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

25636. Иммунокомпетентные клетки 51 KB
  Лимфоциты Популяция лимфоцитов функционально неоднородна. Различают три основных вида лимфоцитов: Тлимфоциты Влимфоциты и так называемые нулевые лимфоциты 0клетки. Олимфоциты нулевые лишены поверхностных маркеров и рассматриваются как резервная популяция недифференцированных лимфоцитов. Тлимфоциты самая многочисленная популяция лимфоцитов составляющая 70 90 лимфоцитов крови.
25637. Волокнистые соединительные ткани 45 KB
  Клетки. Основными клетками соединительной ткани являются фибробласты макрофаги тучные клетки адвентициальные клетки плазматические клетки перициты жировые клетки а также лейкоциты мигрирующие из крови; иногда пигментные клетки. Фибробласты фибробластоциты клетки синтезирующие компоненты межклеточного вещества: белки коллаген эластин протеогликаны гликопротеины. Среди мезенхимных клеток имеются стволовые клетки дающие начало дифферону фибробластов: стволовые клетки полустволовые клеткипредшественники...
25638. КОЖА И ЕЕ ПРОИЗВОДНЫЕ 95 KB
  Толщина кожи вирьирует от 05 до 5 мм. У взрослого человека в сосудах кожи может задерживаться до 1 л крови. В некоторых участках кожи например на голове и кистях на 1 см2 ее поверхности насчитывается до 300 чувствительных точек. В первые недели развития зародыша эпителий кожи состоит всего из одного слоя плоских клеток.
25639. Кора большого мозга 56 KB
  Наиболее поверхностного и глубокого слоев коры. Для коры характерно расположение клеток и волокон слоями. Цитоархитектоника коры большого мозга.
25640. Костные ткани 38 KB
  В костной ткани обнаружено более 30 микроэлементов медь стронций цинк барий магний и др. Органическое вещество матрикс костной ткани представлено белками коллагенового типа и липидами. Морфофункциональные свойства костной ткани меняются в зависимости от возраста мышечной деятельности условий питания а также под влиянием деятельности желез внутренней секреции иннервации и др.
25641. Костный мозг 45.5 KB
  В данный период костный мозг накапливает стволовые клетки а клетки стромы с остеогенными потенциями создают микросреду необходимую для дифференцировки стволовых кроветворных клеток. У зародыша 36 нед развития в костном мозге диафиза трубчатых костей обнаруживаются жировые клетки. Он содержит стволовые кроветворные клетки СКК и диффероны гемопоэтических клеток эритроидного гранулоцитарного и мегакариоцитарного ряда а также предшественники В и Тлимфоцитов.
25642. Гистологическое строение трубчатой кости как органа 36 KB
  Компактное вещество образующее диафиз кости состоит из костных пластинок толщина которых колеблется от 4 до 1215мкм. Наружные общие генеральные пластинки не образуют полных колец вокруг диафиза кости перекрываются на поверхности следующими слоями пластинок. Внутренние общие пластинки хорошо развиты только там где компактное вещество кости непосредственно граничит с костномозговой полостью.
25643. МЫШЕЧНЫЕ ТКАНИ 27 KB
  В соответствии с морфофункциональным принципом в зависимости от структуры органелл сокращения мышечные ткани подразделяют на две подгруппы. 1 подгруппа поперечнополосатые исчерченные мышечные ткани. Исчерченные мышечные ткани сокращаются быстрее чем гладкие.
25644. Надпочечники 49.5 KB
  В корковом веществе надпочечников образуется комплекс стероидных гормонов которые регулируют обмен углеводов состав ионов во внутренней среде организма и половые функции глюкокортикоиды минералокортикоиды половые гормоны. Ацидофильные клетки становятся зачатком первичной фетальной коры будущих надпочечников. На 10й неделе внутриутробного периода первичная кора окружается снаружи мелкими базофильными клетками происходящими тоже из целомического эпителия которые дают начало дефинитивной коре надпочечников. Мозговая часть...