Химическая организация гена кратко
Обновлено: 28.06.2024
Генетический материал – ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота (“энциклопедия жизни”) – в химическом отношении представляет собой полинуклеотидную последовательность, состоящую из отдельных небольших молекул: нуклеотидов. Отдельный нуклеотид состоит из трех компонентов: сахара – пентозы (дезоксирибозы), остатка фосфорной кислоты и одного из четырех азотистых оснований (АО) (аденина, гуанина, тимина, цитозина).
Рисунок 1. Химическая организация одинарной цепи ДНК.
АО - азотистое основание. Это может быть аденин, гуанин, тимин, цитозин.
1, 2, 3, 4, 5 - обозначение углеродных атомов в молекуле дезоксирибозы.
Молекула ДНК является двухцепочечной. Соединение двух полинуклеотидных цепей ДНК в двойную спираль осуществляется по принципу комплементарности (точного соответствия): между азотистыми основаниями: аденин с тимином (А-Т), а гуанин с цитозином (Г-Ц). Благодаря их пространственной конфигурации они создают между собой водородные связи. При этом между комплементарными основаниями двух цепей аденином и тимином образуются две водородные связи, а между гуанином и цитозином – три.
Другой особенностью соединения двух полинуклеотидных цепей в молекуле ДНК является их антипараллельное расположение, при котором, цепь, имеющая в начале так называемый 5 конец, соединяется комплементарными связями с цепью, которая начинается 3 концом. Двухцепочечная молекула ДНК в пространстве образует спиральную структурурисунка 2.
Рисунок 2. Строение молекулы ДНК
ДНК выполняет разнообразные функции:
1) хранит генетическую (наследственную) информацию, записанную в виде последователь-ности нуклеотидов;
2) передает наследственную информацию из ядра в цитоплазму. Для этого с ДНК снимает копию иРНК и переносит информацию к рибосомам – месту синтеза белка;
3) передает наследственную информацию от материнской клетки к дочерним, для чего перед делением клетки ДНК реплицируется, т.е. удваивается, создавая две точные копии.
Благодаря свойству комплементарности на каждой отдельной нити молекулы ДНК в процессе ее удвоения происходит синтез второй нити (рисунок 3).
Рисунок 3. Репликация ДНК
Процесс самоудвоения ДНК называется репликацией, это две точные копии. Он предшест-вует делению клеток, во время которого генетический материал поровну распределяется между дочерними клетками, что позволяет сохранять наследственную информацию и передавать ее без изменений. Способность ДНК создавать свои точные копии обеспечивает живым организмам свойство наследственности.
При делении клетки молекулы ДНК упаковываются в структурные образования, которые можно обнаружить в световой микроскоп. Они получили название хромосом. В клетках генетический материал распределен в нескольких хромосомах. Каждая хромосома содержит одну молекулу ДНК. В последовательности нуклеотидов в ДНК зашифрована информация строения белков, которые являются основными структурными и функциональными веществами всех живых организмов.
Ген -это участок молекулы ДНК несущий информацию о структуре одного белка.
Каждый ген отвечает за развитие отдельного признака. Число генов, заключенных в наследственном материале, велико.
Закономерность передачи всего генетического материала из поколения в поколение достигается благодаря тому, что отдельные гены существуют не разрозненно, а собраны в хромосомы, с которыми происходят строго определенные превращения в процессе размножения клеток и организмов.
1)Один ген образует один признак
2)Один ген один фермент (белок)
3)В настоящее время: один ген один полипептид
Все гены делятся на структурные (несут информацию о белках) и регуляторные гены (контролируют и регулируют деятельность структурных генов).
Различают также гены аллельные и неаллельные гены. Аллельные гены могут быть доминантными, рецессивными и промежуточными, или комбинированными; неаллельные — эпистатичными, гипостатичными, комплементарными, или индифферентными.
Аллельные гены - это гены, расположенные в одинаковых локусах (участках) гомологичных хромосом и отвечающие за развитие альтернативных признаков.
По своей абсолютной локализации гены делятся на аутосомные и гены, сцепленные с полом. Изменения генов (мутации) являются источником изменчивости и приводят иногда к генным болезням.
Гены:
1)Работающие, во всех клетках (общие)
2)Работают в клетках одной ткани
3)Узко специальные для клеток одного типа
Хромосомный уровень организации наследственного аппарата.
В соответствии с хромосомной теорией наследственный материал, представленный в виде отдельных генов, организован в хромосомы. Благодаря наличию хромосом достигается объединение генов в комплексы — группы сцепления, количество которых во много раз меньше числа генов. Это позволяет точно распределять наследственный материал между клетками или передавать его от организма к организму, а также создает условия для появления новых комбинаций групп сцепления (анафаза I мейоза) или участков гомологичных хромосом (кроссинговер в профазе I мейоза) в гаметах. Таким образом, наличие хромосомной организации наследственного материала обеспечивает закономерности его распределения в потомстве и разнообразие организмов данного вида по их генетической структуре.
Геномный уровень организации наследственной информации.
Геном - это гаплоидный набор хромосом (одинарный).
Геномный уровень организации наследственного материала, объединяющий всю совокупность хромосомных генов, является эволюционно сложившейся структурой, характеризующейся относительно большей стабильностью, нежели генный и хромосомный уровни.
Результатом функционирования генома является формирование фенотипа целостного организма. В связи с этим фенотип организма нельзя представлять как простую совокупность признаков и свойств, это организм во всем многообразии его характеристик на всем протяжении индивидуального развития. Таким образом, поддержание постоянства организации наследственного материала на геномном уровне имеет первостепенное значение для обеспечения нормального развития, организма и воспроизведения у особи в первую очередь видовых характеристик.
Мутационные изменения, реализующиеся на геномном уровне организации наследственного материала,— мутации регуляторных генов, обладающих широким плейотропным действием, количественные изменения доз генов, транслокации и транспозиции генетических единиц, влияющие на характер экспрессии генов, наконец, возможность включения в геном чужеродной информации при горизонтальном переносе нуклеотидных последовательностей
Генетический код, его свойства.
Генетический код – система записи генетической информации в ДНК (РНК) в виде определенной последовательности нуклеотидов. Последовательность нуклеотидов определяет последовательность включения АК в синтезируемый белок.
В ДНК используется четыре азотистых основания — аденин (А), гуанин (G), цитозин (С), тимин (T). Эти буквы составляют алфавит генетического кода. В РНК тимин заменяется урацилом (У).
Свойства
•Триплетность — значащей единицей кода является сочетание трёх нуклеотидов (триплет, или кодон).
•Непрерывность— между триплетами нет знаков препинания, то есть информация считывается непрерывно.
•Неперекрываемость — один и тот же нуклеотид не может входить одновременно в состав двух или более триплетов (исключение вирусов, митохондрий и бактерий, которые кодируют несколько белков, считывающихся со сдвигом рамки)
•Специфичность — определённый кодон соответствует только одной аминокислоте.
•Избыточность— одной и той же аминокислоте может соответствовать несколько кодонов.
•Универсальность— генетический код работает одинаково в организмах разного уровня сложности
•Помехоустойчивость — мутации замен нуклеотидов, не приводящие к смене класса кодируемой аминокислоты, называют консервативными; мутации замен нуклеотидов, приводящие к смене класса кодируемой аминокислоты, называют радикальными.
Химическая организация и свойства гена.
Ген представляет собой последовательность нуклеотидов ДНК. Состоит из азотистых оснований (аденин, гуанин, цитозин, тимин) и фосфатного остатка.
Свойства гена.
•дискретность — несмешиваемость генов
•стабильность — способность сохранять структуру
•лабильность— способность многократно мутировать
•множественный аллелизм — многие гены существуют в популяции во множестве молекулярных форм
•аллельность— в генотипе диплоидных организмов только две формы гена
•специфичность — каждый ген кодирует свой признак;
•плейотропия — множественный эффект гена;
•экспрессивность — степень выраженности гена в признаке;
•пенетрантность— частота проявления гена в фенотипе;
•амплификация — увеличение количества копий гена.
© 2014-2022 — Студопедия.Нет — Информационный студенческий ресурс. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав (0.003)
Исследования, направленные на выяснение химической природы наследственного материала, неопровержимо доказали, что материальным субстратом наследственности и изменчивости являются нуклеиновые кислоты, которые были обнаружены Ф. Мишером (1868) в ядрах клеток гноя. Нуклеиновые кислоты являются макромолекулами, т.е. отличаются большой молекулярной массой. Это полимеры, состоящие из мономеров — нуклеотидов, включающих три компонента: сахар (пентозу), фосфат и азотистое основание (пурин или пиримидин). К первому атому углерода в молекуле пентозы С-1' присоединяется азотистое основание (аденин, гуанин, цитозин, тимин или урацил), а к пятому атому углерода С-5' с помощью эфирной связи — фосфат; у третьего атома углерода С-3' всегда имеется гидроксильная группа — ОН (рис. 3.1).
Соединение нуклеотидов в макромолекулу нуклеиновой кислоты происходит путем взаимодействия фосфата одного нуклеотида с гидроксилом другого так, что между ними устанавливается фосфодиэфирная связь (рис. 3.2). В результате образуется полинуклеотидная цепь. Остов цепи состоит из чередующихся молекул фосфата и сахара. К молекулам пентозы в положении С-1' присоединено одно из перечисленных выше азотистых оснований (рис. 3.3).
Рис. 3.1. Схема строения нуклеотида
Объяснение см. в тексте; обозначения компонентов нуклеотида, использованные в этом рисунке, сохраняются во всех последующих схемах нуклеиновых кислот
Сборка полинуклеотидной цепи осуществляется при участии фермента полимеразы, который обеспечивает присоединение фосфатной группы следующего нуклеотида к гидроксильной группе, стоящей в положении 3', предыдущего нуклеотида (рис. 3.3). Благодаря отмеченной специфике действия названного фермента наращивание полинуклеотидной цепи происходит только на одном конце:
там, где находится свободный гидроксил в положении 3'. Начало цепи всегда несет фосфатную группу в положении 5'. Это позволяет выделить в ней 5' и 3 '- концы.
Среди нуклеиновых кислот различают два вида соединений:
дезоксирибонуклеиновую ( ДНК ) и рибонуклеиновую ( РНК ) кислоты. Изучение состава основных носителей наследственного материала — хромосом — обнаружило, что их наиболее химически устойчивым компонентом является ДНК, которая представляет собой субстрат наследственности и изменчивости.
Рис. 3.2. Схема соединения нуклеотидов в полинуклеотидную цепь
Рис. 3.3. Схема полинуклеотидной цепи (стрелкой указано направление роста цепи) Присоединение очередного нуклеотида сопровождается образованием эфирной связи между ОН-группой на 3'-конце полинуклеотидной цепи и фосфатом свободного нуклеотида, остальные пояснения см. в тексте
3.4.1.1. Структура ДНК. Модель Дж. Уотсона и Ф. Крика
ДНК состоит из нуклеотидов, в состав которых входят сахар — дезоксирибоза, фосфат и одно из азотистых оснований — пурин (аденин или гуанин) либо
пиримидин (тимин или цитозин).
Особенностью структурной организации ДНК является то, что ее молекулы включают две полинуклеотидные цепи, связанные между собой определенным образом. В соответствии с трехмерной моделью ДНК, предложенной в 1953 г. американским биофизиком Дж. Уотсоном и английским биофизиком и генетиком Ф. Криком, эти цепи соединяются друг с другом водородными связями между их азотистыми основаниями по принципу комплементарности. Аденин одной цепи соединяется двумя водородными связями с тимином другой цепи, а между гуанином и цитозином разных цепей образуются три водородные связи. Такое соединение азотистых оснований обеспечивает прочную связь двух цепей и сохранение равного расстояния между ними на всем протяжении.
Рис. 3.4. Схема строения молекулы ДНК Стрелками обозначена антилараллельность целей
Другой важной особенностью объединения двух полинуклеотидных цепей в молекуле ДНК является их антипараллельность: 5'-конец одной цепи соединяется с 3'-концом другой, и наоборот (рис. 3.4).
Данные рентгеноструктурного анализа показали, что молекула ДНК, состоящая из двух цепей, образует спираль, закрученную вокруг собственной оси. Диаметр спирали составляет 2 нм, длина шага — 3, 4 нм. В каждый виток входит 10 пар нуклеотидов.
Чаще всего двойные спирали являются правозакрученными — при движении вверх вдоль оси спирали цепи поворачиваются вправо. Большинство молекул ДНК в растворе находится в правозакрученной — В-форме (В-ДНК). Однако встречаются
также левозакрученные формы (Z-ДНК). Какое количество этой ДНК присутствует в клетках и каково ее биологическое значение, пока не установлено (рис. 3.5).
Рис. 3.5. Пространственные модели левоэакрученной Z-формы ( I )
и правозакрученной В-формы ( II ) ДНК
Таким образом, в структурной организации молекулы ДНК можно выделить
первичную структуру — полинуклеотидную цепь, вторичную структуру— две комплементарные друг другу и антипараллельные полинуклеотидные цепи, соединенные водородными связями, и третичную структуру — трехмерную спираль с приведенными выше пространственными характеристиками.
3.4.1.2. Способ записи генетической информации в молекуле ДНК. Биологический код
Первично все многообразие жизни обусловливается разнообразием белковых молекул, выполняющих в клетках различные биологические функции. Структура белков определяется набором и порядком расположения аминокислот в их пептидных цепях. Именно эта последовательность аминокислот в пептидах зашифрована в молекулах ДНК с помощью биологического ( генетического ) кода. Относительная примитивность структуры ДНК, представляющей чередование всего лишь четырех различных нуклеотидов, долгое время мешала исследователям рассматривать это соединение как материальный субстрат наследственности и
изменчивости, в котором должна быть зашифрована чрезвычайно разнообразная информация.
В 1954 г. Г. Гамовым было высказано предположение, что кодирование информации в молекулах ДНК должно осуществляться сочетаниями нескольких нуклеотидов. В многообразии белков, существующих в природе, было обнаружено около 20 различных аминокислот. Для шифровки такого их числа достаточное количество сочетаний нуклеотидов может обеспечить лишь триплетный код, в котором каждая аминокислота шифруется тремя стоящими рядом нуклеотидами. В этом случае из четырех нуклеотидов образуется 4 3 = 64 триплета. Код, состоящий из двух нуклеотидов, дал бы возможность зашифровать только 4 2 = 16 различных аминокислот.
Обращает на себя внимание явная избыточность кода, проявляющаяся в том, что многие аминокислоты шифруются несколькими триплетами (рис. 3.6). Это свойство триплетного кода, названное вырожденностью, имеет очень важное значение, так как возникновение в структуре молекулы ДНК изменений по типу замены одного нукле-отида в полинуклеотидной цепи может не изменить смысла триплета. Возникшее таким образом новое сочетание из трех нуклеотидов кодирует ту же самую аминокислоту.
В процессе изучения свойств генетического кода была обнаружена его специфичность. Каждый триплет способен кодировать только одну определенную аминокислоту. Интересным фактом является полное соответствие кода у различных видов живых организмов. Такая универсальность генетического кода свидетельствует о единстве происхождения всего многообразия живых форм на Земле в процессе биологической эволюции.
Незначительные отличия генетического кода обнаружены в ДНК митохондрий некоторых видов. Это не противоречит в целом положению об универсальности кода, но свидетельствует в пользу определенной дивергентности в его эволюции на ранних этапах существования жизни. Расшифровка кода в ДНК митохондрий различных видов показала, что во всех случаях в митохондриальных ДНК отмечается общая особенность: триплет АЦТ читается как АЦЦ, и поэтому из нонсенс-триплета превращается в шифр аминокислоты триптофана.
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.
Биохимические основы наследственности.
Химическое строение и генетическая роль нуклеиновых кислот: ДНК и РНК.
Гены и их структура. Реализация генетической информации.
Генетический код и его свойства.
1. Химическое строение и генетическая роль нуклеиновых кислот: ДНК и РНК .
Организмы обладают способностью передавать следующим поколениям свои признаки и особенности, т.е. воспроизводить себе подобных.
Это явление наследования признаков основано на передаче из поколения в поколение наследственной информации. Материальным носителем этой информации являются молекулы ДНК.
Нуклеиновая кислота представляет собой гигантскую молекулу или макромолекулу, построенную из многих повторяющихся единиц, называемых нуклеотидами.
Выяснение структуры и функции нуклеиновых кислот позволило понять, каким образом живые клетки, а значит, и организмы точно воспроизводят себя и как осуществляется хранение и кодирование генетической информации, необходимой для регуляции всех жизненных процессов. Поскольку нуклеиновые кислоты состоят из многократно повторяющихся мономерных звеньев - нуклеотидов, их называют также полинуклеотидами.
Нуклеотид состоит из азотистого основания, сахара, остатка фосфорной кислоты.
Рисунок 1 Строение и составные части нуклеотида
Азотистые основания в структуре нуклеотида представляют собой производные одного из двух классов соединений - пуринового или пиримидинового ряда.
В нуклеиновых кислотах присутствуют два пуриновых производных - аденин (А) и гуанин (Г) и три пирими-диновых - цитозин (Ц), тимин (Т), урацил (У).
В состав ДНК входят аденин, гуанин, цитозин и тимин. РНК тоже имеет четыре типа оснований, из которых три (аденин, гуанин и цитозин) такие же, как в ДНК, а тимин заменен здесь другим пиримидином - урацилом.
Сахар, входящий в состав нуклеотида, содержит пять углеродных атомов, т.е. представляет собой пентозу. В зависимости от вида пентозы, присутствующей в нуклеотиде, различают два типа нуклеиновых кислот - дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК) и рибонуклеиновую кислоту (РНК).
Нуклеиновые кислоты являются кислотами, потому что в их молекулу входит остаток фосфорной кислоты .
Фосфорная кислота. В нуклеотидах к молекуле дезоксирибозы (или рибозы) с одной стороны присоединено азотистое основание, а с другой - остаток фосфорной кислоты. Нуклеотиды соединяются между собой в длинные цепи. Остов такой цепи образуют регулярно чередующиеся остатки сахара и фосфорной кислоты, а боковые группы этой цепи - четыре типа нерегулярно чередующихся азотистых оснований.
Именно такая специфичность строения полимерных молекул нуклеиновых кислот определяет возможность хранения в них обширной и сложной генетической информации.
Молекула ДНК представляет собой две параллельные неразветвленные полинуклеотидные цепи, закрученные вокруг общей оси в двойную спираль.
Двойная спираль ДНК правосторонняя, с диаметром 20 нм и шагом около 3,4 нм, каждый виток которой включает 10 пар нуклеотидов.
Пространственная структура ДНК удерживается множеством водородных связей, образуемых азотистыми основаниями, направленными внутрь спирали.
Водородные связи возникают между пуриновым основанием одной цепи и пиримидиновым основанием другой цепи. Эти основания составляют комплементарные пары (от лат. complementum - дополнение). Образование водородных связей между комплементарными парами оснований (А с Т и Г с Ц) обусловлено их пространственным соответствием.
Пиримидиновое основание комплементарно пуриновому основанию. Вследствие такой комплементарности азотистых оснований порядок чередования нуклеотидов в обеих нитях ДНК оказывается взаимообусловленным.
Комплементарность двух нитей молекулы ДНК приводит к тому, что число пуринов в нем равно числу пиримидинов [А=Т; Г=Ц или (А+Г)/(Т+Ц)=1].
Именно комплементарностью определяется точное воспроизведение последовательности оснований при копировании ( репликации) молекул ДНК.
Рисунок 2 Комплементарность цепей в ДНК
Размеры ДНК могут меняться в гигантских пределах - от нескольких нук-леотидов до миллиардов пар оснований. Единицами измерения длины молекулы являются: пары оснований (п. о.), тысячи пар оснований - килобазы (кб), миллионы пар оснований - мегабазы (мб).
Молекулы ДНК бывают либо линейными, либо замкнутыми в кольцо. У человека большая часть ДНК (3,2 миллиарда пар оснований в гаплоидном наборе) присутствует в ядрах клеток (они диплоидны) в виде 46 плотно упакованных, суперскрученных нитей (хромосом). Сравнительно небольшая часть ДНК, около 5 % локализована в митохондриях.
В отличие от ДНК молекулы РНК, как правило, однонитевые.
Построены они аналогично нитям ДНК, только, как уже говорилось, в сахарно-фосфатный остов их молекул входит не дезоксирибоза, а рибоза, и вместо тимина у них имеется другой пиримидин - урацил.
В зависимости от функций, присущих молекулам РНК, все РНК могут быть разделены на несколько классов: РНК-транскрипты (информационная иРНК или матричная мРНК), транспортная (тРНК), рибосомальная (рРНК) и гетерогенная ядерная РНК(гяРНК)
Каждая молекула РНК выполняет свою специфическую функцию:
• мРНК (иногда ее называют информационной - иРНК) переносят информацию о структуре белка от ДНК к рибосомам, т.е. являются транскриптом (копией) смысловой ДНК, который служит матрицей для синтеза белка;
• гяРНК участвуют в процессе сплайсинга (вырезания последователь ностей, комплементарных интронам, из первичного РНК-транскрипта);
• тРНК переносят аминокислоты в рибосомы, специфичность такого переноса обеспечивается наличием 20 типов тРНК, соответствующих 20 аминокислотам;
• рРНК образуют в комплексе с белками рибосому, сложную органеллу, в которой происходит синтез белка.
Рисунок 3 Количество РНК в клетке в %
Размеры молекул РНК очень различны, но в общем они меньше молекул ДНК. К самым мелким относятся тРНК, молекулярная масса молекулы около 25 000, состоят они из 75 нуклеотидов.
2. Гены и их структура. Реализация генетической информации.
Элементарной единицей наследственности является ген.
Ген - это отрезок молекулы ДНК, он дискретен, так как состоит из набора нуклеотидов.
Экзон-интронная организация гена. Ген человека имеет кодирующую часть (экзон ) общей длиной в несколько тысяч пар оснований. Однако общая длина гена значительно больше, поскольку кроме экзонов (кодирующей части) в состав гена входят интроны (некодирующая часть) и фланкирующие последовательности, расположенные до (с 5'-конца) и после (с З'-конца) кодирующей части.
Рисунок 4 Организация гена
Кодирующая часть большинства генов находится в пределах 1-3 тысяч пар оснований, что соответствует белковому продукту из 300-1000 аминокислотных остатков. У большинства генов кодирующая часть поделена на несколько экзонов, между которыми расположены некодирующие участки (интроны).
Межгенные участки ДНК называются спейсерами. Спейсеры состоят из повторяющихся последовательностей ДНК различных типов и уникальных нетранскрибируемых последовательностей, не являющихся генами. Их функция неизвестна.
Молекула ДНК может содержать множество генов. По приблизительным оценкам человек имеет около 30 тыс. генов, каждый из которых выполняет специфическую функцию - кодирует определенный полипептид (например, ферменты или структурные белки клетки) или молекулу РНК.
Генетическая информация реализуется через следующие этапы.
Рисунок 5 Формирование молекулы мРНК на ДНК-матрице
Транскрипция заключается в том, что на одной из нитей ДНК происходит матричный синтез нити мРНК. Этот синтез осуществляется особым ферментом - РНК-полимеразой, который прикрепляется к началу участка ДНК, расплетает двойную спираль ДНК и, перемещаясь вдоль одной из нитей, последовательно строит рядом с ней комплементарную ей нить РНК.
По мере передвижения РНК-полимеразы, растущая нить РНК отходит от матрицы ДНК и двойная спираль ДНК позади фермента восстанавливается, а когда РНК-полимераза достигает конца копируемого участка, РНК отделяется от ДНК.
Синтезированная нить РНК содержит информацию, точно переписанную с соответствующего участка ДНК, так как последовательность нуклеотидов в ней полностью предопределена последовательностью нуклеотидов в ДНК: в строящуюся РНК напротив аденина ДНК включается урацил, напротив гуанина - цитозин, напротив цитозина - гуанин и напротив тимина - аденин.
В зависимости от того, какие гены транскрибируются, продуктами транскрипции могут быть те или другие виды РНК: рибосомальные РНК, транспортные РНК, матричные РНК.
Процессинг - образование молекул мРНК, представляющих собой непрерывную последовательность нуклеотидов, комплементарную только экзонам - кодирующим участкам гена. Далее молекулы мРНК выходят из ядра в цитоплазму и соединяются с рибосомами, где происходит процесс трансляции - синтез полипептидной цепи по молекуле мРНК.
Центральное место в трансляции принадлежит рибосомам - рибонуклеопротеиновым частицам диаметром 20-30 нм, в большом количестве присутствующим в цитоплазме клеток. Рибосома образована двумя субъединицами - большой и малой, состоящими из рРНК и белков. Аминокислоты, синтезированные клеткой, доставляются к месту сборки из них белка, т.е. в рибосомы, посредством тРНК.
1) участок узнавания фермента, определяющий, какая именно аминокислота будет присоединена к данной тРНК;
2) акцепторный участок, к которому прикрепляется аминокислота;
3) участок, состоящий из трех нуклеотидов - антикодон, определяющий то место в синтезируемой молекуле белка, какое должна занять данная аминокислота.
Акцепторный участок одинаков у всех тРНК, он имеет последовательность оснований Ц-Ц-А. Участки узнавания и антикодоны разные у различных тРНК.
мРНК содержат транскрибированную с соответствующих генов информацию о том, какие белки должны быть синтезированы в рибосомах и служат матрицами, определяющими, в какой последовательности аминокислоты, доставленные тРНК в рибосомы, включаются в растущую полипептидную цепь белка.
Каждой аминокислоте в мРНК соответствует определенная тройка (триплет) нуклеотидов, называемая кодоном этой аминокислоты; кодон комплементарен триплету, образующему антикодон соответствующей тРНК.
Соответственно, если в рибосоме на мРНК будет кодон АУГ, то к нему подойдет тРНК с комплементарным антикодоном УАЦ.
В рибосоме, в большой ее субъединице между аминокислотами образуются пептидные связи.
Затем тРНК вытесняется в цитоплазму, а рибосома передвигается на следующий кодон, т.е. происходит считывание информации.
В мРНК существуют кодоны: инициирующие (АУГ) - определяющие начало синтеза белка; терминирующие (стоп-кодон) (УАГ, УАА, УГА), заканчивающие синтез белка.
Сигналом к завершению трансляции служит один из трех стоп-кодо-нов.
Таким образом, появление стоп-кодона на рибосоме прерывает процесс трансляции.
На следующем этапе полипептидные цепи транспортируются к специфическим органеллам клетки и модифицируются с образованием зрелого, функционально активного белка.
Рисунок 6 Схема репликации, транскрипции и
3 . Генетический код и его свойства.
Генетическая информация, содержащаяся в ДНК и мРНК, заключена в последовательности расположения нуклеотидов в молекулах.
Перенос информации с языка нуклеотидов на язык аминокислот осуществляется с помощью генетического кода.
Это вытекает из того, что в молекуле нуклеиновой кислоты имеется только четыре разных вида нуклеотидов, различающихся своими азотистыми основаниями, а молекула белка содержит 20 разных аминокислот. 4 3 = 64 . . Из 64 кодонов три кодона - УАГ, УАА, УГА не кодируют аминокислот.
Свойства генетического кода
1. Генетический код триплетен. Каждая аминокислота кодируется группой из трех нуклеотидов (триплетом нуклеотидов.
2. Вырожденность генетического кода. Одна аминокислота может кодироваться не одним, а несколькими определенными триплетами нуклеотидов
3. Однозначность генетического кода. Каждому кодону соответствует только одна аминокислота, т.е. триплет шифрует только одну аминокислоту.
4. Неперекрываемость генетического кода. Процесс считывания генетического кода не допускает возможности перекрывания кодонов. Начавшись на определенном кодоне, считывание следующих идет без пропусков, т.е. внутри гена нет знаков препинания. Например, при выпадении одного или двух нуклеотидов из цепи, при считывании образуется белок, не имеющий ничего общего с тем белком, который кодировался нормальным геном.
5. Универсальность генетического кода. Генетическая информация для всех организмов, обладающих разным уровнем организации (от ромашки до человека), кодируется одинаково.
6. Линейность генетического кода. Кодоны прочитываются последовательно в направлении закодированной записи от 5'-конца к 3 ' -конц у.
Читайте также: