81519

Биологический код, понятия, свойства кода, коллинеарность, сигналы терминации

Доклад

Биология и генетика

Генетический код и его свойства Необходимость кодирования структуры белков в линейной последовательности нуклеотидов мРНК и ДНК продиктована тем что в ходе трансляции: нет соответствия между числом мономеров в матрице мРНК и продукте синтезируемом белке; отсутствует структурное сходство между мономерами РНК и белка. Отсюда становится ясным что должен существовать словарь позволяющий выяснить какая последовательность нуклеотидов мРНК обеспечивает включение в белок аминокислот в заданной последовательности. Он позволяет шифровать...

Русский

2015-02-20

105.17 KB

6 чел.

Биологический код, понятия, свойства кода, коллинеарность, сигналы терминации.

Генетический код и его свойства

Необходимость кодирования структуры белков в линейной последовательности нуклеотидов мРНК и ДНК продиктована тем, что в ходе трансляции:

  1.  нет соответствия между числом мономеров в матрице мРНК и продукте - синтезируемом белке;
  2.  отсутствует структурное сходство между мономерами РНК и белка.

Это исключает комплементарное взаимодействие между матрицей и продуктом - принцип, по которому осуществляется построение новых молекул ДНК и РНК в ходе репликации и транскрипции. Отсюда становится ясным, что должен существовать "словарь", позволяющий выяснить, какая последовательность нуклеотидов мРНК обеспечивает включение в белок аминокислот в заданной последовательности. Этот "словарь" получил название генетического, биологического, нуклеотидного, или аминокислотного кода. Он позволяет шифровать аминокислоты, входящие в состав белков, с помощью определённой последовательности нуклеотидов в ДНК и мРНК. Для него характерны определённые свойства.

Триплетность. Одним из основных вопросов при выяснении свойств кода был вопрос о числе нуклеотидов, которое должно определять включение в белок одной аминокислоты. Сразу было понятно, что это число не может быть равным 1 или 2, так как в этом случае количество кодирующих элементов будет недостаточным для шифрования 20 аминокислот в белках. Число кодирующих последовательностей из четырёх нуклеотидов по три равно 43 = 64, что более чем в 3 раза превышает минимальное количество, которое необходимо для кодирования 20 аминокислот. В дальнейшем было установлено, что кодирующими элементами в шифровании аминокислотной последовательности действительно являются тройки нуклеотидов, или триплеты, которые получили название "кодоны".

Смысл кодонов. Смысл кодонов стал понятен в 60-х г. XX столетия, когда, используя бесклеточную систему синтеза белков и синтетические полирибонуклеотиды с заданной последовательностью нуклеотидов в качестве матрицы, М. Ниренберг и Г. Маттеи синтезировали полипептиды определённого строения. Так, на матрице поли-У, состоящей только из остатков УМФ, был получен полифенилаланин, а на матрице поли-Ц - полипролин. Из этого следовало, что триплет -UUU кодирует Фен, а триплет -ССС - Про. В последующих экспериментах использовали смешанные синтетические полирибонуклеотиды с известным составом. В результате этой работы удалось установить, что из 64 кодонов включение аминокислот в синтезирующуюся полипептидную цепь шифрует 61 триплет, а 3 остальных - UAA, UAG, UGA не кодируют включение в белок аминокислот и первоначально были названы бессмысленными, или нон-сенс-кодонами. Однако в дальнейшем было показано, что эти триплеты сигнализируют о завершении трансляции, и поэтому их стали называть терминирующими, или стоп-кодонами. Кодоны мРНК и триплеты нуклеотидов в кодирующей нити ДНК с направлением от 5' к 3'-концу имеют одинаковую последовательность азотистых оснований, за исключением того, что в ДНК вместо урацила (U), характерного для мРНК, стоит тимин (Т).

Специфичность. Каждому кодону соответствует только одна определённая аминокислота. В этом смысле генетический код строго однозначен.

Вырожденность. В мРНК и ДНК имеет смысл 61 триплет, каждый из которых кодирует включение в белок одной из 20 аминокислот. Из этого следует, что в информационных молекулах включение в белок одной и той же аминокислоты определяют несколько кодонов. Это свойство биологического кода получило название вырожденности. У человека одним кодоном зашифрованы только 2 аминокислоты - Мет и Три, тогда как Лей, Сер и Apr - шестью кодонами, а Ала, Вал, Гли, Про, Тре - четырьмя кодонами. Избыточность кодирующих последовательностей - ценнейшее свойство кода, так как она повышает устойчивость информационного потока к неблагоприятным воздействиям внешней и внутренней среды. При определении природы аминокислоты, которая должна быть включена в белок, третий нуклеотид в кодоне не имеет столь важного значения, как первые два.

Линейность записи информации. В ходе трансляции кодоны мРНК "читаются" с фиксированной стартовой точки последовательно и не перекрываются. В записи информации отсутствуют сигналы, указывающие на конец одного кодона и начало следующего. Кодон AUG является инициирующим и прочитывается как в начале, так и в других участках мРНК как Мет. Следующие за ним триплеты читаются последовательно без каких-либо пропусков вплоть до стоп-кодона, на котором синтез полипептидной цепи завершается.

Универсальность. До недавнего времени считалось, что код абсолютно универсален, т.е. смысл кодовых слов одинаков для всех изученных организмов: вирусов, бактерий, растений, земноводных, млекопитающих, включая человека. Однако позднее стало известно одно исключение, оказалось, что митохондриальная мРНК содержит 4 триплета, имеющих другое значение, чем в мРНК ядерного происхождения. Так, в мРНК митохондрий триплет UGA кодирует Три, AUA - Мет, а АСА и AGG прочитываются как дополнительные стоп-кодоны.

Колинеарность гена и продукта. У прокариотов обнаружено линейное соответствие последовательности кодонов гена и последовательности аминокислот в белковом продукте, или, как говорят, существует колинеарность гена и продукта. У эукариотов последовательности оснований в гене, колинеарные аминокислотной последовательности в белке, прерываются нитронами. Поэтому в эукариотических клетках аминокислотная последовательность белка колинеарна последовательности экзонов в гене или зрелой мРНК после посттранскригщионного удаления интронов.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

68226. УПРАВЛІННЯ ПРОЕКТАМИ РОЗВИТКУ ТЕРМІНАЛЬНИХ СИСТЕМ ДОСТАВКИ ВАНТАЖІВ АВТОМОБІЛЬНИМ ТРАНСПОРТОМ 1.55 MB
  Умовами підвищення результативності роботи організацій різної галузевої приналежності передбачається широке застосування методів стратегічного управління. В процесах стратегічного управління, розглядуваних за такі, що складаються з послідовності стадій формування...
68227. ВИХОВАННЯ ШАНОБЛИВОГО СТАВЛЕННЯ ДО МАТЕРІ У СТАРШИХ ДОШКІЛЬНИКІВ 147 KB
  Незважаючи на численність наукових напрацювань із проблеми морального виховання дитини залишаються недостатньо вивченими особливості й основні напрями діяльності дошкільних навчальних закладів щодо виховання в дітей старшого дошкільного віку шанобливого ставлення до матері як важливого складника...
68228. Діагностична значимість показників окисного стресу та нітроксидергічного дисбалансу в легеневих експіратах у новонароджених з дихальною недостатністю 356 KB
  Дихальні розлади в новонароджених є досить поширеними в практиці відділень інтенсивної терапії будьякого профілю представляють серйозну проблему та часто є причиною смерті хворих Шунько Є. Актуальність діагностики причин респіраторних розладів у новонароджених...
68229. ФОРМУВАННЯ ОПТИМАЛЬНОГО ВОДНО-СОЛЬОВОГО РЕЖИМУ ТЕМНО-КАШТАНОВИХ ҐРУНТІВ НА ФОНІ ВЕРТИКАЛЬНОГО ДРЕНАЖУ В УМОВАХ КРАСНОЗНАМ’ЯНСЬКОЇ ЗРОШУВАЛЬНОЇ СИСТЕМИ 10.63 MB
  Зрошення на фоні діючого дренажу на таких безстокових та слабодренованих територіях є обовязковою умовою для збереження родючості ґрунтів. Тому дослідження водносольового режиму темнокаштанових ґрунтів при вирощуванні пшениці озимої як основної культури сівозмін сухої Степової зони в різних...
68230. МЕХАНІЗМ ВАЛЮТНОГО РЕГУЛЮВАННЯ В УКРАЇНІ 2.95 MB
  В умовах посилення процесів глобалізації фінансових ринків відкритості економік та їх взаємозалежності що обумовлюють зростання нестабільності національних валют роль механізму валютного регулювання постійно зростає.
68231. ЕКОЛОГО-ЕКОНОМІЧНІ ЗАСАДИ УПРАВЛІННЯ ЗЕМЕЛЬНИМИ ВІДНОСИНАМИ 540 KB
  Управління земельними відносинами є одним з найважливіших завдань в економічному середовищі країни що обумовлене сучасною земельною реформою. Фактично в державі не розроблено методології управління земельними відносинами як базису просторового соціальноекономічного розвитку.
68232. Методи та засоби персоніфікації інформаційного наповнення у глобальній системі World Wide Web 1.67 MB
  Позиціонування ІН цей напрям охоплює дослідження повязані з визначенням формуванням та підвищенням ефективності позиції ІН вебсайтів окремих вебсторінок та дописів користувачів WWW І. Пояснюється це тим що вкрай необхідно поліпшити якість величезних обсягів користувацького інформаційного...
68233. ЗНАЧЕННЯ ЕРИТРОПОЕТИНУ В РОЗВИТКУ АНЕМІЧНОГО СИНДРОМУ ПРИ ГОСТРІЙ МІЄЛОЇДНІЙ ЛЕЙКЕМІЇ 224 KB
  У хворих на гостру мієлоїдну лейкемію (ГМЛ) анемія розвивається у патогенезі самого захворювання та прогресує в процесі цитостатичної терапії. Уже в дебюті захворювання анемічний синдром викликає численні патологічні ефекти, асоціюється з погіршенням якості життя, зниженням професійної...
68234. УПРАВЛІННЯ ТОРГОВИМИ МАРКАМИ НА ПІДПРИЄМСТВАХ ЛЕГКОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ 460 KB
  В умовах постійних змін і невизначеності торгова марка як і будь-який інший елемент системи маркетингу потребує цілеспрямованого управління метою якого є отримання стійких конкурентних переваг підтримка та збільшення кількості споживачів лояльних до торгової марки підприємства.