи молекулы ДНК кодируют одну аминокислоту в молекуле белка, информация о строении которого заложена в гене. (5)ДНК контролирует синтез иРНК на одной из своих цепей. (6)Процесс синтеза иРНК на матрице ДНК называют трансляцией.

Решение:
Ошибки допущены в следующих предложениях:
2 – Каждый нуклеотид ДНК состоит из азотистого основания, углевода ДЕЗОКСИРИБОЗЫ и остатка фосфорной кислоты;
4 – ТРИ нуклеотида в цепи молекулы ДНК кодируют одну аминокислоту в молекуле белка, информация о строении которого заложена в гене;
6 – Процесс синтеза иРНК на матрице ДНК называют ТРАНСКРИПЦИЕЙ.

Задание 10:
Хромосомный набор соматических клеток редиса равен 18. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в клетках кончика корня в метафазе и конце телофазы митоза. Ответ поясните. Какие процессы происходят с хромосомами в эти фазы?

Решение:
Для выполнения данного типового вопроса необходимо вспомнить тему «Митотическое деление клетки(Митоз)».
В условии указано, что хромосомный набор соматических клеток редиса равен 18.
Соматические клетки – это диплоидные клетки, которые делятся с помощью митоза(непрямое деление клетки).
Чтобы правильно оформить ответ на этот вопрос, который входит в состав второй части ЕГЭ по Биологии, его нужно расписать по пунктам:
1) в метафазе митоза число Х(хромосом) – 18.
Пояснение: в интерфазе митоза(S — фаза) происходит удвоение числа ДНК(НЕ хромосом!), и в метафазе это количество не изменяется.
2) в метафазе митоза число молекул ДНК – 36.
Пояснение: Как было указано выше, в синтетической фазе интерфазы произошло удвоение количества ДНК в два раза, то есть 18 * 2 = 36.
3) в метафазе хромосомы двухроматидные(состоят из двух молекул ДНК).
Пояснение: Это логично, так как произошло удвоение молекул дезоксирибонуклеиновой кислоты.
4) в метафазе гомологичные хромосомы выстраиваются по экватору клетки, образуя метафазную пластинку.
Пояснение:
Этот пункт необходимо расписать, так как общие явления для той или иной фазы являются важными аспектами ответа и повышают общий балл.
5) в конце телофазы в каждой клетке число хромосом – 18.
Пояснение:
Телофаза – это последняя фаза митоза, в которой происходит полное разделение одной материнской клетки на две дочерние. В итоге, каждая клетка должна получить такое число хромосом, что и та, из которой они образовались.

Задание 11:
Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, можно использовать для описания молекулы ДНК. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
1) обычно содержат рибозу;
2) в состав входят аденин, тимин, гуанин и цитозин;
3) у эукариот находится в ядре;
4) как правило, представлена одноцепочечными фрагментами;
5) удваивается перед делением клетки.

Решение:
Как ты уже знаешь, дезоксирибонуклеиновая кислота – это полимер, содержащий в своем составе сахар дезоксирибозу, имеет 4 нуклеотида АТГЦ и является двухцепочечной молекулой.
В данном вопросе НЕ подходят варианты ответов 14.

Задание 12:
Лекарственный препарат рекомендуется применять при инфекционно – воспалительных процессах, вызванных патогенными бактериями. Препарат блокирует действие специфического белка – фермента ДНК-гиразы и репликацию бактериальной ДНК. Что происходит с клетками бактерий в результате приёма данного препарата? Почему он не действует на клетки организма человека таким же образом? Ответ поясните.

Решение:
Это вопрос из второй части ЕГЭ, оформляется по вопросам, которых, как правило, два в такого рода заданиях.
1) прекращение деления бактерий(бактериальных клеток);
2) препарат не может воздействовать на клетки нашего организма, так как содержат специфический белок — фермент, характерный только для бактерий, а значит, данный препарат не является токсичным для человека.

Задание 13:
Выберите два верных ответа из пяти запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Собственную ДНК содержат
1) вакуоли;
2) рибосомы;
3) хлоропласты;
4) ЭПС;
5) митохондрии.

Решение:
В эукариотических клетках есть два органоида, которые имеют собственный наследственный материал в виде кольцевой молекулы ДНК, что положило начало теории симбиогенеза – это митохондрии и хлоропласты.
Ответ 35.

Задание 14:
Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, используются для описания изображенной на рисунке структуры. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

1) входит в состав хромосом;
2) две полинуклеотидные цепочки, спирально закрученные одна относительно другой;
3) обеспечивает транспорт аминокислот к месту сборки белка;
4) нуклеотиды между собой соединяются с помощью пептидных связей;
5) полинуклеотидные цепи удерживаются за счет водородных связей.

Решение:
На рисунке изображена спиральная двухцепочечная молекула ДНК. Ее основные характеристики:
— входит в состав хромосом;
— две полинуклеотидные цепочки, спирально закрученные одна относительно другой;
— полинуклеотидные цепи удерживаются за счет водородных связей.
Соответственно, пункты 3 и 4 не подходят.
Ответ: 34

Задание 15:
Какую структуру будет иметь мРНК, синтезируемая на фрагменте молекулы ДНК следующей структуры: ТААГЦГАТТ? В ответе запишите соответствующую последовательность букв.

Решение:
Справиться с этим заданием можно, зная правило Чаргаффа, которое гласит, что
А = Т, а Г ≡ Ц.
Однако, на забываем, что в молекуле РНК нет Тимина, вместо него комплементарным нуклеотидом Аденину будет Урацил.
Дана цепь: ТААГЦГАТТ, теперь находим комплементарную ей цепь матричной или информационной РНК: АУУЦГЦУАА.

Задание 16:
Фрагмент молекулы ДНК кодирует 36 аминокислот. Сколько нуклеотидов содержит этот фрагмент молекулы ДНК? В ответе запишите соответствующее число.

Решение:
Для начала проясним – фрагмент, который кодирует 1 аминокислоту это триплет или кодон. Кодон состоит из трех нуклеотидов. В условии задачи сказано, что у нас есть 36 аминокислот, значит, по правилу 1 кодон – 3 нуклеотида – 1 аминокислота, можем решить эту задачу так: 36 * 3 = 108.
Ответ: 108

Задание 17:
Сколько нуклеотидов с цитозином содержит молекула ДНК, если количество нуклеотидов с тимином 120, что составляет 15% от общего числа? В ответе запишите соответствующее число.

Решение:
По правилу Чаргаффа, А = Т, Г ≡ Ц; в условии задачи сказано, что нуклеотидов с тимином 120, значит, нуклеотидов с аденином также 120. Учитывая, что в процентном соотношении сумма АТ = 30%(15% + 15%), значит, на ГЦ приходится остальные 70%, которые мы делим на 2, получаем 35% на каждое количество нуклеотидов пары гуанин-цитозин.
Чтобы узнать, сколько нуклеотидов с цитозином содержит данная молекула ДНК, нужно составить пропорцию:
120 Тимин —— 15%
х Цитозин —— 35%, х = 280.
Ответ: 280.

Задание 18:
Какие функции выполняет ДНК?
1) переносит генетическую информацию от хромосом к месту синтеза белка;
2) хранит наследственную информацию в виде последовательности нуклеотидов;
3) является матрицей для синтеза иРНК;
4) участвует в синтезе белка;
5) транспортирует аминокислоты к месту синтеза белка;
6) передает наследственную информацию из поколения в поколение.

Решение:
Дезоксирибонуклеиновая кислота в соответствии с условием задания выполняет функции:
2 — хранит наследственную информацию в виде последовательности нуклеотидов;
3 — является матрицей для синтеза иРНК;
6 — передает наследственную информацию из поколения в поколение.

Задание 19:
Установите соответствие между молекулами и их особенностями.
ОСОБЕННОСТИ:
А) две спирально закрученные цепи;
Б) одноцепочечный полимер;
В) функции: структурная, транспортная;
Г) функции: хранение и передача наследственной информации;
Д) способна к редупликации;
Е) не способна к самоудвоению.

МОЛЕКУЛЫ:
1) ДНК;
2) РНК.

Решение:
Для ДНК в этом задании характерны следующие пункты:
А) две спирально закрученные цепи;
Г) функции: хранение и передача наследственной информации;
Д) способна к редупликации.
Для РНК характерны следующие особенности:
Б) одноцепочечный полимер;
В) функции: структурная, транспортная;
Е) не способна к самоудвоению.

Задание 20:
Установите соответствие между молекулами и их особенностями.
ОСОБЕННОСТИ:
А) полимер, состоящий из аминокислот;
Б) полимер, состоящий из нуклеотидов, которые содержат азотистые основания – аденин, тимин, гуанин, цитозин;
В) полимер, состоящий из нуклеотидов, которые содержат азотистые основания – аденин, урацил, гуанин, цитозин;
Г) в состав входит пентоза – рибоза;
Д) мономеры соединены ковалентными пептидными связями;
Е) характеризуется первичной, вторичной, третичной структурами.

МОЛЕКУЛЫ:
1) ДНК;
2) РНК;
3) белок.

Решение:
Это вопрос предусматривает сопоставление разных биологических полимеров в соответствии с пунктами задания:
— полимер, состоящий из аминокислот – это белок;
— полимер, состоящий из нуклеотидов, которые содержат азотистые основания(АТГЦ) – это характерно для ДНК;
— полимер, состоящий из нуклеотидов, которые содержат азотистые(АУГЦ) – это РНК;
— состав входит пентоза – рибоза – РНК;
— мономеры соединены ковалентными пептидными связями – ДНК;
— характеризуется первичной, вторичной, третичной структурами – белок.

Задание 21:
Установите последовательность процессов, происходящих при дупликации ДНК.
1) отделение одной цепи ДНК от другой;
2) присоединение комплементарных нуклеотидов к каждой цепи ДНК;
3) образование двух молекул ДНК;
4) раскручивание молекулы ДНК;
5) воздействие фермента на молекулу ДНК.

Решение:
Дупликация ДНК – это уникальный процесс, результатом которого является удвоение молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты.
Все начинается с воздействия фермента на молекулу ДНК → далее происходит раскручивание двухцепочечной молекулы ДНК → отделение одной цепи от другой → как следствие, образование двух молекул ДНК → и в конце процесса происходит присоединение комплементарных нуклеотидов к каждой цепи ДНК.
Ответ: 54132

Задание 22:
Почему не все изменения последовательности нуклеотидов ДНК приводят к возникновению мутаций? Ответ поясните.

Решение:
Данный вопрос относится ко второй части ЕГЭ по Биологии, и предусматривает оформление по пунктам с пояснением вопроса.
Действительно, в молекуле ДНК могут возникать мутации, однако, они не всегда способны оказать негативное влияние на целый организм по причине свойств генетического кода, а именно – вырожденности(избыточности) и эффекту репарации. Эти два критерия и нужно расписать.
1) За счет вырожденности генетического кода(1 аминокислоте соответствует не один кодон, а несколько) происходить усиление надежности хранения и передачи наследственной информации(изменение нуклеотидной последовательности в триплете может не привести к изменению структуры гена).
2) Для ДНК характерно явление репарации – это исправление ошибок в последовательности нуклеотидов ДНК.

Задание 23:
Найдите три ошибки в тексте «Нуклеиновые кислоты». Укажите номера предложений, в которых сделаны ошибки, исправьте их.
(1)Нуклеиновые кислоты являются разветвленными полимерами. (2)Мономерами нуклеиновых кислот являются триплеты. (3)Дж. Уотсон и Ф. Крик создали модель структуры молекулы ДНК. (4)В клетках содержатся нуклеиновые кислоты двух видов: ДНК и РНК. (5)Нуклеиновые кислоты способны к редупликации. (6)ДНК – хранитель наследственной информации, РНК принимает участие в синтезе белка.

Решение:
Для правильного выполнения этого задания нужно вспомнить, что из себя представляют нуклеиновые кислоты.
НК – это биологические полимеры, которые выполняют множество функций, среди которых хранение и передача наследственной информации, участие в биосинтезе белка.
Предложения, в которых допущены ошибки:
1 – Нуклеиновые кислоты являются ЛИНЕЙНЫМИ полимерами;
2 – Мономерами НК являются НУКЛЕОТИДЫ;
5 – Способностью к редупликации обладает только ДНК.

На сегодня все!

Биосинтез нуклеиновых кислот. Репликация ДНК

Биология. Подготовка к олимпиадам. 8–9 классы.

БИОСИНТЕЗ
НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ. СИНТЕЗ ДНК

Принцип
комплементарности лежит в основе процессов синтеза всех нуклеиновых кислот.
Впервые модель синтеза нуклеиновой кислоты предложили Дж. Уотсон и Ф. Крик
одновременно с моделью двойной спирали ДНК. Они предположили, что благодаря
принципу комплементарности старая молекула может служить матрицей для синтеза
новых идентичных молекул.  Это возможно благодаря тому, что водородные
связи между цепями ДНК гораздо слабее ковалентных и могут быть разрушены. На
это тратится энергия — в клетке в качестве ее источника используется АТФ, в пробирке
цепи можно разделить простым нагреванием. Этот процесс называется плавлением,
или денатурацией ДНК. 

После
разделения цепей «обнажаются» азотистые основания, не связанные более
водородными связями. Они могут провзаимодействовать по принципу
комплементарности с новыми нуклеотидами, которые станут звеньями дочерних
цепей. При этом каждая из двух материнских цепочек становится матрицей для
синтеза дочерней цепи. В результате получаются две дочерние двойные спирали
ДНК, идентичные исходной молекуле. Принцип матричного синтеза лежит
в основе синтеза всех существующих в клетке нуклеиновых кислот (как ДНК, так и РНК).

В
дальнейшем оказалось, что полного расхождения нитей ДНК не происходит,
расплетается только небольшой фрагмент ДНК, на нем происходит поочередное
присоединение нуклеотидов. Расплетенный участок материнской молекулы, где идет
наращивание новых цепей, называют репликативной вилкой. Каждый
очередной новый нуклеотид подбирается по принципу комплементарности к
находящемуся против него нуклеотиду матричной нити (см. рис.). Для синтеза ДНК
используются нуклеотиды, содержащие дезоксирибозу, а в качестве азотистых
оснований аденин, гуанин, цитозин и тимин. Этот процесс называется удвоением,
или репликацией ДНК. Его осуществляет фермент ДНК-зависимая
ДНК-полимераза (ДНК-зависимая означает, что она использует ДНК в
качестве матрицы), или просто ДНК-полимераза (но существуют и
РНК-зависимые ДНК-полимеразы, например у ретровирусов).

направление
синтеза

Синтез
новой цепи начинается с 5’-конца, новые нуклеотиды присоединяются всегда к
3’-концевому нуклеотиду, к его свободной ОН-группе. При этом комплекс белков,
синтезирующий ДНК, двигается вдоль матричной нити в направлении от 3′ к 5′,
постепенно расплетая новые участки двойной спирали. Новые данные экспериментов
показывают, что, скорее, наоборот, ДНК протягивается сквозь статичную «фабрику
репликации» — совокупность осуществляющих репликацию белков. Так продолжается
до полного завершения удвоения всей молекулы ДНК. 

ферменты
репликативной вилки

Расплетание
материнской молекулы АТФ-зависимо осуществляет фермент ДНК-хеликаза (от
helix — спираль). На обнаженных матричных цепях праймаза синтезирует РНК-затравки,
или праймеры — короткие участки РНК. 3′-концы праймеров
удлиняются ДНК-полимеразами. У прокариот основной репликативной
полимеразой является РНК-полимераза III. У эукариот больше типов ДНК-полимераз,
они обозначаются греческими буквами.

Основная
репликативная ДНК-полимераза должна быть процессивна, то есть синтезировать
очень длинный фрагмент ДНК без «соскоков» с матрицы и обладать свойством
проверки ошибок — proofreading. Оно заключается в том, что при
случайном присоединении некомплементарного нуклеотида ДНК-полимераза отщепляет
его от растущей цепи. Это обеспечивает fidelity — точность
синтеза.

Особенностью
синтеза ДНК является невозможность его начала «с нуля». Все ДНК-полимеразы
узнают и удлиняют уже существующий 3′-конец молекулы, спаренной с матрицей.
Поэтому им нужна затравка, или праймер — любая
молекула, которая комплементарно связана с матрицей и 3′-конец которой можно
удлинять, руководствуясь этой матрицей. Так как синтез РНК происходит
беззатравочно, в клетке роль праймеров играет РНК. Эти короткие фрагменты РНК
синтезирует специфическая РНК-полимераза — праймаза.

На
одной из цепей направление синтеза ДНК (от 3′ к 5′ по матрице) совпадает с
направлением расплетания ДНК (движения вилки). Эта цепь называется лидирующей,
на ней синтез происходит непрерывно. На другой цепи направление синтеза ДНК
противоположно направлению расплетания, так что синтез происходит фрагментами,
по мере расплетания все новых и новых участков матрицы. Эта цепь
называется отстающей, а фрагменты, по имени открывшего их
исследователя, называют фрагментами Оказаки. Каждый фрагмент
Оказаки начинается со своей затравки; между ними остаются незамкнутые связи
(бреши). Затравки удаляются РНКазой Н (от hybrid —
РНК-ДНК-гибрид), вместо нее ДНК-полимераза I (репаративная) синтезирует РНК.
Фрагменты соединяются между собой ДНК-лигазой. После удаления всех
затравок и залечивания всех брешей новая ДНК полностью готова.

субстраты
для синтеза и энергия

Для
образования связи между нуклеотидами необходима энергия. Она поставляется в
реакцию каждым приходящим нуклеотидом, т. к. используются нуклеозидтрифосфаты,
имеющие макроэргические связи. 
При этом от молекулы нуклеотида отщепляется два остатка фосфорной кислоты, а
третий присоединяется к 3-му положению предыдущего нуклеотида (см. рис.).
Синтез новой цепи начинается с 5’ конца, новые нуклеотиды присоединяются к
3’-концевому нуклеотиду. При этом комплекс белков, синтезирующий ДНК, двигается
вдоль матричной нити, постепенно расплетая новые участки двойной спирали. Так
продолжается до полного завершения синтеза всей молекулы ДНК. Этот процесс
называется репликацией ДНК.

Синтез
ДНК не является стопроцентно точным. С вероятностью порядка 10−6 в ходе синтеза
происходят ошибки, в результате чего вставляется неправильный
(некомплементарный) нуклеотид. В результате возникает предмутационное
состояние — некомплементарная пара нуклеотидов в полученной молекуле
ДНК. В клетке существует специальная система исправления ошибок в ДНК —  система
репарации (от англ. to repair — восстанавливать). Если система
репарации исправит ошибку, то ДНК останется точной копией материнской молекулы.
Если же исправление ошибки не произойдет до следующего удвоения ДНК, то изменение
будет закреплено и унаследовано потомками данной клетки. Так возникают точечные
мутации — наследуемые изменения последовательности ДНК, то есть генетической
информации. 

Синтез
ДНК у эукариот происходит в строго определенной фазе клеточного цикла — S-фазе.
S-фаза — это часть интерфазы, то есть времени между делениями клетки. Школьники
часто совершают ошибку, полагая, что удвоение ДНК происходит в начале деления
клетки. Это не так. Репликация ДНК занимает довольно большое время и требует
большого количества ресурсов клетки. После ее завершения в клетке идет G2-фаза
(подготовка к делению), и только затем возможно начало деления. Если клетка не
полностью удвоила свою ДНК, деление не может происходить. Именно в ходе
репликации ДНК образуются две копии клеточного генома, которые должны достаться
дочерним клеткам, расходясь в процессе деления. В результате репликации
однохроматидные хромосомы становятся двуххроматидными. Две сестринские
хроматиды, соединенные в области центромеры, содержат по молекуле ДНК. Эти две
молекулы ДНК являются точными копиями друг друга, образованными при репликации
(за вычетом возможных ошибок репликации, приводящих к возникновению
мутаций). 

точки
начала синтеза днк

Синтез
ДНК начинается на участке ДНК с определенной последовательностью нуклеотидов,
который узнают специальные белки. Этот участок называется origin of
replication, или Оri. В кольцевых молекулах ДНК прокариот,
как правило, только 1 Оri, а в гораздо более длинных линейных хромосомах
эукариот — несколько. В области Ori ДНК расплетается, и образуется так
называемый репликационный глазок. По сути, это две репликативные вилки,
движущиеся из одной точки в противоположные стороны. По мере синтеза новых
цепей «глазок» растет, вилки движутся друг от друга, расплетая все новые и новые
участки ДНК. Синтез идет до тех пор, пока движущиеся навстречу репликативные
вилки не встретятся. Тогда вся молекула оказывается полностью удвоенной.

Схема
синтеза ДНК у прокариот:

Схема
 синтеза ДНК у эукариот: 

Репликация бактериальной днк

Воспроизведение
генетического материала бактерий
осуществляется в процессе репликации,
которая у бактерий протекает по
полуконсервативному механизму. Это
означает, что каждая из двух цепочек
ДНК хромосомы или плазмиды служит
матрицей для синтеза комплементарной
дочерней цепочки ДНК. В процессе
репликации участвует комплекс ферментов.
Репликация начинается с момента
расплетения двунитевой структуры ДНК,
которое осуществляется ферментом
ДНК-гидролазой.
При этом формируются две репликативные
вилки, которые двигаются в противоположных
направлениях, пока не встретятся.
Формирование новой дочерней цепи
осуществляется ферментом ДНК-полимеразой.
Особенностью функционирования
ДНК-полимеразы является ее способность
присоединять комплементарные матрице
нуклеотиды к свободному 3-концу
растущей цепочки. Поэтому для осуществления
реакции полимеризации нуклеотидов на
матрице родительской цепочки ДНК-полимеразе
требуется затравка, которая называется
праймером
(от англ. primer—
запал). Праймер представляет собой
короткую нуклеотидную цепочку,
комплементарную матричной цепочки со
свободным 3-концом.
На этом свойстве ДНК-полимеразы основана
полимеразная цепная реакция (ПЦР), широко
используемая в диагностике инфекционных
заболеваний. Две цепи двойной спирали
ДНК комплементарны друг другу. На каждой
цепи из структурных элементов ДНК –
дезоксирибонуклеозидтрифосфатов –
синтезируется новая цепь; при этом с
каждым из оснований спаривается
комплементарное ему основание, так что
каждая из двух новых цепей будет
комплементарна родительской цепи. Обе
новые двойные цепи состоят из одной
родительской и одной вновь синтезированной
цепи. Такая точная репликация ДНК
гарантирует сохранение генетической
информации.

ДНК
бактерий, будучи носителем наследственной
информации, сама не служит матрицей для
синтеза полипептидов. Биосинтез белков
происходит на рибосомах,
которые непосредственно с ДНК не
соприкасаются. Передачу записанной в
ДНК информации к местам синтеза белка
осуществляет матричная
или информационная
РНК (мРНК). Она состоит из одной цепи и
отличается от одиночной цепи ДНК тем,
что тимин (Т) в РНК заменен урацилом (U).
мРНК синтезируется на одной из цепей
ДНК, причем механизм этого процесса
сходен с механизмом репликации ДНК.
Образование мРНК начинается на 5-конце,
и по последовательности оснований ее
цепь комплементарна цепи ДНК. Этот
процесс называется транскрипцией,
а перевод нуклеотидной последовательности
в последовательность аминокислот –
трансляцией.

Репликация

ДНК

Обратная

транскрипция

Трансляция

Белок

мРНК

Транскрипция

Каждый
ген представлен определенным участком
молекулы ДНК. Специфическая информация,
содержащаяся в гене, определяется
последовательностью оснований в цепи
ДНК. Специфичность ферментных белков,
синтез которых контролируют гены,
определяются последовательностью
аминокислот в полипептидных цепях.

Рис. 29. Биосинтез
белка. Перенос генетической информации
осуществляется в два этапа. Сначала на
матричной цепи ДНК образуется мРНК.
Затем во время перемещения рибосомы
вдоль мРНК (на схеме – слева направо)
различные тРНК подводят к ней аминокислоты
и устанавливают их в положение,
определяемое триплетами мРНК. Аминокислоты
соединяются между собой пептидными
связями. (Шлегель Г., 1987).

Эта же
последовательность определяет и
пространственную структуру белка –
конформацию.

Так
растет полипептидная цепь по мере
продвижения рибосомы вдоль мРНК.
Одновременно происходит закручивание
этой цепи и свертывание ее в клубок,
определяемое последовательностью
аминокислот и природой их боковых цепей
(гидрофобные и гидрофильные группы), и
в результате возникает структура,
обусловливающая специфические свойства
и функцию данного белка. К мРНК обычно
прикрепляется несколько рибосом, так
что на одной и той же матрице одновременно
синтезируется несколько полипептидных
цепей. На конце мРНК находится кодон,
от которого зависит отделение
сформированной полипептидной цепи от
рибосомы (рис. 29).

Таким
образом, нуклеотидная последовательность
ДНК представляет собой закодированную
«инструкцию», определяющую структуру
специфического белка. Этот универсальный
процесс передачи информации при
репликации ДНК, транскрипции и трансляции
применим как к эукариотам, так и к
прокариотам.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #