Кодекса за наследствена информация. Биосинтеза на протеинови и нуклеинови киселини
Генетичен код, системата за записване на наследствена информация като последователност от нуклеотидни основи в ДНК молекули (при някои вируси - РНК), която определя първичната структура (подреждане на аминокиселинни остатъци) в протеинови молекули (полипептиди). Проблемът на генетичния код е формулиран след доказателство за генетичната роля на ДНК (американски микробиолози на О. Ейвъри, К. Mac-Lodoz, M. McCarthy, 1944) и дешифриране на неговата структура (J. Watson, F. Creek, 1953 ), след установяване, че гените определят структурата и функциите на ензимите (принципът "един ген е един ензим" J. Bidla и E. Tetetema, 1941) и че има зависимост от пространствената структура и протеинова активност от нейното първично Структура (F. Senger, 1955). Въпросът за това как комбинации от 4 бази нуклеинова киселина Определете редуването на 20 обикновени аминокиселинни остатъка в полипептидите, първо поставете гама през 1954 година.
Въз основа на експеримента, при който се изследва взаимодействието на вложките и таксите на нуклеотидните двойки, в един от гените на бактериофагите T4 F. Creek и други учени през 1961 г. идентифицираха общите свойства на генетичния код: Triplength, т.е. всеки амино Киселинният остатък в полипептидната верига съответства на набор от три основи (триплет или кодон) в генната ДНК; Четенето на код в гена преминава от фиксирана точка, в една посока и "без запетая", т.е. кодоните не са разделени от никакви признаци един от друг; Дегенерация или резервиране - същият аминокиселинен остатък може да кодира няколко кодоса (кодони синоними). Авторите предложиха кодоните да не се припокриват (всяка база принадлежи само на един кодон). Директно проучване на капацитета за кодиране на тризнаците продължава, като се използва система за синтез на клетка без клетка под контрола на синтетична матрична РНК (иРНК). До 1965 г. генетичният код е напълно дешифриран в произведенията на C. ochua, M. Nirenberg и H. G. KORANA. Разкриването на секретността на генетичния кодекс е едно от изключителните постижения на биологията през 20-ти век.
Изпълнението на генетичния код в клетката възниква по време на двата матрични процеса - транскрипция и излъчване. Медиаторът между генома и протеина е иРНК, оформен по време на транскрипционния процес върху една от нишките на ДНК. В този случай, основната последователност на ДНК, която носи информация за първичната протеинова структура, "пренаписва" като последователност от мРНК бази. След това по време на предаването на рибозомите последователността на нуклеотидите на тРНК се чете чрез транспортна РНК (TRNA). Последният има акцептор, към който е свързан аминокиселинен остатък и адаптер, или анти-цитон-триплет, който разпознава съответния иРНК кодон. Взаимодействието на кодона и антикодоната възниква въз основа на комплементарно сдвояване на основата: аденин (а) - урацил (U), гуанин (g) - цитозин (в); В този случай последователността на мРНК основите се превръща в аминокиселинната последователност на синтезирания протеин. Използват се различни организми за същите аминокиселини различни кодони синоними с различни честоти. Отчитането на тРНК, кодиращо полипептидната верига започва (инициирано) от кода, съответстващ на аминокиселинния метионин. По-рядко в прокариоти чрез иницииране на кодони сервират gug (валин), uug (левцин), auu (изолевцин), в eukaryota - uug (левцин), aua (изолевцин), ACG (треонин), cug (левцин). Това определя така наречената рамка или фаза, четене по време на излъчването, т.е. цялата нуклеотидна последователност на иРНК се чете от триплет за триплет от TRNA, докато някой от трите кодони-терминатори ще бъде изпълнена, често се споменава като стоп кодони: UAA, UAG, UGA (таблица). Отчитането на тези триплетки води до завършване на синтеза на полипептидната верига.
Код Авг и стоп кодоните са подходящо в началото и в края на иРНК секциите, кодиращи полипептиди.
Генетичният код е квази-универсален. Това означава, че има малки различия в стойността на някои кодони от различни обекти и тази опасения, преди всичко, терминаторите, които могат да бъдат смислени; Например, в митохондриите на някои еукариоти и при mycoplasmas, UGA кодира триптофан. В допълнение, в някои мРНК бактерии и еукариоти, UGA кодира необичайна аминокиселина - Selationurstein и UAG в една от археосбактериите - пиролиза.
Има гледна точка, според която генетичният код възниква случайно (хипотезата на "замразения случай"). По-вероятно е той да се разви. В полза на такова предположение, съществуването на по-просто и очевидно, по-древната версия на кода, която се чете в митохондриите, според "две от три" правила, когато аминокиселината се определя само от две от три бази в триплята.
Осветена: Crick F. N. A. относно. Общ характер на генетичния код за протеини // Природа. 1961. Vol. 192; Генетичния код. N. Y., 1966; О, М. Биологичен код. М., 1971; Inge-Eternal S. G. Как е генетичният код: правила и изключения // Модерна природа. М., 2000. Т. 8; Ratner V. A. Генетичен код като система за образование // Сорис. 2000. Т. 6. № 3.
С. Г. Г. Инге-Лудрамов.
Във всяка клетка и тялото, всички характеристики на анатомичната, морфологичната и функционалната природа се определят от структурата на протеините, които са включени в тях. Наследственото свойство на тялото е способността да се синтезират определени протеини. При аминокиселини са разположени в полипептидна верига, от която зависят биологичните признаци.
За всяка клетка е характерна собствена последователност от нуклеотиди в ДНК полинуклеотидната верига. Това е генетичният ДНК код. Чрез него се записва информация за синтеза на определени протеини. Фактът, че генетичният код е за неговите свойства и генетична информация, е описан в тази статия.
Малко история
Идеята, че може би генетичният код е формулиран от J. Gamov и A.Dun в средата на ХХ век. Те описват, че нуклеотидната последователност, отговорна за синтеза на определена аминокиселина, съдържа най-малко три нива. По-късно те се оказаха точното количество три нуклеотиди (това е генетичен код), който нарече триплет или кодон. Общите нуклеотиди са шестдесет и четири, тъй като киселинните молекули, където РНК се срещат, се състои от останките от четири различни нуклеотида.
Какво е генетичен код
Методът за кодиране на последователността на аминокиселинните протеини, дължащи се на последователността на нуклеотидите, е характерен за всички живи клетки и организми. Това е генетичен код.
Има четири нуклеотида в ДНК:
- аденин - а;
- guanin - R;
- цитозин - С;
- тим - Т.
Те са обозначени с главни букви на латински или (в руски език) от руснаците.
Има и четири нуклеотида в РНК, но един от тях се различава от ДНК:
- аденин - а;
- guanin - R;
- цитозин - С;
- урацил - W.
Всички нуклеотиди са вградени в веригите и двойна спирала се превръща в ДНК и в РНК - единична.
Протеините са изградени върху мястото, където те, разположени в определена последователност, определят своите биологични свойства.
Свойства на генетичния код
Триплет. Генетичният код се състои от три букви, тя е триплет. Това означава, че двадесет съществуващи аминокиселини са криптирани с три специфични нуклеотида, които се наричат \u200b\u200bкодони или тройни. Има шестдесет и четири комбинации, които могат да бъдат създадени от четири нуклеотида. Това количество е повече от достатъчно, за да кодира двадесет аминокиселини.
Изтриване. Всяка аминокиселина съответства на повече от един кодон, с изключение на метионин и триптофан.
Неприятност. Един кодон криптира една аминокиселина. Например, в ген на здрав човек с информация за бета-гол на хемоглобин триплет GAG и GAA кодира и във всички, които са болезнени сърповидна анемия, един нуклеотид се заменя.
Collinearity. Аминокиселинната последователност винаги съответства на нуклеотидната последователност, която генът съдържа.
Генетичният код е непрекъснат и компактен, което означава, че няма "препинателни знаци". Това е, започвайки от конкретен кодон, има непрекъснато четене. Например, Auggzuaaugug ще бъде прочетено като: август, Гог, Цу, Ау, Гуг. Но не и август, UGG и така нататък или по някакъв начин друго.
Универсалност. Той е един абсолютно за всички земни организми, от хора към риба, гъби и бактерии.
Таблица
Настоящата таблица не представя всички налични аминокиселини. Хидроксипролин, хидроксилин, фосфозерин, тирозин, продуциращ йодин, цистин и някои други, отсъстват, тъй като те са получени от други аминокиселини, кодирани от М-РНК и се образуват след модифициране на протеините в резултат на излъчването.
От свойствата на генетичния код е известно, че един кодон е способен да кодира една аминокиселина. Изключение изпълнява допълнителни функции и кодиращ валин и метионин, генетичен код. IRNA, като в началото с кодона, прикрепя Т-РНК, която носи формилметион. След завършване на синтеза, той се разделя и улавя официалния остатък, трансформиращ се в остатъка на метионин. По този начин гореспоменатите кодони са инициатори на синтеза на полипептидната верига. Ако не са в началото, те не се различават от другите.
Генетична информация
Съгласно тази концепция, програмата на свойствата, която се предава от предците, се подразбира. Тя е положена в наследственост като генетичен код.
Той се реализира в синтеза на генетичен код на протеин:
- информация и РНК;
- рибозомален RNN.
Информацията се предава директна връзка (DNA RNA протеин) и обратната (сряда-ДНК).
Организмите могат да получат, спестяват, предават и използват най-ефективните.
Прехвърляне на наследство, информацията определя развитието на конкретен орган. Но поради взаимодействие с екология Реакцията на последната се изкривява, поради което се среща развитието и развитието. По този начин в организма се полага нова информация.
Изчисляване на законите молекулярна биология и откриването на генетичния код е илюстрирано, че е необходимо да се свърже генетиката с теорията на Дарвин, въз основа на която се появява синтетична теория Еволюция - некласифицирана биология.
Наследственост, вариабилност и естествен подбор Дарвин се допълва от генетично дефиниран избор. Еволюцията се изпълнява от генетично ниво От случайни мутации и наследяване на най-ценните признаци, които са най-адаптирани към околната среда.
Код декриптиране в човека
През деветдесетте години стартира проектът на човешкия геном, в резултат на което геномните фрагменти, съдържащи 99,99% от човешките гени, са отворени в двете хилядни. Неизвестни остават фрагменти, които не участват в синтеза на протеини и не са кодирани. Тяхната роля остава неизвестна.
Последният през 2006 г. хромозома 1 е най-дълъг в генома. Повече от триста петдесет болести, включително рак, се появяват в резултат на нарушения и мутации в нея.
Ролята на тези проучвания е трудна за надценяване. Когато открили какъв генетичен код е станал известен, за който се развиват законите, тъй като се образува морфологичната структура, психиката, предразположеността към една или друга болести, метаболизъм и пороци на индивиди.
Под генетичния код е обичайно да се разбере такава система от признаци, обозначаващо последователно местоположение на нуклеотидни съединения в ДНК и RNC, което съответства на друго иконична системаПоказва последователността на аминокиселинните съединения в протеиновата молекула.
Важно е!
Когато учените успяха да изследват свойствата на генетичния код, универсалността се счита за един от основните. Да, странно, то звучи, всичко съчетава един, универсален, общ генетичен код. Образува се през целия интервал от време и процесът приключи преди около 3,5 милиарда години. Следователно, в кодовата структура, следите от неговата еволюция могат да бъдат проследени, от момента на раждане до днес.
Когато се казва за последователността на елементите в генетичния код, разбира се, че е далеч от хаотично, но има строго определен ред. И това също така до голяма степен определя свойствата на генетичния код. Това е еквивалентно на местоположението на буквите и сричките с думи. Струва си да се счупи обичайният ред и повечето от това, което ще четем за книги или страници на вестници, ще се превърнат в нелепа Абракадабра.
Основните свойства на генетичния код
Обикновено кодът носи никаква информация, криптирана по специален начин. За да дешифрирате кода, трябва да знаете отличителни черти.
Така че основните свойства на генетичния код са:
- триплет;
- дегенерация или излишък;
- недмигучение;
- приемственост;
- горната гъвкавост вече е споменала.
Нека да живеем на всеки имот.
1. Триплет
Това е, когато три нуклеотидни съединения образуват последователна верига вътре в молекулата (т.е. ДНК или РНК). В резултат на това се създава или кодира една от аминокиселините, нейното местоположение в пептидната верига.
Има кодони (те са кодови думи!) Според тяхната сложна последователност и по вид на тези азотни съединения (нуклеотиди), които са включени в техния състав.
В генетиката е обичайно да се разпределят 64 вида кодон. Те могат да образуват комбинации от четири вида нуклеотиди от 3 всеки. Това е еквивалентно на ерекцията на числото 4 до третата степен. Така е възможно образуването на 64-нуклеотидни комбинации.
2. Резервиране на генетичния код
Това свойство се проследява, когато няколко кодоса са необходими за шифроване на една аминокиселина, обикновено в рамките на 2-6. И само триптофан може да бъде кодиран с един триплет.
3. Непризнание
Той влиза в свойствата на генетичния код като индикатор за здравословна наследственост. Например, за добро състояние на кръвта, за нормален хемоглобин може да каже на лекарите на шесто място във веригата Triplet Gaa. Той е този, който носи информация за хемоглобин, и е кодиран и ако човек е болен с анемия, един от нуклеотидите се заменя с друга буква на кода - това е сигнал за заболяване.
4. Непрекъснатост
Когато записвате това свойство на генетичния код, трябва да се помни, че кодоните, подобни на връзките на веригата, не се намират на разстояние, но в пряка близост, взаимно в веригата на нуклеиновата киселина и тази верига не е прекъсната - Няма начало или край.
5. Универсалност
Човек никога не трябва да забравя, че всичко на земята е обединено от общ генетичен код. И следователно, Prima и човек, в насекомите и птиците, век от Баобаб и едва смачкани от земята на взривяването същите тризнаци са кодирани от подобни аминокиселини.
Беше в гените, че основната информация за свойствата на конкретно тяло се полага, един вид програма, която тялото е наследена от тези, които са живели по-рано и които съществуват като генетичен код.
По-рано подчертахме, че нуклеотидите са важни за формирането на живот на земята, ако има разтвор на втора (паралелна) верига в разтвор на една полинуклеотидна верига, процесът на образуване на втора (паралелна) верига на базата на Допълнителна връзка на свързани нуклеотиди. Същият брой нуклеотиди, както в веригите, така и в тяхната химическа връзка, е необходимо условие за прилагането на този вид реакции. Въпреки това, в синтеза на протеини, когато информацията от IRNA се прилага в протеиновата структура на всяка реч на спазването на принципа на взаимно допълване не може да се извърви. Това се дължи на факта, че в IRNA и в синтезирания протеин, не само броят на мономерите, но също така е особено важно, няма структурно сходство между тях (от едната страна на нуклеотида, с друга аминокиселина, с друга аминокиселина ). Ясно е, че в този случай е необходимо да се създаде нов принцип на точен превод на информация от полинуклеотид в структурата на полипептида. В еволюцията е създаден такъв принцип и в основата му е положен генетичен код.
Генетичният код е система за записване на наследствена информация в молекулите на нуклеинова киселина, на базата на определено редуване на нуклеотидни последователности в ДНК или РНК, образувайки кодони, съответстващи на аминокиселини в протеин.
Генетичният код има няколко свойства.
Триплет.
Дегенерация или излишък.
Неприятност.
Полярност.
Неиндукция.
Компактност.
Универсалност.
Трябва да се отбележи, че някои автори предлагат други свойства на кода, свързани с химичните характеристики на нуклеотидния код или с честотата на появата на отделни аминокиселини в протеините на тялото и др. Въпреки това, тези свойства изтичат от горното, така че ще ги разгледаме там.
но. Триплет. Генетичен код, като много трудна, организирана система, има най-малка структурна и най-малка функционална единица. Triplet - най-малката структурна единица на генетичния код. Състои се от три нуклеотида. Код - най-малката функционална единица на генетичния код. Като правило кодоните се наричат \u200b\u200bInnk Trailelets. В генетичния код кодонът изпълнява няколко функции. Първо, основната му функция е, че е кодирала една аминокиселина. Второ, кодонът може да не кодира аминокиселина, но в този случай изпълнява друга функция (виж по-долу). Както може да се види от дефиницията, триплетът е концепция, която характеризира елементарно структурно звено генетичен код (три нуклеотида). Код - характеризира елементарна семантична единица Геномът - три нуклеотиди определят прикрепването към полипептидната верига от една аминокиселина.
Елементарната структурна единица е първи дешифрирана теоретично, а след това съществуването му се потвърждава експериментално. И наистина, 20 аминокиселини не могат да бъдат кодирани с един или два нуклеотид. Последното е само 4. три нуклеотида от четири дават 4 3 \u003d 64 варианта, които се припокриват с броя на аминокиселините, налични в живите организми (виж етикет 1).
Нуклеотидните комбинации, представени в Таблица 64, имат две функции. Първо, от 64 варианта на тризнаци само 61 са кодони и кодират коя или аминокиселина, те се наричат семантични кодони. Три триплета не кодират
Маса 1.
Код на информацията РНК и съответните аминокиселини
|
O SN N O V A N I K O D O N O |
|||||
|
Глупост |
Глупост |
||||
|
Глупост | |||||
|
Срещнах. |
|||||
|
Вал |
|||||
аминокиселините са стоп сигнали, обозначаващи края на излъчването. Такива тризнаци са три - Uaa, uag, uigТе също се наричат \u200b\u200b"безсмислени" (безсмислени кодони). В резултат на мутация, която е свързана със заместването в триплет от един нуклеотид в друг, може да се появи безсмислен кодон от семантичния кодон. Този тип мутация се нарича безсмислена мутация. Ако такъв стоп сигнал е оформен вътре в ген (в неговата информационна част), след това по време на синтеза на протеина в това място, процесът непрекъснато ще прекъсва - ще се синтезират само първата (преди спиране на сигнала) част на протеина. Човек с такава патология ще усети недостига на протеини и симптоми, свързани с този недостиг, ще възникне. Например, този вид мутация се открива в гена, кодиращ бета веригата на хемоглобина. Синтезирана се синтезирана съкратена неактивна верига хемоглобина, която бързо се разрушава. В резултат на това се образува хемоглобиновата молекула, лишена от бета вериги. Ясно е, че такава молекула е малко вероятно да изпълни напълно задълженията си. Има сериозно заболяване, което се развива от вида хемолитична анемия (бета-нула таласемия, от гръцката дума "Таласа" - Средиземно море, където това заболяване е открито за първи път).
Механизмът на действие на кодоните се различава от механизма на действие на семантични кодони. Това следва от факта, че за всички кодони, кодиращи аминокиселини, е намерена съответната тРНК. За безсмислени кодони TRNA не е намерен. Следователно, в процеса на спиране на синтеза на протеин, TRNA не участва.
КодонАвгуст (бактериите понякога Google) не само кодираха аминокиселинния метионин и валин, но иинициатор .
б. Дегенерация или излишък.
61 от 64 триглата са кодирани от 20 аминокиселини. Такова трикратно превишаване на броя на триплетите върху количеството аминокиселини предполага, че в прехвърлянето на информация могат да се използват две опции за кодиране. Първо, не всички 64 кодона могат да бъдат включени в кодирането на 20 аминокиселини, и само 20 и второ, аминокиселините могат да бъдат кодирани от няколко кодоса. Проучванията показват, че природата използва последната опция.
Неговото предпочитание е очевидно. Ако от 64 варианта на триглата в кодирането на аминокиселини участваха само 20, тогава 44 триплета (от 64) ще останат неблагоприятни, т.е. безсмислени (безсмислени кодони). Преди това посочихме колко опасни за живота на клетката, трансформацията на кодиращия триплет в резултат на мутация в безсмислен кодон значително нарушава нормалната работа на РНК полимераза, която в крайна сметка води до развитие на заболявания. В момента, в нашия геном, три кодон са безсмислени и сега си представете, че ще бъде, ако броят на безсмиссите-кодони ще се увеличи с около 15 пъти. Ясно е, че в такава ситуация преходът на нормални кодони в безсмислени кодони ще бъде неизмеримо по-висок.
Кодът, в който една аминокиселина е кодирана от няколко триплета, се нарича дегенеративна или прекомерна. Почти всяка аминокиселина съответства на няколко кодоса. По този начин аминокиселината левцин може да бъде кодирана с шест триплета - UUA, UUG, CSU, CSU, CSU, ZUG. Валин е кодиран от четири триплета, фенилаланин - две и само триптофан и метионинкодиран от един кодон. Имотът, който е свързан с запис на една и съща информация с различни герои, се нарича изтриване.
Броят на кодоните, предназначени за една аминокиселина, е добре свързан с честотата на появата на аминокиселини в протеини.
И това най-вероятно не е случайно. Колкото по-голяма е честотата на появата на аминокиселини в протеина, толкова по-често е представен кодонът на тази аминокиселина в генома, толкова по-висока е вероятността от увреждане на мутагенните фактори. Следователно, е ясно, че мутираният кодон има повече шансове да кодира тягната киселина със своята висока дегенерация. С тези позиции дегенерацията на генетичния код е механизъм за защитния човешки геном от повреда.
Трябва да се отбележи, че терминът на дегенерацията се използва в молекулярната генетика и в друг смисъл. Така основната част от информацията в кодона пада върху първите два нуклеотида, базата в третата позиция на кодона се оказва ненужна. Това явление се нарича "дегенерация на третата основа". Последната характеристика минимизира ефекта на мутациите. Например, известно е, че основната функция на еритроцитите на кръвта е прехвърлянето на кислород от белите дробове до тъканите и въглеродния диоксид от тъканите до лесно. Извършва тази функция Дихателен пигмент - хемоглобин, който запълва цялата еритроцитна цитоплазма. Състои се от протеинова част - глобин, който е кодиран от съответния геном. В допълнение към протеина в молекулата хемоглобин, е включена подгъвъд, съдържащи желязо. Мутациите в Glogin гени водят до появата на различни варианти на хемоглобина. Най-често мутациите са свързани с замяна на един нуклеотид на друг и външен вид в новия кодонов генкоито могат да кодират нова аминокиселина в хемоглобина полипептидната верига. В триплет, в резултат на мутация, всеки нуклеотид може да бъде заменен - \u200b\u200bпървата, втората или третата. Има няколко стотици мутации, засягащи целостта на гените на глобин. относно 400 от тях са свързани с подмяната на единични нуклеотиди в гена и съответното аминокиселинно заместване в полипептида. От тях само 100 замяната води до нестабилност на хемоглобина и различни видове заболявания от белите дробове до много тежки. 300 (приблизително 64%) заместващи мутации не засягат функцията на хемоглобин и не водят до патология. Една от причините за това е гореспоменатата "дегенерацията на третата база", когато подмяната на третия нуклеотид в триплен кодиращ серин, левцин, пролин, аргинин и някои други аминокиселини води до появата на кодон- Синоним, кодиране на една и съща аминокиселина. Фенотипната такава мутация няма да се проявява. За разлика от това, всяка подмяна на първия или втория нуклеотид в триплет в 100% случаи води до появата на нова версия на хемоглобин. Но в този случай тежки фенотипни нарушения може да не са. Причината за това е подмяната на аминокиселини в хемоглобин в друга прилика от първите физико-химични свойства. Например, ако аминокиселина, имаща хидрофилни свойства, се заменя с друга аминокиселина, но със същите свойства.
Хемоглобинът се състои от желязна освежаваща група на хем (молекулите на кислород и въглероден диоксид са свързани към него) и протеин - глобун. Възрастният хемоглобин (HVA) съдържа две идентични - хора и две -SPI. Молекула - Ceping съдържа 141 аминокиселинни остатъка, \\ t - -Коид - 146, - I. -SPI се различават в много аминокиселинни остатъци. Аминокиселинната последователност на всяка верига на глобин е кодирана от собствения си геном. Генно кодиране -Чане се намира в хромозомите с къс раменни 16, -ен - в краткото рамо на 11-те хромозоми. Замяна в кодирането на гена - хемоглобинът на първия или втория нуклеотид почти винаги води до появата на нови аминокиселини в протеините, нарушени хемоглобинови функции и тежки последствия за пациента. Например, замяната "С" в един от пътуванията на Цау (хистидин) на "Y" - ще доведе до появата на нов YAU триплет, кодиращ друга аминокиселина - тирозин фенотипно, ще се прояви в сериозно заболяване. Замяна в 63 позиция -Сидидин полипептид върху тирозин ще доведе до дестабилизация на хемоглобин. Метхобобинемия се развива. Замяна, в резултат на мутация, глутаминова киселина на валин в 6-та позиция - Spi е причината за най-тежкото заболяване - сърповидно-клетъчна анемия. Няма да продължим и тъжния списък. Отбелязваме само, че когато сменяте първите два нуклеотида, на физикохимичните свойства може да се появи аминокиселина, подобна на предишната. По този начин, подмяната на 2-ри нуклеотид в една от тритеците, кодиращи глутаминова киселина (GAA) в - SPI на "Y" води до появата на нов триплет (GUA) кодиращ валин, а подмяната на първия нуклеотид върху "А" образува AAA триплет, кодиращ аминокиселинния лизин. Глутамичната киселина и лизин са сходни при физикохимични свойства - те са и хидрофилни. Валин е хидрофобна аминокиселина. Следователно, подмяната на хидрофилна глутаминова киселина върху хидрофобната валин значително променя свойствата на хемоглобин, което в крайна сметка води до развитие на сърповидната клетка анемия, подмяна на една и съща хидрофилна глутаминова киселина в хидрофилен лизин в по-малка степен променя функцията на хемоглобин - Пациентите имат лека форма на malokrovia. В резултат на подмяната на третата база новият триплет може да кодира целенавата киселина здраво като първия. Например, ако Цау Урацил е заменен с цитозин и триплет от Tsats, тогава няма да има почти никакви фенотипни промени. Това е разбираемо, защото И двете триплетки кодират една и съща аминокиселина - гистидин.
В заключение е целесъобразно да се подчертае, че дегенерацията на генетичния код и дегенерацията на третата основа от обобщаващата позиция са защитни механизми, които са положени в еволюцията в уникалната структура на ДНК и РНК.
в. Неприятност.
Всеки триплет (с изключение на безсмислено) кодира само една аминокиселина. Така, по посока на кодоната - аминокиселина, генетичният код е недвусмислен, в посока на аминокиселината - кодон - е двусмислен (дегенериран).
Недвусмислени
Код на аминокиселина
Дегенериран
И в този случай необходимостта от недвусмислие в генетичния код е очевидна. При различно изпълнение, по време на излъчването на същия кодон, различни аминокиселини ще бъдат вградени в протеиновата верига и протеините се образуват с различни първични структури и различна функция. Метаболизмът на клетките ще се премести в режим на "един ген - няколко пиптида". Ясно е, че в такава ситуация регулаторната функция на гените ще бъде напълно загубена.
полярност
Четене на информация от ДНК и от IRNA се появява само в една посока. Полярността е важна за определяне на структурите на най-висок ред (вторичен, третичен и др.). По-рано говорехме за по-ниските структури на поръчките, които определят структурите по по-висок порядък. Третичната структура и структурата на по-висок ред в протеините се образуват веднага след като синтезираната РНК верига тръгва от ДНК молекулата или полипептидната верига от рибозома. По времето, когато свободният край на РНК или полипептид придобие третичната структура, другият край на веригата продължава да се синтезира при ДНК (ако РНК се транскрибира) или рибозом (ако полипептидът се преписва).
Следователно еднопосочният процес на четене на информация (със синтеза на РНК и протеин) е от съществено значение не само за определяне на последователността на нуклеотидите или аминокиселините в синтезираното вещество, но и за твърдата определяне на вторични, третични и др. структури.
г. Неразряд.
Кодът може да бъде припокриващ се и не се припокрива. Повечето организми Кодексът не се припокрива. Припокриващ се код, намерен в някои фаги.
Същността на не-припокриващия се код е, че нуклеотидът на един кодон не може да бъде едновременно нуклеотид на друг кодон. Ако кодът се припокрива, след това последователността на седем нуклеотида (гости) може да кодира две аминокиселини (аланин-аланин) (фиг. 33, а), както в случая с неподходящ код, а три (ако генералът е един нуклеотид) (ориз 33, б) или пет (ако са често срещани две нуклеотиди) (виж фиг. 33, с). В последните два случая мутацията на всеки нуклеотид би довела до нарушение в последователността на две, три и т.н. Аминокиселини.
Въпреки това, установено е, че мутацията на един нуклеотид винаги нарушава включването в полипептида на една аминокиселина. Това е значителен аргумент в полза на това, което кодът не се припокрива.
Нека обясним на фигура 34. смелите линии показват триплененето, кодиращи аминокиселини в случай на припокриване и припокриване на код. Експериментите недвусмислено показват, че генетичният код не се припокрива. Без да влезете в детайлите на експеримента, отбелязваме, че ако смените в нуклеотидната последователност (виж фиг.34) третия нуклеотидW. (маркиран като непознат) по всяко друго:
1. С некриминален код, протеинът, контролиран от тази последователност, трябва да замени една (първа) аминокиселина (маркирана със звезди).
2. С припокриващ се код в изпълнението, ще има заместител на две (първа и втора) аминокиселини (маркирани със звезди). Като опция, замяната ще докосне три аминокиселини (маркирани със звезди).
Въпреки това, многобройни експерименти са показали, че с нарушение на един нуклеотид в ДНК, разстройствата в протеина винаги се отнасят само до една аминокиселина, която е типична за некорозивен код.
Gzugzug Gzugzug Gzugzug.
Gcu gcu gcu ugts tsug gtsu tsug ugc gtsu zug
*** *** *** *** *** ***
Alanine - Alanin Ala - CIS - Lee Ala - Lei - Ala - Lei
A b c.
Не припокривайте код за припокриване на код
Фиг. 34. Схема, която обяснява присъствието в генома без припокриващ се код (обяснение в текста).
Нарушеният генетичен код е свързан с друга информация за четене на свойство започва от конкретен сигнал за иницииране. Такъв сигнал за иницииране към IRNA е кодон кодиращ метионин август.
Трябва да се отбележи, че човек все още има малък брой гени, които се оттеглят от общи правила И припокриване.
д. компактност.
Между кодоните няма препинателни знаци. С други думи, тромбът не се отделят един от друг, например един нищо значителен нуклеотид. Липсата на "препинателни знаци" в генетичния код е доказана в експерименти.
g. Универсалност.
Кодексът е един за всички организми, живеещи на Земята. Получава се директно доказателство за универсалността на генетичния код при сравняване на ДНК последователности с подходящи протеинови последователности. Оказа се, че във всички бактериални и еукариотни геномери се използват същите стойности на кода. Има изключения, но не много от тях.
Първите изключения от универсалността на генетичния код бяха открити в митохондриите на определени видове животни. Той се отнася до кодона на терминатора на UGA, който се чете, както и кодът на UGH, кодиращ аминокиселината триптофан. Намерени са други по-редки отклонения от гъвкавостта.
МЗ. Генетичният код е система за записване на наследствена информация в молекулите на нуклеинова киселина на базата на определено редуване на нуклеотидни последователности в кодоните на ДНК или РНК,
съответните аминокиселини в протеини.Генетичният код има няколко свойства.
Лекция 5. Генетичен код
Определение на концепцията
Генетичният код е система за записване на информация за последователността на аминокиселини в протеини, използвайки последователност от нуклеотидно място в ДНК.
Тъй като ДНК на прякото участие в синтеза на протеини не приема, кодът е написан на езика на РНК. В РНК, вместо Тиммина включва урацил.
Свойства на генетичния код
1. Триплет
Всяка аминокиселина е кодирана чрез последователност от 3 нуклеотида.
Определение: триплет или код - последователност от три нуклеотиди, кодиращи една аминокиселина.
Кодът не може да бъде моноплет, тъй като 4 (броят на различните нуклеотиди в ДНК) е по-малък от 20. Кодът не може да бъде измазан, защото 16 (броят на комбинациите и пермутациите на 4 нуклеотиди 2) е по-малък от 20. Кодът може да бъде триплет, защото 64 (броят на комбинациите и пермутациите от 4 до 3) е по-голям от 20.
2. Дегенерация.
Всички аминокиселини, с изключение на метионин и триптофан, са кодирани с повече от един триплет:
2 AK 1 Triplet \u003d 2.
9 AK 2 Triplet \u003d 18.
1 AK 3 TRIPLET \u003d 3.
5 AK от 4 триплет \u003d 20.
3 AK до 6 триглата \u003d 18.
Общо 61 триплет кодира 20 аминокиселини.
3. Наличие на интергрегирани препинателни знаци.
Определение:
Ген - това е ДНК секция, кодираща една полипептидна верига или една молекула tphk., r.РНК илиsPHK..
Гени.tphk., rphk., sPHK. Протеините не са кодирани.
В края на всеки ген, кодиращ полипептида, поне една от третата триглата, кодираща крайните кодони на РНК или стоп сигнали. В МРНК те имат следната форма:UAA, UAG, UGA . Те са прекратени (завършили) излъчват.
Условно, кодонът принадлежи на признаците на пунктуацияАвгуст. - първата след лидерската последователност. (Виж лекция 8) изпълнява функцията на главната буква. В това положение той кодира формилметионин (прокариот).
4. Неадюр.
Всеки триплет кодира само една аминокиселина или излъчващ терминатор.
Изключение е кодонАвгуст. . В прокариот в първата позиция (главна буква), тя кодира формилметионин и във всеки друг - метионин.
5. компактност или липса на интрагенни препинателни знаци.
Вътре в ген, всеки нуклеотид е част от значителен кодон.
През 1961 г. Seymour Benzer и Франсис Крийк експериментално доказаха трибустовия кодекс и неговата компактност.
Същността на експеримента: "+" мутацията е вмъкването на един нуклеотид. "-" мутацията е загуба на един нуклеотид. Един "+" или "-" мутацията в началото на гена разваля целия ген. Двойно "+" или "-" мутацията също разваля целия ген.
Triple "+" или "-" мутация в началото на гена, само част от него. Четири "+" или "-" мутация отново разваля целия ген.
Експериментът доказва това кодът е Trshpleta и вътре в ген няма пунктуационни знаци.Експериментът се провежда на две близки фагови гени и в допълнение, наличието на препинателни знаци между гените.
6. Универсалност.
Генетичният код е един за всички същества, живеещи на земята.
През 1979 г. беррел отвори идеален човешки митохондриален код.
Определение:
"Идеалният" се нарича генетичен код, в който се извършва дегенерацията на квази-текстовия код: ако първите два нуклеотида съвпадат в две тризнаци, а трети нуклеотиди се отнасят до един клас (двата пирини или пиримидини), след това Тези ремаркета кодират една и съща аминокиселина.,
От това правило в универсалния код има две изключения. И двете отклонения от идеалния код в универсалния са свързани с основните моменти: началото и края на протеиновия синтез:
Кодон | Универсален кодът | Митохондриални кодове |
|||
Прешлен | Безгръбначен | Мая | Растения |
||
Спри се. | Спри се. |
||||
С UA. | |||||
A G A. | Спри се. | ||||
Спри се. | 230 Замяната не променят класа кодирана аминокиселина. Към тапицерията. През 1956 г. Георги Гамов предложи припокриващ се код. Според кода на шунка всеки нуклеотид, започващ от третата в гена, е част от 3-кодоните. Когато генетичният код е дешифриран, той се оказа, че не е безмилостно, т.е. Всеки нуклеотид е част от само един кодон. Предимствата на припокривания генетичен код: компактност, по-малка зависимост на протеиновата структура от вмъкване или нуклеотидно детие. Недостатък: голяма зависимост на протеиновата структура от подмяната на нуклеотида и ограничението на съседите. През 1976 г. ДНК на фага φx174 е секвенирана. Той има едноверижна пръстенна ДНК, състояща се от 5375 нуклеотида. Известно е, че FAG кодира 9 протеини. За 6 от тях бяха идентифицирани гени, разположени един в друг. Оказа се, че има припокриване. Генът е напълно вътре в генД. . Неговият кодон се появява в резултат на промяна на четенето към един нуклеотид. ГенЙ. започва, когато генът свършваД. . Начален код Gena.Й. Припокриване с терминален кодонов генД. В резултат на изместване на два нуклеотида. Дизайнът се нарича "преместване на рамката за четене" към броя на нуклеотидите, който е некрот три. Към днешна дата припокриването се показва само за няколко фаги. ДНК информационен капацитет 6 милиарда души живеят на земята. Наследствена информация за тях 4x10 13 Страница на книги. Тези страници ще заемат количеството на 6-та сгради на НСУ. 6x10 9 сперматозоидите заемат половин напръстник. Тяхната ДНК отнема по-малко от една четвърт до напръстник. | ||||
