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

60166. Дніпропетровщина – мій рідний край 142.5 KB
  Центр області місто Дніпропетровськ. Географія Протяжність області з півночі на південь 130 кілометрів із заходу на схід 300 кілометрів. Водойми В області протікає 217 річок з них 55 довжиною понад 25 км.
60167. Моя творчість тобі, рідний краю! Позакласний захід 170.5 KB
  Хто вони творчі люди Які вони талановиті діти Чи маємо ми змогу всі бути талановитими Як можемо розвивати свої здібності щоб розкрити природні таланти Саме на ці питання і спробуємо знайти відповідь на цьому уроці.
60168. Година спілкування, Україна – моя Батьківщина 142.84 KB
  Мета: розширювати та поглиблювати знання учнів про рідну Батьківщину, учити їх висловлювати своє ставлення до держави; формувати громадянські уявлення та патріотичні почуття приналежності до української нації...
60169. Жінки в долі та творчості Т.Шевченка 104.5 KB
  Щось до лона пригортає і з туманом розмовляє: Виходить Ганна з дитиною на руках: Ой тумане тумане Мій латаний талане Чому мене не сховаєш Отут серед лану Чому мене не задавиш У землю не вдавиш...
60170. Пожежонебезпечні і вибухонебезпечні речовини та матеріали 141 KB
  Міні-вистава Небазпечні іграшки Дійові особи: Хлопчики : Миколка Василько Андрійко Бабуся Марина Дівчинка Настя Два лікарі Міліціонер Скверик.
60171. Круглий стіл: «Попередження насильства в сімї» 148.5 KB
  Мета: сформулювати уявлення про насильство та розвинути знання про методи захисту від насильства, вміти протистояти насильству; висловлювати своє відношення до можливих випадків насильства.
60172. Позакласний захід “Свято казки” 186.5 KB
  Дітей люблю і поважаю Завжди учу добро робити Всіх цінувати і любити. Всі мене мабуть впізнали Я Сніжинкою зовусь. Пеппі Де море берег омиває І сяйво півночі сіяє Країна Швеція лежить А в ній повільно час біжить Десь на околиці містечка...
60173. We love English 193.5 KB
  Pupils are divided into two groups. Senior pupils make up the jury of the competition. Each team has a name. One team is called “Mickey Mouse”, the other – “Minney Mouse”. The teams have emblems and greet each other.