В биологии трансляция — это процесс реализации информации о структуре белка, представленной в иРНК последовательностью нуклеотидов, как последовательности аминокислот в синтезируемой молекуле белка. 3. Где хранится информация о структуре белка. Наследственная информация о строении белков хранится в молекулах ДНК, кото-рые входят в состав хромосом ядра. Как она зашифрована в этой молекуле? Как информация из ядра передаются в цитоплазму? ДНК несет информацию о: 1) последовательности аминокислот в молекуле белка 2) месте определенной аминокислоты в белковой цепи 3) признаке конкретного организма 4) аминокислоте, включаемой в белковую цепь 4. Код ДНК вырожден потому, что: 1).
Где хранится информация о структуре белка
Часть агрегированного белка поступает в центральную полость комплекса, где в результате гидролиза АТФ происходит изменение его структуры. Нобелевский лауреат Ричард Хендерсон о структуре мембранных белков, экспериментах с электронной криомикроскопией и структурной биологии. Генетический код – это система записи информации о последовательности расположения аминокислот в белках с помощью последовательности расположения нуклеотидов в иРНК.
Важнейшее открытие за 50 лет: алгоритм DeepMind научили определять структуру белка
Кодирующими участками ДНК являются гены. Участок хромосомы, где расположен ген называют локусом. Совокупность генов клеточного ядра представляет собой генотип, совокупность генов гаплоидного набора хромосом — геном, совокупность генов внеядерных ДНК митохондрий, пластид, цитоплазмы — плазмон. Реализация информации, записанной в генах, через синтез белков называется экспрессией проявлением генов. Генетическая информация хранится в виде определенной последовательности нуклеотидов ДНК, а реализуется в виде последовательности аминокислот в белке.
Транскрипция от лат. Одновременно транскрибируется не вся молекула ДНК, а лишь отдельные ее отрезки. Такой отрезок транскриптон начинается промотором участок ДНК, куда присоединяется РНК-полимераза и откуда начинается транскрипция и заканчивается терминатором участок ДНК, содержащий сигнал окончания транскрипции. Транскриптон — это ген с точки зрения молекулярной биологии.
Расширение включает в себя предсказанные формы для самого широкого круга видов, включая растения, бактерии, животных и другие организмы, открывая новые направления исследований в области наук о жизни. Демис Хассабис, основатель и генеральный директор DeepMind, сказал: «Мы были поражены скоростью, с которой AlphaFold уже стал важным инструментом для сотен тысяч ученых в лабораториях и университетах по всему миру. В декабре 2020 года AlphaFold был признан организаторами Критической оценки прогнозирования структуры белка Casp решением 50-летней грандиозной задачи прогнозирования структуры белка. В то время он продемонстрировал, что может точно предсказать форму белка в масштабе и за минуты с точностью до атома. База данных работает как интернет-поиск белковых структур, предоставляя мгновенный доступ к предсказанным моделям. Короткое видео на английском об роли белках протеинов с русскими субтитрами.
Искусственный интеллект определил форму практически каждого белка, известного науке. Эксперты говорят, что прорыв поможет решить основные глобальные проблемы, такие как разработка вакцин против малярии и борьба с пластиковым загрязнением. Белки являются строительными блоками жизни, и их форма тесно связана с их функциями. Возможность предсказать структуру белка дает ученым лучшее понимание того, что он делает и как он работает. Мы надеемся, что эта расширенная база данных поможет огромному количеству ученых в их важной работе и откроет совершенно новые возможности для научных открытий. База данных белковых структур AlphaFold, которая находится в свободном доступе для научного сообщества, была расширена с почти одного миллиона белковых структур до более чем 200 миллионов структур, охватывающих почти каждый организм на Земле , чей геном был секвенирован.
Kateagapova121 14 апр. Ктоша 15 авг. Как называется отрезок молекулы ДНКсодержаий информацию о первичной структуре одного белка? На этой странице сайта размещен вопрос Где и в каком виде хранится информация о структуре белка? Уровень сложности вопроса соответствует знаниям учеников 10 - 11 классов.
Здесь же находятся ответы по заданному поиску, которые вы найдете с помощью автоматической системы. Одновременно с ответом на ваш вопрос показаны другие, похожие варианты по заданной теме. На этой странице можно обсудить все варианты ответов с другими пользователями сайта и получить от них наиболее полную подсказку.
Где хранится информация о структуре белка (89 фото)
В ответе запишите только соответствующее число. Ответ 306 Установите соответствие между функциями и структурами, участвующими в биосинтезе белка: 1 ген, 2 рибосома, 3 тРНК. Запишите цифры 1-3 в порядке, соответствующем буквам. А транспортирует аминокислоты В участвует в процессе транскрипции Г образуют полисомы Ответ 31122 1. Найдите три ошибки в приведённом тексте.
Электронные репозитории Электронные репозитории представляют собой веб-платформы, разработанные для хранения и обмена информацией о первичной структуре белков. Они позволяют ученым обмениваться данными и получать доступ к хранилищу структур, созданных другими учеными. PDB является центральным репозиторием данных о трехмерной структуре белков, полученных с помощью различных экспериментальных методов, таких как рентгеноструктурный анализ и ядерное магнитное резонансное исследование. PDB предоставляет ученым доступ к более чем 150 000 структур белков, а также инструменты для их анализа и визуализации. Другим примером электронного репозитория является UniProt. UniProt объединяет информацию о последовательности, аннотации и 3D-структурах белков, собранную из различных источников. В UniProt ученым доступны данные о миллионах белков и связанные с ними биологические аннотации. Электронные репозитории играют ключевую роль в исследованиях в области белкойной биоинформатики и структурной биологии. Они позволяют ученым обмениваться исследовательскими данными, улучшить взаимодействие между научными группами и повысить эффективность научных исследований.
В заключении, электронные репозитории являются ценным инструментом для хранения и обмена информацией о первичной структуре белков. Они позволяют ученым быстро получить доступ к большому количеству данных и использовать их в своих исследованиях. Благодаря таким платформам, исследования в области белковой структуры и функции могут продвигаться вперед, способствуя развитию науки и медицины. Биоинформационные ресурсы В настоящее время существует множество биоинформационных ресурсов, которые играют важную роль в хранении информации о первичной структуре белков. Эти ресурсы предоставляют доступ к базам данных и инструментам, которые помогают в анализе и интерпретации биологических данных. Одним из наиболее популярных ресурсов является база данных UniProt, которая содержит информацию о белках, их последовательности и функциональных свойствах. Ресурс также предлагает инструменты для анализа белковых последовательностей и предсказания их функций. PDB предоставляет доступ к 3D-структурам белков, полученных с помощью методов рентгеноструктурного анализа и ядерного магнитного резонанса. Ресурс позволяет исследователям изучать взаимодействия белков, предсказывать их функции и разрабатывать новые лекарственные препараты.
Но здесь лучше видно, что на один виток спирали приходится 3,6 аминокислотных остатка. Альфа-спираль Альфа-спираль, конечно, очень красивый вариант, но он не всегда образуется. Есть аминокислоты, которые могут помешать этому: Пролин. В его молекуле находится жесткое кольцо, которое всегда вызывает поворот.
Такая уж у него структура. Если вставить его в альфа спираль, то произойдет поворот на 180 градусов. Ещё у пролина нет свободного водорода у азота. Получается, что он не может образовывать водородную связь, которая так важна для альфа-спирали.
Поворот при включении пролина Глицин. Если пролин слишком жесткий, то глицин, наоборот, очень гибкий. У него ведь нет радикала, поэтому если вставить слишком много глицинов, то прощай альфа-спираль. Иногда из-за него тоже происходит поворот молекулы на 180 градусов — прямо как на картинке выше.
Аминокислоты с большими радикалами. Большие радикалы круто, но если они будут расположены рядом, то это может помешать формированию альфа-спирали. Они просто мешают друг другу. И последнее, одинаково заряженные аминокислоты.
При одинаковом заряде они отталкиваются допустим: рядом расположены лизин и аргинин, или аспартат и глутамат. Ну и другие комбинации. Нарушение формирования альфа-спирали Если в полипептидной цепи много включений с такими радикалами, то чаще всего образуется… 2. Бета-складчатый слой Здесь молекула будет похожа на лист, который состоит из нескольких тяжей.
А они похожи на горки из игры Gravity defied. Хотя кому я это говорю…. Ладно, давайте просто посмотрим на рисунок, а лучше на два — один сбоку, а другой сверху. Что видим?
Один тяж с горками, которые идут то вверх, то вниз. Радикалы аминокислот расположены над или под плоскостью листа. Бета-складчатый слой Теперь можно составить из тяжей бета-складчатый слой. Здесь, как всегда, несколько вариантов.
Первый вариант — параллельный лист, тогда направление тяжей одинаковое. Если оно разное, то он антипараллельный. Стабилизируется этот лист тоже с помощью водородных связей, прямо как альфа-спираль. Только вот есть один нюанс.
Если в альфа-спирали есть четкая зависимость образования связей — через 4 аминокислотных остатка, то здесь такого нет. Например, водородными связями могут соединяться 5 остаток и 22. Параллельные и антипараллельные листы Когда мы разбирали альфа-спираль, то сказали что пролин и иногда глицин вызывают поворот на 180 градусов. У этого есть свое название: бета-поворот.
Беспорядочный клубок Это последний вариант. Здесь нет никаких спиралей или бета-складчатости, просто получается вот такая белиберда. Беспорядочный клубок Что общего у всех вторичных структур? В их образовании участвует только пептидный остов.
Радикалы пока что отдыхают. Ну и второе: Водородные связи стабилизируют вторичную структуру Ой, а от чего зависит какую вторичную структуру примет молекула? А действительно, почему какая-то молекула принимает форму альфа-спирали, а другая бета-складчатости? Хороший вопрос, и у меня есть ответ на него: от торсионных углов.
Я разбирал это в прошлой статье — кликай сюда , а потом возвращайся. Так, мы говорили о том, что углы бывают разными, но для каждой вторичной структуры характерны строго определенные углы. Есть специальные карты Рамачандрана, на которых указаны эти углы — все данные получены экспериментально. Можно посмотреть какие углы характерны для альфа-спирали и бета-листов Здесь можно посмотреть как будут выглядеть молекулы аминокислот с такими углами.
Но вот вам фоточка, если лень. Надеюсь, что теперь понятно почему и как формируется вторичная структура. Ах да, конечно же, все эти углы определяются первичной структурой! Супервторичная структура белка До этого мы разбирали вторичные структуры изолированно, но представьте себе очень длинную полипептидную цепь.
Не может же она вся закручиваться в альфа-спираль или становиться бета-складчатой. Хотя иногда и может, но об этом позднее. Чаще всего белок — это комбинация из альфа-спиралей, бета-тяжей и беспорядочных клубков. То есть может это выглядеть примерно вот-так.
Супервторичная структура белка Поймите, что супервторичная структура белка не стоит выше, чем вторичная. Это просто название, которое неправильно отражает суть, поэтому оно мне не нравится. На западе используют другое название — структурные мотивы, оно намного лучше. Вот в чем его суть: хоть у нас огромное количество самых разных белков, но в них есть определенные повторяющиеся паттерны — это и есть мотивы.
Структурные мотивы Мотивов очень много, но думаю смысл понятен. Простые мотивы могут объединяться и образовывать мотивы посложнее. Я использовал в иллюстрациях прошлые картинки, но помните, что эти альфа-спирали и бета-тяжи отличаются друг от друга аминокислотными остатками — они очень разные! Просто перерисовывать все это не хочется.
Третичная структура белка Вот этот уровень уже повыше, на нем белок начинает выполнять свою функцию — впахивать, как проклятый. Но сначала нужно остановиться ненадолго и поговорить. Спокойно, я же сказал — ненадолго. Согласитесь, что у белков очень много функций.
Такое происходит, даже если все остальные белки, кодируемые этой мРНК, цитоплазматические. Если же разделить такую большую молекулу мРНК на отдельные участки цистроны , которые кодируют отдельные белки, то распределение в клетке отдельных мРНК происходит в зависимости от локализации белков, которые они кодируют рис. Локализация полицистронной мРНК, кодирующей два белка мембранный и цитоплазматический определяется цистроном, который кодирует мембранный белок. Локализация моноцистронных мРНК в клетке: a — кодирует мембранный белок, b — кодирует цитоплазматический белок. Локализацию полицистронной мРНК общей для обоих белков однозначно определяет участок молекулы, который кодирует мембранный белок, независимо от места связывания с флуоресцентной меткой изображения c и d. Иллюстрация из обсуждаемой статьи в Science Дальнейший анализ показал, что у молекул мРНК, как правило, есть конкретная область, которая и определяет их распределение в клетке.
Так, например, мембранные белки состоят из гидрофильных частей, которые обращены наружу мембраны, и гидрофобной части, которая находится внутри мембраны. Соответственно мРНК, которая кодирует такие сложные белки, тоже имеет несколько участков, каждый из которых кодирует определенную часть белка. Конечную локализацию мРНК мембранных белков определяет как раз участок молекулы, кодирующий гидрофобную погруженную в мембрану часть белка. Локализацию мРНК мембранного белка вблизи мембраны определяет участок, кодирующий гидрофобную часть белковой молекулы. Участок мРНК, кодирующий гидрофильный участок белковой молекулы, не определяет нужную локализацию всей молекулы мРНК a. Правильная локализация определяется только участком, кодирующим гидрофобную погруженную в мембрану часть белковой молекулы b.
Иллюстрация из обсуждаемой статьи в Science Таким образом, мРНК у бактерий могут не только выполнять функцию матриц для белкового синтеза, но и, по сути, играть роль почтового конверта с указанным адресатом.
Генетический код. Биосинтез белка | теория по биологии 🌱 основы генетики
Информацию о первичной структуре белка можно получить непосредственно из генетической последовательности ДНК или РНК, которая кодирует данный белок. Главная» Новости» Где хранится информация о структуре белка. Информация о первичной структуре белка закодирована в. Первичная структура белка закодирована в молекуле. Именно последовательность нуклеотидов называется генетической информацией, а участок последовательности, в котором хранится информация о первичной структуре белка это и есть ген. 2. Как называется участок хромосомы, хранящий информацию об одном белке? Найди верный ответ на вопрос«1. В какой молекуле хранится информация о первичной структуре белка? DeepMind выпускает расширенную базу данных воссозданных ИИ структур всех известных белков, об этом объявила материнская компания Google Alphabet.
Торжество компьютерных методов: предсказание строения белков
Наследственная информация о строении белков хранится в молекулах ДНК, кото-рые входят в состав хромосом ядра. А возможность синтезировать белки с желаемой структурой позволит ускорить разработку ферментов (ускорителей), с помощью которых можно, например, производить биотопливо и полностью разлагать пластмассовые отходы. Определить трехмерную структуру белка можно несколькими способами. Один из методов — рентгеновская кристаллография. При таком подходе выделяется очень большое количество белка, затем он очищается, и белок образовывает кристалл. Информация о первичной структуре белка содержится в его генетической последовательности.
Что такое первичная структура белка?
- ИИ от DeepMind для определения структуры белка выложили в открытый доступ / Хабр
- Урок 9: Информация наследственности -
- Урок: «Биосинтез белка»
- Где находится информация о первичной структуре белка и как она хранится -
- Проекты по теме:
Найден ключ от замка жизни: биолог Северинов о главном прорыве года
Структура человеческого белка интерлейкина-12, связанного с его рецептором / UW Medicine Institute for Protein Design. Эта информация получила название генетической информации, а участок ДНК, в котором закодирована информация о первичной структуре какого-либо белка, называется геном. Одно из мест, где можно найти информацию о первичной структуре белка, это генетический код. Информация о первичной структуре белка содержится в его генетической последовательности. Белки хранят информацию.
Строение и функции белков. Денатурация белка
Определить трехмерную структуру белка можно несколькими способами. Один из методов — рентгеновская кристаллография. При таком подходе выделяется очень большое количество белка, затем он очищается, и белок образовывает кристалл. Где хранится наследственная информация о первичной структуре белка? Узнав их последовательность, можно попытаться теоретически предсказать структуру белка и то, как он ведет себя в организме. Информация о первичной структуре белка, то есть о последовательности аминокислот в полипептидной цепи, может быть получена из различных источников и с использованием различных методов исследования.
Остались вопросы?
| Биосинтез белка и генетический код: транскрипция и трансляция белка | связях их стабилизирующих. А также видах денатурирующих факторов. |
| Биосинтез белка. Генетический код | Где хранится информация о структуре белка? (ДНК). |
Где хранится информация о структуре белка
Об этом сообщается на официальном сайте организации. Программу назвали AlphaFold, она дает доступ специалистам со всего мира для поиска подробной информации о различных биологических соединениях, что необходимо при разработке новых видов лекарственных препаратов.
Поэтому каждая аминокислота может кодироваться несколькими разными триплетами. Молекула ДНК, содержащая информацию, носит название матрицы. Считывание и передача информации Молекулы ДНК располагаются в ядре клетки могут еще содержаться в пластидах и митохондриях. В нужный момент часть молекулы ДНК деспирализируется, ее параллельные цепи расходятся. На этих цепях, в соответствии с принципом комплементарности , синтезируются небольшие молекулы и-РНК информационной РНК. Данный процесс именуется транскрипцией считыванием.
Синтезированная таким образом молекула и-РНК двигается к месту синтеза белка.
Парадоксальные белки Белки — строительные блоки жизни. Они производятся различными организмами — от бактерий до растений и животных, и когда они образуются, то складываются за миллисекунды. Сформированные из цепочек аминокислот, свернутых в сложные формы, их трехмерная структура во многом определяет их функцию. Стоит выяснить, как складывается белок, можно понять, как он работает и изменить его поведение. Хотя ДНК предоставляет инструкции для создания цепочки аминокислот, предсказать, как они взаимодействуют, чтобы сформировать трехмерную форму, было очень сложно. До недавнего времени ученые расшифровали лишь часть из 200 млн белков, известных науке. Проблема в том, что их структура настолько сложна, что пытаться угадать, какую форму они примут, почти невозможно. AlphaFold от DeepMind создал 3D-изображения белковых структур.
Изображение предоставлено DeepMind Сайрус Левинталь, американский молекулярный биолог, писал в статье 1969 года о парадоксе: несмотря на огромное количество возможных конфигураций, белки сворачиваются быстро и точно. Таким образом, писал Левинталь, если кто-то попытается найти правильную форму белка, пробуя каждую конфигурацию одну за другой, потребуется больше времени, чем существует Вселенная. Попытки ученых У ученых есть способы визуализировать белки и анализировать их структуру, но это слишком медленная и трудная работа.
Другой подход используется тогда, когда геном вида, к которому принадлежит организм, уже секвенирован. В этом случае требуется только определить положение отдельных секвенированных фрагментов в известной последовательности. Такая процедура «картирования» намного проще, чем сборка de novo, однако и она требует применения специальных алгоритмов из-за огромного размера данных типичная задача — картировать на геном человека сотни миллионов фрагментов. Этот подход очень удобен для повторного секвенирования геномов, которое проводится для выявления степени внутривидовых различий ДНК, анализа состава транскриптома РНК-продуктов «считывания» генов и выявления различия в нем на разных стадиях развития организма.
Один из наиболее известных проектов в этой области — международный проект «1000 геномов», направленный на изучение редких и распространенных генных вариаций полиморфизмов в 14 популяциях человека на основе повторного секвенирования геномов свыше тысячи человек. Проводим опознание В последние годы было обнаружено, что вопреки первоначальным ожиданиям в геномах высших организмов доля ДНК, кодирующей белки, очень невелика. Структура нуклеотидных последовательностей этих генов прерывистая и содержит кодирующие экзоны и некодирующие интроны участки, а также регуляторные участки, с которыми связываются белки, запускающие процесс транскрипции считывания ДНК. Идентификация структуры гена — одна из наиболее актуальных задач биоинформатики, для решения которой используются методы машинного обучения нейронные сети и другие подобные алгоритмы. В этом случае для известных достоверных последовательностей и структур генов предварительно рассчитываются наборы статистических параметров частоты встречаемости определенных нуклеотидных фрагментов, корреляции между их расположением в последовательности, наличие регуляторных последовательностей и пр. Однако наиболее ценную информацию для «опознания» генов дает сравнение нуклеотидной последовательности генома с последовательностями уже известных генов родственных видов. Такой же принцип широко используется и для предсказания функции «нового» гена: на основе гомологии общности происхождения ему приписывается известная функция родственного гена.
На сегодня имеется большое число баз данных, в которых дана функциональная аннотация генов или кодируемых ими белков. Есть базы данных, в которых белки группируются по степени функциональной близости, например, база данных Pfam, содержащая свыше 14 тыс. Интенсивно развиваются и методы поиска сходных последовательностей в огромных массивах биологических баз данных, которые позволяют эффективно использовать для предсказания функции и структуры генов информацию по структуре и функции уже аннотированных генов и белков. Пространственная структура белка, которая формируется в физиологических условиях в результате самостоятельной укладки полипептидных цепей, определяет и его функциональные свойства: наличие участков связывания малых химических соединений, ДНК, РНК и других белков. Информация о таких структурах хранится в банке данных Protein Data Bank, который уже сейчас содержит почти 90 тыс. В этой связи для биологов очень важной является задача сравнения и классификации белковых структур. Методы структурной биоинформатики позволили разработать эффективные алгоритмы для парного и множественного сравнения белковых структур, а также создать свою белковую «систематику», т.
Такая классификация во многом способствует изучению эволюции белков и более глубокому пониманию их функций. Например, установлено, что в процессе эволюции изменения в пространственной структуре белков накапливаются гораздо медленнее, чем изменения в самих аминокислотных последовательностях. Кроме того, была сформулирована гипотеза о конечности числа возможных пространственных укладок полипептидной цепи белков — оно было оценено приблизительно в одну тысячу. Это предположение подтверждается исследованиями последних лет: число «опознанных» белковых структур растет ежегодно на 5—7 тыс. Наиболее надежный способ получения моделей пространственных структур белков — рентгеновская кристаллография, однако он длительный, трудоемкий и дорогостоящий. Поэтому важным направлением структурной биоинформатики является разработка методов предсказания структуры белка по его аминокислотной последовательности. Для этого здесь, как и в компьютерной геномике, используются методы машинного обучения, а также технологии реконструкции пространственных структур «по гомологии», т.
В настоящее время наиболее точные предсказания структуры белка можно получить, если находится родственный ему белок с уже известной пространственной структурой.
Где хранится информация о структуре белка (89 фото)
В прошлом году DeepMind опубликовала в открытой базе данных структуры белков 20 видов, включая почти все 20 000 белков, экспрессируемых людьми. Теперь он завершил работу и выпустил предсказанные структуры для более чем 200 млн белков. Как применяют технологию? Исследователи уже используют плоды труда AlphaFold. Согласно The Guardian, программа позволила ученым окончательно охарактеризовать ключевой белок малярийного паразита, который не поддавался рентгеновской кристаллографии. В конечном итоге это улучшит вакцину против болезни. Трехмерное изображение белка малярии. Изображение предоставлено Deepmind Исследователь медоносных пчел Вильде Лейпарт из Норвежского университета естественных наук использовал AlphaFold для выявления структуры вителлогенина.
Это репродуктивный и иммунный белок, который вырабатывается всеми яйцекладущими животными. Открытие поможет разработать новые способы защиты, например, медоносных пчел и рыбы от болезней. Это важно, ведь эти животные важны для пропитания человечества.
Где хранится информация о структуре белка? Дезоксирибонуклеиновая кислота имеет очень сложную структуру, которую не до конца удалось раcшифровать ученым в наши дни. Именно это вещество отвечает за синтез белка, наследственность и прочее.
Поэтому важным направлением структурной биоинформатики является разработка методов предсказания структуры белка по его аминокислотной последовательности. Для этого здесь, как и в компьютерной геномике, используются методы машинного обучения, а также технологии реконструкции пространственных структур «по гомологии», т. В настоящее время наиболее точные предсказания структуры белка можно получить, если находится родственный ему белок с уже известной пространственной структурой. И чем выше будет степень родства двух белков, тем выше окажется точность модели. Еще одна интересная область структурной биоинформатики — молекулярное моделирование структур биологических макромолекул. Современные алгоритмы, использующие технологии параллельных вычислений на высокопроизводительных компьютерных кластерах, позволяют рассчитывать системы, состоящие из десятков тысяч атомов! Это дает возможность в мельчайших деталях — на уровне отдельных атомов, исследовать эффекты влияния мутаций на структуру белка и характер взаимодействия его активных центров с метаболитами. В генной «паутине» Нужно отметить, что к концу XX в. В этом ключе взаимодействия между компонентами живых клеток принято описывать в виде графов, узлами которых являются биологическое компоненты гены, молекулы , а ребрами — взаимодействия между ними.
Такие графы, именуемые генными сетями, описывают координированно функционирующие группы генов, которые контролируют развитие всех фенотипических признаков организма Колчанов и др. Такое представление межгенных взаимодействий — удобная математическая модель: на основе анализа структуры графа можно получать информацию о различных особенностях функционирования живых систем. В структуре графа можно выделить ряд важных элементов, в частности, положительные и отрицательные обратные связи, циклы, каскады передачи сигналов и т. В случае, когда параметры взаимодействий между компонентами генной сети известны например, оценены экспериментально , компьютерные программы позволяют построить кинетические модели, которые можно использовать для моделирования динамического поведения генных сетей, т. Такие модели, уже позволившие получить ряд новых интересных данных, касающихся влияния мутаций на функции живых систем Колчанов и др. В свете эволюции Сорок лет назад Ф. Добржанский 1973 , один из основателей современной теории эволюции, отметил, что «в биологии ничто не имеет смысла кроме как в свете эволюции». Именно поэтому одна из основных областей применения информационных технологий в биологии — изучение молекулярной эволюции, которое заключается в построении моделей эволюции генов, учитывающих самые разные факторы: особенности структурной организации генов, пространственную структуру белков, взаимодействия белков с метаболитами, другими белками и ДНК, особенности функционирования генных сетей. Такие модели позволяют реконструировать эволюционную историю генов и белков, а на их основе эволюцию видов.
Современные модели накопления мутаций в геномных последовательностях используются для датировки эволюционных событий. Кроме того, модели эволюции позволяют оценивать влияние нуклеотидных и аминокислотных замен на структуру и функцию генов и кодируемых ими белков; это, в свою очередь, помогает оценивать влияние полиморфизмов, связанных с наследственными заболеваниями. Характер накопления мутаций в генах свидетельствует об их функциональной важности: более важные гены, как правило, накапливают мутации с меньшей частотой, чем менее важные. В лаборатории эволюционной биоинформатики и теоретической генетики Института цитологии и генетики СО РАН Новосибирск проведен анализ эволюции генов, вовлеченных в функционирование клеточного цикла — одного из ключевых процессов, обеспечивающих рост и деление клеток. Контроль за этим процессом осуществляется семейством специфических белков — циклинов, которые в свою очередь вовлечены в целую сеть взаимодействий с другими генами. На основе реконструкции и сравнения генных сетей контроля клеточного цикла млекопитающих и грибов удалось выявить молекулярно-генетические механизмы эволюционного усложнения этой генной сети в процессе эволюции. Во-первых, это массовые дупликации генов, существенно увеличивающих число белков циклинов и взаимодействующих с ними циклин-зависимых киназ , функционирующих в генной сети. Во-вторых, на поверхностных участках циклинов происходит накопление радикальных аминокислотных замен на стороне, противоположной месту их контакта с циклин-закисимыми киназами.
Методы и методические приемы: словесные, наглядные, активного обучения игровые Ход урока: Проблемный вопрос: Как клетка синтезирует необходимый белок, если информация хранится в ядре, а синтез происходит в рибосомах? Учитель: Сегодня на занятии мы узнаем, в чем же заключается наша индивидуальность и где она начинается. Индивидуальную неповторимость каждой особи определяют различия в генах и структуре белков. Белки являются основой уникальности каждого индивида. Давайте вспомним, что было изучено раннее, ответив на вопросы: Что является мономерами белков? Аминокислоты Какие особые связи образуются между аминокислотами в первичной структуре белка? Пептидные Где хранится информация о структуре белка? ДНК Какие органические вещества могут ускорять процесс синтеза белка? Ферменты Учитель: Свойства белков определяются прежде всего их первичной структурой, т. Наследственная информация о первичной структуре белка заключена в последовательности нуклеотидов в молекулах двуцепочечной ДНК. Следовательно, информация о строении и жизнедеятельности, как каждой клетке, так и всего многоклеточного организма в целом заключена в нуклеотидной последовательности ДНК. Эта информация получила название «генетической информации», Учитель:А как называется участок ДНК, в котором содержится информация о первичной структуре одного белка? Учащиеся: ген Слайд 4 Учитель: В каждой клетке синтезируются несколько тысяч различных белковых молекул. Белки недолговечны, время их существования ограничено, после чего они разрушаются. Как называется этот процесс? Денатурация Существует ли в организме обратный процесс денатурации? Учитель: Тема нашего сегодняшнего урока это «Биосинтез белка». Сегодня мы с вами узнаем, из каких основных этапов состоит процесс биосинтеза белка, какую роль в нем играют нуклеиновые кислоты, а также какие органоиды и вещества клетки принимают в этом процессе самое непосредственное участие.