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

30077. Розрахунок і аналіз перехідних процесів у електроприводі системи генератор-двигун 502.89 KB
  За вихідними даними необхідно: виконати вибір генератора постійного струму ГПС та його привідного асинхронного двигуна АД; розрахувати та побудувати статичні характеристики ЕП визначити робочі точки на механічних характеристиках і на характеристиках намагнічування; визначити динамічні параметри ЕП; розрахувати коефіцієнт форсування збудження генератора; розрахувати опір резисторів у колі обмотки збудження генератора; виконати розрахунок перехідних процесів у колі збудження генератора та якірному колі системи ГД графоаналітичним...
30078. Расчет источника питания 396 KB
  Источник питания состоит из силового трансформатора, выпрямителей, сглаживающих фильтров и во многих случаях – стабилизаторов напряжения (или тока). Расчет начнём с конечного элемента – со стабилизатора, а затем рассчитаем трансформатор.
30079. ТРАНСФОРМАТОР ТМ – 630/10 1.46 MB
  1 Расчет винтовой обмотки 18 3.1 Расчет многослойной цилиндрической обмотки 23 из провода круглого сечения 4 Расчет параметров короткого замыкания 27 4.2 где UH – номинальное линейное напряжение обмотки кВ SH в кВА.8 кВА Классом напряжения трансформатора считают класс напряжения обмотки ВН.
30080. Общая психология: Учебник для вузов 6.29 MB
  Павлова 82 Исследования функциональной асимметрии мозга 112 Теория научения 128 Теории слуха 192 Теории цветового зрения 196 Феноменальная память 280 Патология воли 381 Это интересно Что является механизмами сознания 96 Существует ли явление пси 154 Как происходит передача информации от рецептора в мозг 166 Как человек распознает объект ы 204 Что позволяет человеку адекватно воспринимать окружающий мир 226 Можно ли изучать представления 237 Как происходит кодирование и сохранение информации в памяти 256 Амнезия детства...
30081. ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ ПСИХОЛОГИЯ. УЧЕБНИК ДЛЯ ВУЗОВ 3.36 MB
  Учебник освещает современные подходы к психологическим проблемам воспитания и обучения выражающиеся прежде всего в характеристике предмета задач принципов и методов педагогической психологии науки и сферы практической деятельности. Этический кодекс психолога в России еще не стал регулятором его профессиональной деятельности. Объектом педагогической деятельности являются процессы учения и воспитания а предметом выступает ориентировочная часть деятельности учащихся [10]. В связи со сложностью образовательного процесса существуют тенденции...
30082. ФІЛОСОФІЯ ПРАВА. Навчальний посібник 1.54 MB
  За радянських часів філософія права вважалась буржуазною наукою. Філософія права як дисципліна не вивчалась на юридичних факультетах університетів що звужувало метологічну підготовку майбутніх юристів. На кафедрі філософії Національної академії внутрішніх справ України розроблено навчальну програму з філософії права яка стала основою цього навчального посібника.
30083. Дефектология. Рабочая программа 2.21 MB
  Признаки предметов Закрепить и обобщить представления о свойствах предмета цвет форма размер. Понятия спереди сзади перед за между Закрепить понятия спереди сзади перед за между в практической деятельности. Закрепить представление о цифрах 1 и 2 сформировать умение соотносить их с количеством. Сравнение предметов по одному и двум признакам Закрепить и обобщить представления о свойствах предмета цвет форма размер.
30084. Теория и методика воспитания. Конспект лекций 879 KB
  Теория и методика воспитания. Конспект лекций Издательство: Эксмо год выпуска 2008ISBN: 9785699255900 Серия: Экзамен в кармане Описание: Основополагающими темами предложенными к изучению в данном учебном пособии являются история и сущность воспитания его закономерности и принципы система методов воспитания и личность воспитателя. В книге рассмотрены теория и методика воспитания в зарубежных странах а также недостатки и достоинства теории воспитания в России. Сущность воспитания и его место в целостной структуре образовательного...
30085. Специальная психология. Шпаргалка 1.04 MB
  Принципы психологического изучения аномальных детей. Методы психологического изучения аномальных детей. Обучение и воспитание детей с глубокой умственной отсталостью в России. Психологопедагогическая характеристика детей с олигофренией.