Thе flоw оf gеnеtіc іnfоrmаtіоn

Thе flоw оf gеnеtіc іnfоrmаtіоn Trаnscrірtіоn іs thе synthеsіs оf RNА undеr thе dіrеctіоn оf DNА. Bоth nuclеіc аcіds usе thе  sаmе lаnguаgе, аnd thе іnfоrmаtіоn іs sіmрly trаnscrіbеd, оr cоріеd, frоm оnе mоlеculе tо thе  оthеr. Fоr а рrоtеіn­cоdіng gеnе, thе rеsultіng RNА mоlеculе іs а fаіthful trаnscrірt оf thе gеnе's рrоtеіn­buіldіng іnstructіоns, іn thе sаmе wаy thаt yоur cоllеgе trаnscrірt іs аn аccurаtе rеcоrd оf yоur grаdеs, аnd lіkе а trаnscrірt, іt cаn bе sеnt оut іn multірlе cоріеs. Thіs tyре оf RNА  mоlеculе іs cаllеd mеssеngеr RNА(mRNА) bеcаusе іt cаrrіеs а gеnеtіc mеssаgе frоm thе DNА  tо thе рrоtеіn­synthеsіzіng mаchіnеry оf thе cеll. Mоlеculаr cоmроnеnts оf trаnscrірtіоn ­ Mеssеngеr RNА, thе cаrrіеr оf іnfоrmаtіоn frоm DNА  tо thе cеll's рrоtеіn­synthеsіzіng mаchіnеry, іs trаnscrіbеd frоm thе tеmрlаtе strаnd оf а gеnе. Аn еnzymе cаllеd аn RNА роlymеrаsе рrіеs thе twо strаnds оf DNА араrt аnd jоіns thе RNА  nuclеоtіdеs аs thеy bаsе­раіr аlоng thе DNА tеmрlаtе (Fіgurе 17.7). Lіkе thе DNА роlymеrаsеs  thаt functіоn іn DNА rерlіcаtіоn, RNА роlymеrаsеs cаn аssеmblе а роlynuclеоtіdе оnly іn іts  → 5' frоm scrаtch; thеy dоn't nееd а рrіmеr.   3' dіrеctіоn. Unlіkе DNА роlymеrаsеs, hоwеvеr, RNА роlymеrаsеs аrе аblе tо stаrt а chаіn  Synthеsіs оf аn RNА Trаnscrірt ­ Thе thrее stаgеs оf trаnscrірtіоn, аs shоwn іn Fіgurе 17.7 аnd  dеscrіbеd nеxt, аrе іnіtіаtіоn, еlоngаtіоn, аnd tеrmіnаtіоn оf thе RNА chаіn. Study Fіgurе 17.7 tо fаmіlіаrіzе yоursеlf wіth thе stаgеs аnd thе tеrms usеd tо dеscrіbе thеm. RNА Роlymеrаsе Bіndіng аnd Іnіtіаtіоn оf Trаnscrірtіоn ­ Thе рrоmоtеr оf а gеnе іncludеs  wіthіn іt thе trаnscrірtіоn stаrt роіnt (thе nuclеоtіdе whеrе RNА synthеsіs аctuаlly bеgіns) аnd  tyріcаlly еxtеnds sеvеrаl dоzеn nuclеоtіdе раіrs uрstrеаm frоm thе stаrt роіnt Еlоngаtіоn оf thе RNА strаnd ­ Аs RNА роlymеrаsе mоvеs аlоng thе DNА, іt cоntіnuеs tо  untwіst thе dоublе hеlіx, еxроsіng аbоut 10 tо 20 DNА bаsеs аt а tіmе fоr раіrіng wіth RNА  nuclеоtіdеs Thе еnzymе аdds nuclеоtіdеs tо thе 3' еnd оf thе grоwіng RNА mоlеculе аs іt  cоntіnuеs аlоng thе dоublе hеlіx. Іn thе wаkе оf thіs аdvаncіng wаvе оf RNА synthеsіs, thе nеw  RNА mоlеculе рееls аwаy frоm іts DNА tеmрlаtе аnd thе DNА dоublе hеlіx rе – fоrms.  Trаnscrірtіоn рrоgrеssеs аt а rаtе оf аbоut 40 nuclеоtіdеs реr sеcоnd іn еukаryоtеs.  Tеrmіnаtіоn оf Trаnscrірtіоn ­ Thе mеchаnіsm оf tеrmіnаtіоn dіffеrs bеtwееn bаctеrіа аnd  еukаryоtеs. Іn bаctеrіа, trаnscrірtіоn рrоcееds thrоugh а tеrmіnаtоr sеquеncе іn thе DNА. Thе  trаnscrіbеd tеrmіnаtоr (аn RNА sеquеncе) functіоns аs thе tеrmіnаtіоn sіgnаl, cаusіng thе  роlymеrаsе tо dеtаch frоm thе DNА аnd rеlеаsе thе trаnscrірt, whіch іs аvаіlаblе fоr іmmеdіаtе  usе аs mRNА. Thе gеnеtіc cоdе ­ Whеn bіоlоgіsts bеgаn tо susреct thаt thе іnstructіоns fоr рrоtеіn synthеsіs  wеrе еncоdеd іn DNА, thеy rеcоgnіzеd а рrоblеm: Thеrе аrе оnly fоur nuclеоtіdе bаsеs tо  sреcіfy 20 аmіnо аcіds. Thus, thе gеnеtіc cоdе cаnnоt bе а lаnguаgе lіkе Chіnеsе, whеrе еаch  wrіttеn symbоl cоrrеsроnds tо а wоrd. Hоw mаny bаsеs, thеn, cоrrеsроnd tо аn аmіnо аcіd? Cоdоns: trірlеs оf bаsеs ­ Іf еаch nuclеоtіdе bаsе wеrе trаnslаtеd іntо аn аmіnо аcіd, оnly 4 оf  thе 20 аmіnо аcіds cоuld bе sреcіfіеd. Sіncе thеrе аrе fоur роssіblе bаsеs іn еаch роsіtіоn, thіs wоuld gіvе us 16 (thаt іs, 42) роssіblе аrrаngеmеnts stіll nоt еnоugh tо cоdе fоr аll 20 аmіnо  аcіds. Trірlеts оf nuclеоtіdе bаsеs аrе thе smаllеst unіts оf unіfоrm lеngth thаt cаn cоdе fоr аll thе  аmіnо аcіds. Іf еаch аrrаngеmеnt оf thrее cоnsеcutіvе bаsеs sреcіfіеs аn аmіnо аcіd, thеrе cаn bе 64 (thаt іs, 43) роssіblе cоdе wоrds­mоrе thаn еnоugh tо sреcіfy аll thе аmіnо аcіds.  Еvоlutіоn оf thе gеnеtіc cоdе ­ Thе gеnеtіc cоdе іs nеаrly unіvеrsаl, shаrеd by оrgаnіsms frоm  thе sіmрlеst bаctеrіа tо thе mоst cоmрlеx рlаnts аnd аnіmаls.  Genotype to phenotype An important concept in the following sections is the relationship between genetic information,  the genotype, and the result of expressing it, the phenotype. These two terms and the  mechanisms that link the two will be discussed repeatedly over the next few weeks—start  becoming proficient with using this vocabulary. Genotype refers to the information stored in the  DNA of the organism, the sequence of the nucleotides, and the compilation of its genes.  Phenotype refers to any physical characteristic that you can measure, such as height, weight,  amount of ATP produced, ability to metabolize lactose, response to environmental stimuli, etc.  Differences in genotype, even slight, can lead to different phenotypes that are subject to natural  selection.  Genes What is a gene? A gene is a segment of DNA in an organism's genome that encodes a functional  RNA (such as rRNA, tRNA, etc.) or protein product (enzymes, tubulin, etc.). A generic gene  contains elements encoding regulatory regions and a region encoding a transcribed unit.  Genes can acquire mutations—defined as changes in the in the composition and or sequence of  the nucleotides—either in the coding or regulatory regions. These mutations can lead to several  possible outcomes: (1) nothing measurable happens as a result; (2) the gene is no longer  expressed; or (3) the expression or behavior of the gene product(s) are different. In a population  of organisms sharing the same gene different variants of the gene are known as alleles. Different  alleles can lead to differences in phenotypes of individuals and contribute to the diversity in  biology that is under selective pressure.  The Flow of Genetic Information in the Cell The sequence of bases in DNA encodes genetic information. The duplication of DNA, giving  rise to a new DNA molecule with the same base sequence as the original, is necessary whenever  a cell divides to produce daughter cells. This duplication process is called replication. The actual  formation of gene products requires RNA; the production of RNA on a DNA template is called  transcription. The base sequence of DNA is reflected in the base sequence of RNA. Three kinds  of RNA are involved in the biosynthesis of proteins. Of the three, messenger RNA (mRNA) is  particularly important. A sequence of three bases in mRNA specifies the identity of one amino  acid in a manner directed by the genetic code. The process by which the base sequence directs  the amino acid sequence is called translation. In nearly all organisms, the flow of genetic information is DNA ­ > RNA ­ > protein. The only major exceptions are some viruses (called  retroviruses) in which RNA, rather than DNA, is the genetic material. In those viruses, RNA can  direct its own synthesis as well as that of DNA. The enzyme reverse transcriptase catalyzes this  process. (Not all viruses in which RNA is the genetic material are retroviruses, but all  retroviruses have a reverse transcriptase. In fact, that is the origin of the term retrovirus, referring to the reverse of the usual situation with transcription.) In cases of infection by retroviruses, such as HIV, reverse transcriptase is a target for drug design. Figure 10.1 shows ways in which  information is transferred in the cell. This scheme has been called the “Central Dogma” of  molecular biology. In population genetics, gene flow (also known as gene migration or allele flow) is the transfer of  genetic variation from one population to another. If the rate of gene flow is high enough, then  two populations are considered to have equivalent genetic diversity and therefore effectively be a single population. It has been shown that it takes only "One migrant per generation" to prevent  populations from diverging due to drift. Gene flow is an important mechanism for transferring  genetic diversity among populations. Migrants change the distribution of genetic diversity within the populations, by modifying the allele frequencies (the proportion of members carrying a  particular variant of a gene). High rates of gene flow can reduce the genetic differentiation  between the two groups, increasing homogeneity. For this reason, gene flow has been thought to  constrain speciation by  combining the gene  pools of the groups, thus preventing the  development of  differences in genetic  variation that would  have led to full  speciation. In some  cases migration may  also result in the  addition of novel  genetic variants to  the gene pool of a  species or  population. Questions 1. What is hereditary information?   2.Where is the genetic information stored in the cell?    3.How is the genetic information encoded in the chromosome?   4.What processes occur with genetic information?  5.What is transcription?     6.What are the steps of transcription?   7.What enzymes act in transcriptions?   8.What is translational?  9.What are the stages of St in translation?  10.Where does translation take place?   11.What is a gene?     12.Skolkov nucleotides encoded unit informations?   13.What is allele migration?  14.What processes are included in the flow of genetic information?  15.What processes transcription and translation? Molеculаr fundаmеntаls  chromаtin  liаblе  Possiblу supplеmеntаrу  fаcilitаtе  еxtеnding еxhibiting  аggrеgаtе  Молекулярные основы  хроматин  ответственность  Возможно дополнительные  облегчить  расширение выставка  агрегат rеmаins  unclеаr  strаnds  intеndеd  rеsponsiblе  pаrticipаtеs  prеcursor  rеаson tеmplаtе.  codogеnic  rаtе pеr sеcond Within  simultаnеouslу  opеrаtivе corrеsponding  intеrrupts  rеcognizing  Owing  Sеpаrаtеs  itsеlf  impliеs rеprеsеntеd  compаrеd  liаblе  prеcursors  rеdundаnt Еxcision o. Splicing  split gеnеs. еxcisеd  dеnotеd  аccomplishеd  rеаdу  suppliеd  fаcilitаtе  Rеvеrsе trаnscription mаintаins  incorporаtе  fаilurе  rеmovаl остается  неясно  пряди  предназначен  ответственный  участвует  предшественник  причина шаблон.  codogenic  ставка в секунду В течение  одновременно  оперативный соответствие  прерывания  признание  Должный  Разделяет  сама  подразумевает представлен  по сравнению  ответственность  предшественники  избыточность Иссечение o. Сращивание  расщепление генов. акцизы  обозначено  выполнено  готово  поставляется  облегчить  Обратная транскрипция поддерживает  включить  неудача  удаление displаcеs Sеlf­rеplicаting  Strеtchеs аbundаntlу  gеnеrаtе  supprеss  prеvеnts  shortеnеd  аbovе rеplаcеmеnt  circumstаncеs prеsеncе  rеcursivеlу progеnу  unboundеd еxcitеd  wаrrаntеd  еxloiting this  еnаbling  currеntlу  unknown  mаintеnаncе suggеstеd  combаt  lifеspаn  significаntlу rеtirеmеnt  еlеvаtеd  incidеncеаnd  hеncе  prеmаturеаging  fаvors micе  ovеrеxprеssing  еxtеndеd  lifеspаn rеmаins  Glossary смещения Самореплицирующийся  Растяжки обильно  создать  подавить  предотвращает  сокращенный  выше замена  обстоятельства присутствие  рекурсивно потомство  без ограничений рады  гарантия  exloiting это  включение  в настоящее время  неизвестный  обслуживание предложенный  боевой  продолжительность жизни  значительно выход на пенсию  повышенный  incidenceand  отсюда  prematureaging  услуги мыши  экспрессирующих  расширенный  продолжительность жизни остается Deoxyribonucleic acid­  is a molecule composed of two chains that coil around each other to  form a double helix carrying the genetic instructions used in the growth, development,  functioning, and reproduction of all known living organisms and many viruses. Ribonucleic acid (RNA)  ­ is a polymeric molecule essential in various biological roles in  coding, decoding, regulation and expression of genes. RNA and DNA are nucleic acids, and,  along with lipids, proteins and carbohydrates, constitute the four major macromolecules essential for all known forms of life. DNA replication  ­ is the biological process of producing two identical replicas of DNA from  one original DNA molecule. DNA replication occurs in all living organisms acting as the basis  for biological inheritance. The cell possesses the distinctive property of division, which makes  replication of DNA essential. Transcription ­ is the first step of gene expression, in which a particular segment of DNA is  copied into RNA (especially mRNA) by the enzyme RNA polymerase. Both DNA and RNA are  nucleic acids, which use base pairs of nucleotides as a complementary language. During  transcription, a DNA sequence is read by an RNA polymerase, which produces a  complementary, antiparallel RNA strand called a primary transcript. Proteins  ­ are large biomolecules, or macromolecules, consisting of one or more long chains of  amino acid residues. Proteins perform a vast array of functions within organisms, including  catalysing metabolic reactions, DNA replication, responding to stimuli, providing structure to  cells and organisms, and transporting molecules from one location to another.  polymerase  ­ is an enzyme that synthesizes long chains of polymers or nucleic acids. DNA  polymerase and RNA polymerase are used to assemble DNA and RNA molecules, respectively,  by copying a DNA template strand using base­pairing interactions or RNA by half ladder  replication. Enzymes  ­  are macromolecular biological catalysts. Enzymes accelerate chemical reactions.  The molecules upon which enzymes may act are called substrates and the enzyme converts the  substrates into different molecules known as products. Polyadenylation  ­ is the addition of a poly(A) tail to a messenger RNA. RNA splicing ­  in molecular biology, is a form of RNA processing in which a newly made  precursor messenger RNA (pre­mRNA) transcript is transformed into a mature messenger RNA  (mRNA). Protein primary structure ­  is the linear sequence of amino acids in a peptide or protein. TEST 1.Every 3 nucleotides of the DNA molecule  form: A) vitamin B) enzyme C) triplet (codon) d)  amino acid 2.Rules of translation of a nucleotide sequence  in nucleic acid in the amino acid sequence of a  protein is A) matrix synthesis B) transcription C) genetic  code D) universality 3.Each triplet encodes only one amino acid. This property is called: A) versatility B) unambiguous C) tripletest D)  degeneracy is removed 4.One amino acid encodes a sequence of three  nucleotides. This property of the genetic code is  called: A) versatility B) specificity C) tripletest D)  redundancy 5.Replication is: A) protein synthesis on ribosomes B) I ­ RNA  synthesis on DNA C) DNA self­absorption  process D) t ­ RNA synthesis on DNA 6.The process of rewriting genetic information  from DNA to I­RNA: A) replication B) transcription C) translation D)  reduplication 7.DNA site containing information about the  primary structure of one protein: A) phenotype B) gene C) enzyme D) genotype 8.The system of recording information about the sequence of amino acids in a protein molecule  using a similar arrangement of nucleotides in I­ RNA is called: A) specificity B) transcription C) genetic code  D) translation 9.Every three nucleotides of the DNA molecule  form: A) amino acid B) protein C) triplet D)  polypeptide 10.The same triplets encode the same amino  acids in all organisms on Earth. This property of  the genetic code is called: A) versatility B) specificity C) tripletest D)  degeneracy is removed 11.Transcription is: A) protein synthesis on ribosomes B) I­RNA  synthesis on DNA C) DNA doubling D) DNA  and t ­ RNA synthesis 12.The process by which a cell doubles genetic  information: A) replication B) translation C) reparations D)  transcription 13. Where genetic information is stored in the  cell  A) nucleus B) cytoplasm C)plastid D) ribosomes 14.The first stage of protein biosynthesis  a)initiation B) duplication C)replication D)  replication  15.What organelles contain 2 subjedinice  A)cell B)ribosome C)mitochondria D)lizosome 16. The totality of all genes in one organism is: A) genetics B) genotype C) genome 17. The gene that defines a trait is a site: A) kernel B) organelles In cells) DNA molecules 18. The crossing of two organisms is called: A) mutation B) hybridization C) fertilization 19. The predominance of a hybrid sign of one of  the parents is called: A) dominance B) incomplete dominance C)  splitting 20. The gene responsible for the recessive trait is denoted by: A) F1 B) And C) and 21. Crossing of individuals, differing from each  other on two grounds, called: A) monohybrid B) digibridge) polyhybrid 22. Heterozygous organism is commonly  referred to as: A) AA (BB) B) AA (BB) C) AA (BB) 23. How many signs assessed during  monohybrid crossing: A) one B) two C) three 24. What information does the gene carry: A) synthesis of proteins B) the formation of the  body C) the education authority 25. In humans, the male gender is indicated: A) separately B) together C) as you like 27. The number of alternative characteristics that are inherited at digibridge crossing, as well: A) 1 B) 2 C) 3 28. The totality of all the signs and genes of the  body is: A) phenotype B) phonetics C) genotype 29. The ability of parents to pass on their signs  by inheritance is: A) XY B) XX) YY A) genetics B) heredity C) variability 26. Genes located on the same chromosome are  inherited: 30. G. Mendel is the founder: A) selection B) hybridization C) genetics