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

25118. Ветвление 35 KB
  Если условие соблюдается то выполняются действия расположенные в ветви под названием Да . В случае несоблюдения условия будут выполнены действия расположенные в ветви Нет . Неполная форма ветвления отличается от полной тем что в одной из ветвей действия отсутствуют . В таком алгоритме в соответствии с условием либо будут выполнены действия имеющиеся в ветви либо начнут сразу выполняться действия расположенные после ветвления.
25119. Циклы 39.5 KB
  Всякий цикл состоит из: заголовка инициализация цикла тела цикла к телу относят все шаги которые повторяются конец цикла. В цикле Пока конструкция состоит из проверки условия и выполнении тела цикла если условие истинно. В цикле До конструкция состоит из выполнении тела цикла проверки условия и повторного выполнения тела цикла если условие ложно. В теле цикла происходят события которые влияют на истинность условия цикла.
25120. Понятие вспомогательного алгоритма 32.5 KB
  Иногда имеет смысл выделить повторяющиеся последовательности команд в самостоятельный блок вынеся его за пределы алгоритма и в нужном месте организовать вызов этого блока указав соответствующий набор параметров. Такой блок реализующий некоторый вполне законченный этап обработки информации называется вспомогательным алгоритмом и может быть вызван из любого места основного алгоритма сколько угодно раз. Заголовок вспомогательного алгоритма имеет вид: имя вспомогательного алгоритма список формальных параметров .
25121. Понятие о формальных языках. Алгоритмический язык 26 KB
  Алгоритмический язык. ЯЗЫК ФОРМАЛЬНЫЙ 1 совокупность исходных принятых за неделимые знаков и правил построения из них слов и словосочетаний; 2 искусственный язык позволяющий заменить операции с объектами операциями с соответствующими им знаками. Буква или символ это простой неделимый знак совокупность которых образует алфавит языка.
25122. Структура алгоритмических языков 34 KB
  Алфавиты алгоритмических языков состоят обычно из следующих наборов: букв латинского алфавита и алфавита национального языка; цифр от 1 до 9; знаков операций: арифметических логических отношения специальных знаков. в элементарные конструкции языка рассматриваемые в данном тексте как неделимые символы. Словарный состав языка т.
25123. Классификация алгоритмических языков 31.5 KB
  Различают два уровня машинноориентированных языков: символического кодирования ассемблеры и макроязыки макроассемблеры. Это требование значительно уменьшается при использовании машиннонезависимых языков. Структура этих языков ближе к структуре естественных языков например к структуре английского языка чем к структуре машиноориентированных языков.
25124. Классификация задач, решаемых с помощью ПЭВМ 33.5 KB
  В зависимости от типа и количества исходных данных задачи. Если при решении задач в качестве исходных данных используются числовые величины то задачи называются расчетными. Это задачи для решения которых требуются вычисления по математическим формулам. Если для решения задачи требуется однотипная обработка большого количества числовых данных то такие задачи называются задачами обработки данных или табличными.
25125. Этапы решения задач с помощью ЭВМ 46 KB
  Этапы решения задачи на ЭВМ Разработка любой задачи на ЭВМ состоит из нескольких этапов. На каждом из них решаются свои специфические вопросы определяющие в конечном счете общий результат решаемой задачи. Первым этапом является четкая формулировка задачи обычно на профессиональном языке выделение исходных данных для ее решения и точные указания относительно того какие результаты и в каком виде должны быть получены. Второй этап формальная математическая постановка задачи т.
25126. Понятие о моделировании 34.5 KB
  При решении задачи обычно исследуют не реальный объект а его модель искусственно созданный объект обладающий всеми существенными признаками реального объекта. Модель это такой материальный или мысленно представляемый объект который в процессе исследования замещает объекторигинал так что его непосредственное изучение даёт новые знания об объектеоригинале. Математическая модель это система математических соотношений формул уравнений неравенств и т. Модель должна полностью соответствовать реальному объекту или процессу.