Tareas de la ronda teórica de la etapa municipal del xxx All-Russian. Cuando los estreptococos se dividen, se forman.

Toda la vida en el planeta está formada por muchas células que mantienen el orden de su organización debido a la información genética contenida en el núcleo. Se almacena, implementa y transmite mediante compuestos complejos de alto peso molecular: ácidos nucleicos, que constan de unidades monoméricas: nucleótidos. No se puede sobrestimar el papel de los ácidos nucleicos. La estabilidad de su estructura determina el funcionamiento normal del cuerpo, y cualquier desviación en la estructura conduce inevitablemente a cambios en la organización celular, la actividad de los procesos fisiológicos y la viabilidad de las células en general.

El concepto de nucleótido y sus propiedades.

Cada ARN se ensambla a partir de compuestos monoméricos más pequeños: nucleótidos. En otras palabras, un nucleótido es un material de construcción para ácidos nucleicos, coenzimas y muchos otros compuestos biológicos que son esenciales para una célula durante su vida.

Las principales propiedades de estas sustancias esenciales incluyen:

Almacenar información sobre características heredadas;
. ejercer control sobre el crecimiento y la reproducción;
. participación en el metabolismo y muchos otros procesos fisiológicos que ocurren en la célula.

Hablando de nucleótidos, uno no puede dejar de insistir en una cuestión tan importante como su estructura y composición.

Cada nucleótido consta de:

Residuos de azúcar;
. base de nitrogeno;
. grupo fosfato o residuo de ácido fosfórico.

Podemos decir que un nucleótido es un compuesto orgánico complejo. Dependiendo de la composición de especies de las bases nitrogenadas y del tipo de pentosa en la estructura de los nucleótidos, los ácidos nucleicos se dividen en:

Ácido desoxirribonucleico o ADN;
. ácido ribonucleico o ARN.

Composición de ácido nucleico

En los ácidos nucleicos, el azúcar está representado por las pentosas. Es un azúcar de cinco carbonos, llamado desoxirribosa en el ADN y ribosa en el ARN. Cada molécula de pentosa tiene cinco átomos de carbono, cuatro de ellos, junto con el átomo de oxígeno, forman un anillo de cinco miembros y el quinto forma parte del grupo HO-CH2.

La posición de cada átomo de carbono en la molécula de pentosa se indica mediante un número arábigo con un número primo (1C´, 2C´, 3C´, 4C´, 5C´). Dado que todos los procesos de lectura de una molécula de ácido nucleico tienen una dirección estricta, la numeración de los átomos de carbono y su ubicación en el anillo sirven como una especie de indicador de la dirección correcta.

En el grupo hidroxilo, un residuo de ácido fosfórico está unido al tercer y quinto átomos de carbono (3C´ y 5C´). Determina la afiliación química del ADN y el ARN al grupo de ácidos.

Una base nitrogenada está unida al primer átomo de carbono (1C´) en una molécula de azúcar.

Composición de especies de bases nitrogenadas.

Los nucleótidos de ADN basados ​​​​en una base nitrogenada están representados por cuatro tipos:

Adenina (A);
. guanina (G);
. citosina (C);
. timina (T).

Los dos primeros pertenecen a la clase de las purinas, los dos últimos pertenecen a la clase de las pirimidinas. En términos de peso molecular, las purinas siempre son más pesadas que las pirimidinas.

Los nucleótidos de ARN basados ​​en la base nitrogenada están representados por:

Adenina (A);
. guanina (G);
. citosina (C);
. uracilo (U).

El uracilo, como la timina, es una base de pirimidina.

En la literatura científica a menudo se puede encontrar otra designación para las bases nitrogenadas: en letras latinas (A, T, C, G, U).

Detengámonos con más detalle en la estructura química de las purinas y pirimidinas.

Las pirimidinas, a saber, citosina, timina y uracilo, están compuestas por dos átomos de nitrógeno y cuatro átomos de carbono, formando un anillo de seis miembros. Cada átomo tiene su propio número del 1 al 6.

Las purinas (adenina y guanina) constan de una pirimidina y un imidazol o dos heterociclos. La molécula de base purina está representada por cuatro átomos de nitrógeno y cinco átomos de carbono. Cada átomo está numerado del 1 al 9.

Como resultado de la combinación de una base nitrogenada y un residuo de pentosa, se forma un nucleósido. Un nucleótido es un compuesto de un nucleósido y un grupo fosfato.

Formación de enlaces fosfodiéster.

Es importante comprender la cuestión de cómo se conectan los nucleótidos en una cadena polipeptídica y forman una molécula de ácido nucleico. Esto sucede debido a los llamados enlaces fosfodiéster.

La interacción de dos nucleótidos produce un dinucleótido. La formación de un nuevo compuesto se produce por condensación, cuando se produce un enlace fosfodiéster entre el residuo de fosfato de un monómero y el grupo hidroxi de la pentosa de otro.

La síntesis de polinucleótidos es una repetición repetida de esta reacción (varios millones de veces). La cadena de polinucleótidos se construye mediante la formación de enlaces fosfodiéster entre el tercer y quinto carbono de los azúcares (3C´ y 5C´).

El ensamblaje de polinucleótidos es un proceso complejo que ocurre con la participación de la enzima ADN polimerasa, que asegura el crecimiento de una cadena desde un solo extremo (3´) con un grupo hidroxi libre.

estructura de la molécula de adn

Una molécula de ADN, como una proteína, puede tener una estructura primaria, secundaria y terciaria.

La secuencia de nucleótidos en una cadena de ADN determina su principal; se forma debido a enlaces de hidrógeno, cuya base es el principio de complementariedad. En otras palabras, durante la síntesis de una doble cadena, se aplica un cierto patrón: la adenina de una cadena corresponde a la timina de la otra, la guanina a la citosina y viceversa. Los pares de adenina y timina o guanina y citosina se forman gracias a dos enlaces de hidrógeno en el primer caso y tres en el último. Esta conexión de nucleótidos asegura una fuerte conexión de las cadenas y una distancia igual entre ellas.

Conociendo la secuencia de nucleótidos de una cadena de ADN, se puede completar la segunda utilizando el principio de complementariedad o adición.

La estructura terciaria del ADN se forma debido a complejos enlaces tridimensionales, lo que hace que su molécula sea más compacta y capaz de caber en un pequeño volumen celular. Por ejemplo, la longitud del ADN de E. coli es superior a 1 mm, mientras que la longitud de la célula es inferior a 5 micrones.

El número de nucleótidos en el ADN, es decir, su proporción cuantitativa, obedece la regla de Chergaff (el número de bases purínicas es siempre igual al número de bases pirimidínicas). La distancia entre nucleótidos es un valor constante, igual a 0,34 nm, al igual que su peso molecular.

Estructura de una molécula de ARN

El ARN está representado por una única cadena polinucleotídica formada entre una pentosa (en este caso ribosa) y un residuo de fosfato. Tiene una longitud mucho más corta que el ADN. También existen diferencias en la composición de especies de bases nitrogenadas en el nucleótido. En el ARN, se utiliza uracilo en lugar de la base pirimidina timina. Dependiendo de las funciones que se realizan en el organismo, el ARN puede ser de tres tipos.

Ribosomal (ARNr): generalmente contiene de 3000 a 5000 nucleótidos. Como componente estructural necesario, participa en la formación del centro activo de los ribosomas, el lugar de uno de los procesos más importantes de la célula: la biosíntesis de proteínas.
. Transporte (ARNt): consta de un promedio de 75 a 95 nucleótidos y lleva a cabo la transferencia del aminoácido deseado al sitio de síntesis del polipéptido en el ribosoma. Cada tipo de ARNt (al menos 40) tiene su propia secuencia única de monómeros o nucleótidos.
. Información (ARNm): muy diversa en composición de nucleótidos. Transfiere información genética del ADN a los ribosomas y actúa como matriz para la síntesis de moléculas de proteínas.

El papel de los nucleótidos en el cuerpo.

Los nucleótidos en la célula realizan una serie de funciones importantes:

Se utilizan como componentes básicos de ácidos nucleicos (nucleótidos de las series de purinas y pirimidinas);
. participar en muchos procesos metabólicos en la célula;
. son parte del ATP, la principal fuente de energía en las células;
. actúan como portadores de equivalentes reductores en las células (NAD+, NADP+, FAD, FMN);
. realizar la función de biorreguladores;
. pueden considerarse segundos mensajeros de la síntesis regular extracelular (por ejemplo, cAMP o cGMP).

Un nucleótido es una unidad monomérica que forma compuestos más complejos: ácidos nucleicos, sin los cuales la transferencia de información genética, su almacenamiento y reproducción es imposible. Los nucleótidos libres son los principales componentes involucrados en los procesos de señalización y energía que apoyan el funcionamiento normal de las células y del cuerpo en su conjunto.

Opción 1

1. Los procesos de biosíntesis de proteínas ocurren en todas las células del cuerpo a excepción de:

A) células de la coroides intestinal; b) leucocitos; c) eritrocitos maduros. .

2. La matriz en el proceso de transcripción es:

A) i-ARN b) t-ARN c) ADN.

3. Se forman estructuras proteicas complejas:

A) en los ribosomas b) en el complejo de Golgi c) en los canales del ER.

4. Las funciones del ADN en la síntesis de proteínas son:

A) V autoduplicación b) despiralización

B) en la síntesis de t-RNA y r-RNA.

^ 5. La transferencia de aminoácidos al sitio de síntesis de proteínas se realiza:

A) ARNt b) ARNi c) ARNr.

6. El codón CUA del i-RNA corresponde al anticodón del t-RNA:

a) GTT b) GAT c) GAU.

^ 7. La secuencia de nucleótidos del i-RNA es complementaria a la secuencia de nucleótidos:

A) en dos cadenas de una molécula de ADN;

B) en una cadena de una molécula de ADN;

B) en una molécula de ARNt.

^ 8. El ARN-T se caracteriza por:

B) adición de aminoácidos y su transporte al sitio de síntesis de proteínas;

C) participación en la transferencia de información hereditaria desde el núcleo al citoplasma.

^ 9. Organelos celulares implicados en la síntesis de proteínas:

A) lisosomas b) aparato de Golgi c) núcleo.

Biosíntesis de proteínas

opcion 2

1. El código genético es el mismo para todas las criaturas que viven en la tierra y es:

A) la capacidad de reproducir los de su propia especie;

B) un sistema de registro de información hereditaria en moléculas de ADN;

C) el proceso de formación por parte de organismos vivos de moléculas orgánicas a partir de inorgánicas.

^ 2. La formación de todo tipo de ARN está asociada a:

A) con la envoltura nuclear b) con el nucléolo c) con el cromosoma.

3. El número de nucleótidos que “encajan en un ribosoma” es igual a:

a) 1 b) 3 c) 6

4. La matriz en el proceso de traducción es:

A) ADN b) ARNm c) proteína.

^ 5. El gen contiene información:

a) sobre la estructura de los aminoácidos b) sobre la estructura de las proteínas c) sobre la estructura de los carbohidratos.

6. En el ribosoma, durante el proceso de biosíntesis de proteínas, se forma lo siguiente:

A) cadena polipeptídica; b) proteína de estructura secundaria;

B) proteína de estructura terciaria.

^ 7. El codón ATC del ADN corresponde al codón del ARNm:

a) UAG b) TAG c) TAC.

8. El I-ARN se caracteriza por:

A) ser parte de ribosomas;

B) participación en la transferencia de información hereditaria desde el núcleo al citoplasma y actuando como matriz en el proceso de síntesis de la cadena polipeptídica;

C) presencia en el citoplasma de la célula predominantemente en estado libre.

^ 9. ¿Qué sucede con el transporte de ácidos nucleicos que ingresan a otro organismo con los alimentos?

A) son incluidas en la síntesis de proteínas por las células del cuerpo, sin cambios, porque son idénticas y transportan los mismos aminoácidos;

B) desconocido;

c) al igual que otros biopolímeros, se descomponen enzimáticamente en compuestos simples y el cuerpo los absorbe.

^ 1. Dictado conceptual

Opción I

Definir los conceptos: “autótrofos”; "quimiotrofos"; "asimilación"; "fotosíntesis"; "transcripción"; "reduplicación".

2. pruebas.

1. ¿De qué moléculas está formada la membrana celular?

2. ¿Qué orgánulos no membranosos se encuentran en el citoplasma?

3. ¿Qué compuestos químicos forman la célula?

4. ¿De qué estructuras está formado el núcleo?

5. ¿De qué sustancias está compuesto un cromosoma?

6. ¿En qué fases se espiralizan los cromosomas?

7. ¿Qué conjunto de cromosomas contiene una célula de la piel?

8. ¿En qué método de división celular no hay huso?

9. ¿En qué método de división se produce una distribución desigual de la información hereditaria entre dos células hijas?

10. ¿Qué proceso conduce a la síntesis del material de construcción para la autoduplicación de cada cromosoma?

11. ¿Con qué orgánulos celulares está asociada la etapa de oxígeno del metabolismo energético?

12. ¿Cómo entran a la célula las moléculas de sustancias alimenticias sólidas?

13. ¿Nombra los orgánulos celulares con los que está asociado el proceso de fotosíntesis?

14. ¿En qué fase se separan las cromátidas y se convierten en cromosomas independientes?

^ 3. Funciones de los orgánulos celulares.

1 - ribosomas; 2 - núcleo; 3 - mitocondrias; 4 - EPS; 5 - membrana plasmática; 6 - plastidios; 7 - jugo nuclear (carioplasma).

Nivel celular de organización de la naturaleza viva (generalización)

^ 1. Dictado conceptual

Opción II

Dar definiciones de los conceptos: “heterótrofos”; "fotótrofos"; "disimilación"; "quimiosíntesis"; "transmisión"; "metabolismo".

2. pruebas.

Se enumeran una serie de componentes celulares y procesos que ocurren en ella.

1. ¿Cuándo cada cromosoma consta de una sola cromátida?

2. ¿Qué orgánulos pertenecen al sistema vacuolar de la célula?

3. ¿Qué orgánulos celulares intervienen en la biosíntesis de proteínas?

4. ¿Qué orgánulos celulares tienen membranas dobles?

5. ¿Qué causa que las cromátidas y los cromosomas se muevan del plano ecuatorial a los polos de la célula?

6. ¿En qué fase de la célula los cromosomas están desenroscados y son invisibles?

7. ¿En qué fase de la célula se duplica la masa de ADN en el núcleo?

8. ¿Cuál es la fuente de energía durante la división celular?

9. ¿Qué sustancia es portadora de la información hereditaria del organismo?

10. ¿Qué sustancias contiene el jugo nuclear?

11. ¿Qué método de división da como resultado una distribución uniforme de los cromosomas entre dos células hijas?

12. ¿Qué conjunto de cromosomas contiene un espermatozoide?

13. ¿Cómo entran las sustancias líquidas a la célula?

14. ¿Mediante qué proceso se utiliza la luz solar para sintetizar compuestos orgánicos a partir de inorgánicos?

^ 3.Funciones de los orgánulos celulares.

1- aparato de Golgi; 2- lisosoma; 3- citoplasma; 4- membrana nuclear; 6 – nucleolo; centro de 7 celdas

4. La parte inicial de una de las cadenas de la macromolécula de hemoglobina normal.(en una persona con composición sanguínea normal) tiene la siguiente estructura:

Gis - val - lei - lei - tre - pro - glu - glu.

Construya un diagrama de la estructura de ambas partes de la parte correspondiente del gen responsable de la síntesis de hemoglobina.

ribosoma es una pequeña partícula densa en electrones formada por moléculas de ARNr interconectadas y proteínas que forman un compuesto supramolecular complejo: un complejo de ribonucleoproteína.

En los ribosomas, las proteínas y las moléculas de ARNr se encuentran en proporciones de peso aproximadamente iguales. Los ribosomas citoplasmáticos de los eucariotas contienen cuatro moléculas de ARNr que difieren en su peso molecular. El número de orgánulos de una célula es muy diverso: miles y decenas de miles. Los ribosomas pueden estar asociados al EPS o estar en estado libre.

Un ribosoma es un compuesto orgánico complejo que forma un orgánulo compacto capaz de leer información de cadenas de ARNm y, a partir de ella, sintetizar cadenas polipeptídicas.

El ribosoma descifra el código de información contenido en el ARNm, que está compuesto por cuatro tipos de nucleótidos. Tres nucleótidos, ubicados en secuencias diferentes, transportan información sobre veinte aminoácidos. El ribosoma, de hecho, actúa como traductor de esta información. Este problema se resuelve con la ayuda de ARNt y enzimas que sintetizan cadenas polipeptídicas. Estas enzimas se denominan aminoacil-ARNt sintetasas. El número de aminoacil-ARNt sintetasas está determinado por la variedad de aminoácidos, ya que cada aminoácido tiene su propia enzima. Por tanto, cada ribosoma contiene al menos 20 tipos de dichas enzimas.

El ribosoma consta de subunidades grandes y pequeñas. Cada una de las subunidades se construye a partir de una cadena de ribonucleoproteína, donde el ARNr interactúa con proteínas especiales y forma el cuerpo del ribosoma. Los ribosomas se forman en el nucleolo o matriz de las mitocondrias. La síntesis de cadenas polipeptídicas llevada a cabo por los ribosomas se denomina traducción de ARNr; esta es la base para la formación de ribosomas. La pequeña subunidad ribosómica está formada por una molécula de ARNr y unas 30 proteínas. La subunidad grande contiene un ARNr largo y dos cortos. Hay 45 moléculas de proteínas asociadas a ellos.

Los ARNt son moléculas pequeñas que constan de 70...90 nucleótidos y tienen forma de hoja de trébol. El ARNt entrega aminoácidos a los ribosomas. Cada molécula de ARNt tiene un extremo aceptor al que se une un aminoácido activado. Los aminoácidos están unidos a una secuencia de tres nucleótidos que son complementarios (correspondientes) a los nucleótidos del codón en el ARNm: el anticodón.

Hay ribosomas citoplasmáticos (libres y unidos) y mitocondriales. Los ribosomas citoplasmáticos y mitocondriales difieren significativamente entre sí en composición química, tamaño y origen.

La microscopía electrónica revela tanto ribosomas individuales como sus complejos (polisomas). Fuera de la síntesis, las subunidades ribosómicas se encuentran separadas unas de otras. Las subunidades se combinan en el momento de la traducción de la información del ARNm. En este caso, la traducción de información de una molécula de ARNm la realizan varios ribosomas (de 5...6 a varias docenas). Estos ribosomas suelen formar los llamados polisomas, un conglomerado laxo de ribosomas ubicados en una cadena a lo largo del ARNm. Esto hace posible sintetizar varias cadenas polipeptídicas a la vez a partir de una molécula de ARNm.

Fuera de la traducción, las subunidades ribosómicas pueden desintegrarse y volverse a ensamblar. Este proceso está en equilibrio dinámico. El proceso de traducción comienza con el ensamblaje del ribosoma activo y se denomina inicio de traducción. El ribosoma ensamblado contiene centros activos. Dichos centros están ubicados en las superficies de contacto de ambas subunidades. Entre las subunidades pequeña y grande hay una serie de depresiones. Estas cavidades contienen: ARNm, ARNt y el péptido sintetizado (peptidil-ARNt). Las zonas asociadas a procesos sintéticos forman los siguientes centros activos:

• centro de unión de ARNm (centro M);
• centro peptidilo (centro P), donde se inicia y completa la lectura de información, y durante el proceso de síntesis de polipéptidos, en él se ubica la cadena polipeptídica;
• centro de aminoácidos (centro A), el sitio de unión al siguiente ARNt;
• centro de peptidil transferasa (centro PTP). Aquí se produce la catálisis de la síntesis de polipéptidos y la molécula sintetizada se alarga en un aminoácido más.

La subunidad pequeña contiene el centro M, la parte principal del centro A y una pequeña porción del centro P. Las partes restantes de los centros A y P, así como el centro PTF, se pueden encontrar en la subunidad grande.

La traducción comienza con el codón de inicio: un triplete de adenina-uracilo-guanina ubicado en el extremo 5 'del ARNm. Se adhiere a la subunidad pequeña al nivel del centro P del futuro ribosoma. Luego el complejo se combina con la subunidad grande. Este proceso es activado o, por el contrario, bloqueado por factores proteicos. Desde el momento de la formación, el ribosoma se mueve de forma intermitente, triplete tras triplete, a lo largo de la molécula y el ARN, lo que va acompañado del crecimiento de la cadena polipeptídica. La cantidad de aminoácidos en dicha proteína es igual a la cantidad de tripletes de ARNm.

El proceso de traducción implica un ciclo de eventos cercanos y se llama alargamiento: alargamiento de la cadena peptídica. La señal para detener la traducción es la aparición de uno de los codones "sin sentido" (UAA, UAG, UGA) en el ARNm. Estos codones son reconocidos por uno de dos factores de terminación. Activan la actividad hidrolasa del centro peptidil transferasa, que se acompaña de la escisión del polipéptido formado, la desintegración del ribosoma en subunidades y el cese de la síntesis.

Los ribosomas libres se distribuyen en la matriz citoplasmática. O están en forma de subunidades y no participan en la traducción, o "leen" la información formando cadenas polipeptídicas de proteínas en la matriz del citoplasma y el núcleo, el citoesqueleto de la célula, etc.

Los ribosomas unidos son aquellos ribosomas que están adheridos a membranas. ER o a la membrana externa de la envoltura nuclear. Esto ocurre sólo en el momento de la síntesis de cadenas polipeptídicas de proteínas que forman los gránulos secretores del citolema, lisosomas, EPS, complejo de Golgi, etc.

La síntesis de moléculas de proteínas se produce de forma continua y a gran velocidad: en un minuto se forman de 50 a 60 mil enlaces peptídicos. En un segundo, el ribosoma eucariota lee información de 2...15 codones (tripletes) de ARNm. La síntesis de una molécula de proteína grande (globulina) dura aproximadamente 2 minutos. En las bacterias este proceso es mucho más rápido.

Por tanto, los ribosomas son orgánulos que aseguran procesos anabólicos en la célula, es decir, la síntesis de cadenas polipeptídicas de proteínas.

En las células poco especializadas y de rápido crecimiento, se encuentran principalmente ribosomas libres. En las células especializadas, los ribosomas se encuentran en grupos. EPS. El contenido de ARN y, en consecuencia, el grado de síntesis de proteínas se correlaciona con el número de ribosomas. Esto se acompaña de una tendencia a la basofilia citoplasmática, es decir, la capacidad de teñirse con tintes básicos.

En algunos tipos de células el citoplasma es más basófilo que en otros. La basofilia puede ser difusa o local. Mediante microscopía electrónica, se estableció que la basofilia local es creada por gr. EPS, concretamente por ribosomas adheridos a sus membranas. Ejemplos de tal basofilia focal son: el citoplasma de una neurona, el polo basal del epitelio glandular de las secciones terminales del páncreas exocrino y las células productoras de proteínas de las glándulas salivales. La basofilia difusa es causada por ribosomas libres. La basofilia también se detecta en el caso de acumulación de inclusiones o una gran cantidad de lisosomas con contenido ácido en el citoplasma. En estos casos se ve una granulación de color basófilo.