ADN y genes. Autoreproducción de material hereditario. replicación del ADN
Genética molecular – Rama de la genética que se ocupa del estudio de la herencia a nivel molecular.
Ácidos nucleicos. Replicación del ADN. Reacciones de síntesis de plantillas.
Los ácidos nucleicos (ADN, ARN) fueron descubiertos en 1868 por el bioquímico suizo I.F. Misher. Los ácidos nucleicos son biopolímeros lineales que constan de monómeros: nucleótidos.
ADN - estructura y funciones
La estructura química del ADN fue descifrada en 1953 por el bioquímico estadounidense J. Watson y el físico inglés F. Crick.
Estructura general del ADN. La molécula de ADN consta de 2 cadenas que están retorcidas en espiral (Fig. 11), una alrededor de la otra y alrededor de un eje común. Las moléculas de ADN pueden contener de 200 a 2x10 8 pares de nucleótidos. A lo largo de la hélice del ADN, los nucleótidos vecinos se encuentran a una distancia de 0,34 nm entre sí. Una vuelta completa de la hélice incluye 10 pares de bases. Su longitud es de 3,4 nm.
Arroz. 11 . Diagrama de estructura del ADN (doble hélice)
Polimeridad de la molécula de ADN. La molécula de ADN, el bioploimer, consta de compuestos complejos: nucleótidos.
La estructura de un nucleótido de ADN. Un nucleótido de ADN consta de 3 unidades: una de las bases nitrogenadas (adenina, guanina, citosina, timina); desoxirribosa (monosacárido); residuo de ácido fosfórico (Fig. 12).
Hay 2 grupos de bases nitrogenadas:
purinas: adenina (A), guanina (G), que contienen dos anillos de benceno;
pirimidina: timina (T), citosina (C), que contiene un anillo de benceno.
El ADN contiene los siguientes tipos de nucleótidos: adenina (A); guanina (G); citosina (C); timina (T). Los nombres de los nucleótidos corresponden a los nombres de las bases nitrogenadas que los componen: nucleótido de adenina - la base nitrogenada adenina; guanina nucleótido base nitrogenada guanina; citosina nucleótido base nitrogenada citosina; timina nucleótido base nitrogenada timina.
Combinando dos hebras de ADN en una molécula
Los nucleótidos A, G, C y T de una cadena están conectados, respectivamente, a los nucleótidos T, C, G y A de la otra cadena. enlaces de hidrógeno. Se forman dos enlaces de hidrógeno entre A y T, y tres enlaces de hidrógeno entre G y C (A=T, G≡C).
Los pares de bases (nucleótidos) A – T y G – C se denominan complementarios, es decir, mutuamente correspondientes. Complementariedad- esta es la correspondencia química y morfológica de los nucleótidos entre sí en cadenas de ADN emparejadas.
5 ’ 3 ’
1 2 3
3’ 5’
Arroz. 12 Sección de la doble hélice del ADN. La estructura del nucleótido (1 – residuo de ácido fosfórico; 2 – desoxirribosa; 3 – base nitrogenada). Conexión de nucleótidos mediante enlaces de hidrógeno.
Cadenas en una molécula de ADN. antiparalelo, es decir, están dirigidos en direcciones opuestas, de modo que el extremo 3' de una cadena está situado frente al extremo 5' de la otra cadena. La información genética en el ADN está escrita en la dirección del extremo 5' al extremo 3'. Esta hebra se llama ADN sensorial,
porque aquí es donde se encuentran los genes. El segundo hilo, de 3’ a 5’, sirve como estándar para almacenar información genética.
La relación entre el número de bases diferentes en el ADN fue establecida por E. Chargaff en 1949. Chargaff descubrió que en el ADN de varias especies la cantidad de adenina es igual a la cantidad de timina y la cantidad de guanina es igual a la cantidad de citosina.
La regla de E. Chargaff:
en una molécula de ADN, el número de nucleótidos A (adenina) es siempre igual al número de nucleótidos T (timina) o la proporción de ∑ A a ∑ T = 1. La suma de nucleótidos G (guanina) es igual a la suma de nucleótidos C (citosina) o la relación de ∑ G a ∑ C = 1;
la suma de bases purínicas (A+G) es igual a la suma de bases pirimidínicas (T+C) o la relación de ∑ (A+G) a ∑ (T+C)=1;
Método de síntesis de ADN - replicación.. La replicación es el proceso de autoduplicación de una molécula de ADN, que se lleva a cabo en el núcleo bajo el control de enzimas. Se produce la autosatisfacción de la molécula de ADN. basado en la complementariedad– estricta correspondencia de nucleótidos entre sí en cadenas de ADN emparejadas. Al comienzo del proceso de replicación, la molécula de ADN se desenrolla (espira) en un área determinada (Fig. 13) y se liberan enlaces de hidrógeno. En cada una de las cadenas formadas tras la ruptura de los enlaces de hidrógeno, con la participación de la enzima ADN polimerasas Se sintetiza la cadena hija de ADN. El material para la síntesis son los nucleótidos libres contenidos en el citoplasma de las células. Estos nucleótidos están alineados de forma complementaria a los nucleótidos de las dos cadenas de ADN madre. enzima ADN polimerasa une nucleótidos complementarios a la cadena plantilla de ADN. Por ejemplo, a un nucleótido A La polimerasa añade un nucleótido a la cadena molde. t y, en consecuencia, al nucleótido G - nucleótido C (Fig. 14). La reticulación de nucleótidos complementarios se produce con la ayuda de una enzima. ADN ligasas. Así, se sintetizan dos hebras hijas de ADN mediante autoduplicación.
Las dos moléculas de ADN resultantes de una molécula de ADN son modelo semiconservador, ya que constan de una cadena madre antigua y una cadena hija nueva y son una copia exacta de la molécula madre (Fig. 14). El significado biológico de la replicación radica en la transferencia precisa de información hereditaria de la molécula madre a la molécula hija.
Arroz. 13 . Desspiralización de una molécula de ADN mediante una enzima.
1
Arroz. 14 . La replicación es la formación de dos moléculas de ADN a partir de una molécula de ADN: 1 – molécula de ADN hija; 2 – molécula de ADN materno (parental).
La enzima ADN polimerasa solo puede moverse a lo largo de la cadena de ADN en la dirección 3' -> 5'. Dado que las cadenas complementarias en una molécula de ADN están dirigidas en direcciones opuestas y la enzima ADN polimerasa puede moverse a lo largo de la cadena de ADN sólo en la dirección 3’–>5’, la síntesis de nuevas cadenas se produce de forma antiparalela ( según el principio de antiparalelismo).
sitio de localización de ADN. El ADN se encuentra en el núcleo celular y en la matriz de las mitocondrias y los cloroplastos.
La cantidad de ADN en una célula es constante y asciende a 6,6x10 -12 g.
Funciones del ADN:
Almacenamiento y transmisión de información genética a lo largo de generaciones a moléculas y - ARN;
Estructural. El ADN es la base estructural de los cromosomas (un cromosoma tiene un 40% de ADN).
Especificidad de especie del ADN.. La composición de nucleótidos del ADN sirve como criterio de especie.
ARN, estructura y funciones.
Estructura general.
El ARN es un biopolímero lineal que consta de una cadena de polinucleótidos. Hay estructuras primarias y secundarias de ARN. La estructura primaria del ARN es una molécula monocatenaria y la estructura secundaria tiene forma de cruz y es característica del t-ARN.
Polimeridad de la molécula de ARN.. Una molécula de ARN puede contener desde 70 nucleótidos hasta 30.000 nucleótidos. Los nucleótidos que forman el ARN son los siguientes: adenilo (A), guanilo (G), citidilo (C), uracilo (U). En el ARN, el nucleótido de timina se reemplaza por uracilo (U).
Estructura del nucleótido de ARN.
El nucleótido de ARN incluye 3 unidades:
base nitrogenada (adenina, guanina, citosina, uracilo);
monosacárido - ribosa (la ribosa contiene oxígeno en cada átomo de carbono);
residuo de ácido fosfórico.
Método de síntesis de ARN - transcripción.. La transcripción, al igual que la replicación, es una reacción de síntesis de plantillas. La matriz es la molécula de ADN. La reacción se desarrolla según el principio de complementariedad en una de las cadenas de ADN (Fig. 15). El proceso de transcripción comienza con la despiralización de la molécula de ADN en un sitio específico. La cadena de ADN transcrita contiene promotor – un grupo de nucleótidos de ADN a partir del cual comienza la síntesis de una molécula de ARN. Una enzima se une al promotor. ARN polimerasa. La enzima activa el proceso de transcripción. Según el principio de complementariedad, los nucleótidos que van del citoplasma celular a la cadena de ADN transcrita se completan. La ARN polimerasa activa la alineación de nucleótidos en una cadena y la formación de una molécula de ARN.
Hay cuatro etapas en el proceso de transcripción: 1) unión de la ARN polimerasa al promotor; 2) el comienzo de la síntesis (iniciación); 3) alargamiento – crecimiento de la cadena de ARN, es decir, los nucleótidos se añaden secuencialmente entre sí; 4) terminación: finalización de la síntesis de ARNm.
Arroz. 15 . Esquema de transcripción
1 – molécula de ADN (doble cadena); 2 – molécula de ARN; 3-codones; 4– promotor.
En 1972, los científicos estadounidenses, el virólogo H.M. Temin y el biólogo molecular D. Baltimore descubrieron la transcripción inversa utilizando virus en células tumorales. Transcripción inversa– reescribir la información genética del ARN al ADN. El proceso ocurre con la ayuda de una enzima. la transcriptasa inversa.
Tipos de ARN por función
El ARN mensajero (i-ARN o m-ARN) transfiere información genética desde la molécula de ADN al sitio de síntesis de proteínas: el ribosoma. Se sintetiza en el núcleo con la participación de la enzima ARN polimerasa. Constituye el 5% de todos los tipos de ARN de una célula. El ARNm contiene de 300 a 30.000 nucleótidos (la cadena más larga entre los ARN).
El ARN de transferencia (ARNt) transporta aminoácidos al sitio de síntesis de proteínas, el ribosoma. Tiene forma de cruz (Fig. 16) y consta de 70 a 85 nucleótidos. Su cantidad en la célula es del 10 al 15% del ARN de la célula.
Arroz. dieciséis. Esquema de la estructura del t-RNA: A–G – pares de nucleótidos conectados por enlaces de hidrógeno; D – lugar de unión del aminoácido (sitio aceptor); E – anticodón.
3. El ARN ribosómico (r-ARN) se sintetiza en el nucléolo y forma parte de los ribosomas. Incluye aproximadamente 3000 nucleótidos. Constituye el 85% del ARN de la célula. Este tipo de ARN se encuentra en el núcleo, en los ribosomas, en el retículo endoplásmico, en los cromosomas, en la matriz mitocondrial y también en los plastidios.
Conceptos básicos de citología. Resolver problemas típicos
Problema 1
¿Cuántos nucleótidos de timina y adenina contiene el ADN si contiene 50 nucleótidos de citosina, que es el 10% de todos los nucleótidos?
Solución. Según la regla de complementariedad en la doble cadena del ADN, la citosina siempre es complementaria a la guanina. 50 nucleótidos de citosina constituyen el 10%, por lo tanto, según la regla de Chargaff, 50 nucleótidos de guanina también constituyen el 10%, o (si ∑C = 10%, entonces ∑G = 10%).
La suma del par de nucleótidos C+G es 20%
Suma del par de nucleótidos T + A = 100% – 20% (C + G) = 80%
Para saber cuántos nucleótidos de timina y adenina contiene el ADN, es necesario realizar la siguiente proporción:
50 nucleótidos de citosina → 10%
X (T+A) →80%
X = 50x80:10=400 piezas
Según la regla de Chargaff, ∑A= ∑T, por lo tanto ∑A=200 y ∑T=200.
Respuesta: El número de nucleótidos de timina y adenina en el ADN es 200.
Problema 2
Los nucleótidos de timina en el ADN constituyen el 18% del número total de nucleótidos. Determine el porcentaje de otros tipos de nucleótidos contenidos en el ADN.
Solución.∑Т=18%. Según la regla de Chargaff ∑T=∑A, la proporción de nucleótidos de adenina también representa el 18% (∑A=18%).
La suma del par de nucleótidos T+A es 36% (18% + 18% = 36%). Por par de nucleótidos GiC hay: G+C = 100% –36% = 64%. Dado que la guanina siempre es complementaria a la citosina, su contenido en el ADN será igual,
es decir, ∑ Г= ∑Ц=32%.
Respuesta: el contenido de guanina, al igual que la citosina, es del 32%.
Problema 3
Los 20 nucleótidos de citosina del ADN constituyen el 10% del número total de nucleótidos. ¿Cuántos nucleótidos de adenina hay en una molécula de ADN?
Solución. En una doble hebra de ADN, la cantidad de citosina es igual a la cantidad de guanina, por tanto, su suma es: C + G = 40 nucleótidos. Encuentre el número total de nucleótidos:
20 nucleótidos de citosina → 10%
X (número total de nucleótidos) →100%
X=20x100:10=200 piezas
A+T=200 – 40=160 piezas
Dado que la adenina es complementaria a la timina, su contenido será igual,
es decir, 160 piezas: 2=80 piezas, o ∑A=∑T=80.
Respuesta: Hay 80 nucleótidos de adenina en una molécula de ADN.
Problema 4
Sumar los nucleótidos de la cadena derecha del ADN si se conocen los nucleótidos de su cadena izquierda: AGA – TAT – GTG – TCT
Solución. La construcción de la hebra derecha de ADN a lo largo de una hebra izquierda determinada se lleva a cabo de acuerdo con el principio de complementariedad: correspondencia estricta de nucleótidos entre sí: adenonia - timina (A-T), guanina - citosina (G-C). Por tanto, los nucleótidos de la hebra derecha de ADN deben ser los siguientes: TCT - ATA - CAC - AGA.
Respuesta: nucleótidos de la cadena derecha del ADN: TCT – ATA – TsAC – AGA.
Problema 5
Anota la transcripción si la cadena de ADN transcrita tiene el siguiente orden de nucleótidos: AGA - TAT - TGT - TCT.
Solución. La molécula de ARNm se sintetiza según el principio de complementariedad en una de las cadenas de la molécula de ADN. Conocemos el orden de los nucleótidos en la cadena de ADN transcrita. Por tanto, es necesario construir una cadena complementaria de ARNm. Cabe recordar que en lugar de timina, la molécula de ARN contiene uracilo. Por eso:
Cadena de ADN: AGA – TAT – TGT – TCT
Cadena de ARNm: UCU – AUA – ACA – AGA.
Respuesta: la secuencia de nucleótidos del i-RNA es la siguiente: UCU – AUA – ACA – AGA.
Problema 6
Escriba la transcripción inversa, es decir, construya un fragmento de una molécula de ADN de doble cadena basándose en el fragmento propuesto de i-RNA, si la cadena de i-RNA tiene la siguiente secuencia de nucleótidos:
GCG – ACA – UUU – UCG – TsGU – AGU – AGA
Solución. La transcripción inversa es la síntesis de una molécula de ADN basada en el código genético del ARNm. El ARNm que codifica la molécula de ADN tiene el siguiente orden de nucleótidos: GCH - ACA - UUU - UCG - TsGU - AGU - AGA. La cadena de ADN complementaria a ella es: CGC – TGT – AAA – AGC – GCA – TCA – TCT. Segunda cadena de ADN: HCH–ACA–TTT–TCG–CHT–AGT–AGA.
Respuesta: como resultado de la transcripción inversa se sintetizaron dos cadenas de la molécula de ADN: CGC - TTG - AAA - AGC - GCA - TCA y GCH - ACA - TTT - TCG - CGT - AGT - AGA.
Codigo genetico. Biosíntesis de proteínas.
Gene– una sección de una molécula de ADN que contiene información genética sobre la estructura primaria de una proteína específica.
Estructura exón-intrón del gen.eucariotas
promotor– una sección de ADN (de hasta 100 nucleótidos de largo) a la que se une la enzima ARN polimerasa, necesario para la transcripción;
2) zona regulatoria– zona que afecta la actividad genética;
3) parte estructural de un gen– información genética sobre la estructura primaria de la proteína.
Secuencia de nucleótidos de ADN que transporta información genética sobre la estructura primaria de una proteína. exón. También son parte del ARNm. Secuencia de nucleótidos de ADN que no contiene información genética sobre la estructura primaria de una proteína. – intrón. No son parte del ARNm. Durante la transcripción, con la ayuda de enzimas especiales, se cortan copias de intrones del i-RNA y se unen copias de exones para formar una molécula de i-RNA (Fig. 20). Este proceso se llama empalme.
Arroz. 20 . Patrón de empalme (formación de ARNm maduro en eucariotas)
Codigo genetico - un sistema de secuencias de nucleótidos en una molécula de ADN o ARN que corresponde a la secuencia de aminoácidos en una cadena polipeptídica.
Propiedades del código genético:
triplete(ACA – GTG – GCH...)
El código genético es trillizo, ya que cada uno de los 20 aminoácidos está codificado por una secuencia de tres nucleótidos ( trillizo, codón).
Hay 64 tipos de tripletes de nucleótidos (4 3 =64).
Unicidad (especificidad)
El código genético es inequívoco porque cada triplete de nucleótidos individual (codón) codifica solo un aminoácido, o un codón siempre corresponde a un aminoácido (Tabla 3).
Multiplicidad (redundancia o degeneración)
Un mismo aminoácido puede estar codificado por varios tripletes (de 2 a 6), ya que existen 20 aminoácidos formadores de proteínas y 64 tripletes.
Continuidad
La lectura de la información genética se produce en una dirección, de izquierda a derecha. Si se pierde un nucleótido, cuando se lea, su lugar lo ocupará el nucleótido más cercano del triplete vecino, lo que provocará un cambio en la información genética.
Versatilidad
El código genético es común a todos los organismos vivos y los mismos tripletes codifican el mismo aminoácido en todos los organismos vivos.
Tiene tripletes iniciales y terminales.(triplete inicial - AUG, tripletes terminales UAA, UGA, UAG). Este tipo de tripletes no codifican aminoácidos.
No superpuesto (discreto)
El código genético no se superpone, ya que un mismo nucleótido no puede formar parte simultáneamente de dos tripletes vecinos. Los nucleótidos pueden pertenecer a un solo triplete y, si se reordenan en otro triplete, la información genética cambiará.
Tabla 3 – Tabla de códigos genéticos
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Bases de codones |
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Nota: los nombres abreviados de aminoácidos se dan de acuerdo con la terminología internacional.
Biosíntesis de proteínas
Biosíntesis de proteínas – tipo de intercambio de plástico Sustancias en la célula que se producen en los organismos vivos bajo la acción de enzimas. La biosíntesis de proteínas está precedida por reacciones de síntesis de matrices (replicación - síntesis de ADN; transcripción - síntesis de ARN; traducción - ensamblaje de moléculas de proteínas en ribosomas). Hay 2 etapas en el proceso de biosíntesis de proteínas:
transcripción
transmisión
Durante la transcripción, la información genética contenida en el ADN ubicado en los cromosomas del núcleo se transfiere a una molécula de ARN. Una vez finalizado el proceso de transcripción, el ARNm ingresa al citoplasma celular a través de los poros de la membrana nuclear, se ubica entre las 2 subunidades ribosómicas y participa en la biosíntesis de proteínas.
La traducción es el proceso de traducir el código genético en una secuencia de aminoácidos. La traducción se produce en el citoplasma de la célula en los ribosomas, que se encuentran en la superficie del RE (retículo endoplásmico). Los ribosomas son gránulos esféricos con un diámetro promedio de 20 nm, que constan de subunidades grandes y pequeñas. La molécula de ARNm se encuentra entre dos subunidades ribosómicas. El proceso de traducción involucra aminoácidos, ATP, ARNm, ARNt y la enzima aminoacil t-ARN sintetasa.
codón- una sección de una molécula de ADN, o ARNm, que consta de tres nucleótidos ubicados secuencialmente y que codifican un aminoácido.
Anticodón– una sección de una molécula de t-RNA, que consta de tres nucleótidos consecutivos y complementaria al codón de la molécula de i-RNA. Los codones son complementarios de los anticodones correspondientes y están conectados a ellos mediante enlaces de hidrógeno (Fig. 21).
La síntesis de proteínas comienza con codón de inicio AUG. De ahí el ribosoma
se mueve a lo largo de la molécula de ARNm, triplete tras triplete. Los aminoácidos se suministran según el código genético. Su integración en la cadena polipeptídica del ribosoma se produce con la ayuda del t-ARN. La estructura primaria del t-RNA (cadena) se transforma en una estructura secundaria que tiene forma de cruz y al mismo tiempo se mantiene en ella la complementariedad de los nucleótidos. En la parte inferior del ARNt hay un sitio aceptor al que está unido un aminoácido (Fig. 16). La activación de los aminoácidos se lleva a cabo mediante una enzima. aminoacil tRNA sintetasa. La esencia de este proceso es que esta enzima interactúa con los aminoácidos y el ATP. En este caso se forma un complejo ternario, representado por esta enzima, un aminoácido y ATP. El aminoácido se enriquece con energía, se activa y adquiere la capacidad de formar enlaces peptídicos con un aminoácido vecino. Sin el proceso de activación de aminoácidos, no se puede formar una cadena polipeptídica a partir de aminoácidos.
La parte superior opuesta de la molécula de ARNt contiene un triplete de nucleótidos. anticodón, con la ayuda del cual el ARNt se une a su codón complementario (Fig. 22).
La primera molécula de ARNt, con un aminoácido activado unido a ella, une su anticodón al codón de ARNi y un aminoácido termina en el ribosoma. Luego, el segundo ARNt se une con su anticodón al codón correspondiente del ARNm. En este caso, el ribosoma ya contiene 2 aminoácidos, entre los cuales se forma un enlace peptídico. El primer ARNt abandona el ribosoma tan pronto como dona un aminoácido a la cadena polipeptídica del ribosoma. Luego, el tercer aminoácido se agrega al dipéptido, lo trae el tercer ARNt, etc. La síntesis de proteínas se detiene en uno de los codones terminales: UAA, UAG, UGA (Fig. 23).
1 – codón de ARNm; codonesUCGUCG; CUACUA; UGE -Universidad Estatal Central;
2– anticodón de ARNt; anticodón GAT - GAT
Arroz. 21 . Fase de traducción: el codón del ARNm es atraído por el anticodón del ARNt por los correspondientes nucleótidos complementarios (bases).
Los enlaces de hidrógeno se forman entre el grupo amino de una base y el grupo carbonilo de otra, así como entre los átomos de nitrógeno amida e imina. Por ejemplo, se forman dos enlaces de hidrógeno entre la adenina y la timina y estas bases heterocíclicas forman un par complementario. Esto significa que la base de adenina en una cadena corresponderá a la base de timina en la otra cadena. Otro par de bases complementarias es la guanina y la citosina, entre las cuales se producen tres enlaces de hidrógeno.
Las áreas ocupadas por pares de bases complementarias son aproximadamente las mismas.
La complementariedad de las bases subyace a las leyes formuladas por E. Chargaff (reglas de Chargaff):
1. - el número de bases púricas es igual al número de bases pirimidínicas;
2.- la cantidad de adenina es igual a la cantidad de timina; la cantidad de guanina es igual a la cantidad de citosina;
3.- la suma de adenina y citosina es igual a la suma de guanina y timina
(A/T=C/G=1).
El ADN bicatenario con cadenas de polinucleótidos complementarias proporciona la posibilidad de autoduplicación (replicación) de la molécula. Este complejo proceso se puede representar de la siguiente manera: antes de duplicarse, los enlaces de hidrógeno se rompen y las dos cadenas se desenrollan y separan. Luego, cada hebra sirve como plantilla para la formación de una hebra complementaria. Después de la replicación, se forman dos moléculas hijas de ADN, en cada una de las cuales una hélice se toma del ADN original y la otra (complementaria) se sintetiza nuevamente.
La doble hélice del ADN tiene varias formas dependiendo del grado de hidratación de la molécula. Las formas difieren en la ubicación del plano de los pares de bases con respecto al eje de la hélice, entre sí, en el tipo de torsión de la hélice (hacia la derecha, hacia la izquierda) y otras características.
Entre las cadenas hay dos "ranuras": una grande y una pequeña. En estos surcos, las proteínas pueden interactuar específicamente con ciertos átomos de ácido nucleico y reconocer secuencias de nucleótidos específicas sin alterar las interacciones complementarias de la doble hélice. Se ha establecido que gracias a tales interacciones, las proteínas reguladoras pueden controlar la expresión genética.
Formas de la estructura secundaria de la molécula de ADN.
Estructura secundaria del ARN
Una molécula de ARN está formada por una única cadena de polinucleótidos. El número de nucleótidos puede oscilar entre 75 y varios miles, y masa molecular variará de 25 mil a varios millones.
La cadena polipeptídica de ARN no tiene una estructura estrictamente definida. Puede plegarse sobre sí mismo y formar regiones bicatenarias separadas con enlaces de hidrógeno entre las bases purina y pirimidina. Los enlaces de hidrógeno en el ARN no siguen reglas estrictas como el ADNv.
El ARNt se ha estudiado en detalle. La molécula de ARNt tiene una estructura secundaria que consta de cuatro secciones helicoidales, tres y cuatro bucles monocatenarios. Esta estructura se llama "hoja de trébol".
Principios para resolver problemas típicos en biología molecular.
Explicación de la solución al problema. Se sabe que dos cadenas de una molécula de ADN están conectadas por enlaces de hidrógeno entre nucleótidos complementarios (A-T, G-C). El orden de los nucleótidos en una cadena de ADN conocida es:
A C G T A G C T A G C G
T G C A T C G A T C G C es el orden de los nucleótidos en la cadena de ADN complementario.
Respuesta: el orden de los nucleótidos en la cadena complementaria del ADN: TGCATCGATTCGC
Problema 2
Explicación de la solución al problema..
a) El polipéptido tiene la siguiente secuencia de aminoácidos: fen - tre - ala - ser - arg... Utilizando la tabla de codones, encontramos uno de los tripletes que codifica los aminoácidos correspondientes. Fen - UUU, tre - ATSU, ala - GCU, ser - AGU, arg - AGA. Por tanto, el ARNm que codifica este polipéptido tendrá la siguiente secuencia de nucleótidos:
UUUATSUGTSUAGUAGA...
El orden de los nucleótidos en la cadena codificante del ADN es: AAATGATGATCGATCATCT...
Hebra de ADN complementaria: TTTACTGCTAGTAGA...
b) Utilizando la tabla de codones, encontramos una de las variantes de la secuencia de nucleótidos del ARNm (como en la versión anterior). Los anticodones de ARN-T son complementarios a los codones de ARNi:
i-RNA UUUATSUGTSUAGUAGA...
Anticodones de ARNt AAA, UGA, CGA, UCA, UCU
Respuesta: a) una de las variantes de la secuencia de nucleótidos en el gen será:
AAATGATSGATTSATTST
TTTACTCTTGCTAGTAGA,
b) t-RNA con anticodones (una de las opciones): AAA, UGA, CGA, UCA, UCU participarán en la síntesis de esta proteína.
Tareas de autocontrol
1. Una de las cadenas de un fragmento de molécula de ADN tiene la siguiente secuencia de nucleótidos: AGTGATGTTGGTGTA... ¿Cuál será la estructura de la segunda cadena de la molécula de ADN?
2. Una sección de una cadena de ADN tiene la siguiente secuencia de nucleótidos: TGAACACTAGTTTAGAATACCA... ¿Cuál es la secuencia de aminoácidos en el polipéptido correspondiente a esta información genética?
3. Una sección de una cadena de ADN tiene la siguiente estructura: TATTTCTTTTTTGT... Indique la estructura de la parte correspondiente de la molécula de proteína sintetizada con la participación de la cadena complementaria. ¿Cómo cambiará la estructura primaria de un fragmento de proteína si se pierde el segundo nucleótido del principio?
4. Parte de una molécula de proteína tiene la siguiente secuencia de aminoácidos: ser - ala - tyr - lei - asp... ¿Qué ARNt (con qué anticodones) participan en la síntesis de esta proteína? Escribe una de las opciones posibles.
5. Escriba una de las variantes de la secuencia de nucleótidos en el gen si la proteína codificada tiene la siguiente estructura primaria:
Ala - tre - liz - asn - ser - gln - glu - asp ...
En procariotas. El ADN complementario también lo producen los retrovirus (VIH-1, VIH-2, virus de la inmunodeficiencia simia) y luego se integra en el ADN del huésped, formando un provirus.
Los genes eucariotas a menudo pueden expresarse en células procarióticas. En la más caso sencillo, el método implica insertar ADN eucariótico en el genoma procariótico, luego transcribir el ADN en ARNm y luego traducir el ARNm en proteínas. Las células procarióticas no tienen enzimas para escindir intrones y, por lo tanto, los intrones del ADN eucariota deben escindirse antes de insertarlos en el genoma procariótico. El ADN complementario al ARNm maduro se denomina ADN complementario. ADNc(ADNc). La expresión exitosa de proteínas codificadas en el ADNc de eucariotas en procariotas también requiere elementos reguladores de genes procarióticos (p. ej., promotores).
Uno de los métodos para obtener el gen necesario (molécula de ADN), que será objeto de replicación (clonación) con la liberación de un número significativo de réplicas, es la construcción de ADN complementario (ADNc) sobre ARNm. Este método requiere el uso de transcriptasa inversa, una enzima que está presente en algunos virus de ARN y asegura la síntesis de ADN en una plantilla de ARN.
El método se usa ampliamente para obtener ADNc e implica el aislamiento del ARNm tisular total del ARNm que codifica la traducción de una proteína específica (por ejemplo, interferón, insulina) con una síntesis adicional de este ARNm como plantilla para el ADNc requerido utilizando la transcriptasa inversa. .
El gen que se obtuvo mediante el procedimiento anterior (cDNA) debe introducirse en la célula bacteriana de tal forma que quede integrado en su genoma. Para ello, se forma ADN recombinante, que consta de ADNc y una molécula de ADN especial que actúa como conductor, o vector, capaz de penetrar al receptor en la célula. Se utilizan virus o plásmidos como vectores para el ADNc. Los plásmidos son pequeñas moléculas circulares de ADN que se encuentran separadas del nucleoide de una célula bacteriana, contienen varios genes importantes para el funcionamiento de toda la célula (por ejemplo, genes de resistencia a los antibióticos) y pueden replicarse independientemente del genoma principal (ADN) de la célula. Biológicamente importante y prácticamente Las propiedades de los plásmidos útiles para la ingeniería genética son su capacidad para transferirse de una célula a otra mediante el mecanismo de transformación o conjugación, así como la capacidad de incluirse en el cromosoma bacteriano y replicarse junto con él.
Escribe una reseña sobre el artículo "ADN complementario"
Notas
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Extracto que caracteriza el ADN complementario.
– ¿Y esas “claves” nunca las repiten otros? – Decidí continuar con mis preguntas.“No, pero a veces pasa algo más…” por alguna razón, respondió el pequeño con una sonrisa divertida. “Así es exactamente como me atraparon al principio, por lo que me “golpearon” mucho... ¡Oh, eso fue tan estúpido!...
- ¿Pero como? – Pregunté muy interesado.
Stella inmediatamente respondió alegremente:
- ¡Oh, eso fue muy divertido! - y después de pensar un poco, añadió, "pero también es peligroso... Estaba buscando en todos los "pisos" la encarnación pasada de mi abuela, y en lugar de ella, una entidad completamente diferente apareció en su "hilo". , que de alguna manera logró “copiar” la “flor” de mi abuela (¡aparentemente también una “llave”!) y, justo cuando tuve tiempo de alegrarme de haberla finalmente encontrado, esta entidad desconocida me golpeó sin piedad en el pecho. ¡Sí, tanto que casi se me va el alma!..
- ¿Cómo te deshiciste de ella? - Me sorprendió.
“Bueno, para ser honesta, no me deshice de él…” la niña se avergonzó. - Acabo de llamar a mi abuela...
– ¿A qué llamas “pisos”? – Todavía no podía calmarme.
– Bueno, estos son diferentes “mundos” donde viven las esencias de los muertos... En los más bellos y elevados viven los que fueron buenos... y, probablemente, los más fuertes también.
- ¿Gente como tú? – pregunté sonriendo.
-¡Ah, no, claro! Probablemente llegué aquí por error. – Dijo la niña con total sinceridad. – ¿Sabes qué es lo más interesante? Desde este “piso” podemos caminar a todas partes, pero desde los demás nadie puede llegar hasta aquí... ¿No es interesante?
Sí, fue muy extraño y muy interesante para mi cerebro "hambriento", ¡y realmente quería saber más!... Tal vez porque hasta ese día nadie me había explicado nada realmente, pero a veces alguien - me daba (como , por ejemplo, mis “amigos estrella”), y por lo tanto, incluso una explicación infantil tan simple ya me hizo inusualmente feliz y me hizo profundizar aún más furiosamente en mis experimentos, conclusiones y errores... como siempre, encontrando en todo lo que era sucediendo aún más confuso. Mi problema era que podía hacer o crear algo “inusual” muy fácilmente, pero el problema era que también quería entender cómo lo creo todo... Y esto es precisamente en lo que no he tenido mucho éxito todavía...
– ¿Qué pasa con los otros “pisos”? ¿Sabes cuántos hay? ¿Son completamente diferentes, a diferencia de este?… – sin poder parar, bombardeé impacientemente a Stella con preguntas.
- ¡Oh, te lo prometo, definitivamente iremos a caminar allí! ¡Verás qué interesante es allí!. Sólo que allí también es peligroso, sobre todo en un lugar. ¡Hay monstruos así paseando por ahí!.. Y la gente tampoco es muy simpática.
"Creo que ya he visto monstruos similares", dije, sin mucha confianza, recordando algo. - Mirar...
Y traté de mostrarle las primeras criaturas astrales que conocí en mi vida, que atacaron al padre borracho de la bebé Vesta.
- ¡Oh, entonces estos son iguales! ¿Dónde los viste? ¡¿En el piso?!..
- Bueno, sí, vinieron cuando estaba ayudando a una niña buena a despedirse de su papá...
“¿Entonces ellos también vienen a los vivos?…” mi amigo estaba muy sorprendido.
– No lo sé, Estela. Todavía no sé casi nada de nada... Y realmente me gustaría no caminar en la oscuridad y no aprender todo sólo por “toque”... o por mi propia experiencia, cuando constantemente “me golpean en la cabeza” por eso... ¿Qué crees, tu abuela no me habría enseñado algo?..
– No lo sé… ¿Probablemente deberías preguntarle sobre esto tú mismo?
La niña pensó profundamente en algo, luego se rió a carcajadas y dijo alegremente:
– ¡¡¡Fue muy divertido cuando comencé a “crear”!!! ¡Ah, sabrías que gracioso y divertido fue!.. Al principio, cuando todos me “abandonaron”, yo estaba muy triste, y lloraba mucho... No sabía dónde estaban, mi madre y mi hermano... todavía no sabía nada. Fue entonces cuando, al parecer, mi abuela se compadeció de mí y empezó a enseñarme un poco. Y... ¡oh, qué pasó!... Al principio constantemente fallaba en alguna parte, todo estaba “patas arriba” y mi abuela tenía que vigilarme casi todo el tiempo. Y luego me enteré... Es incluso una lástima, porque ahora viene con menos frecuencia... y tengo miedo de que tal vez algún día no venga en absoluto...