Молекула поліпептиду складається з 20 залишків молекул. Завдання з молекулярної біології

Органічні кислоти, що містять одну або більше аміногрупу. Є основними структурними одиницями молекул білків, визначають їх біологічну специфічність і харчову цінність. Порушення обміну амінокислот є причиною багатьох хвороб. Білки людини складаються з 20 різних амінокислот. Амінокислоти поділяються на замінні - можуть синтезуватися в організмі з інших амінокислот або органічних сполук, І незамінні - не можуть синтезуватися в організмі і для правильного білкового обміну і підтримки життєдіяльності організму обов'язково повинні надходити з їжею в необхідній кількості. Для людини незамінними амінокислотами є: триптофан, фенілаланін, лізин, треонін, валін, лейцин, метіонін і ізолейцин. Окремі амінокислоти застосовуються як лікарські засоби.

Людина, як і будь-яка жива істота, складається з неорганічних і органічних сполук, до яких відносять білки, що складаються з амінокислот, жири і вуглеводи. Також, організм людини є складною саморегулюючою біологічною системою, в основі функціонування якої лежать біохімічні процеси, що забезпечують повною мірою метаболічні потреби. Амінокислоти входять до складу білків, які беруть участь не тільки у формуванні тканин, але і входять до складу ферментів, гормонів і нейротрансмітерів - основних з'єднань, що забезпечують регулювання більшості біологічних процесів. На жаль, організм не здатний самостійно синтезувати всі необхідні амінокислоти. У зв'язку з цим, для нормальної роботи структур організму потрібно як своєчасне надходження необхідних поживних речовин ззовні, так і їх синтез з наявних субстратів.

амінокислоти

Амінокислотами називають біологічно важливі органічні речовини, що містять як аміно (-NH2), так і карбоксильну (-COOH) групи, з'єднані атомом вуглецю. Однак, властивості амінокислот в більшій мірі визначаються радикалом, які можуть широко варіюватися. В даний час відомо близько 500 з'єднань цього класу.

У 1806 році французькі хіміки Луї-Ніколя Воклен і П'єр Жеан Робіке вперше виділили аспарагин. Всі 20 амінокислот, які використовуються у живих організмів, були відкриті до 1935 року, коли Вільям Каммінг Рос, який також виділив з них незамінні, встановив мінімальні денні норми для людини.

Організм дитини інтенсивно розвивається, в зв'язку з чим відчуває величезні потреби в поживних речовинах, недолік яких може привести до серйозних порушень. Так, за перший рік життя маса дитини потроюється, відбувається дозрівання імунної, нервової та інших систем організму. У зв'язку з цим, поряд зі зниженням фізичної сили, функціональними розладами, можуть спостерігатися важкі психічні розлади, заповнити які не завжди є можливим при заповненні існуючого дефіциту. Прикладом може служити квашиоркор - хвороба, що розвивається в результаті недостатності амінокислот в раціоні, при якій спостерігається асцит і важка дистрофія. У більшості випадків ця хвороба розвивається у дітей з бідних районів Африки в результаті регулярного харчування їжею, що містить мало білків.

Годування грудьми, в більшості випадків, дозволяє задовольняти пластичні і метаболічні потреби організму в перші півроку життя, проте пізніше необхідне введення прикорму - крім материнського молока дитина додатково отримує легкоусвояемую, повну вітамінів, їжу.

У складі харчових білків міститься 20 амінокислот, проте серед них є незамінні, дефіцит яких організм не здатний заповнити самостійно, шляхом синтезу, в зв'язку з чим потрібно їх надходження при харчуванні. До незамінних амінокислот у дітей відносять:

триптофан

У нормі потрібно 22 мг на 1 кг маси тіла на добу (при нестачі розвиваються важкі атрофії м'язів, сповільнюється зростання);

У нормі потрібно 150 мг на 1 кг маси тіла на добу (необхідний для нормального росту і роботи кровотворної системи);

метіонін

У нормі потрібно 70 мг на 1 кг маси тіла на добу (необхідний для забезпечення детоксикаційної роботи печінки, роботи нервової системи, Бере активну участь в обміні жирів і фосфоліпідів);

У нормі добова потреба становить 93 мг на 1 кг маси тіла на добу (при нестачі впливає на психіку, знижуючи рівень серотоніну);

У нормі досить 60 мг на 1 кг маси тіла на добу (при нестачі спостерігається уповільнення метаболічних процесів, що супроводжується млявістю, слабкістю, сонливістю);

У нормі потрібно 150 мг на 1 кг маси тіла на добу (при нестачі у немовлят погіршується метаболізм вуглеводів, що супроводжується гіпоглікемією);

ізолейцин

У нормі досить 90 мг на 1 кг маси тіла на добу (при нестачі виникає дисбаланс в роботі щитовидної залози, Утруднюється висновок аміаку з організму, що може стати причиною важкого отруєння);

фенілаланін

У нормі потрібно 90 мг на 1 кг маси тіла на добу (необхідний для роботи щитовидної залози і надниркових залоз у дитини);

гістидин

У нормі потрібно 32 мг на 1 кг маси тіла на добу (впливає на кровотворення);

У нормі потреба становить 10 мг на 1 кг маси тіла на добу (бере участь у величезній кількості важливих метаболічних процесів).

Крім того, навіть при повноцінному харчуванні, в дитячому віці можуть проявлятися хвороби, в основі яких лежить порушення амінокислотного балансу. найбільш частими захворюваннями, При яких спостерігається зміна метаболізму амінокислот, є:

гіпераміноацідурія

При цій патології виділяється надмірна кількість амінокислот з сечею, що може виникати як при патології нирок, так і порушеннях амінокислотного обміну.

фенілкетонурія

Є спадковою ензимопатіях, при якій порушується обмін фенілаланіну з накопиченням продуктів його розпаду, що надають токсичну дію на мозок людини, що в більшості випадків стає причиною олігофренії.

Алкаптонурия

Є спадковою ензимопатіях, при якій відсутній фермент, який відповідає за метаболізм тирозину і фенілаланіну, що призводить до накопичення гомогентизиновой кислоти і проявляється окисленням сечі в темно-коричневий колір на повітрі. У більш пізньому віці розвиваються артропатия і зміна забарвлення хрящів вушної раковини.

альбінізм

Є спадковим захворюванням, в основі якого лежить порушення обміну ароматичних амінокислот, що призводить до недостатнього синтезу меланіну, що додає шкірі і райдужці темне забарвлення, основна мета якої - захист від надлишкового сонячного випромінювання.

хвороба Хертнапа

Є дуже рідкісним спадковим захворюванням, при якому порушений обміну триптофану, що призводить до атаксії мозочка і змін шкіри.

Є рідкісним спадковим захворюванням, при якому ферментний блок викликає надлишковий синтез щавлевої кислоти, що призводить до утворення каменів у нирках, відкладення кристалів оксалату кальцію в мозку, селезінці, лімфоїдної тканини.

Цистиноз

Є спадковим захворюванням, при якому порушений обмін цистину з подальшим накопиченням кристалів в ретикулоендотеліальної системі, що супроводжується збільшенням селезінки, печінки, ексікозом, гіпертермією, фосфат-діабет, рахіт і розвитком важкої нефропатії.

гомоцистинурія

Є спадковим захворюванням, при якому порушується метаболізм метіоніну і гомоцистеїну, що супроводжується такими ураженнями, як олігофренія різного ступеня вираженості і ектопія кришталиків.

Як правило, при своєчасному виявленні захворювання, в ряді випадків можлива корекція порушень обміну як шляхом проведення замісної терапії, так і дотримання суворої дієти. Якщо ж зміни в тілі людини не виявити вчасно, то існує висока ймовірність розвитку важких ускладнень, аж до летального результату.

Організм у дорослих в нормі знаходиться в стані рівноваги між процесами анаболізму і катаболізму. Як правило, щоденна потреба в амінокислотах у дорослих виражена менше, в порівнянні з дітьми, однак навіть у дорослих можуть розвинутися важкі розлади при неповноцінному раціоні.

У дорослих організм також потребує отримання незамінних амінокислот при харчуванні. Таким чином, при нестачі:

валина - погіршується метаболізм в м'язах і репарація пошкоджених тканин;

лейцину - порушується: репарація кісток, шкіри, м'язів, зниження глюкози в плазмі крові, синтез соматотропного гормону;

изолейцина - погіршується синтез гемоглобіну і регулювання рівня глюкози, знижується витривалість;

треоніну - виникає дисбаланс в синтезі колагену і еластину, білковому і жировому обміні, роботі печінки, а також нерідко розвиваються імунодефіцитні стани;

метіоніну - відбувається зниження ефективності метаболічних процесів в печінці, підвищується ризик прогресування атеросклерозу, посилюється токсикоз під час вагітності;

триптофану - погіршується сон, змінюється настрій, зменшується апетит, викид гормону росту, підвищується чутливість до нікотину;

лізину - порушується синтез великої кількості ферментів, гормонів, погіршуються метаболічні процеси в кістковій тканині, знижується ефективність всмоктування кальцію, знижується гуморальну імунну відповідь, порушується репарація тканин, знижується м'язова сила і м'язова маса, виникають проблеми з ерекцією і лібідо, підвищується ризик прогресування атеросклерозу;

фенілаланіну - відбувається зниження ноцицептивної чутливості, погіршується пам'ять;

аргініну - погіршується робота клітинного компонента імунної системи, Погіршується детоксикаційна функція печінки, знижується потенція, підвищується артеріальний тиск, підвищується рівень холестерину в крові, виникає гіперкоагуляція, спостерігаються дисметаболічні зміни в м'язовій і сполучній тканинах;

гистидина - змінюється інтенсивність протікання великої кількості біохімічних реакцій, росту і відновлення тканин, погіршення функції суглобів.

В сучасному світі люди нерідко починають захоплюватися вегетаріанством, що може стати причиною нестачі незамінних амінокислот в раціоні. Однак, при грамотному підборі продуктів, можливе отримання всіх необхідних для повноцінної життєдіяльності речовин.

Також, все більш широке поширення набуває захоплення спортом. Як правило, після інтенсивного тренування відбувається не тільки велика витрата жирів і вуглеводів, а й істотно зростає потреба в амінокислотах, що пов'язано з анаболічними процесами в м'язовій тканині.

Причиною розвитку нестачі амінокислот в організмі при нормальному їх зміст в раціоні, може стати порушення травлення, обумовлене як недоліком травних ферментів, так і порушенням всмоктування в тонкій кишці. Виникнення таких станів може бути результатом гострого панкреатиту, виразкового коліту і великих резекцій тонкого кишечника.

Для компенсації наявних порушень проводиться лікування з приводу основного захворювання, проведення замісної терапії і, у важких випадках, парентеральне харчування.

В даний час в розвинених країнах недолік амінокислот в організмі через їх нестачу в продуктах харчування практично не зустрічається. Винятком є \u200b\u200bголодування і вегетаріанство, коли ймовірність аліментарної недостатності значно зростає. У зв'язку з цим, при виявленні дефіциту необхідних амінокислот, слід в першу чергу задуматися про інших патологічних процесах.

З віком організм людини зазнає серйозних змін, пов'язані зі зниженням функціональної активності багатьох систем, що істотно знижує компенсаторні можливості при взаємодії із зовнішнім середовищем. В основі цих змін лежить перебудова обміну речовин, пов'язана зі зменшенням активності деяких ферментів, що складаються з амінокислот. Надалі, це призводить до зниження ефективності біологічного окислення, що порушує споживання кисню тканинами, підвищує рівень ліпідів і ліпопротеїдів у плазмі крові. Також, нерідко відзначається зміна водно-сольового обміну в результаті підвищення клітинної проникності.

Також з віком відбувається погіршення ефективності роботи травної системи, що проявляється зниженням виділення травних ферментів в шлунку, кишечнику, підшлунковій залозі, порушенням процесу всмоктування переварених речовин - амінокислот, моно- і дисахаридів, молекул жиру. Крім того, знижується кислотність шлункового соку, порушується відтік жовчі, змінюється моторика кишечника, що стає причиною запорів. Відбувається падіння активності органів ендокринної системи, що впливає на інтенсивність обміну. Змінюється співвідношення між анаболічними і катаболічних процесів, що супроводжується зменшенням маси м'язової і кісткової тканин.

У зв'язку з цим, побудова правильного харчового раціону у літніх людей є важливим завданням. Так, згідно з проведеними дослідженнями, понад ¾ літніх людей харчуються неправильно, що, як правило, серйозно позначається на здоров'ї людини.

Роль амінокислот в організмі

Амінокислоти в організмі людини, в більшості випадків, включаються до складу пептидів під час транскрипції і трансляції. Пептидами називають полімери, що складаються з амінокислот, які є мономерами. У зв'язку з цим амінокислоти можна вважати структурним матеріалом, за допомогою якого здійснюється реалізація генетичної інформації.

Амінокислоти в організмі людини, як правило, у функціональному відношенні тісно пов'язані з:

пептидами, що володіють гормональною активністю (окситоцином, вазопресином, рилізинг-гормонами гіпоталамуса, меланоцітстімулірующій гормонами, глюкагоном і іншими активними речовинами);

пептидами, що регулюють травні процеси (гастрином, холецистокинином, вазоінтерстіціальним пептидом, шлунковим ингибирующим пептидом і іншими активними речовинами);

пептидами, що регулюють тонус судин і артеріальний тиск (брадикініном, калідіном, ангіотензіоном III);

пептидами, що здійснюють регулювання апетиту (лептином, нейропептиди Y, мелоноцітстімулірующім гормоном, ендорфінами);

пептидами, що володіють аналгетичний ефект (енкефалінів, ендорфінів);

пептидами, які беруть участь в регулюванні вищої нервової діяльності (сном, неспання, пам'яттю, емоціями), в основі яких лежать біохімічні процеси;

оксидом азоту - медіатором, що регулює тонус судин і одержуваних з аргініну;

пептидами, які беруть участь в роботі імунної системи (лежать в основі гуморального компонента імунітету);

нуклеотидами, які синтезуються з аспартату, гліцину і глутамату.

Таким чином, в організмі людини амінокислоти відіграють важливу роль і їх недолік може серйозно позначитися на багатьох, часом життєво важливих, біохімічних реакціях.

Формула молекул амінокислот - H2NCHRCOOH. В її складі можна виділити карбоксильную і аміногрупи, які розрізняються по радикалам (R). І, хоча в природі існує велика кількість з'єднань зі схожою структурою, в генетичному коді є інформація лише про 20 амінокислотах, які беруть участь у людини в синтезі білків, які є другим за поширеністю, після води, компонентом м'язів, клітин і більшості інших тканин. Дев'ять з двадцяти амінокислот є L - стереоізомерами, які і беруть участь в життєдіяльності організму людини.

Також в синтезі білків в рідкісних випадках можу брати участь D - стереоізомери, які спостерігаються у бактерій і деяких антибіотиків, які в нормі не беруть участі в біохімічних реакціях людського організму. Також D - амінокислоти нерідко виявляються при синтезі пептидів, що утворюються без участі рибосом у деяких грибів і бактерій.

Таким чином, люди не використовують весь асортимент існуючих в світі амінокислот, в той час як ті сполуки, які все ж використовуються, можуть бути задіяні в життя інших живих істот. Як правило, при збереженні якісного складу, істотний вплив на властивості амінокислот надають просторові характеристики цих сполук.

Зв'язок між амінокислотою і ДНК

Для того, щоб простежити, як пов'язані амінокислоти і ДНК, слід розібратися в процесах реалізації спадкової інформації шляхом транскрипції і трансляції. У більшості прокаріотів і еукаріотів (винятком є \u200b\u200bпріони) зберігання інформації про будову організму і його функціях здійснюється за допомогою нуклеїнових кислот - високомолекулярних сполук з суворою послідовністю мономерів. Надалі нуклеїнові кислоти успадковуються дочірніми клітинами, які, таким чином, через певну послідовність нуклеотидів, визначають амінокислоти і їх послідовність в складі всіх білків (як структурних, так і ферментів, гормонів і нейротрансмітерів).

Основним процесом, який дозволяє реалізувати інформацію, закладену в генетичному коді, є транскрипція - складний процес, під час якого відбувається комплементарное копіювання даних з ланцюга ДНК на ланцюг РНК одночасно з синтезом останньої. Як правило, РНК несе інформацію лише про конкретний білку і ланцюг має значно меншу довжину. У той же час ДНК складають основу хромосом, які містять дані про всю різноманітність білків організму. Таким чином, ДНК і амінокислоти безпосередньо не пов'язані.

Однак, для реалізації інформації, отриманої в процесі транскрипції, необхідний ще один процес - трансляції, який відбувається в цитоплазмі клітини. Також в цьому процесі беруть участь рибосоми - білкові структури, які розпізнають нуклеотид в РНК. Амінокислота, що відповідає терпретованою інформації, за допомогою тРНК доставляється до зростаючої білкової ланцюга, де і здійснюється її включення до складу білка. У процесі трансляції виділяють три етапи:

• ініціації (рибосома дізнається стартовий кодон, що стає поштовхом для синтезу);
• елонгації (процес синтезу білкової ланцюга);
• термінації (припинення синтезу після зустрічі зі стоп-кодоном).

Зв'язок між нуклеотидом і амінокислотою

Нуклеотид і амінокислота біологічно пов'язані природою за допомогою кодону, яким називають певну послідовність нуклеотидних залишків в ДНК або РНК. Залежно від порядку нуклеотидів в кодоні РНК, на рибосомах відбувається збірка білкової ланцюга. Таким чином, в організмі людини амінокислоти і ДНК пов'язані не безпосередньо, а за допомогою РНК.

Кодон складається з трьох нуклеотидів. Це визначає існування 64 можливих варіацій, з яких 3 варіанти кодують стоп-кодони (визначають обрив синтезується білкової ланцюга), в той час як решта 61 варіант послідовностей нуклеотидів кодують амінокислоти. Розшифровка існуючих кодонів була закінчена в 1966 році. Відомо, що у людини закодовано лише 20 амінокислот, що входять до складу ДНК.

Реакції перетворення амінокислот можуть бути пов'язані як зі зміною якісного складу, шляхом приєднання або відщеплення певних атомів, так і зі зміною просторової структури, що призводить до зміни якостей отриманого речовини. Цей процес називають рацемізації, що дозволяє отримати з L-амінокислот D - амінокислоти, які представлені просторово-дзеркальними молекулами. Прикладом зміни властивостей отриманих елементів може служити амінокислота аланін, L-форма якої має гіркий смак, в той час як D-аланін має солодкий.

Реакції і властивості амінокислот залежать від формули молекул і визначаються:

• аминогруппой (-NH2);
• карбоксигрупи (-COOH);
• радикалом (R).

Однак, найголовнішим біологічним властивістю амінокислот є участь в утворенні пептидного зв'язку при утворенні білкових молекул.

Життєдіяльність людини тісно пов'язана з процесами анаболізму і катаболізму.

при анаболізмі

Анаболізмом називають сукупність біохімічних процесів, під час яких відбувається формування та оновлення тканин, клітин і різних сполук. Прикладом реакцій анаболізму також може освіту нових білків, гормонів, жиру і глікогену.

Найбільш важлива роль анаболізму в обміні амінокислот - формування молекул білка. Процеси анаболізму переважають у дітей і молодих людей, що пов'язано з інтенсивним розвитком організму. Зовні це проявляється збільшенням м'язової маси, зростання, сили.

при катаболизме

Катаболізмом називають сукупність процесів, в основі яких лежить руйнування з'єднань. Прикладом катаболізму може служити процес окислення, що супроводжується викидом енергії, а також безліч реакцій, в результаті яких з одного складного речовини виходить кілька простих.

На катаболізм білкового обміну впливають глюкокортикоїди (гормони надниркових залоз), під впливом яких відбувається розпад білків на амінокислоти, в той час як у вуглеводному обміні переважають процеси анаболізму, що призводить до утворення глікогену і жирів.

Також, в умовах нестачі енергії, одержуваної при розпаді жирів або, білки можуть бути витрачені на синтез АТФ. Амінокислоти при розпаді виділяють сполуки азоту, які в формі аміаку можуть надавати токсичної ефект на нервову систему.

Залежно від продуктів розкладання амінокислот, виділяють:

• глюкогенние (гліцин, аланін, валін, пролін, серин, треонін, цистеїн, метіонін, аспартат, аспарагін, глутамат, глутамін, аргінін, гістидин);
• кетогенні (лейцин, лізин);
• глюко-кетогенні (ізолейцин, фенілаланін, тирозин, триптофан).

глюкогенние

При деградації глюкогенних амінокислот не спостерігається підвищення рівня кетонових тіл, в той час як отримані метаболіти (піруват, а-кетоглутарат, сукцинил - КоА, фумарат, оксалоацетат) беруть активну участь в глюконеогенезі.

кетогенні

Продуктами деградації кетогенних амінокислот є ацетил-КоА і ацетоацетил-КоА, при яких відзначається підвищення рівня кетонових тіл. Надалі відбувається їх перетворення в жирові сполуки.

Глюко-кетогенні

При розпаді глюко-кетогенних з'єднань відбувається утворення в рівній мірі з'єднань обох видів.

Вивченням властивостей амінокислот займається хімія - галузь знань про речовини, їх будову, склад, перетвореннях. Завдяки цій науці амінокислоти були не тільки відкриті, але і вивчені їх основні властивості.

Амінокислоти і хімія тісно пов'язані в індустрії. Найбільше застосування вони знайшли в харчовій промисловості, де вони широко застосовуються в як добавки до їжі тварин (як правило, маються на увазі незамінні амінокислоти, необхідні для росту і розвитку живих істот).

Також в харчовій промисловості амінокислоти широко використовують в якості смакових добавок. Так, глутамат має властивість посилювати смак, в той час як аспартам використовується як низькокалорійний підсолоджувач.

Значні успіхи у вирішенні проблем сільського господарства також забезпечила хімія. Амінокислоти мають хелатирующими здатністю (пов'язувати метали з формуванням складних комплексів), що застосовується для полегшення доставки мінералів в рослини і запобігання хлороза - хвороби рослин, пов'язаної з порушенням процесів фотосинтезу через зниження вмісту хлорофілу в листках.

В індустрії широко використовуються амінокислоти в складі лікарських і косметичних засобів. Найбільшого поширення набули 5-гідрокситриптофан, який використовується для експериментального лікування депресії, L-дигідроксифенілаланін для лікування хвороби Паркінсона, і безліч інших препаратів.

Останнім часом все більш широке поширення набувають дослідження, пов'язані зі зниженням забруднення довкілля. У зв'язку з цим все більший інтерес викликає застосування біодеградіруемих промислових матеріалів - наприклад, пластмас, застосування яких може істотно поліпшити екологічну обстановку.

Формула молекул амінокислот

Формула молекул амінокислот представлена \u200b\u200bH2NCHRCOOH і є головною рисою цих органічних сполук. Якщо ж відбувається зміна структури, при якому ліквідуються аминогруппа або карбоксигрупи, то змінюється клас з'єднання, і його вже не можна вважати амінокислотою.

У той же час, якщо змінюється радикал (R), то формула молекул амінокислот залишається незмінною. У зв'язку з чим клас сполук зберігається, але можуть істотно змінитися хімічні властивості, Пов'язані з характеристиками конкретного радикала (гідро- або ліпофільний, позитивно або негативно заряджений).

Як з'єднуються амінокислоти в молекулі білка

Головною в організмі живих істот біологічною функцією амінокислот є формування молекул білка, що у еукаріотів здійснюється завдяки процесам транскрипції і трансляції. Процеси, пов'язані з белковосинтетической функцією, можуть спостерігатися як в процесі росту організму, здійснюючи пластичні функції, так і виникати у відповідь на зовнішні або внутрішні зміни.

Включення амінокислот до складу молекули білка здійснюється на рибосомах, завдяки трансляції. Цей процес включає доставку і з'єднання амінокислот між собою за допомогою утворення пептидного зв'язку після реакції транспептідаціі, що супроводжується переходом ГТФ в ГДФ (втратою однієї фосфатного зв'язку).

Пептидний зв'язок, що з'єднує амінокислоти в молекулі білка, виникає при взаємодії альфа - аміногрупи (-NH2) однієї амінокислоти з альфа-карбоксильною групою (-СООН) іншої амінокислоти. Побічними продуктами цієї реакції також стає виділення води. Порядок амінокислот і їх кількість в білках визначає їх властивості.

Для визначення наявності пептидного зв'язку можна провести біуретову реакцію.

Властивості амінокислот, в залежності від складу радикала, можуть широко варіюватися. Це позначається не тільки на характеристиках амінокислот, але і на структурі і біологічних функціях білка. Залежно від цікавлять якостей, виділяють фізичні та хімічні властивості.

Так, згідно з наявними даними в хімії, амінокислоти - кристалічні речовини, які мають високу розчинність в воді і погано - в органічних розчинниках. Також для цих речовин характерна висока температура плавлення і, в більшості випадків, солодкий смак. Як правило, фізичні характеристики цікавлять людей для використання амінокислот у виробництві.

Більш високе значення мають хімічні властивості амінокислот. Як відомо, аміногрупи мають основними властивостями, тоді як карбоксигрупи мають кислотними. Відповідно до співвідношенням цих груп в складі радикалів, амінокислоти поділяються на:

• нейтральні (як правило, при аліфатичних радикалів);
• кислі (переважають карбоксигрупи) - аспарагінова і глутамінова кислоти;
• основні (переважають аміногрупи) - аргінін, гістидин та лізин.

Також, як правило, амінокислоти беруть участь в реакціях, пов'язаних з амино- і карбоксигрупи.

До реакцій з аминогруппой відносять:

взаємодія з кислотами, через що відбувається утворення солей амонію;

До реакцій з карбоксигрупи відносять:

• утворення солей при взаємодії з лугами;
• утворення складних ефірів при взаємодії із спиртами.

Також, в печінці може відбуватися реакція дезамінування, що призводить до утворення аміаку і жирних, окси- або кетокислот. Також можливо трансамінування - реакція, при якій відбувається перенесення атома азоту без утворення аміаку.

Також, у зв'язку з наявністю карбоксигрупи, можлива реакція декарбоксилювання, при якій утворюються вуглекислий газ і амін.

класи амінокислот

Можна виділити класи амінокислот по:

• особливостям радикалів;
• напрямками біосинтезу;
• можливості до самовідтворення в організмі.

Залежно від будови радикала, виділяють класи амінокислот:

• по полярності (полярні, неполярні і ароматичні);
• по хиральности (L- і D-стереоізомери);
• по кислотності (нейтральні, кислі, основні).

Амінокислоти, що містять радикали

Більшість амінокислот, відносять до містить радикали. Винятком є \u200b\u200bгліцин, формула якого NH2CH2COOH.

Залежно від складу радикала амінокислот, що визначає здатність до взаємодії з водою, виділяють:

• неполярні;
• полярні;
• ароматичні;
• з мають негативний заряд R-групами;
• з мають позитивний заряд R-групами.

До неполярних можна віднести:

• гліцин (замість радикала - атом водню);
• аланин;
• валін;
• ізолейцин;
• лейцин;
• пролин.

До полярних (при рН \u003d 7 заряд молекул є нейтральними) відносять:

• серин;
• треонин;
• цистеїн;
• метіонін;
• аспарагин;
• глутамин.

До ароматичним (які мають в складі ароматичне кільце, відносять):

• фенілаланін;
• триптофан;
• тирозин.

Амінокислоти, що містять у складі негативно заряджену R-групу, представлені:

• аспарагінової кислотою;
• глутамінової кислотою.

Амінокислоти, що містять у складі позитивно заряджені R-групи, представлені:

• лізин;
• аргініном;
• гистидином.

За функціональним групам

За функціональним особливостям радикала можна виділити класи амінокислот:

• алифатические (моноаміномонокарбоновие, оксімоноамінокарбоновие, моноамінодікарбоновие, аміди моноамінокарбонових, діаміномонокарбоновие, сірковмісні);
• ароматичні;
• гетероциклічні;
• імінокіслоти.

Залежно від можливостей організму до самостійного синтезу амінокислот, їх підрозділяють на:

• незамінні;
• замінні.

Білки

Білки у організму немає можливості відтворювати самостійно (як правило, через відсутність необхідних ферментів), через що потрібно їх регулярне надходження з їжею. Однак і у підрозділи на замінні і незамінні існують особливості. Так, для синтезу тирозину, який в більшості випадків прийнято вважати замінним з'єднанням, необхідна достатня кількість фенілаланіну. У людей з фенілкетонурією тирозин в нормі не синтезується в необхідній кількості, що обумовлено побічними ефектами при достатній кількості субстрату.

Також до відносно незамінних амінокислот слід віднести аргінін і гістидин, можливості до продукції яких у організму людини обмежені.

Практично у всіх ссавців клас незамінних амінокислот, синтез яких утруднений через біологічних особливостей тіла, представлений:

• валіном;
• изолейцином;
• лейцином;
• треонін;
• метионином;
• лізин;
• фенилаланином;
• триптофан.

замінні амінокислоти

У ДНК є інформація про 20 амінокислотах в формі кодонів. Їх розшифровка відбувається на рибосомах (коли відбувається синтез білків). Вісім амінокислот є незамінними, і дванадцять - замінними. Як правило, замінні амінокислоти мають можливість формуватися кількома шляхами, шляхом декількох перетворень з одних і тих же сполук, що дозволяє їх розділити на сімейства:

• аспартату (з якого здійснюється синтез аспартату, аспарагина, треоніну, ізолейцин, метіоніну);
• глутамату (з якого здійснюється синтез глутамату, глутаміну, аргініну. пролина);
• пірувату (з якого здійснюється синтез аланина, валіну, лейцину);
• серина (з якого здійснюється синтез серина, цистеїну, гліцину);
• пентози (з якої здійснюється синтез гистидина, фенілаланіну, тирозину, триптофану).

Людині важливо отримувати при харчуванні амінокислоти як замінні, так і незамінні, тому що їх дефіцит може викликати важкі для здоров'я ускладнення. Після вживання їжі, пережовування і впливу на неї травних ферментів в шлунково-кишковому тракті, в кишечнику відбувається всмоктування доступних для засвоєння простих речовин - амінокислот, моносахаридів, моноглицеридов і жирних кислот, після чого вони потрапляють в і доставляються в печінку, де піддаються перетворенням.

Там вони витрачаються на:

• пластичні процеси, мета яких - утворення нових тканин;
• освіту запасних речовин (глікогену, жирів);
• спалювання отриманої при перетравленні глюкози (після доставки в тканини з кров'ю) з отриманням енергії.

Залежно від містяться в їжі амінокислот, виділяють білки:

• нативні - є повноцінними, через те, що містять повний комплект з двадцяти амінокислот. До їжі, що містить ці білки, відносять м'ясо, рибу, морепродукти, птицю, яйця і сир;
• нЕ нативні - не є повноцінними, тому що не мають всі 20 потрібних для повноцінного життя людини амінокислот. Ці сполуки переважають в продукту: соєвих, бобових, горіхах, ряді круп і овочів.

На особливу увагу заслуговують бобові (квасоля, сочевиця, горох) і продукти з вмістом сої (замінники м'яса), які близькі за складом до білків тваринного походження, так як включають в свій склад практично всі необхідні речовини, особливо амінокислоти. У більшості бобових і соєвих продуктів бракує низки амінокислот (найбільш часто це метіонін і цистеїн), тому потрібно враховувати цей факт і утримуватися від тривалого одноманітного харчування.

Живі істоти відчувають потребу в незамінних амінокислотах, найбільш повне кількість яких спостерігається в нативних білках. Здоровій дорослій людині потрібно вживання всіх незамінних амінокислот, обсяг яких в вживаної їжі має становити близько 20% (що становить понад 20 грам, якщо добова норма білка 95-110 грам). У дітей, в зв'язку з підвищеними потребами в нативному білку, його частка в раціоні повинна зростати.

Істотний вплив на надходження в організм білків, що отримуються з їжею, надає часте відвідування ресторанів швидкого харчування. Як правило, продукти, що застосовуються в таких закладах, характеризуються великою кількістю легкозасвоюваних вуглеводів і жирів при низькій частці білків.

При тривалому неправильному харчуванні у людей виникають скарги на:

• погіршення апетиту;
• затримку в розвитку;
• болю в правому боці, пов'язані з порушенням печінкових функцій;
• погіршення стану шкіри і волосся;
• ламкість нігтів;
• слабкість в м'язах.

До групи ризику білкової недостатності входять вегетаріанці, тому їм рекомендується вживання:

• квасолі, гороху та інших представників сімейства бобових;
• горіхів і насіння;
• продуктів, з високим вмістом рослинного білка;
• молочних продуктів і яєць.

Існують методи, які дозволяють визначити амінокислоти без використання високотехнологічного обладнання. Так, розроблено значну кількість якісних реакцій, що дозволяють визначити наявність або відсутність певних амінокислот в молекулах білка на основі їх радикалів. Найбільш частими реакціями, що дозволяють визначити амінокислоти є:

• Миллона - при наявності тирозину забарвлення стає червоною;
• Ксантопротеиновая - при наявності фенілаланіну або тирозину забарвлення стає жовтою;
• Гопкінса-Коула - при наявності триптофану з'являється фіолетовий відтінок;
• Ерліха - при наявності триптофану забарвлення стає синьою;
• Сакагучи - при наявності аргініну спостерігається червоний відтінок;
• Нітропруссідний - при наявності аргініну виникає червоний колір;
• Саллівен - використовується для визначення цистеїну, при якому спостерігається червоний відтінок;
• Паулі - при наявності гистидина і тирозину колір стає червоним.

Набагато більше ефективним методом, Що дозволяє визначити амінокислоти в їжі є високоефективна рідинна хроматографія - метод, в основі якого лежить поділ складних речовин на прості. Для цього процесу застосовується високий тиск і дрібнозернисті сорбенти. Після отримання простих речовин здійснюється їх аналіз звичайними або фізико-хімічними методами на предмет ідентифікації з'єднань.

Її проведення має сенс для визначення амінокислот в:

• рослинній сировині;
• біологічно активні добавки;
• кормових добавках (для годівлі тварин);
• лікарські засоби;
• спортивному харчуванні.

Побічно визначити обмін амінокислот в організмі можна за станом азотистого балансу. В основі цього дослідження лежить оцінка відповідності між кількістю азоту, поглинутим і виведеним з організму. Інтерес до азоту обумовлений тим, що головне джерело цієї речовини - амінокислоти. За добу в нормі організм дорослої людини виділяє близько 14-17 грам, що відповідає 100 грамам білка. Якщо ж відзначається виражений негативний баланс азоту, то це говорить про серйозний недолік білкового обміну, в результаті чого відбувається деструкція білків сформованих тканин.

З яких речовин всмоктуються амінокислоти при харчуванні

Як правило, головним джерелом амінокислот є білки. Через це, поки вони містяться в складі їжі, симптомів нестачі амінокислот не визначається.

Так, до продуктів, що містять значну кількість нативного білка, відносять:

• рибу (до 21 грама на 100 грам маси продукту);
• курчати (до 21 грама на 100 грам маси продукту);
• яловичину (до 21 грама на 100 грам маси продукту);
• молоко (до 8 грама на 100 грам маси продукту);
• тофу (до 15 грам на 100 грам маси продукту);
• білкові йогурти (до 8 грам на 100 грам маси продукту);
• сир (до 21 грама на 100 грам маси продукту);
• яйця (до 13 грам на 100 грам маси продукту).

У сучасному світі інтерес людей до спорту набуває дедалі більшого поширення. Як правило, основна маса напрямків в цій області представлена \u200b\u200bрухливими захопленнями, до яких відносять заняття:

• баскетболом;
• волейболом;
• футболом;
• бадмінтоном;
• гандболом;
• регбі;
• тенісом;
• хокеєм;
• плаванням.

У зв'язку з тим, що зростають фізичні навантаження, організм людини адаптується шляхом гіпертрофії м'язової тканини, що здійснюється синтезом нових білків. Амінокислоти є тим компонентом, високий вміст якого необхідно для адекватного відновлення функції м'язів.

Однак, поряд з підвищенням потреб м'язів в амінокислотах, також відзначається локальне зменшення глікогену - речовини, яке формується як джерело для швидкого отримання великої кількості енергії. Запаси глікогену є в багатьох тканинах що істотно підвищує ефективність роботи клітин нервової та м'язової систем організму. Для поповнення запасів глікогену потрібна значна кількість глюкози.

Для повноцінного задоволення потреб організму при заняттях спортом, потрібно вживання:

• білків;
• жирів;
• вуглеводів;
• вітамінів.

Якщо ж буде виникати дефіцит і вуглеводів, енергія від окислення яких запасається у формі АТФ і витрачається на потреби організму, буде відбуватися деградація білків, через що тренувань не тільки не буде користі, а й може спостерігатися шкоду.

Потреби в амінокислотах істотно відрізняються у звичайного дорослої людини і у людей, що регулярно займаються спортом. Як правило, згідно з рекомендаціями Американського коледжу спортивної медицини та Академії харчування та дієт, атлетам в день тренування і на наступну добу потрібно вживати від 1,2 до 2 грам білка на кілограм тіла.

Також, в залежності від роду занять, розроблені рекомендації по потреби в протеїнах:

• у середнього людини добова потреба в білках становить 0,8 грам на 1 кілограм маси тіла;
• у людини, фізичні навантаження якого носять інтенсивний, вибуховий характер, добова потреба в білках становить від 1,4 до 1,8 грам на 1 кілограм маси тіла;
• у людини, фізичні навантаження якого носять тривалий характер і спрямовані на витривалість, потреба в білках становить від 1,2 до 1,4 грам на 1 кілограм маси тіла на добу.

Для задоволення цих потреб, в більшості випадків треба скласти і дотримання дієти, що дозволяє отримувати всі необхідні амінокислоти при харчуванні.

• куряче філе, яєчний білок, яловиче м'ясо (для задоволення потреб в білках);
• вівсянку, коричневий рис, овочі (для задоволення потреб у вуглеводах);
• горіхи, оливкове масло, арахісове масло (для задоволення потреб в жирах).

З чого складаються харчові добавки з вмістом амінокислот

Також, в сучасному світі великого поширення набули харчові добавки, які містять набір амінокислот, вуглеводів, мінералів і ряду інших речовин. Як правило, їх беруть спортсмени, що займаються силовими видами спорту і бодібілдери, мета яких - швидко набрати м'язову масу.

Прийом цих добавок є досить привабливим для більшості людей, однак може мати ряд істотних недоліків. Так, існує висока ймовірність натрапити на підробку, в яких вміст необхідних для організму речовин може бути вкрай мало. Досить часто зустрічаються суміші, що містять надлишок вуглеводів, через що може статися викид занадто великої кількості інсуліну. Це стає причиною підвищеного синтезу жирів із глюкози і їх відкладення в тканинах організму.

Крім того, часто виробники економлять на виробництві харчових добавок, через що зміст омега - 3 - поліненасичених жирних кислот, необхідних для більш ефективної роботи м'язів і центральної нервової системи, може бути дуже низьким.

У зв'язку з цим, не варто випробовувати великі надії щодо білкових добавок, однак навіть при їх прийомі, основний упор в задоволенні потреб організму в поживних речовинах, слід робити на харчування природною їжею.

Завдання 1.

Визначте хромосомний набір в клітинах заростка і клітинах дорослої рослини папороті. В результаті якого типу поділу, і з яких клітин цей хромосомний набір утворюється?

1) Хромосомний набір в клітинах заростка гаплоїдний (n).

2) Хромосомний набір в клітинах дорослої рослини диплоїдний (2n).

3) Заросток утворюється з гаплоидной суперечки, яка ділиться мітозів; доросла рослина утворюється з диплоидной зиготи, яка ділиться мітозів.

Завдання 2.

Визначте хромосомний набір в клітинах дорослої рослини і суперечках Кукушкіна льону. В результаті якого типу поділу, і з яких клітин цей хромосомний набір утворюється?

1) Хромосомний набір в клітинах дорослої рослини гаплоїдний (n).

2) Хромосомний набір в суперечках гаплоїдний (n).

3) Доросла рослина з гаплоидной суперечки, яка ділиться мітозів, утворюючи передзародка (протонему), а потім доросла рослина.

4) Суперечки утворюється в результаті мейозу з материнських клітин спор в спорангіях.

Завдання 3.

Який хромосомний набір характерний для гамет і суперечка рослини моху Кукушкіна льону? Поясніть з яких клітин і, в результаті якого розподілу, вони утворюються.

Завдання 4.

Визначте хромосомний набір клітин восьмиядерного зародкового мішка і клітин покривної тканини квіткові рослини. В результаті якого типу поділу, і з яких клітин цей хромосомний набір утворюється?

1) Хромосомний набір клітин восьмиядерного зародкового мішка квіткової рослини - гаплоїдний (n).

2) Хромосомний набір клітин покривної тканини квіткової рослини - диплоїдний (2n).

3) Клітини восьмиядерного зародкового мішка утворюються з гаплоидной мегаспори, яка ТРИЧІ ДІЛИТЬСЯ мітозу.

Клітини покривної тканини формуються з освітньої тканини, клітини її диплоїдні (2n) і діляться мітоз.

Завдання 5.

Визначте хромосомний набір клітин основної тканини і спрямовує квіткової рослини. В результаті, якого типу поділу, і з яких клітин цей хромосомний набір утворюється?

1) Хромосомний набір клітин основної тканини - диплоїдний (2n).

2) Хромосомний набір сперміїв - гаплоїдний (n).

3) Клітини основної тканини формуються з освітньої тканини, диплоїдні клітини якої діляться митозом.

Спермії утворюються з гаплоидной генеративної клітини, яка ділиться мітозів.

Завдання 6.

Який набір хромосом міститься в сперміях і в клітці основної тканини листа огірка? Поясніть, з яких вихідних клітин і в результаті якого розподілу утворюються спермії і клітини основної тканини.

Завдання 7.

Поліпептид складається з 20 амінокислот. Визначте число нуклеотидів на ділянці гена, який кодує первинну структуру цього поліпептиду, число кодонів на іРНК, відповідне цим амінокислотам, число молекул тРНК, що беруть участь в біосинтезі поліпептиду. Відповідь поясніть.

1) Генетичний код триплетів, тому ділянку гена ДНК, що кодує 20 амінокислот, містить 20х3 \u003d 60 нуклеотидів.

2) Молекула іРНК містить 20 кодонів - триплетів.

3) Для біосинтезу цього поліпептиду знадобляться 20 молекул тРНК.

Завдання 8.

Фрагмент ланцюга ДНК містить 15 нуклеотидів. Визначте число нуклеотидів в молекулі іРНК, число видів молекул тРНК, що беруть участь в синтезі білка, число амінокислотних залишків в білкової молекулі.

Завдання 9.

Відомо, що синтезована білкова молекула, що складається з 8 амінокислот. Визначте, скільки видів тРНК брало участь в синтезі, число нуклеотидів на іРНК, число нуклеотидів на подвійний ланцюга ДНК.

Завдання 10.

Загальна маса всіх молекул ДНК в 46 хромосомах однієї соматичної клітини людини становить близько 6х10 - 9 мг. Визначте, чому дорівнює маса всіх молекул ДНК в сперматозоїді і соматичної клітці перед початком мітотичного поділу і після його закінчення. Відповідь поясніть.

1) Перед початком розподілу в вихідної клітці кількість ДНК подвоюється і її маса дорівнює 2х6х10 - 9 \u003d 12х10 - 9 мг.

2) Після закінчення поділу в соматичній клітині кількість ДНК залишається таким же, як і у вихідній клітці - 6х10 - 9 мг.

3) В статевих клітинах 23 хромосоми, тобто кількість ДНК в два рази менше, ніж в соматичних і становить 6х10 - 9: 2 \u003d 3х10 - 9 мг.

Завдання 11.

Який хромосомний набір характерний для клітин зародка і ендосперму насіння, листя ячменю. Поясніть результат в кожному випадку.

1) У клітинах зародка насінини набір 2n, так як зародок розвивається з зиготи.

2) В клітинах ендосперму насіння набір хромосом 3n, так як ендосперм утворюється при злитті ядер центральної клітини семязачатка (2n) і одного спермія (n).

3) Клітини листя ячменю мають набір хромосом 2n, як і всі соматичні клітини.

Завдання 12.

Фрагмент молекули іРНК містить 12 нуклеотидів. Визначте, скільки триплетів входить до складу матричної ланцюга ДНК. Встановіть, який відсоток в молекулі ДНК становлять цитозинових і гуанінових нуклеотиди, якщо відомо, що тиміну 31%.

1) Триплети ДНК - 4 (12: 3).

2) Тимин комплементарен аденін - 31%.

3) Цитозин і гуанін складають по 19% (100 - 62 \u003d 38: 2 \u003d 19).

Завдання 13.

У молекулі ДНК знаходиться 110 нуклеотидів з тимін, що становить 10% від їх загального числа. Визначте, скільки нуклеотидів з аденін (А), гуанін (Г), цитозин (Ц) міститься в молекулі ДНК і поясніть отриманий результат.

Завдання 14.

Молекула іРНК містить 24 нуклеотиду. Визначте загальне число нуклеотидів на фрагменті двухцепочечной молекули ДНК, число триплетів на матричної ланцюга ДНК і число нуклеотидів в антикодон всіх тРНК.

1) Подвійна ланцюг ДНК містить 48 нуклеотидів (24х2 \u003d 48).

2) На матричної ланцюга ДНК 8 триплетів (48: 2 \u003d 24 24: 3 \u003d 8).

3) В антикодон тРНК міститься 24 нуклеотиду (8х3 \u003d 24).

Завдання 15.

У процесі трансляції брало участь 42 молекули тРНК. Визначте число амінокислот, що входять до складу синтезованого білка, а також число триплетів і нуклеотидів в гені, який кодує цей білок.

1) Одна тРНК переносить одну амінокислоту. 42 тРНК - 42 амінокислоти. Синтезується білок складається з 42 амінокислот.

2) Одну амінокислоту кодує один триплет нуклеотидів. 42 амінокислоти кодують 42 триплетів.

3) У кожному триплети - три нуклеотиду. Ген, що кодує білок з 42 амінокислот, включає 42х3 \u003d 126 нуклеотидів.

Завдання 16.

Ділянка однієї з двох ланцюгів молекули ДНК містить 300 нуклеотидів з аденін (А). 100 нуклеотидів з тиміном (Т), 150 нуклеотидів з гуаніном (Г) і 200 нуклеотидів з цитозином (Ц). Яке число нуклеотидів з А, Т, Г і Ц міститься в двухцепочечной молекулі ДНК? Скільки амінокислот повинен містити білок, який кодується цією ділянкою молекули ДНК? Відповідь поясніть.

1) Відповідно до принципу комплементарності в другій ланцюга ДНК міститься нуклеотидів: А - 100, Т - 300, Г - 200, Ц -150.

2) В двох ланцюгах ДНК міститься нуклеотидів: А - 400, Т - 400, Г - 350, Ц - 350.

3) Інформацію про структуру білка несе одна з двох ланцюгів, число нуклеотидів в одного ланцюга ДНК \u003d 300 + 100 + 150 + 200 \u003d 750, одну амінокислоту кодує триплет нуклеотидів, тому в білку повинно міститися 750: 3 \u003d 250 амінокислот.

Завдання 17.

Молекула іРНК містить 42 нуклеотиду. Визначте загальне число нуклеотидів в фрагменті двухцепочечной молекули ДНК, число триплетів на матричної ланцюга ДНК і число нуклеотидів в антикодон всіх молекул тРНК.

1) двухцепочечную ланцюг ДНК містить 84 нуклеотидів.

2) В матричної ланцюга ДНК 14 триплетів (42: 3).

3) В антикодон тРНК міститься 42 нуклеотиду.

Завдання 18.

У синтезі білка беруть участь 11 видів тРНК. Визначте, скільки нуклеотидів містить матрична ланцюг молекули ДНК. Встановіть, який відсоток в молекулі ДНК становлять тимінових, цитозинових і гуанінових нуклеотиди, якщо аденина міститься 18%.

1) Ланцюг ДНК містить 33 нуклеотиду.

2) Тимин комплементарен аденін і становить 18%.

3) Цитозин і гуанін складають по 32% (100 - 36 \u003d 64: 2 \u003d 32).

Завдання 19.

Фрагмент молекули білка складається з 30 різних амінокислот. Визначте, скільки видів тРНК брало участь в синтезі фрагмента молекули білка. Скільки нуклеотидів міститься в іРНК і одного ланцюга молекули ДНК, що бере участь в біосинтезі?

У біосинтезі бере участь: 1) 30 молекул тРНК.

2) 90 нуклеотидів в іРНК.

3) 90 нуклеотидів в одного ланцюга ДНК.

Молекулярна маса білка-ферменту амілази дорівнює 97600 а.е.м 1 Визначити число амінокислот ланок 2 визначити число нуклеотидів

3 Визначити число нуклеотидів в одного ланцюга ДНК в друх ланцюгах ДНК

4 Скількома триплету закодований білок амилаза

5 Визначити молекулярну масу гена амілази в ДНК

6 Определіьб довжину гена білка АМІЛА

Завдання 1. Скільки нуклеотидів містить ген (обидві ланцюга ДНК), в якому запрограмований білок інсулін з 51 амінокислоти? Завдання 2. Скільки амінокислот

кодує 900 нуклеотидів і-РНК? Задача.3 Скільки нуклеотидів в гені кодують послідовність 60 амінокислот в молекулі білка? Завдання 4. Яке число нуклеотидів в гені кодує первинну структуру білка, що складається з 300 амінокислот?

Білок складається з 210 амінокислот. Встановіть, у скільки разів молекулярна маса ділянки гена, що кодує даний білок, перевищує молекулярну масу

білка, якщо середня маса амінокислоти - 110, а нуклеотиду - 300. Відповідь поясніть.

Допоможіть будь ласка, дуже треба терміново ... завдання з генетики: 1. Яка послідовність правильно відображає шлях реалізації генетичної

інформації? Виберіть одну правильну відповідь:

ген → іРНК → білок → ознака,

Ознака → білок → іРНК → ген → ДНК,

ИРНК → ген → білок → ознака,

Ген → ДНК → ознака → білок.

2. Білок складається з 50 амінокислотних залишків. Скільки нуклеотидів в гені? 3. Білок складається з 130 амінокислот. Встановіть число нуклеотидів в іРНК і ДНК, що кодують даний білок, і число молекул тРНК, які необхідні для синтезу даного білка. Відповідь поясніть.

4. Білок складається з 70 амінокислот. Встановіть, у скільки разів молекулярна маса ділянки гена, що кодує даний білок, перевищує молекулярну масу білка, якщо середня молекулярна маса амінокислоти - 110, а нуклеотиду - 300. Відповідь поясніть.

6. Відповідно до вказівок спадкової інформації клітина синтезує білок, на початку якого з'єднані амінокислоти в такій послідовності: лейцин - гістидин - аспарагін - валін - лейцин - триптофан - валін - аргінін - аргінін - пролін - треонін- серин - тирозин - лізин - валін .. . Визначте іРНК, що управляє синтезом зазначеного поліпептиду.

7. Який триплет відповідає антикодону ААУ на тРНК?

8. Фрагмент ланцюга іРНК має наступну послідовність нуклеотидів: ЦГАГУАУГЦУГГ. Визначте послідовність нуклеотидів на ДНК, Антикодон тРНК і послідовність амінокислот, що відповідає даному фрагменту гена.

мітоз, мейоз:

1. Під час аномального мітозу в культурі тканини людини одна з коротких хромосом (№21) не розділені, а цілком пішла в одну з дочірніх клітин. Які набори хромосом буде нести кожна з дочірніх клітин?

2. У соматичної клітці рослини 16 хромосом. Одна з клітин увійшла в мітоз, але на стадії анафази веретено поділу було зруйновано колхицином. Клітка вижила, закінчила мітоз. Визначте кількість хромосом і ДНК в цій клітці на всіх стадіях наступного клітинного циклу?

3. У процесі мейозу одна з гомологічних хромосом людини не поділилася (нерасхождение). Скільки хромосом містить кожна клітина, що утворилася в результаті такого мейозу?

4. У клітці тваринного диплоїдний набір хромосом дорівнює 46. Визначте кількість молекул ДНК перед мейозом, після першого і після другого поділу?

5. Клітка гонади перед мейозом має генотип ааВвСС. Напишіть генотипи клітин:

а) для всіх стадій сперматогенезу;

б) для всіх стадій овогенеза.

6. Скільки яйцеклітин можуть дати 500 овоцитов I порядку? 500 овоцитов II порядку? Відповідь поясніть схемою овогенеза.

ПОТРІБНА ДОПОМОГА ПО БІОЛОГІЇ ТОМУ ЩО здохну з трійкою У чверті!

1) Фрагмент гена ДНК має слід. послідовність нуклеотидів ТЦГГТЦААЦТТАГЦТ. Визначте послідовність нуклеотидів і-РНК і амінокислот у поліпептидному ланцюзі білка.
2) Визначте послідовність нуклеотидів іРНК, синтезовану з правого ланцюга ділянки молекули ДНК, якщо її ліва ланцюг має слід. послідовність: Ц-Г-А-Г-Т-Т-Т-Г-Г-А-Т-Т-Ц-Г-Т-Г.
3) Визначте послідовність амінокислотних залишків в молекулі білка
-Г-Т-А-А-Г-А-Т-Т-Т-Ц-Т-Ц-Г-Т-Г
4) Визначте послідовність нуклеотидів в молекулі іРНК, якщо ділянка молекули білка, синтезований з неї має вигляд: - треонін - метіонін- гистидин - валін- арг. - пролін - цистеїн -.
5) Як зміниться структура білка, якщо з кодує його ділянки ДНК:
-Г-А-Т-А-Ц-Ц-Г-А-Т-А-А-А-Г-А-Ц видалити шостий і тринадцятий (зліва) нуклеотиди?
6) Які зміни відбудуться в будові білка, якщо в кодує його ділянці ДНК: -Т-А-А-Ц-А-Г-А-Г-Г-А-Ц-Ц-А-А-Г -... між 10 і 11 нуклеотидами включений цитозин, між 13 і 14 - тимін, а на кінці поруч з гуаніном пробивається ще один гуанін?
7) Визначте іРНК і первинну структуру білка, закодованого в ділянці ДНК: -Г-Т-Т-Ц-Т-А-А-А-А-Г-Г-Ц-Ц-А-Т .. якщо 5 - й нуклеотид буде видалений, а між 8 і 9 нуклеотидом встане тіміділових нуклеотид?
8) Поліпептид складається з слід. один за одним розташованих амінокислот: валін - аланін - гліцин - лізин - триптофан - валін - серні- глутамінова кислота. Визначте структуру ділянки ДНК, що кодує вище зазначений поліпептид.
9) Аспарагин - гліцин - фенілаланін - пролін - треонін - метіонін - лізин - валін - гліцин .... амінокислоти, послідовно складають поліпептид. Визначте структуру ділянки ДНК, що кодує даний поліпептид.

Поліпептид складається з 20 амінокислот. Визначте число нуклеотидів на ділянці гена, який кодує первинну структуру цього поліпептиду, число нуклеотидів на ділянці цього гена, який кодує первинну структуру цього поліпептиду, число кодонів на і-РНК, відповідне цим амінокислотам. І число молекул т-РНК, що беруть участь в біосинтезі цього поліпептиду (слід врахувати, що одна т-РНК доставляє до рибосоми одну амінокислоту). Відповідь поясніть. 1

Інформаційна частина і-РНК містить 120 нуклеотидів. Визначте число амінокислот, що входять в кодується нею білок, число молекул т-РНК, що беруть участь в процесі біосинтезу цього білка, число триплетів в ділянці гена, що кодують первинну структуру цього білка (слід враховувати, що одна т-РНК доставляє до рибосоми одну амінокислоту). Поясніть отримані результати. 2

3 Ділянка однієї з двох ланцюгів молекули ДНК містить 300 нуклеотидів з аденін (А), 100 нуклеотидів з тиміном (Т), 150 нуклеотидів з гуаніном (Г) і 200 нуклеотидів з цитозином (Ц). Яке число нуклеотидів з А, Т, Г і Ц міститься в двухцепочечной молекулі ДНК? Скільки амінокислот повинен містити білок, який кодується цією ділянкою молекули ДНК? Відповідь поясніть.

5 Ділянка молекули ДНК, що кодує послідовність амінокислот у білку, має наступний склад: Г-А-Т-Г-А-А-Т-А-Г-Т-Г-Ц-Т-Т-Ц. Поясніть, до яких наслідків може призвести випадкове додавання нуклеотиду гуаніну (Г) між сьомим і восьмим нуклеотидами.

Відомо, що всі види РНК синтезуються на ДНК-матриці. Фрагмент молекули ДНК, на якій синтезується ділянку центральної петлі тРНК, має наступну послідовність нуклеотидів: ЦГТТГГГЦТАГГЦТТ. Встановіть нуклеотидную послідовність ділянки тРНК, який синтезується на даному фрагменті, і амінокислоту, яку буде переносити ця тРНК в процесі біосинтезу білка, якщо третій триплет відповідає антикодону тРНК. Відповідь поясніть. Для вирішення завдання використовуйте таблицю генетичного коду.

8 У послідовності однієї з вихідних ланцюгів ДНК А Г Ц А Г Г Т А А відбулася мутація - випадання другого нуклеотиду в третьому триплеті. Використовуючи таблицю генетичного коду, визначте вихідну амінокислотну послідовність. Чи зміниться первинна структура вихідного поліпептиду? Відповідь поясніть. До якого виду мутацій відноситься дана зміна?

Хоча завдання С5 і С6 і включають найбільш
складні для розуміння галузі біологічних
знань, майже всі вони складені досить
конкретно. Відповіді на них можна дати частіше
всього лише однозначно, тобто так, як і
задумано самими авторами.
Це повністю виключає будь-які
суб'єктивістські трактування при оцінці знань
з боку перевіряючих експертів.

Перш ніж приступити до вирішення завдань,
необхідно:
мати дуже чітке уявлення
про біологічні матрицях: принципах
копіювання і створення в клітці молекул ДНК,
різних видів РНК і білків;
для цього треба добре розбиратися в
будову великих апериодических молекул
нуклеїнових кислот і білків (нерегулярні
біополімери клітини);
добре знати, що таке генетичний код і
його властивості.

Таблиця генетичного коду (і-РНК)

Зверніть увагу! Коли говоримо про генетичному коді, ми дійсно маємо на увазі послідовність нуклеотидів (кодонів) молекули Д

Зверніть увагу!
Коли говоримо про генетичному коді, ми
дійсно маємо на увазі
послідовність нуклеотидів
(Триплетів) молекули ДНК.
Таблиця ж розшифровки генетичного
коду представлена \u200b\u200bв
екзаменаційному завданні С5 для
рішення задачі, складена для
триплетів (кодонів)
і-РНК, а не триплетів ДНК!

Теоретичний матеріал цього розділу дуже великий, але виділимо головне:

ДНК знаходиться в ядрі і складається з двох
комплементарних ланцюгів, в ній
закодована інформація про
послідовність амінокислот у білку;
Під час транскрипції на одній з ланцюгів
ДНК синтезується і-РНК, вона надходить
в цитоплазму і служить матрицею для
синтезу білка;
Структурною одиницею нуклеїнових
кислот (НК) є нуклеотид, їх
виділяють п'ять типів-аденіловий (А),
тіміділових (Т), гуаніловий (Г),
цітіділовий (Ц), уридиловий (У)
Кожен тип НК містить тільки чотири
виду нуклеотиду, в ДНК - А, Т, Г, Ц; в РНК -
А, У, Г, Ц;

Одна амінокислота кодується трьома
що стоять поруч нуклеотидами
-ТРІПЛЕТОМ (кодоном);
Одна амінокислота транспортується до
місця синтезу однієї т-РНК, на вершині
якої розташований антикодон;
Нуклеотиди з'єднуються за принципом
компліментарності: навпроти А
розташовується Т, а навпаки Г-Ц.
Це мінімум інформації, який необхідний
для вирішення завдань.

Вчимося вирішувати!
Дан ділянку правої ланцюга ДНК:
А АГАГТГЦГТТТЦАГ
Користуючись таблицею генетичного коду побудуємо
фрагмент білка зашифрованого на даній ділянці
ДНК
ДНК
І-РНК
білок
А АГАГТГЦГТТТЦАГ
УУЦУЦАЦГЦАААГУЦ
фен
сер
арг
ліз
вал

завдання 1

нуклеотидів:
ГТТАТГГААГАА.
Визначте послідовність нуклеотидів на
і-РНК, Антикодон відповідних т-РНК і
послідовність амінокислот у фрагменті

коду.
Елементи відповіді:
1. Послідовність нуклеотидів на і-РНК:
ЦААУАЦЦУУЦУУ
2. антикодон молекул т-РНК: ГУУ, АУГ, ДАА, ДАА
3. Послідовність амінокислот в молекулі
білка:
ГЛН-тир-лей-лей

10.

завдання 2
У процесі трансляції брало участь 30 молекул тРНК. Визначте число амінокислот, що входять в
склад синтезованого білка, а також число
триплетів і нуклеотидів в гені, який кодує
цей білок.

1. одна т-РНК транспортує одну амінокислоту,
отже, 30 т-РНК відповідають 30
амінокислотам, і білок складається з 30 амінокислот;
2. одну амінокислоту кодує триплет нуклеотидів,
значить, 30 амінокислот кодують 30 триплетів;
3. кількість нуклеотидів в гені, що кодує білок
з 30 амінокислот - 30 х 3 \u003d 90.

11.

завдання 3
Фрагмент ланцюга ДНК має послідовність
нуклеотидів:
ГТГТАТГГААГТ.
Визначте
послідовність
нуклеотидів
на
і-РНК,
Антикодон
відповідних
т-РНК
і
послідовність
амінокислот
в
фрагменті
молекули білка, використовуючи таблицю генетичного
коду.
Елементи відповіді:
1. послідовність нуклеотидів на і-РНК:
ЦАЦАУАЦЦУУЦА;
1. Антикодон молекул т-РНК: ГУГ, УАУ, МДА, АМУ,
2. послідовність амінокислот в молекулі
білка:
гіс-мулі-про-сер

12.

завдання 4
Під впливом азотної кислоти цитозин
перетворюється в гуанін. Як зміниться структура
білка вірусу тютюнової мозаїки, якщо РНК вірусу
УЦГГГУУЦЦАУУАЦУ,
кодує
його
білок,
піддалася дії азотної кислоти? при
рішенні скористайтеся таблицею генетичного
коду.
Елементи відповіді:
1. вихідна послідовність амінокислот
сер-гли-сер-мулі-тре
2. змінена РНК: УГГГГУУГГАУУАГУ
3. нова послідовність амінокислот
три-гли-три-мулі-сер;

13.

завдання 5
Поліпептид складається з 20 амінокислот. Визначте
число нуклеотидів на ділянці гена, який
кодує первинну структуру цього поліпептиду,
число кодонів на і-РНК, відповідне цим
амінокислотам, і число молекул т-РНК, що беруть участь
в біосинтезі цього поліпептиду.
Схема рішення задачі включає:
1) генетичний код ДНК триплетів, тому ділянку гена ДНК,
кодує поліпептид з 20 амінокислот, містить 20 х 3 \u003d
60 нуклеотидів;
2) інформаційна частина іРНК містить 20 кодонів;
3) для біосинтезу даного поліпептиду знадобиться 20 молекул
тРНК.

14.

завдання 6
Всі види РНК синтезуються на ДНК-матриці. фрагмент молекули
ДНК, на якому синтезується ділянку центральної петлі т-РНК,
має наступну послідовність нуклеотидів:
ТЦАГЦГЦТТЦГААТГ.
Визначте нуклеотидную послідовність ділянки тРНК,
який синтезується на даному фрагменті і амінокислоту,
яку буде переносити ця т-РНК в процесі біосинтезу білка,
якщо третій триплет відповідає антикодону т-РНК. відповідь
поясніть. Для вирішення завдання використовуйте таблицю генетичного
коду.
Елементи відповіді:
1. Нуклеотидная послідовність ділянки і-РНК
АГУЦГЦГААГЦУУАЦ;
2. Нуклеотидная послідовність антикодону ДАА (третій
триплет) відповідає кодону на і-РНК ЦУУ;
3. Йому відповідає амінокислота гли, яку буде переносити
ця т-РНК.

15.

завдання 7
Ділянка молекули ДНК має наступну будову
ЦТАГГАЦТГТАТЦАТ.
Визначте послідовність нуклеотидів
відповідної ділянки м-РНК, послідовність
амінокислот в поліпептиди, синтезованих по м-РНК.
Як зміниться послідовність амінокислот в
поліпептиді, якщо в результаті мутації з
кодує її ділянки ДНК випадуть 5-й, 12-й, 15-й
нуклеотиди? Для вирішення завдання використовуйте таблицю
генетичного коду.
Елементи відповіді:
1. м-РНК: ГАУЦЦУГАЦАУАГУА;
2. Поліпептид до мутації:
Асп-про-асп-мулі-вал;
3. Поліпептид після мутації: асп-лей-тре-цис.

16.

завдання 8
Молекулярна маса поліпептиду становить 55000.
Визначте довжину кодує його гена, якщо
молекулярна маса однієї амінокислоти в середньому
дорівнює 100, а відстань між сусідніми нуклеотидами
в ланцюзі ДНК становить 0,34 нм.
Елементи відповіді:
1. Кількість амінокислот в поліпептиди -55000 / 100 \u003d 550;
2. Кількість нуклеотидів кодує ділянки ДНК
(Гена) - 550 * 3 \u003d 1650;
3. довжина кодує ділянки ДНК (гена) -
1650 * 0,34 \u003d 561 нм

17.

завдання 9
Скільки міститься нуклеотидів аденіну (А), тиміну
(Т), гуаніну (Г) і цитозину (Ц) у фрагменті
молекули ДНК, якщо в ньому виявлено 180
нуклеотидів цитозину (Ц), що становить 20% від
загальної кількості нуклеотидів в цьому фрагменті
ДНК?
Елементи відповіді:
1. Аденін (А) комплементарен тимін (Т), а гуанін (Г) -
цитозин (Ц), тому кількість комплементарних
нуклеотидів однаково;
2. цитозин (Ц) міститься 20%, а значить гуаніну (Г)
теж 20%, аденіну (А) і тиміну (Т) 100% - (20% + 20%) \u003d 60%: 2 \u003d 30%;
3. цитозин (Ц) міститься 180 нуклеотидів, значить і
гуаніну (Г) теж 180, аденіну (А) і тиміну (Т) по -
180/20 * 30 \u003d 270 нуклеотидів

18.

завдання 10
Білок складається з 200 амінокислот. Встановіть, у
скільки разів молекулярна маса ділянки гена,
кодує даний білок, перевищує
молекулярну масу білка, якщо середня
молекулярна маса амінокислоти-110, а нуклеотіда300.
Елементи відповіді:
1.Генетіческій код триплетів, отже, білок,
що складається з 200 амінокислот, кодує 600
нуклеотидів.
2.Молекулярная маса білка 200 * 110 \u003d 22 000;
молекулярна маса гена 300 * 600 \u003d 180 000.
3.Участок ДНК важче, ніж кодований ним білок,
приблизно в 8,1 разів (180 000: 22 000)