1 аминокислота кодирует 3 нуклеотида

Сегодня предлагаем ознакомится со статьей на тему: 1 аминокислота кодирует 3 нуклеотида с профессиональным описанием и объяснением.

1 аминокислота кодирует 3 нуклеотида

Это способ, с помощью которого информация о последовательности двадцати аминокислот закодирована с помощью последовательности четырех нуклеотидов.

Свойства генкода

1) Триплетность
Одна аминокислота кодируется тремя нуклеотидами. В ДНК они называются триплет, в иРНК – кодон, в тРНК – антикодон. Всего существует 64 триплета, 61 из них кодирует аминокислоты, а 3 являются стоп-сигналами – показывают рибосоме место, в котором надо прекратить синтез белка.

2) Вырожденность (избыточность)
Кодонов, кодирующих аминокислоты, существует 61, а аминокислот только 20, поэтому большинство аминокислот кодируются несколькими кодонами. Например, аминокислота аланин кодируется четырьмя кодонами – ГЦУ, ГЦЦ, ГЦА, ГЦГ. Исключение – метионин, он кодируется одним кодоном АУГ – у эукариот это старт-кодон при трансляции.

3) Однозначность
Каждый кодон кодирует только одну аминокислоту. Например, кодон ГЦУ кодирует только одну аминокислоту – аланин.

4) Непрерывность
Между отдельными триплетами нет никаких разделителей («знаков препинания»). Из-за этого при выпадении или вставке одного нуклеотида происходит «сдвиг рамки считывания»: начиная с места мутации считывание триплетного кода нарушается, синтезируется совершенно другой белок.

5) Универсальность
Генетический код одинаков для всех живых организмов на Земле.

Лекция 3. Биология

Лекция 3. ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД. БИОСИНТЕЗ БЕЛКА. ТРАНСЛЯЦИЯ.

Впервые 2 английских ученых Бидл и Татум доказали, что на основе молекулы ДНК происходит синтез полипептидной белковой молекулы и вывели формулу 1 ген = 1 полипептидная молекула. Позднее это оказалось не совсем так, потому что много генов определяют не белок, а, к примеру, тРНК.

Закономерно встал вопрос: как на основе ДНК информация идет на белковые молекулы? Впервые американец русского происхождения Гамов вывел закономерность: 4 нуклеотида определяют 20 аминокислот. Если 1 нуклеотид будет кодировать 1 аминокислоту (код моноплетен), то можно зашифровать только 4 аминокислоты (4^1=4). Если 2 нуклеотида определяют 1 аминокислоту (код диплетен), то можно зашифровать 16 аминокислот (4^2=16). Если код триплетен, то можно зашифровать 64 аминокислоты (4^3=64).

Впервые американский ученый Нирренберг синтезировал искусственную нуклеиновую кислоту. Она состояла только из У, т. н. полиуридиновая кислота. И в искусственных условиях ему удалось на ее основе получить полипептидную молекулу, которая состояла только из фенилаланина (1 аминокислота). Было принято решение, что УУУ определяет в белке аминокислоту фенилаланин. На ней же удалось получить все 64 варианта кодонов и определить, какую аминокислоту эти кодоны определяют. Были ведены общие свойства генетического кода:

1) генетический код универсален, практически одинаков для всех живых организмов;

2) код триплетен (1 аминокислота = 3 нуклеотида);

3) код не перекрывается (коды идут линейно друг за другом, и нуклеотид из одного кода используется другим);

4) нет разделительных знаков между триплетами;

5) код отличается коллинеарностью (совпадением кодонов иРНК и аминокислот в белке);

6) код является вырожденным, т. е. избыточным, поскольку 64 кодона определяют 20 аминокислот, то некоторые аминокислоты (большинство) имеют 2-3 (иногда даже 4) кодона;

7) из 3 нуклеотидов в кодоне главными являются первые 2, третий может варьировать;

8) в среднем, каждая аминокислота кодируется 3 триплетами;

9) частота использования различных кодонов может быть видоспецифичной, т. е. по частоте кодонов виды могут различаться;

10) инициирование кодонами, т. е. кодонами в начале молекулы ДНК являются УАГ и ГУГ. ОНи указывают начало синтеза полипептидной цепи, а перед ними еще стоит регуляторная часть, с которой полипептидная цепь не синтезируется.

Первая аминокислота — метиамин или формилметиамин. В конце — терминирующие нонсенс-кодоны, они не определяют никакую аминокислоту, а определяют точку конца информации (УАА, УГА, УАГ). За последним стоп-кодоном на 3′-конце иРНК располагаются некодирующие белок последовательности — трейлеры. В состав начального лидерного участка входит последовательность АГГ АГГ, она служит сигналом начала трансляции с иРНК. Ее стали называть последовательностью Шайн-Далгарно. Эта последовательность располагается на 5-7 нуклеотидов левее стартового кодона, она обеспечивает присоединение иРНК к рибосоме.

Имеются существенные отличия РНК прокариот и эукариот. У эукариот РНК более стабильна, это связано с процессами модификации незрелой иРНК. Сразу же после синтеза иРНК на 5′-головном конце образуется т. н. колпачок — кэп. Кэп представляет из себя гуанозин, у которого в 7 положении имеется метильная группа — 7-метилгуанозин. Кроме того, метилируется рибоза. Это формирует 2-й или даже 3-й кэп. Кроме того, к 3′-концу хвостовой части ферментами присоединяется до 200 адениловых остатков. Этот адениловый хвост не кодирует белок. После этого РНК покидает ядро, при этом число адениловых остатков может сокращаться. Установлено, что такие модификации (кэп и хвост) существенно стабилизируют молекулу, и уже клеточные нуклеазы не разрушают эту РНК. У прокариот это отсутствует и после 1 цикла синтеза белка РНК разрушается нуклеазами.

Когда ученые впервые определили, что количество нуклеотидов в гене и количество нуклеотидов в РНК не совпадают, было определено, что иРНК во много раз короче, чем ген. Было установлено, что в гене имеются незначимые участки, их назвали «интроны«; и значимые участки, которые несу информацию о белке, их назвали «экзоны«. Кроме этого, в гене есть спейсеры – регуляторные участки. Оказалось, что из незрелой РНК происходит вырезание интронов и спейсеров, это явление было названо сплайсингом, а все преобразование незрелой РНК в зрелую, образование кэпов, аденилового хвоста, вырезание интронов и сшивание экзонов называется процессингом. Вырезание идет по правилу Шамбона, согласно которому интроны всегда начинаются ГУ и заканчиваются АГ.

Читайте так же:  Питательная маска молочный протеин

Сразу после опубликования работы Уотсона и Крика о структуре молекулы ДНК были высказаны разные идеи о матричном синтезе белка, они предполагали взаимодействие РНК и белковой молекулы, но эта идея была отвергнута. И впервые Френсис Крик пришел к выводу, что прямого контакта между РНК и синтезируемой полипептидной молекулой нет. Он выдвинул адаптерную гипотезу, т. е. должны быть адаптерные молекулы, которые с одной стороны должны соединяться с аминокислотой, а с другой — узнавать кодоны на иРНК.

Впервые американский ученый Хогленд обнаружил, что в клетке аминокислоты соединены с низкомолекулярной РНК, при этом было установлено, что это соединение обусловлено ферментом аминоацил-тРНК-синтетазами (АРСазы).

[1]

Согласно адаптерной гипотезе, функции адаптера осуществляются в 2 этапа:

а) активация аминокислоты;

б)аминоацилирование — соединение тРНК с аминокислотой при посредстве АРСазы

2) трансляция II

а) перенос аминокислоты с помощью тРНК к кодонам иРНК

б) опознание кодона тРНК

тРНК для этого должна обладать следующими сайтами:

1. сайтом, специфичным АРСазе

2. сайтом связывания с кодоном антикодона тРНК

3. сайтом связывания с рибосомой

4. сайтом взаимодействия с различными факторами трансляции II

Таким образом, число тРНК и АРСаз в клетке должно быть не менее 20. Нет прямой связи между тРНК и аминокислотой. Свободная тРНК и аминокислота сцеплены с помощью АРСазы.

тРНК по своему строению напоминает трилистник клевера, при этом у нее есть акцепторный стебель, здесь на 3′-конце имеется кодон А АЦЦ, справа ТYC [ти пси цэ], дигидроуридиновая петля, антикодон внизу.

Впервые тРНК аланиновой аминокислоты была расшифрована Робертом Холли, а затем были расшифрованы и другие тРНК. В настоящее время известно более 300.

тРНК имеет 4 двуцепочечных и 5 одноцепочечных участков, в ней имеются т. н. минорные азотистые основания (дигидроуридин, псевдоуридин, метилинозин, метилурацил). Они не могут образовать двуцепочечные участки и содержатся в одноцепочечных.

Антикодирующая петля состоит из 7 нуклеотидов, с помощью которых тРНК взаимодействует с кодоном иРНК. Дигидроуридиновая петля способствует формированию третичной структуы. Двуцепочечные структуры делят 2 витка. Как ДНК и тРНК имеет Г-образную форму. Найдено много тРНК, несущих 1 аминокислоту, но иеющих разные антикодоны. Это изоакцепторные тРНК. Физическая конфигурация АРСаз повторяет конфигурацию родственной тРНК.

Антикодон тРНК узнает кодон иРНК путем спаривания азотистых оснований, например, дрожжевой аланин тРНК может связываться с 3 кодонами (ГЦУ, ГЦЦ и ГЦА).

Впервые Френсис Крик предположил, что основными являются только первые 2 нуклеотида, а относительно третьего возможна свобода.

Кодоны, различающиеся по одному из первых двух оснований должны узнаваться различными тРНК. Например, УУА и ЦУА оба кодируют лейцин, но считываются разными тРНК. Первое основание антикодона определяет, считывает ли данная тРНК один, два или три типа кодонов. Если это Ц или А, узнается только один кодон, если У и Г, то 2 кодона. Если необычный инозин, то 3 кодона.

Т. о., причина вырожденности кода — неоднозначность спаривания третьего кодона.

Весь процесс биосинтеза белка происходит на рибосомах. Рибосома — это сложная структура диаметром 2 нм, коэффициент седиминтации осаждения 50s, для маленькой — 30s, у прокариот 50s состоит из 34 видов белков, двух молекул РНК, одна 23s, а другая 25s.Маленькая частица имеет 21 белок и 16 РНК. У эукариот рибосомы крупнее. Крупная — 60S, имеет з РНК, 28, 7 и 5S, а малая (40S) имеет 18S-РНК. Все эти компоненты самособираемы. Если биосинтез не происходит, то большая и малая субчастицы плавают в цитоплазме. Отдельно при реконструкции 30s-субчастицы были сделаны выводы:

1) 16s-РНК необходима для сборки и функционирования рибосомы

2) она видоспецифична

3) из 80 белков 6 строго необходимы для сборки.

Опыты Говарда-Динциса показали, что считываются от аминного конца к карбонильному, при этом на иРНК через каждые 8 нуклеотидов сидит новая рибосома, и те рибосомы, которые близко находятся к РНК-полимеразе синтезируют крупные полипептидные молекулы, а которые на конце — малые, т. е. рибосомы ближе к 5′-концу несут самые короткие полипептидные цепи, а к 3′-концу — самые длинные.

После биосинтеза субчастицы распадаются. Первый трансляционный кодон всегда находится на расстоянии не менее 25 нуклеотидов от 5′-конца.

Свойства генетического кода

1. Код триплетен

В молекуле нуклеиновой кислоты одна аминокислота кодируется сочетанием трех последовательно расположенных нуклеотидов (одним триплетом или кодоном).

2. Код универсален

Генетический код един для всех живых организмов — у всех живых организмов от бактерии до человека одни и те же триплеты кодируют одни и те же аминокислоты.

3. Код однозначен (специфичен)

Один триплет (кодон) всегда кодирует только одну аминокислоты.

4. Код избыточен (вырожден)

Многим аминокислотам соответствует не один, а несколько кодонов (триплетов), что повышает надежность хранения и передачи генетической информации при делении клеток.

5. Код не перекрывается

Один нуклеотид не может входить сразу в состав нескольких триплетов в цепи нуклеиновой кислоты, так как считывание информации осуществляется триплет за триплетом и каждый триплет считывается только целиком.

6. Наличие бессмысленных триплетов

В ДНК содержатся сотни генов, и для обозначения начала и конца того или иного гена служат бессмысленные триплеты, так называемые «знаки препинания», которые не кодируют аминокислоты.

Кириленко А. А. Биология. ЕГЭ. Раздел «Молекулярная биология». Теория, тренировочные задания. 2017.

Читайте так же:  Жиросжигатели как принимать мужчинам

Решение задач второго типа. Определение количества аминокислот в белке, нуклеотидов и триплетов в ДНК и РНК.

Справочная информация:

Аминокислоты, необходимые для синтеза белка, доставляются в рибосомы с помощью т-РНК. Каждая молекула т-РНК переносит только одну аминокислоту.

Информация о первичной структуре молекулы белка зашифрована в молекуле ДНК.

Каждая аминокислота зашифрована последовательностью из трех нуклеотидов. Эта последовательность называется триплетом или кодоном.

Пример 1. В про­цес­се транс­ля­ции участ­во­ва­ло 30 мо­ле­кул т-РНК. Опре­де­ли­те число ами­но­кис­лот, вхо­дя­щих в со­став син­те­зи­ру­е­мо­го белка, а также число три­пле­тов и нук­лео­ти­дов в гене, ко­то­рый ко­ди­ру­ет этот белок.

Элементы ответа:

1) Одна т-РНК транс­пор­ти­ру­ет одну ами­но­кис­ло­ту. Так как в син­те­зе белка участ­во­ва­ло 30 т-РНК, белок со­сто­ит из 30 ами­но­кис­лот.

2) Одну ами­но­кис­ло­ту ко­ди­ру­ет три­плет нук­лео­ти­дов, зна­чит, 30 ами­но­кис­лот ко­ди­ру­ет 30 три­пле­тов.

3) Три­плет со­сто­ит из 3 нук­лео­ти­дов, зна­чит ко­ли­че­ство нук­лео­ти­дов в гене, ко­ди­ру­ю­щем белок из 30 ами­но­кис­лот, равно 30х3=90.

Пример 2. В био­син­те­зе по­ли­пеп­ти­да участ­ву­ют мо­ле­ку­лы т-РНК с ан­ти­ко­до­на­ми УГА, АУГ, АГУ, ГГЦ, ААУ. Опре­де­ли­те нук­лео­тид­ную по­сле­до­ва­тель­ность участ­ка каж­дой цепи мо­ле­ку­лы ДНК, ко­то­рый несет ин­фор­ма­цию о син­те­зи­ру­е­мом по­ли­пеп­ти­де, и число нук­лео­ти­дов, со­дер­жа­щих аде­нин (А), гу­а­нин (Г), тимин (Т), ци­то­зин (Ц) в двух­це­по­чеч­ной мо­ле­ку­ле ДНК. Ответ по­яс­ни­те.

Элементы ответа:

1) и-РНК: АЦУ – УАЦ – УЦА – ЦЦГ – УУА (по прин­ци­пу ком­пле­мен­тар­но­сти).

[3]

2) ДНК: 1-ая цепь: ТГА – АТГ – АГТ – ГГЦ – ААТ

2-ая цепь: АЦТ – ТАЦ –ТЦА –ЦЦГ — ТТА

3) ко­ли­че­ство нук­лео­ти­дов: А — 9 (30%), Т — 9 (30%),

так как А=Т; Г — 6 (20%), Ц — 6 (20%), так как Г=Ц.

Пример 3.и-РНК со­сто­ит из 156 нук­лео­ти­дов. Опре­де­ли­те число ами­но­кис­лот, вхо­дя­щих в ко­ди­ру­е­мый ею белок, число мо­ле­кул т-РНК, участ­ву­ю­щих в про­цес­се био­син­те­за этого белка, и ко­ли­че­ство три­пле­тов в гене, ко­ди­ру­ю­щем пер­вич­ную струк­ту­ру белка. Объ­яс­ни­те по­лу­чен­ные ре­зуль­та­ты.

Элементы ответа:

1. Белок со­дер­жит 52 ами­но­кис­ло­ты, т. к. одну ами­но­кис­ло­ту ко­ди­ру­ет один три­плет (156:3).

2. т-РНК транс­пор­ти­ру­ет к месту син­те­за белка одну ами­но­кис­ло­ту, сле­до­ва­тель­но, всего в син­те­зе участ­ву­ют 52 т-РНК.

3. В гене пер­вич­ную струк­ту­ру белка ко­ди­ру­ют 52 три­пле­та, так как каж­дая ами­но­кис­ло­та ко­ди­ру­ет­ся одним три­пле­том.

Пример 4. Ген со­дер­жит 1500 нук­лео­ти­дов. В одной из цепей со­дер­жит­ся 150 нук­лео­ти­дов А, 200 нук­лео­ти­дов Т, 250 нук­лео­ти­дов Г и 150 нук­лео­ти­дов Ц. Сколь­ко нук­лео­ти­дов каж­до­го вида будет в цепи ДНК, ко­ди­ру­ю­щей белок? Сколь­ко ами­но­кис­лот будет за­ко­ди­ро­ва­но дан­ным фраг­мен­том ДНК?

Элементы ответа:

1) В ко­ди­ру­ю­щей цепи ДНК в со­от­вет­ствии с пра­ви­лом ком­пле­мен­тар­но­сти нук­лео­ти­дов будет со­дер­жать­ся: нук­лео­ти­да Т — 150, нук­лео­ти­да А — 200, нук­лео­ти­да Ц — 250, нук­лео­ти­да Г — 150. Таким об­ра­зом, всего А и Т по 350 нук­лео­ти­дов, Г и Ц по 400 нук­лео­ти­дов.

2) Белок ко­ди­ру­ет­ся одной из цепей ДНК.

3) По­сколь­ку в каж­дой из цепей 1500/2=750 нук­лео­ти­дов, в ней 750/3=250 три­пле­тов. Сле­до­ва­тель­но, этот уча­сток ДНК ко­ди­ру­ет 250 ами­но­кис­лот.

Пример 5. Фрагмент молекулы и-РНК состоит из 87 нуклеотидов. Определите число нуклеотидов двойной цепи ДНК, число триплетов матричной цепи ДНК и число нуклеотидов в антикодонах всех т-РНК, которые участвуют в синтезе белка. Ответ поясните.

Элементы ответа:

1) двойная цепь ДНК содержит 87 х 2 = 174 нуклеотида, так как молекула ДНК состоит из двух цепей;

2) матричная цепь ДНК содержит 87: 3 = 29 триплетов, так как триплет содержит три нуклеотида;

3) в антикодонах всех т-РНК содержится 87 нуклеотидов.

Видео (кликните для воспроизведения).

Пример 6.Сколько нуклеотидов содержит ген (обе цепи ДНК), в котором запрограммирован белок из 520 аминокислот? Какую он имеет длину (расстояние между нуклеотидами в ДНК составляет 0,34 нм)? Какое время понадобиться для синтеза этого белка, если скорость передвижения рибосомы по и-РНК составляет 6 триплетов в секунду?

Элементы ответа:

1) одну аминокислоту кодирует тройка нуклеотидов — число нуклеотидов в двух цепях: 520 х 3 х 2 = 3120;

2) длина гена: 1560 х 0,34 = 530,4 нм (определяется по одной цепи, так как цепи располагаются параллельно);

3) время синтеза: 1560 : 6 = 260 с (4,3 мин.).

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Учись учиться, не учась! 10126 —

| 7766 — или читать все.

185.189.13.12 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

[2]

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Тема 2.10. Реализация наследственной информации в клетке. — 10-11 класс, Сивоглазов (рабочая тетрадь часть 1)

1. Дайте определения понятий.
Генетический код – набор сочетаний из трех нуклеотидов, кодирующих 20 типов аминокислот, входящих в состав белка.
Триплет – три стоящих подряд нуклеотида.
Антикодон – участок в тРНК, состоящий из трех неспаренных нуклеотидов, специфически связывающийся с кодоном мРНК.
Транскрипция – процесс синтеза РНК с использованием ДНК в качестве матрицы, происходящий во всех живых клетках.
Трансляция – процесс синтеза белка из аминокислот на матрице иРНК (мРНК), осуществляемый рибосомой.

2. Сравните понятия «генетическая информация» и «генетический код». В чем их принципиальные отличия?
Генетическая информация – информация о строении белков, закодированная с помощью последовательности нуклеотидов – генетического кода – в генах.
Иными словами, генетический код – принцип записи генетической информации. Информация – это сведения, а код – это то, как сведения передаются.

3. Заполните кластер «Свойства генетического кода».
Свойства: триплетность, однозначность, избыточность, неперекрываемость, полярность, универсальность.

4. В чем заключается биологический смысл избыточности генетического кода?
Так как на 20 аминокислот, входящих в состав белков, приходится 61 кодон, некоторые аминокислоты кодируются более чем одним кодоном (т. н. вырожденность кода).
Такая избыточность повышает надежность кода и всего механизма биосинтеза белка.

Читайте так же:  Сколько стоит протеин для роста

5. Объясните, что такое реакции матричного синтеза. Почему их так называют?
Это синтез сложных полимерных молекул в живых клетках, происходящий на основе закодированной на матрице (молекуле ДНК, РНК) генетической информации клетки. Матричный синтез происходит при репликации ДНК, при транскрипции и трансляции. Он лежит в основе процесса воспроизведения себе подобного.

6. Зарисуйте схематично молекулу тРНК и подпишите ее основные части.

7. Заполните таблицу.

РОЛЬ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В БИОСИНТЕЗЕ БЕЛКА

8. Одна из цепей ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов:
Ц-Т-Т-А-А-Ц-А-Ц-Ц-Ц-Ц-Т-Г-А-Ц-Г-Т-Г-А-Ц-Г-Ц-Г-Г-Ц-Ц-Г
Напишите структуру иРНК, синтезированной на этой цепи. Каким будет аминокислотный состав фрагмента белка, синтезированного на основе этой информации в рибосоме?
иРНК
Г-А-А-У-У-Г-У-Г-Г-Г-Г-А-Ц-У-Г-Ц-А-Ц-У-Г-Ц-Г-Ц-Ц-Г-Г-Ц-
Полипептидная цепь
Глу-ле-трп-гли-лей-гис-цис-ала-гли.

9. Изобразите схематично процесс синтеза белка.

10. Заполните таблицу.

ЭТАПЫ РЕАЛИЗАЦИИ НАСЛЕДСТВЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ В КЛЕТКЕ

11. Прочитайте § 2.10 и подготовьте ответ на вопрос: «Почему расшифровка генетического кода является одним из важнейших научных открытий современности?»
Расшифровка генетического кода, т. е. определение «смысла» каждого кодона и тех правил, по которым считывается генетическая информация, считается одним из наиболее ярких достижений молекулярной биологии.
Доказано, что код универсален для живого. Открытие и расшифровка кода может помочь найти пути лечения различных хромосомных, геномных заболевания, изучить механизм процессов обмена веществ на клеточном и молекулярном уровне.
Стремительно накапливается огромное количество экспериментальных данных. Начался новый этап изучения ДНК. Молекулярная биология обратилась к гораздо более сложным надмолекулярными и клеточным системам. Оказалось возможным подойти к проблемам, связанным с молекулярной генетикой эукариот, с явлениями онтогенеза.

12. Выберите правильный ответ.
Тест 1.
Синтез белка не может происходить:
2) в лизосоме;

Тест 2.
Транскрипция — это:
3) синтез иРНК на ДНК;

Тест 3.
Все аминокислоты, входящие в состав белка, кодируются:
4) 64 триплетами.

Тест 4.
Если для синтеза белка взять рибосомы морского окуня, ферменты и аминокислоты серой вороны, АТФ прыткой ящерицы, иРНК дикого кролика, то будет синтезироваться белок:
4) дикого кролика.

13. Установите соответствие между свойствами генетического кода и их характеристиками.
Свойства генетического кода
1. Триплетность
2. Вырожденность (избыточность)
3. Однозначность
4. Универсальность
5. Неперекрываемость
6. Полярность
Характеристика
A. Каждый нуклеотид входит в состав только одного триплета
Б. Генетический код одинаков у всех живых организмов Земли
B. Одну аминокислоту кодируют три стоящих подряд нуклеотида
Г. Некоторые триплеты определяют начало и конец трансляции
Д. Каждый триплет кодирует только одну определенную аминокислоту
Е. Аминокислота может определяться более чем одним триплетом.

14. Вставьте недостающий элемент.
Нуклеотид – Буква
Триплет – Слово
Ген – Предложение

15. Объясните происхождение и общее значение слова (термина), опираясь на значение корней, его составляющих.

16. Выберите термин и объясните, насколько его современное значение соответствует первоначальному значению его корней.
Выбранный термин – транскрипция.
Соответствие – термин соответствует первоначальному значению, так как идет перенос генетической информации с ДНК на РНК.

17. Сформулируйте и запишите основные идеи § 2.10.
Генетическая информация у живых организмов записан при помощи генетического кода. Код – это набор сочетаний из трех нуклеотидов (триплетов), кодирующих 20 типов аминокислот, входящих в состав белка. Код обладает свойствами:
1. Триплетность
2. Вырожденность (избыточность)
3. Однозначность
4. Универсальность
5. Неперекрываемость
6. Полярность.
Процессы, при помощи которых синтезируются сложные полимерные молекулы в живых клетках, происходят на основе закодированной на матрице (молекуле ДНК, РНК) генетической информации клетки. Матричный синтез – это репликация ДНК, транскрипция и трансляция.

Свойства генетического кода

Свойства генетического кода:

1. генетический код триплетный, т.е. 3 нуклеотида кодируют 1 аминокислоту. Триплет иРНК получил название кодона, а ДНК – генона.

2. генетический код вырожденный, т.е. одна и та же аминокислота может кодироваться несколькими (до 6) триплетами. Ответа на вопрос: «Почему разные аминокислоты кодируются разным числом триплетов» наука не имеет, но биологическое значение этого свойства раскрыто:

· оно позволяет разнообразить генетический материал. Например, один и тот же белок у бактерии E. coli и вируса табачной мозаики записаны разными триплетами.

· разные триплеты неоднозначно распознаются, что влияет на скорость синтеза белка рибосомами.

· повышается надежность кодирования информации

3. Генетический код неперекрывающийся, т.е. нуклеотиды предыдущего триплета не могут быть началом следующего. Считывание идет в одном направлении триплет за триплетом.

4. Генетический код универсален, он един для всех организмов: растений, животных, бактерий и вирусов (исключение – генетический код митохондрий, где несколько кодонов меняют смысл).

5. Генетический код уникален, т.е. один триплет кодирует только одну аминокислоту.

6. Генетический код эволюционно заморожен, т.е. все возможные варианты триплетного генетического кода природой созданы.

Словарь генетического кода.

Первая буква Вторая буква Третья буква
У Ц А Г
У УУУ фен УУЦ УУА лей УУГ УЦУ сер УЦЦ УЦА УЦГ УАУ тир УАЦ УАА-стоп УАГ-стоп УГУ цис УГЦ УГА-стоп УГГ три У Ц А Г
Ц ЦУУ ЦУЦ лей ЦУА ЦУГ ЦУУ ЦЦЦ про ЦЦА ЦЦГ ЦАУ гис ЦАЦ ЦАА глн ЦАГ ЦГУ ЦГЦ ЦГА арг ЦГГ У Ц А Г
А АУУ АУЦ илей АУА АУГ мет АЦУ АЦЦ тре АЦА АЦГ ААУ ААЦ аспн ААА ААГ лиз АГУ АГЦ сер АГА АГГ арг У Ц А Г
Г ГУУ ГУЦ вал ГАУ ГУГ ГЦУ ГЦЦ ГЦА ала ГЦГ ГАУ ГАЦ асп ГАА ГАГ глу ГГУ ГГЦ гли ГГА ГГГ У Ц А Г
Читайте так же:  Работа продавцом спортивного питания

Аминокислоты и их обозначение.

Название кислоты Принятые сокращения Название кислоты Принятые сокращения
Аланин Ала Лейцин Лей
Аргинин Арг Лизин Лиз
Аспаргиновая кислота Асп Метионин Мет
Аспаргин Асн Пролин Про
Валин Вал Серин Сер
Гистидин Гис Тирозин Тир
Глицин Гли Треонин Тре
Глутамин Глн Триптофан Три
Глутаминовая кислота Глу Фенилаланин Фен
Изолейцин Иле Цистеин Цис

Полная расшифровка генетического кода, проведенная М. Ниренбергом, С. Очао и Н.Г. Корана с использованием бесклеточных систем, содержащих рибосомы и специальные синтетически полученные матрицы, была закончена в 1966г. Эта работа показала, что 61 из 64 возможных сочетании трех нуклеотидов (4³=64) кодируют одну из 20 аминокислот. Три кодона – УАА, УГА, УАГ – не кодируют ни одну аминокислоту. Эти кодоны являются стоп – кодонами или терминирующими кодонами. Терминирующие кодоны не всегда однозначно распознаются системой трансляции и поэтому в составе и-РНК они нередко дублируются. Первым (основным) стоп – кодоном обычно является УАА, а на небольшом расстоянии следом за ним располагается УГА или УАГ.

Поскольку число кодирующих триплетов в 3 раза больше числа аминокислотных остатков, многие аминокислоты кодируются несколькими (от 2 до 6) кодонами (вырожденность генетического кода). Только две аминокислоты – метионин и триптофан – кодируются одним кодоном – АУГ и УГГ соответственно.

Вырожденность генетического кода проявляется в том, что для каждой аминокислоты существует более одной тРНК, и одна тРНК может взаимодействовать более чем с одним кодоном иРНК.В связи с преобладающей ролью первых двух букв кодонов (считая с 5′ конца триплета иРНК) генетический код иногда называют квазидуплетным (псевдодуплетным). Эта особенность кода позволяет использовать меньшее число тРНК – вместо 61 вида тРНК всего 31 тРНК в цитоплазме и 22 тРНК в белок синтезирующей системе митохондрий. Это свойство генетического кода лежит в основе защиты живых организмов от проявления примерно 30% мутаций за счет уоблинг – эффекта. Уоблинг – эффект это такое взаимодействие кодона иРНК и антикодона тРНК, при котором два первых нуклеотида кодона и антикодона строго комплементарны, а третий может колебаться.

Взаимодействие иРНК и тРНК в норме и при уоблинг – эффекте.

Норма Мутация
и-РНК ГУУ ГУГ
т-РНК ЦАА ЦАА
АК Лейцин Лейцин

Как видно из таблицы 4, несмотря на то, что в результате мутации в иРНК произошла замена 3 нуклеотида Уна Г, в аминокислотную цепь благодаря уоблинг – эффекту встраивается одна и та же аминокислота, т.е. нет изменений в аминокислотной цепи, следовательно нет в белке и признаке. В настоящее время нет никаких данных о том, что когда — либо на Земле существовали организмы с другим кодом или другими аминокислотами. Очевидно, генетический код тщательно сохраняется в эволюции и изменения в коде и рибосомальном аппарате клеток сильно заторможен.

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2019 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.002 с) .

Что такое генетический код

Генетический, или биологический, код является одним из универсальных свойств живой природы, доказывающим единство ее происхождения. Генетический кодэто способ кодирования последовательности аминокислот полипептида с помощью последовательности нуклеотидов нуклеиновой кислоты ( информационной РНК или комплиментарного ей участка ДНК, на котором синтезируется иРНК).

Встречаются другие определения. Генетический код — это соответствие каждой аминокислоте (входящей в состав белков живого) определенной последовательности трех нуклеотидов. Генетический код — это зависимость между основаниями нуклеиновых кислот и аминокислотами белка.

В научной литературе под генетическим кодом не понимают последовательность нуклеотидов в ДНК у какого-либо организма, определяющую его индивидуальность. Неверно считать, что у одного организма или вида код один, а у другого — другой. Генетический код — это то, как кодируются аминокислоты нуклеотидами (т. е. принцип, механизм); он универсален для всего живого, одинаков для всех организмов. Поэтому некорректно говорить, например, «Генетический код человека» или «Генетический код организма», что нередко используется в околонаучной литературе и фильмах. В данных случаях обычно имеется в виду геном человека, организма и др.

Разнообразие живых организмов и особенностей их жизнедеятельности обусловлено в первую очередь разнообразием белков. Специфическое строение белка определяется порядком и количеством различных аминокислот, входящих в его состав. Последовательность аминокислот пептида зашифрована в ДНК с помощью биологического кода. С точки зрения разнообразия набора мономеров, ДНК более примитивная молекула, чем пептид. ДНК представляет собой различные варианты чередования всего четырех нуклеотидов. Это долгое время мешало исследователям рассматривать ДНК как материал наследственности.

Как кодируются аминокислоты нуклеотидами

1) Нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) — это полимеры, состоящие из нуклеотидов. В каждый нуклеотид может входить одно из четырех азотистых оснований: аденин (А, еn: A), гуанин (Г, G), цитозин (Ц, en: C), тимин (T, en: Т). В случае РНК тимин заменяется на урацил (У, U).

При рассмотрении генетического кода принимают во внимание только азотистые основания. Тогда цепочку ДНК можно представить в виде их линейной последовательности. Например:

Комплиментарный данному коду участок иРНК будет таким:

2) Белки (полипептиды) — это полимеры, состоящие из аминокислот. В живых организмах для построения полипептидов используется 20 аминокислот (еще несколько очень редко). Для их обозначения тоже можно использовать одну букву (хотя чаще используют три — сокращение от названия аминокислоты).

Аминокислоты в полипептиде соединены между собой пептидной связью также линейно. Например, пусть имеется участок белка со следующей последовательностью аминокислот (каждая аминокислота обозначается одной буквой):

3) Если стоит задача закодировать каждую аминокислоту с помощью нуклеотидов, то она сводится к тому, как с помощью 4 букв закодировать 20 букв. Это можно сделать, сопоставляя буквам 20-ти буквенного алфавита слова, составленные из нескольких букв 4-х буквенного алфавита.

Читайте так же:  Сколько стоит протеин для роста мышц

Если одну аминокислоту кодировать одним нуклеотидом, то можно закодировать только четыре аминокислоты.

Если каждой аминокислоте сопоставлять два подряд идущих в цепи РНК нуклеотида, то можно закодировать шестнадцать аминокислот. Действительно, если имеется четыре буквы (A, U, G, C), то количество их разных парных комбинаций будет 16: (AU, UA), (AG, GA), (AC, CA), (UG, GU), (UC, CU), (GC, CG), (AA, UU, GG, CC). [Скобки используются для удобства восприятия.] Это значит, что таким кодом (двухбуквенным словом) можно закодировать только 16 разных аминокислот: каждой будет соответствовать свое слово (два подряд идущих нуклеотида).

Из математики формула, позволяющая определить количество комбинаций, выглядит так: a b = n. Здесь n — количество разных комбинаций, a — количество букв алфавита (или основание системы счисления), b — количество букв в слове (или разрядов в числе). Если подставить в эту формулу 4-х буквенный алфавит и слова, состоящие из двух букв, то получим 4 2 = 16.

Если в качестве кодового слова каждой аминокислоты использовать три подряд идущих нуклеотида, то можно закодировать 4 3 = 64 разных аминокислот, так как 64 разных комбинации можно составить из четырех букв, взятых по три (например, AUG, GAA, CAU, GGU и т. д.). Это уже больше, чем достаточно для кодирования 20 аминокислот.

Именно трехбуквенный код используется в генетическом коде. Три подряд идущих нуклеотида, кодирующих одну аминокислоту, называются триплетом (или кодоном ).

Каждой аминокислоте сопоставляется определенный триплет нуклеотидов. Кроме того, поскольку комбинаций триплетов с избытком перекрывают количество аминокислот, то многие аминокислоты кодируются несколькими триплетами.

Три триплета не кодируют ни одну из аминокислот (UAA, UAG, UGA). Они обозначают конец трансляции и называются стоп-кодонами (или нонсенс-кодонами).

Триплет AUG кодирует не только аминокислоту метионин, но и инициирует трансляцию (играет роль старт-кодона).

Ниже приведены таблицы соответствия аминокислот триплетам нуклеоитидов. По первой таблице удобно определять по заданному триплету соответствующую ему аминокислоту. По второй — по заданной аминокислоте соответствующие ей триплеты.

Рассмотрим пример реализации генетического кода. Пусть имеется иРНК со следующим содержанием:

Разобьем последовательность нуклеотидов на триплеты:

Сопоставим каждому триплету кодируемую им аминокислоту полипептида:

Метионин — Аспаргиновая кислота — Серин — Треонин — Триптофан — Лейцин — Лейцин — Лизин — Аспарагин — Глутамин

Последний триплет является стоп-кодоном.

Свойства генетического кода

Свойства генетического кода во многом являются следствием способа кодирования аминокислот.

Первое и очевидное свойство — это триплетность. Под ним понимают тот факт, что единицей кода является последовательность из трех нуклеотидов.

Важным свойством генетического кода является его неперекрываемость. Нуклеотид, входящий в один триплет, не может входить в другой. То есть последовательность AGUGAA можно прочитать только как AGU-GAA, но нельзя, например, так: AGU-GUG-GAA. Т. е. если пара GU входит в один триплет, она не может уже быть составной частью другого.

Под однозначностью генетического кода понимают то, что каждому триплету соответствует только одна аминокислота. Например, триплет AGU кодирует аминокислоту серин и больше никакую другую. Данному триплету однозначно соответствует только одна аминокислота.


С другой стороны, одной аминокислоте может соответствовать несколько триплетов. Например, тому же серину, кроме AGU, соответствует кодон AGC. Данное свойство называется вырожденностью генетического кода. Вырожденность позволяет оставлять многие мутации безвредными, так как часто замена одного нуклеотида в ДНК не приводит к изменению значения триплета. Если внимательно посмотреть на таблицу соответствия аминокислот триплетам, то можно увидеть, что, если аминокислота кодируется несколькими триплетами, то они зачастую различаются последним нуклеотидом, т. е. он может быть любым.

Также отмечают некоторые другие свойства генетического кода (непрерывность, помехоустойчивость, универсальность и др.).

Найдите ошибки в тексте. Напишите правильный ответ.
1. Генетическая информация хранится в виде последовательности нуклеотидов в молекулах нуклеиновых кислот.
2. В процессе трансляции в клетках млекопитающих она передаётся от ДНК к и-РНК
3. Генетический код записан на языке и-РНК и состоит из 4 нуклеотидов
4. Каждая аминокислота кодируется только одним кодоном
5. Каждый кодон шифрует только одну аминокислоту
6. Генетический код универсален для всех живых существ Земли

Ответ оставил Гость

1. Генетическая информация хранится в виде последовательности нуклеотидов в молекулах нуклеиновых кислот. — верно

2. В процессе трансляции в клетках млекопитающих она передаётся от ДНК к и-РНК — неверно
Правильный ответ: Трансляция это синтез полипептидной цепи

3. Генетический код записан на языке и-РНК и состоит из 4 нуклеотидов — неверно.
Правильно так: Код триплетный,то есть нуклеотидов всего 4,но 1 аминокислоту кодирует 3 нуклеотида.

4. Каждая аминокислота кодируется только одним кодоном — верно,т.к. код вырожденный

Видео (кликните для воспроизведения).

5. Каждый кодон шифрует только одну аминокислоту — верно,т.к. код однозначный

6. Генетический код универсален для всех живых существ Земли — верно,т.к. генетический код универсален .

Источники


  1. Бушлякова, Р. Г. Артикуляционная гимнастика с биоэнергопластикой / Р.Г. Бушлякова. — М.: Детство-Пресс, 2011. — 240 c.

  2. Спортивная акробатика; Физкультура и спорт — Москва, 2013. — 238 c.

  3. Юдин Д. Б., Гольштейн Е. Г. Задачи и методы линейного программирования. Математические основы и практические задачи; Либроком — Москва, 2010. — 322 c.
1 аминокислота кодирует 3 нуклеотида
Оценка 5 проголосовавших: 1

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here