Интернет-энциклопедия по школьным предметам от Maximum Education. Учебник поможет решить домашнее задание, подготовиться к контрольной и вспомнить прошлые темы.
Генетический код и его свойства
Реализация генетической информации – это путь от гена к признаку. В основе признака лежит белок.
Каждая аминокислота кодируется триплетом ДНК, ДНК состоит из мономеров – нуклеотидов.
Молекула ДНК – двуцепочечная. Одна цепь – смысловая, несёт информацию, а вторая – транскрибируемая (матричная). Между нуклеотидами двух цепей ДНК реализуется принцип комплементарности: нуклеотиды с азотистым основанием аденином комплементарны нуклеотидам с тимином, нуклеотиды с цитозином комплементарны нуклеотидам с гуанином.
А = Т, Г ≡ Ц
С матричной цепи ДНК синтезируются все виды РНК, в том числе иРНК.
При синтезе также реализуется принцип комплементарности, только тимин в РНК заменяется на урацил (У).
ДНК находится в ядре, а синтез белка происходит на рибосомах (на шЭПС или в цитоплазме). иРНК выходит из ядра и несёт информацию к рибосомам.
Белки организма формируют признак, несколько признаков объединяются в свойства.
Например, ферменты – это вещества белковой природы, являются продуктом реализации генетической информации. Признаком будет наличие в клетке/организме ферментов определённого вида, например, пищеварительных – пепсина, трипсина и т.д . Совокупность таких признаков, наряду с другими признаками организма (наличие других ферментов, поддержание определённого уровня кислотности и температуры тела), объединяются в свойство – способность организма к саморегуляции.
Протеом – комплекс всех белков организма
Задачи геномики:
-
секвенирование генов – определение нуклеотидной последовательности суммарного набора молекул ДНК клетки организма
-
картирование генома – идентификация генов и локализация места их расположения на хромосоме
-
сравнительный анализ структур геномов разных организмов.
Задачи протеомики:
-
идентификация белков
-
количественный анализ белков
Основу наследственности составляют нуклеиновые кислоты – ДНК (РНК в случае некоторых вирусов). Они несут в себе информацию о том, какие белки будет синтезировать клетка. Эта информация носит название генетический код.
Генетический код имеет несколько свойств:
-
Триплетность.
-
Вырожденность или избыточность.
-
Однозначность.
-
Полярность.
-
Неперекрываемость.
-
Компактность.
-
Универсальность.
Каждая аминокислота кодируется тройкой расположенных рядом нуклеотидов.
Элементарная структурная единица генетического кода – триплет – тройка расположенных рядом нуклеотидов, кодирующих аминокислоту.
Синтез белка происходит по матрице иРНК. Триплеты иРНК называются кодонами.
Особые триплеты тРНК, связывающиеся с кодонами иРНК, называются антикодонами.
Антикодон – триплет, расположенный на тРНК, которой соответствует той аминокислоте, которую предстоит переносить той тРНК.
Возникновение дополнительного термина обусловлено тем, что не каждый триплет несёт информацию об аминокислоте. Только 61 кодон из 64 кодируют какую-либо аминокислоту. Эти кодоны называются смысловыми. Три триплета не кодируют аминокислоты – это стоп-кодоны (УАА, УАГ, УГА), они несут информацию о прекращении синтеза белка. Также отдельно выделяют старт-кодон (инициаторный кодон), с которого начинается синтез белка. У эукариот такиме кодоном, как правило, является триплет АУГ.
61 из 64 триплетов кодируют 20 аминокислот.
Многим аминокислотам соответствует несколько кодонов. Так, аминокислота лейцин может кодироваться шестью триплетами – УУА, УУГ, ЦУУ, ЦУЦ, ЦУА, ЦУГ; валин кодируется четырьмя триплетами; фенилаланин – двумя (только триптофан и метионин кодируются одним кодоном). Это свойство генетического кода – вырожденность.
Вырожденность предохраняет организм от генных мутаций: при замене одного нуклеотида в триплете есть вероятность, что будет синтезироваться всё та же аминокислота, и мутация не повлечёт за собой последствий для организма.
Каждый триплет кодирует только одну аминокислоту.
Таким образом, в направлении «кодон – аминокислота» генетический код однозначен, а в направлении «аминокислота – кодон» – неоднозначен (вырожденный).
У гена есть начало и конец, а информация считывается в одном направлении(от 5` к 3` концу), именно поэтому присутствуют кодоны, с которых начинается считывание, и стоп-кодоны, которые это считывание останавливают.
Каждый нуклеотид может входить в состав только одного триплета.
-
Так, первый нуклеотид следующего триплета всегда стоит после третьего нуклеотида предшествующего триплета.
-
Кодон не может начаться со второго или третьего нуклеотида предшествующего кодона. Другими словами, код не перекрывается.
Пример:
Если есть последовательность нуклеотидов: ABCDEFGHI,
то кодон ABC – кодирует одну аминокислоту, DEF – другую, и так далее.
Так как ген кодирует информацию об одном белке, то информация внутри гена считывается непрерывно, ген не разделён на части. Стоп-кодоны – «знаки препинания» – расположены между генами, которые кодируют разные белки.
Отсутствие в генетическом коде «знаков препинания» было доказано экспериментально.
Код един для всех организмов, живущих на Земле.
Один и тот же триплет в разных организмах будет кодировать одну и ту же аминокислоту.
Прямое доказательство универсальности генетического кода было получено при сравнении последовательностей ДНК с соответствующими белковыми последовательностями. Оказалось, что во всех бактериальных и эукариотических геномах используется одни и те же наборы кодовых значений. Есть и исключения, но их не много.
Несмотря на то, что у всех организмов генетический код обладает одинаковыми свойствами, геномы (совокупность генов в гаплоидном наборе хромосом) организмов отличаются. Их изучением занимается наука геномика.
*Прочитайте тему “Биосинтез белка” и выполните тестирование.