Экологическая роль хемосинтеза

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 31 из 86Следующая ⇒

· Нитрифицирующие бактерии широко распространены в природе; они встречаются в почве и в водоёмах и участвуют в осуществлении круговорота в природе в весьма крупных масштабах

· Серобактерии, образуя серную кислоту, способствуют постепенному разрушению и выветриванию горных пород, разрушению каменных и металлических сооружений, выщелачиванию руд и серных месторождений

· Многие виды серобактерий, окисляя до сульфатов различные соединения серы,играют бльшую роль в процессах очистки промышленных сточных вод

· В результате деятельности железобактерий образуется Fе(ОН)₃, скопления которого образуют болотную железную руду

· Водородные бактерии уже используются для получения дешёвого пищевого и кормового белка, а также для регенерации (восстановления) атмосферы в замкнутых системах жизнеобеспечения (например, система «Оазис –2» была испытана на космическом корабле «Союз-3» в 1973 г.)

· Водородные бактерии участвуют в окислении водорода, накапливающегося в результате жизнедеятельности некоторых микроорганизмов, размельчающих органические вещества почвы, донные отложения водоёмов, в природных условиях

Отличия (особенности) процессов фотосинтеза и дыхания

Сходства процессов дыхания и фотосинтеза

1. Реакции фотосинтеза и дыхания являются ферментативными реакциями метаболизма (обмена веществ)

2. Осуществляется у аэробов

3. Связаны с двумембранными органоидами клетки (хлоропласты и митохондрии)

4. Процессы протекают при наличии мембранной электронно-транспортной цепи, связаны с функционированием протонных каналов (АТФ-синтетазы)

5. Осуществляется синтез АТФ

6. Участвуют в поддержании постоянства газового состава атмосферы

Связь фотосинтеза и дыхания

1. При дыхании расщепляются органические вещества, образующиеся в процессе фотосинтеза

2. При дыхании используется кислород, выделяющийся при фотосинтезе

3. При фотосинтезе используется углекислый газ, выделяющийся при дыхании

Отличия фотосинтеза от хемосинтеза

Биосинтез белка

· Относится к важнейшим реакциям анаболизма

· Всё многообразие свойств и биологических функций белков определяется их первичной структурой представляющей линейную последовательность аминокислот в полипептидных макромолекулах

· Информация о первичной структуре белков (полипептидов) является генетической и наследственной; функция хранения и передачи генетической информации осуществляется нуклеиновыми кислотами - ДНК и РНК

Ген – единица генетической информации – участок кодирующей цепи молекулы ДНК (РНК у вирусов и фагов), расположенный в определённом участке (локусе) хромосомы и содержащий наследственную информацию о первичной структуре одного белка (полипептида, фермента), молекулы т-РНК или р-РНК

· Наследственная информация о первичной структуре белков записана в гене в виде генетического кода

Генетический код

Генетический код – свойственный живым организмам единый принцип записи наследственной информации о последовательности аминокислот в полипептиде (белке) в виде последовательности нуклеотидов ДНК или м-РНК (расшифрован в 1966 г.)

Свойства генетического кода

1. Триплетность – каждая аминокислота кодируется тремя рядом расположенными нуклеотидами – триплетом (кодоном) ДНК или РНК

Кодон(триплет) – дискретная (структурно - функциональная) единица генетического кода, состоящаяиз трёх последовательных нуклеотидов в молекуле ДНК или РНК и определяющая последовательность аминокислот в полипептидной цепи белка, кодируемого этим геном

q Поскольку в каждом виде нуклеиновой кислоты существуют 4 типа нуклеотидов, объединяясь по три, они дают 4³ = 64 варианта триплетов; из них 61 триплет кодируют 20 аминокислот, а 3 (для мРНК -– УАА, УГА и УАГ – терминальные «нонсенс-кодоны») не кодируют аминокислот, являются стоп-сигналами и означают конец гена и прекращение трансляции

q Триплет АУГ является стартовым триплетом, кодирующим неспецифическую амнокислоту метионин: с него начинается синтез всех белковых молекул эукариот

q Триплеты молекул тРНК, комплементарные триплетам мРНК (кодонам) называются антикодонами (располагаются на антикодоновой петле т-РНК)

2. Вырожденность – одна аминокислота кодируется более чем одним триплетом (кодоном)

q Каждой аминокислоте (кроме двух: метионина и триптофана) может соответствовать несколько триплетов), например, серину – 6 кодонов, аланину – 4 кодона, большинству аминокислот – 2 кодона

q Вырожденность генетического кода обеспечивает возможность широкого изменения состава ДНК в результате мутаций без изменения последовательности аминокислот в белках, кодируемых этой ДНК (защита от мутаций)

3. Универсальность – все живые организмы от вирусов до человека используют практически единый генетический код (служит доказательством единства и эволюции органического мира)

4. Однозначность – кодон соответствует одной-единственной аминокислоте

5. Код не перекрывается - один нуклеотид не может входить в состав двух, а тем более трёх кодонов в цепи мРНК или состав другого гена

6. Непрерывность и однонаправленность – считывание кода идёт с одной точки (стартового триплета – АУГ) непрерывно только в одном направлении в пределах одного гена

7. Код не содержит знаков препинания – все нуклеотиды цепи мРНК следуют друг за другом без разделительных знаков: АГУГЦГААУУГЦГГ...

q Границами между генами («знаками препинания») служат стоп-кодоны, каждый из которых обозначает прекращение синтеза одной полипептидной цепи

8. Специфичность – каждый кодон (триплет) соответствует не более чем одной аминокислоте

9. Линейность – кодоны образуют линейную цепочку

10. Имеет рамку считывания - условная граница между триплетами, определяющая последовательность транскрипции (в ДНК) или трансляции (в мРНК) кодонов

q При выпадении одного или двух нуклеотидов, а также изменении точки «старта» рамка считывания сдвигается и вся последующая информация делается бессмысленной (не считываемой) или синтезируется другой белок:

ГУУ ГУЦ ГУА...... ГУ УГУ ЦГУ

рамка считывания не сдвинута рамка считывания сдвинута

· Реализация генетической информации, записанной в генах, называется экспрессией генов; этот процесс осуществляется в два этапа: первый – транскрипция, второй – трансляция

Транскрипция

Транскрипция (лат. transcrptio – переписывание) – ферментативный матричный синтез молекул РНК, осуществляемый на генах-матрицах одной из цепей ДНК из свободных нуклеотидов по принципу комплементарности

· В результате возникает три типа РНК: - матричная (мРНК)

- рибосомальная (рРНК)

- транспортная (тРНК)

· Осуществляется в ядре, так как ДНК локализуется в ядре

· В процессе синтеза мРНК происходит «переписывание» информации о первичной структуре полипептида с гена ДНК на мРНК; образовавшаяся мРНК поступает из ядра в цитоплазму к месту синтеза белка на рибосомы

· Процесс транскрипции требует больших затрат энергии в виде АТФ и осуществляется ферментом ДНК-зависимой-РНК-полимеразой и рядом вспомогательных ферментов

· Одномоментно транскрибируется не вся молекула ДНК, а лишь её отдельные отрезки; они называются единицами транскрипции – транскриптонами

Транскриптон – участок ДНК, ограниченный промотором и терминатором,на котором идёт синтез РНК (выполняет функции матрицы); по сути транскриптон является геном с точки зрения молекулярной биолгии

Промотор – участок ДНК в несколько десятков нуклеотидов, куда присоединяется РНК-полимераза и откуда начинается транскрипция

Терминатор – участок ДНК, содержащий сигнал (стоп-кодон, терминальный триплет) окончания транскрипции

q В районе терминатора фермент РНК-полимераза отделяется от ДНК, что ведёт к прекращению реакции

Р Z Т

=== ****** ============================ ***

Р – промотор, Т- терминатор, Z – транскрибируемый ген

· У эукариот за один раз транскрибируется только один ген

· Транскрипция основана на способности азотистых оснований к комплементарному связыванию (принципе комплементарности)

q Отличительной особенностью транскрипции является то, что в РНК нет тимидина, его замещает уридин (урацил) соответственно при транскрипции аденозин молекулы ДНК комплементарно соединяется с урацилом синтезируемой РНК

Механизм транскрипции

· На время транскрипции двойная цепь ДНК разрывается под действием фермента на протяжении одного гена на две одиночные цепи (на месте транскрибируемого гена образуется вздутие – «пуф»)

· Синтез РНК осуществляется по одной цепи ДНК, которая называется кодирующей (содержит закодированную в виде генетического кода информацию о первичной структуре полипептида); вторая цепь называется некодирующей или замыкающей (какая цепь будет кодирующей, определяется тем, на какой из них находится промотор)

· Синтез и-РНК осуществляется из свободных нуклеотидов, во множестве присутствующих в кариоплазме по принципу комплементарности (нуклеотиды всех видов свободно синтезируются в цитоплазме и поступают в ядро через поры ядерной оболочки, или появляются вследствие гидролиза ДНК пищевой продукции);

q к адениловому нуклеотиду цепи ДНК присоединяется комплементарный ему свободный урациловый нуклетид кариоплазмы (А У); тиминовому – адениловый, гуаниновому – цитозиновый, а цитозиновому – гуаниовый

q Нуклетиды гена ДНК А Т Г Ц

Нуклеотиды и-РНК У А Ц Г

· В процессе транскрипции образуется локальный гибрид (комплекс) одноцепочечной ДНК с РНК, который существует короткое время и очень быстро распадается, при этом восстанавливается двуцепочечность ДНК

· Цикл транскрипции состоит из трёх последовательных стадий: инициации, элонгации, терминации

1. Инициация – фаза начала синтеза РНК

q Транскрипция начинается с присоединения фермента РНК-полимеразы к промотору; присоединившись РНК-полимераза раскручивает примерно один виток ДНК (10 пар нуклеотидов)

q На образовавшемся одноцепочечном участке ДНК из свободных нуклеотидов кариоплазмы по принципу комплементарности синтезируется начальные звенья мРНК (так называемый синтез критической длинны, т.к. до этого комплекс РНК-полимераза – ДНК не стабилен и способен распадаться)

Созревание РНК

v Все изученные гены эукариотических клеток (в отличие от клеток прокариот) содержат участки, несущие информацию о какой–либо аминокислоте – экзоны, а также некодирующие участки, не несущие информации об аминокислотах полипептида – интроны (суммарная длинна всех интронов ряда организмов может составлять свыше 80% общей длины ДНК)

Познавательные статьи:



Где возникла философия и почему?

Относительная высота сжатой зоны бетона

Сущность проекции Гаусса-Крюгера и использование ее в геодезии

Тарифы на перевозку пассажиров