Principalele proprietăți ale codului genetic și semnificația lor.

1. Codul genetic este triplet. 3 nucleotide adiacente transportă informații despre un aminoacid. Pot exista 64 de astfel de tripleți (acest lucru arată redundanța codului genetic), dar doar 61 dintre ei poartă informații despre proteină (codoni). 3 tripleți se numesc anticodoni, sunt semnale de stop la care sinteza proteinelor se oprește.

2. Codul genetic este degenerat (20 de aminoacizi și 61 de codoni), adică. un aminoacid poate fi codificat de mai mulți codoni (de la doi la șase). Metionina și triptofanul au câte un codon, pentru că sinteza proteinelor începe cu ele (semnal de start).

3. Codul nu este ambiguu - conține informații despre un singur aminoacid.

4. Codul este coliniar, adică Secvența de nucleotide dintr-o genă corespunde secvenței de aminoacizi dintr-o proteină.

5. Codul genetic nu se suprapune și este compact - aceeași nucleotidă nu poate face parte din doi codoni diferiți, citirea continuă continuu, la rând, până la codonul stop. Nu există „semne de punctuație” în cod.

6. Codul genetic este universal - același pentru toate ființele vii, adică. aceleași triplete codifică același aminoacid. 66. Ce este transcrierea inversă? Cum este legat acest proces de dezvoltarea virușilor?

REVERSE TRANSCRIPTION este o metodă de obținere a unei copii ADN dublu catenar a ARN dintr-un virus. Tehnica este adesea folosită în INGINERIA GENETICĂ pentru a obține copii ale ARN-ului INFORMAȚIONAL sub formă de ADN. Obținut prin utilizarea enzimei revertazei, care se găsește în RETROVIRUS.

Virușii care folosesc transcripția inversă conțin ARN monocatenar sau ADN dublu catenar. Virușii care conțin ARN capabili de transcripție inversă (retrovirusuri, de exemplu, HIV) folosesc o copie ADN a genomului ca moleculă intermediară în replicarea ARN, iar cei care conțin ADN (pararetrovirusuri, de exemplu, virusul hepatitei B) folosesc ARN. În ambele cazuri, se utilizează transcriptaza inversă sau ADN polimeraza dependentă de ARN.

Retrovirusurile introduc ADN-ul produs prin transcripție inversă în genomul gazdei, o stare a virusului numită provirus. Virușii care folosesc transcripția inversă sunt susceptibili la medicamentele antivirale.

67. Descrieți structura genelor eucariote. Prin ce sunt diferite genele eucariote de procariote?

O genă este o secțiune de ADN din care este copiat ARN-ul.

Structura genelor la eucariote: modelul general acceptat al structurii genei - exon - intron.

Un exon este o secvență de ADN care este prezentă în ARN-ul matur. O genă trebuie să conțină cel puțin un exon. În medie, o genă conține 8 exoni. Factorii de inițiere și de terminare a transcripției sunt incluși în primul și, respectiv, ultimul exon.

Un intron este o secvență de ADN inclusă între exoni care nu face parte din ARN-ul matur. Intronii au anumite secvențe de nucleotide care își definesc limitele cu exonii: la capătul al 5-lea - GU, la al 3-lea - AG. Ele pot codifica ARN reglatori.

Semnalul de poliadenilare 5 - AATAAA -3 este inclus în ultimul exon. Siturile poli protejează ARNm de degradare.

Secvențele de flancare 5 și 3 - copiarea genelor are loc în direcția 5 - 3, pe flancuri există situsuri specifice care limitează gena și conțin elemente reglatoare ale transcripției acesteia.

Elemente de reglare - promotor, amplificatori, amortizoare, izolatori (contribuie la formarea buclelor cromozomiale care limiteaza influenta elementelor de reglare invecinate).

Genele eucariote diferă semnificativ ca structură și transcripție de genele procariote. Trăsătura lor distinctivă este discontinuitatea, adică alternanța secvențelor de nucleotide din ele, care sunt prezentate (exoni) sau nu (introni) în ARNm. Genele eucariote nu sunt grupate în operoni, astfel încât fiecare dintre ele are propriul său promotor și terminator de transcripție.


Informații conexe:

  1. A. Regatul animal și vegetal pagina 6. Chiar dacă particulele elementare - baza lumii materiale - prezintă asemenea proprietăți contradictorii

Cod genetic- un sistem de înregistrare a informaţiei genetice în ADN (ARN) sub forma unei anumite secvenţe de nucleotide.O anumită secvenţă de nucleotide în ADN şi ARN corespunde unei anumite secvenţe de aminoacizi din lanţurile polipeptidice ale proteinelor. Se obișnuiește să scrieți codul folosind majuscule ale alfabetului rus sau latin. Fiecare nucleotidă este desemnată prin litera cu care începe numele bazei azotate care face parte din molecula sa: A (A) - adenină, G (G) - guanină, C (C) - citozină, T (T) - timină ; în ARN în loc de timinuracil - U (U). Secvența de nucleotide determină secvența de încorporare a AA în proteina sintetizată.

Proprietățile codului genetic:

1. Tripletate- o unitate semnificativă a codului este o combinație de trei nucleotide (triplet sau codon).
2. Continuitate- între triplete nu există semne de punctuație, adică informația este citită continuu.
3. Nesuprapunere- aceeași nucleotidă nu poate face parte din două sau mai multe triplete în același timp (nu este observată pentru unele gene suprapuse ale virusurilor, mitocondriilor și bacteriilor care codifică mai multe proteine ​​frameshift).
4. Unicitatea(specificitate) - un anumit codon corespunde unui singur aminoacid (cu toate acestea, codonul UGA din Euplotescrassus codifică doi aminoacizi - cisteină și selenocisteină)
5. Degenerescenta(redundanță) - mai mulți codoni pot corespunde aceluiași aminoacid.
6. Versatilitate- codul genetic funcționează în același mod în organisme cu diferite niveluri de complexitate - de la viruși la oameni (metodele de inginerie genetică se bazează pe aceasta; există o serie de excepții, prezentate în tabelul din „Variații ale codului genetic standard " secțiunea de mai jos).

Condiții pentru biosinteză

Biosinteza proteinelor necesită informația genetică a unei molecule de ADN; ARN informațional - purtătorul acestei informații de la nucleu la locul de sinteză; ribozomi - organele în care are loc sinteza propriu-zisă a proteinelor; un set de aminoacizi în citoplasmă; transportă ARN-uri care codifică aminoacizi și îi transportă la locul de sinteză pe ribozomi; ATP este o substanță care furnizează energie pentru procesul de codificare și biosinteză.

Etape

Transcriere- procesul de biosinteză a tuturor tipurilor de ARN pe matricea ADN, care are loc în nucleu.

O anumită secțiune a moleculei de ADN este despiralizată, legăturile de hidrogen dintre cele două lanțuri sunt distruse sub acțiunea enzimelor. Pe o catenă de ADN, ca pe o matrice, o copie de ARN este sintetizată din nucleotide conform principiului complementar. În funcție de regiunea ADN-ului, ARN-urile ribozomale, de transport și informaționale sunt sintetizate în acest fel.

După sinteza ARNm, acesta părăsește nucleul și merge la citoplasmă la locul sintezei proteinelor pe ribozomi.


Difuzare- procesul de sinteză a lanțurilor polipeptidice, efectuat pe ribozomi, unde ARNm este un intermediar în transferul de informații despre structura primară a proteinei.

Biosinteza proteinelor constă într-o serie de reacții.

1. Activarea și codificarea aminoacizilor. ARNt are forma unei foi de trifoi, în bucla centrală a căreia se află un anticodon triplet corespunzător codului unui anumit aminoacid și codonului de pe ARNm. Fiecare aminoacid este conectat la ARNt-ul corespunzător folosind energia ATP. Se formează un complex tARN-aminoacid, care intră în ribozomi.

2. Formarea complexului ARNm-ribozom. ARNm din citoplasmă este conectat prin ribozomi pe ER granular.

3. Asamblarea lanțului polipeptidic. ARNt cu aminoacizi, conform principiului complementarității anticodonului cu codonul, se combină cu ARNm și intră în ribozom. În centrul peptidic al ribozomului, se formează o legătură peptidică între doi aminoacizi, iar ARNt-ul eliberat părăsește ribozomul. În același timp, ARNm avansează câte un triplet de fiecare dată, introducând un nou ARNt - un aminoacid și eliminând ARNt-ul eliberat din ribozom. Întregul proces este alimentat de ATP. Un ARNm se poate combina cu mai mulți ribozomi, formând un polizom, în care multe molecule ale unei proteine ​​sunt sintetizate simultan. Sinteza se termină atunci când codonii fără sens (coduri stop) încep pe ARNm. Ribozomii sunt separați de ARNm, lanțurile polipeptidice sunt îndepărtate din ei. Întrucât întregul proces de sinteză are loc pe reticulul endoplasmatic granular, lanțurile polipeptidice rezultate intră în tubii EPS, unde capătă structura finală și se transformă în molecule proteice.

Toate reacțiile de sinteză sunt catalizate de enzime speciale folosind energia ATP. Rata de sinteză este foarte mare și depinde de lungimea polipeptidei. De exemplu, în ribozomul de Escherichia coli, o proteină de 300 de aminoacizi este sintetizată în aproximativ 15-20 de secunde.

Ele se aliniază în lanțuri și, astfel, se obțin secvențe de litere genetice.

Cod genetic

Proteinele aproape tuturor organismelor vii sunt construite din doar 20 de tipuri de aminoacizi. Acești aminoacizi sunt numiți canonici. Fiecare proteină este un lanț sau mai multe lanțuri de aminoacizi conectate într-o secvență strict definită. Această secvență determină structura proteinei și, prin urmare, toate proprietățile sale biologice.

C

CUU (Leu/L) Leucină
CUC (Leu/L) Leucină
CUA (Leu/L)Leucină
CUG (Leu/L) Leucină

În unele proteine, aminoacizii nestandard, cum ar fi selenocisteina și pirolizina, sunt inserați de către ribozomul stop care citește codon, care depinde de secvențele din ARNm. Selenocisteina este acum considerată al 21-lea, iar pirolizina al 22-lea aminoacid care formează proteinele.

În ciuda acestor excepții, codul genetic al tuturor organismelor vii are caracteristici comune: un codon este format din trei nucleotide, unde primele două sunt definitorii, codonii sunt traduși de ARNt și ribozomi într-o secvență de aminoacizi.

Abateri de la codul genetic standard.
Exemplu codon Sensul obișnuit Se citește ca:
Unele tipuri de drojdie din gen Candida CUG leucina Senin
Mitocondriile, în special Saccharomyces cerevisiae CU(U, C, A, G) leucina Senin
Mitocondriile plantelor superioare CGG Arginina triptofan
Mitocondriile (în toate organismele studiate fără excepție) UGA Stop triptofan
Mitocondriile mamiferelor, Drosophila, S.cerevisiae si multe simple AUA izoleucina Metionina = Start
procariote GUG Valină start
eucariote (rare) CUG leucina start
eucariote (rare) GUG Valină start
Procariote (rare) UUG leucina start
eucariote (rare) ACG Treonina start
Mitocondriile mamiferelor AGC, AGU Senin Stop
mitocondriile Drosophila AGA Arginina Stop
Mitocondriile mamiferelor AG(A, G) Arginina Stop

Istoria ideilor despre codul genetic

Cu toate acestea, la începutul anilor 1960, noi date au relevat eșecul ipotezei „codului fără virgulă”. Apoi experimentele au arătat că codonii, considerați de Crick a fi lipsiți de sens, pot provoca sinteza proteinelor într-o eprubetă, iar până în 1965 a fost stabilit semnificația tuturor celor 64 de tripleți. S-a dovedit că unii codoni sunt pur și simplu redundanți, adică un număr de aminoacizi sunt codificați de doi, patru sau chiar șase tripleți.

Vezi si

Note

  1. Codul genetic acceptă inserția țintită a doi aminoacizi de către un codon. Turanov AA, Lobanov AV, Fomenko DE, Morrison HG, Sogin ML, Klobutcher LA, Hatfield DL, Gladyshev VN. Ştiinţă. 9 ianuarie 2009;323(5911):259-61.
  2. Codonul AUG codifică metionina, dar servește și ca codon de început - de regulă, traducerea începe de la primul codon AUG al ARNm.
  3. NCBI: „Codurile genetice”, compilat de Andrzej (Anjay) Elzanowski și Jim Ostell
  4. Jukes TH, Osawa S, Codul genetic în mitocondrii și cloroplaste., Experienta. 1990 Dec 1;46(11-12):1117-26.
  5. Osawa S, Jukes TH, Watanabe K, Muto A (martie 1992). „Dovezi recente pentru evoluția codului genetic”. microbiol. Rev. 56 (1): 229–64. PMID 1579111.
  6. SANGER F. (1952). „Dispunerea aminoacizilor în proteine”. Adv Protein Chem. 7 : 1-67. PMID 14933251 .
  7. M. Ichas cod biologic. - Lumea, 1971.
  8. WATSON JD, CRICK FH. (aprilie 1953). «Structura moleculară a acizilor nucleici; o structură pentru acidul nucleic dezoxiriboză.”. Natură 171 : 737-738. PMID 13054692.
  9. WATSON JD, CRICK FH. (mai 1953). „Implicații genetice ale structurii acidului dezoxiribonucleic”. Natură 171 : 964-967. PMID 13063483 .
  10. Crick F.H. (aprilie 1966). „Codul genetic – ieri, azi și mâine”. Cold Spring Harb Symp Quant Biol.: 1-9. PMID 5237190.
  11. G. GAMOW (februarie 1954). „Posibilă relație între acidul dezoxiribonucleic și structurile proteice”. Natură 173 : 318. DOI: 10.1038/173318a0 . PMID 13882203 .
  12. GAMOW G, RICH A, YCAS M. (1956). „Problema transferului de informații de la acizii nucleici la proteine”. Adv Biol Med Phys. 4 : 23-68. PMID 13354508 .
  13. Gamow G, Ycas M. (1955). CORELAREA STATISTICĂ A COMPOZIȚIEI PROTEINELOR ȘI A ACIDULUI RIBONUCLEIC. ". Proc Natl Acad Sci U S A. 41 : 1011-1019. PMID 16589789 .
  14. Crick FH, Griffith JS, Orgel LE. (1957). CODURI FĂRĂ virgule. ". Proc Natl Acad Sci U S A. 43 : 416-421. PMID 16590032.
  15. Hayes B. (1998). „Invenția codului genetic”. (Retipărire PDF). om de știință american 86 : 8-14.

Literatură

  • Azimov A. Cod genetic. De la teoria evoluției până la decodarea ADN-ului. - M.: Tsentrpoligraf, 2006. - 208 s - ISBN 5-9524-2230-6.
  • Ratner V. A. Codul genetic ca sistem - Soros Educational Journal, 2000, 6, No. 3, pp. 17-22.
  • Crick FH, Barnett L, Brenner S, Watts-Tobin RJ. Natura generală a codului genetic pentru proteine ​​- Nature, 1961 (192), pp. 1227-32

Legături

  • Cod genetic- articol din Marea Enciclopedie Sovietică

Fundația Wikimedia. 2010 .

Conform codului genetic, se obișnuiește să se înțeleagă un astfel de sistem de semne care denotă aranjarea secvențială a compușilor nucleotidici din ADN și ARN, care corespunde unui alt sistem de semne care afișează secvența compușilor de aminoacizi dintr-o moleculă de proteină.

Este important!

Când oamenii de știință au reușit să studieze proprietățile codului genetic, universalitatea a fost recunoscută ca una dintre principalele. Da, oricât de ciudat ar suna, totul este unit printr-un singur cod genetic universal, comun. S-a format pe o perioadă lungă de timp, iar procesul s-a încheiat cu aproximativ 3,5 miliarde de ani în urmă. Prin urmare, în structura codului pot fi urmărite urme ale evoluției acestuia, de la momentul înființării și până în zilele noastre.

Când vorbim despre secvența elementelor din codul genetic, înseamnă că este departe de a fi haotică, dar are o ordine strict definită. Și acest lucru determină în mare măsură proprietățile codului genetic. Acest lucru este echivalent cu aranjarea literelor și silabelor în cuvinte. Merită să rupeți ordinea obișnuită și cea mai mare parte a ceea ce vom citi pe paginile cărților sau ziarelor se va transforma în farfurie ridicole.

Proprietățile de bază ale codului genetic

De obicei, codul poartă unele informații criptate într-un mod special. Pentru a descifra codul, trebuie să cunoașteți caracteristicile distinctive.

Deci, principalele proprietăți ale codului genetic sunt:

  • triplet;
  • degenerare sau redundanță;
  • unicitate;
  • continuitate;
  • versatilitatea deja menționată mai sus.

Să aruncăm o privire mai atentă la fiecare proprietate.

1. Tripletate

Acesta este momentul în care trei compuși nucleotidici formează un lanț secvenţial într-o moleculă (adică ADN sau ARN). Ca rezultat, un compus triplet este creat sau codifică unul dintre aminoacizi, locația sa în lanțul peptidic.

Codonii (sunt cuvinte de cod!) se disting prin secvența lor de conexiune și prin tipul acelor compuși azotați (nucleotide) care fac parte din ei.

În genetică, se obișnuiește să se distingă 64 de tipuri de codoni. Ele pot forma combinații de patru tipuri de nucleotide, câte 3 în fiecare. Acest lucru este echivalent cu ridicarea numărului 4 la a treia putere. Astfel, este posibilă formarea a 64 de combinații de nucleotide.

2. Redundanța codului genetic

Această proprietate este observată atunci când sunt necesari mai mulți codoni pentru a cripta un aminoacid, de obicei în intervalul 2-6. Și doar triptofanul poate fi codificat cu un singur triplet.

3. Unicitatea

Este inclus în proprietățile codului genetic ca indicator al moștenirii genice sănătoase. De exemplu, tripletul GAA pe locul șase în lanț poate spune medicilor despre o stare bună a sângelui, despre hemoglobina normală. El este cel care poartă informații despre hemoglobină și este, de asemenea, codificată de el. Și dacă o persoană este anemică, una dintre nucleotide este înlocuită cu o altă literă a codului - U, care este un semnal al bolii.

4. Continuitate

Când scrieți această proprietate a codului genetic, trebuie amintit că codonii, precum legăturile de lanț, nu sunt localizați la distanță, ci în imediata apropiere, unul după altul în lanțul de acid nucleic, iar acest lanț nu este întrerupt - are fără început sau sfârșit.

5. Versatilitate

Nu trebuie uitat niciodată că totul pe Pământ este unit printr-un cod genetic comun. Și, prin urmare, la o primată și o persoană, la o insectă și o pasăre, un baobab de o sută de ani și un fir de iarbă care abia a ieșit din pământ, aminoacizi similari sunt codificați în tripleți identici.

În gene sunt stocate informațiile de bază despre proprietățile unui organism, un fel de program pe care organismul îl moștenește de la cei care au trăit mai devreme și care există ca cod genetic.

Ele se aliniază în lanțuri și, astfel, se obțin secvențe de litere genetice.

Cod genetic

Proteinele aproape tuturor organismelor vii sunt construite din doar 20 de tipuri de aminoacizi. Acești aminoacizi sunt numiți canonici. Fiecare proteină este un lanț sau mai multe lanțuri de aminoacizi conectate într-o secvență strict definită. Această secvență determină structura proteinei și, prin urmare, toate proprietățile sale biologice.

C

CUU (Leu/L) Leucină
CUC (Leu/L) Leucină
CUA (Leu/L)Leucină
CUG (Leu/L) Leucină

În unele proteine, aminoacizii nestandard, cum ar fi selenocisteina și pirolizina, sunt inserați de către ribozomul stop care citește codon, care depinde de secvențele din ARNm. Selenocisteina este acum considerată al 21-lea, iar pirolizina al 22-lea aminoacid care formează proteinele.

În ciuda acestor excepții, codul genetic al tuturor organismelor vii are caracteristici comune: un codon este format din trei nucleotide, unde primele două sunt definitorii, codonii sunt traduși de ARNt și ribozomi într-o secvență de aminoacizi.

Abateri de la codul genetic standard.
Exemplu codon Sensul obișnuit Se citește ca:
Unele tipuri de drojdie din gen Candida CUG leucina Senin
Mitocondriile, în special Saccharomyces cerevisiae CU(U, C, A, G) leucina Senin
Mitocondriile plantelor superioare CGG Arginina triptofan
Mitocondriile (în toate organismele studiate fără excepție) UGA Stop triptofan
Mitocondriile mamiferelor, Drosophila, S.cerevisiae si multe simple AUA izoleucina Metionina = Start
procariote GUG Valină start
eucariote (rare) CUG leucina start
eucariote (rare) GUG Valină start
Procariote (rare) UUG leucina start
eucariote (rare) ACG Treonina start
Mitocondriile mamiferelor AGC, AGU Senin Stop
mitocondriile Drosophila AGA Arginina Stop
Mitocondriile mamiferelor AG(A, G) Arginina Stop

Istoria ideilor despre codul genetic

Cu toate acestea, la începutul anilor 1960, noi date au relevat eșecul ipotezei „codului fără virgulă”. Apoi experimentele au arătat că codonii, considerați de Crick a fi lipsiți de sens, pot provoca sinteza proteinelor într-o eprubetă, iar până în 1965 a fost stabilit semnificația tuturor celor 64 de tripleți. S-a dovedit că unii codoni sunt pur și simplu redundanți, adică un număr de aminoacizi sunt codificați de doi, patru sau chiar șase tripleți.

Vezi si

Note

  1. Codul genetic acceptă inserția țintită a doi aminoacizi de către un codon. Turanov AA, Lobanov AV, Fomenko DE, Morrison HG, Sogin ML, Klobutcher LA, Hatfield DL, Gladyshev VN. Ştiinţă. 9 ianuarie 2009;323(5911):259-61.
  2. Codonul AUG codifică metionina, dar servește și ca codon de început - de regulă, traducerea începe de la primul codon AUG al ARNm.
  3. NCBI: „Codurile genetice”, compilat de Andrzej (Anjay) Elzanowski și Jim Ostell
  4. Jukes TH, Osawa S, Codul genetic în mitocondrii și cloroplaste., Experienta. 1990 Dec 1;46(11-12):1117-26.
  5. Osawa S, Jukes TH, Watanabe K, Muto A (martie 1992). „Dovezi recente pentru evoluția codului genetic”. microbiol. Rev. 56 (1): 229–64. PMID 1579111.
  6. SANGER F. (1952). „Dispunerea aminoacizilor în proteine”. Adv Protein Chem. 7 : 1-67. PMID 14933251 .
  7. M. Ichas cod biologic. - Lumea, 1971.
  8. WATSON JD, CRICK FH. (aprilie 1953). «Structura moleculară a acizilor nucleici; o structură pentru acidul nucleic dezoxiriboză.”. Natură 171 : 737-738. PMID 13054692.
  9. WATSON JD, CRICK FH. (mai 1953). „Implicații genetice ale structurii acidului dezoxiribonucleic”. Natură 171 : 964-967. PMID 13063483 .
  10. Crick F.H. (aprilie 1966). „Codul genetic – ieri, azi și mâine”. Cold Spring Harb Symp Quant Biol.: 1-9. PMID 5237190.
  11. G. GAMOW (februarie 1954). „Posibilă relație între acidul dezoxiribonucleic și structurile proteice”. Natură 173 : 318. DOI: 10.1038/173318a0 . PMID 13882203 .
  12. GAMOW G, RICH A, YCAS M. (1956). „Problema transferului de informații de la acizii nucleici la proteine”. Adv Biol Med Phys. 4 : 23-68. PMID 13354508 .
  13. Gamow G, Ycas M. (1955). CORELAREA STATISTICĂ A COMPOZIȚIEI PROTEINELOR ȘI A ACIDULUI RIBONUCLEIC. ". Proc Natl Acad Sci U S A. 41 : 1011-1019. PMID 16589789 .
  14. Crick FH, Griffith JS, Orgel LE. (1957). CODURI FĂRĂ virgule. ". Proc Natl Acad Sci U S A. 43 : 416-421. PMID 16590032.
  15. Hayes B. (1998). „Invenția codului genetic”. (Retipărire PDF). om de știință american 86 : 8-14.

Literatură

  • Azimov A. Cod genetic. De la teoria evoluției până la decodarea ADN-ului. - M.: Tsentrpoligraf, 2006. - 208 s - ISBN 5-9524-2230-6.
  • Ratner V. A. Codul genetic ca sistem - Soros Educational Journal, 2000, 6, No. 3, pp. 17-22.
  • Crick FH, Barnett L, Brenner S, Watts-Tobin RJ. Natura generală a codului genetic pentru proteine ​​- Nature, 1961 (192), pp. 1227-32

Legături

  • Cod genetic- articol din Marea Enciclopedie Sovietică

Fundația Wikimedia. 2010 .

ARTICOLE SIMILARE