Сколько аминокислот кодирует днк

Важная и проверенная информация на тему: "сколько аминокислот кодирует днк" от профессионалов для спортсменов и новичков.

Задачи на количество нуклеотидов

Участок одной из двух цепей молекулы ДНК содержит 300 нуклеотидов с аденином (А), 100 нуклеотидов с тимином (Т), 150 нуклеотидов с гуанином (Г) и 200 нуклеотидов с цитозином (Ц). Какое количество нуклеотидов с А, Т, Г и Ц содержится в двуцепочечной молекуле ДНК? Сколько аминокислот должен содержать белок, кодируемый этим участком молекулы ДНК? Ответ поясните.

Если в одной цепи ДНК 300 А, 100 Т, 150 Г и 200 Ц, то в комплементарной ей цепи, соответственно, 300 Т, 100 А, 150 Ц и 200 Г. Следовательно, в двуцепочечной ДНК 400 А, 400 Т, 350 Г и 350 Ц.

Если в одной цепи ДНК 300 + 100 +150 + 200 = 750 нуклеотидов, значит там 750 / 3 = 250 триплетов. Следовательно, этот участок ДНК кодирует 250 аминокислот.

В одной молекуле ДНК нуклеодиды с тимином (Т) составляют 24% от общего числа нуклеотидов. Определите количество (в %) нуклеотидов с гуанином (Г), аденином (А), цитозином (Ц) в молекуле ДНК и объясните полученные результаты.

Если 24% Т, значит, по принципу комплементарности 24% А. В сумме на А и Т приходится 48%, следовательно, на Г и Ц в сумме приходится 100%-48%=52%. Количество Г равно количеству Ц, 52% / 2 = 26%.

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

Если было 30 тРНК (каждая несла по одной аминокислоте) значит, белок содержит 30 аминокислот. Каждая аминокислота кодируется одним триплетом, следовательно, в гене 30 триплетов. Каждый триплет состоит из 3 нуклеотидов, следовательно, в гене 30х3=90 нуклеотидов.

Белок состоит из 100 аминокислот. Установите, во сколько раз молекулярная масса участка гена, кодирующего данный белок, превышает молекулярную массу белка, если средняя молекулярная масса аминокислоты – 110, а нуклеотида – 300. Ответ поясните.

Молекулярная масса белка из 100 аминокислот 100 х 110 = 11 000. Сто аминокислот кодируется трехстами нуклеотидами, молекулярная масса гена 300 х 300 = 90 000. Следовательно, молекулярная масса гена больше в 90/11= 8,18 раз.

Участок молекулы ДНК содержит 50 нуклеотидов с гуанином (Г). Определите, сколько нуклеотидов с цитозином (Ц) содержится на этом участке, а также их число в каждой из дочерних молекул ДНК, образующихся в процессе репликации. Поясните каждый полученный результат.

Напротив гуанина в двойной цепи ДНК стоит цитозин, следовательно, в исходной молекуле 50 нуклеотидов с цитозином. В результате репликации получаются молекулы ДНК, полностью идентичные материнской, следовательно, в каждой из них тоже будет по 50 молекул цитозина и 50 молекул гуанина.

Биосинтез белка. Генетический код

Наследственная информация – это информация о строении белка (информация о том, какие аминокислоты в каком порядке соединять при синтезе первичной структуры белка).

Информация о строении белков закодирована в ДНК, которая у эукариот входит в состав хромосом и находится в ядре. Участок ДНК (хромосомы), в котором закодирована информация об одном белке, называется ген.

Транскрипция – это переписывание информации с ДНК на иРНК (информационную РНК). иРНК переносит информацию из ядра в цитоплазму, к месту синтеза белка (к рибосоме).

Трансляция – это процесс биосинтеза белка. Внутри рибосомы к кодонам иРНК по принципу комплементарности присоединяются антикодоны тРНК. Рибосома пептидной связью соединяет между собой аминокислоты, принесенные тРНК, получается белок.

Реакции транскрипции, трансляции, а так же репликации (удвоения ДНК) являются реакциями матричного синтеза. ДНК служит матрицей для синтеза иРНК, иРНК служит матрицей для синтеза белка.

Генетический код – это способ, с помощью которого информация о строении белка записана в ДНК.

Свойства генкода

1) Триплетность: одна аминокислота кодируется тремя нуклеотидами. Эти 3 нуклеотида в ДНК называются триплет, в иРНК – кодон, в тРНК – антикодон (но в ЕГЭ может быть и «кодовый триплет» и т.п.)

2) Избыточность (вырожденность): аминокислот всего 20, а триплетов, кодирующих аминокислоты – 61, поэтому каждая аминокислота кодируется несколькими триплетами.

3) Однозначность: каждый триплет (кодон) кодирует только одну аминокислоту.

4) Универсальность: генетический код одинаков для всех живых организмов на Земле.

Задачи на количество нуклеотидов/аминокислот
3 нуклеотида = 1 триплет = 1 аминокислота = 1 тРНК

Задачи на АТГЦ
ДНК иРНК тРНК
А У А
Т А У
Г Ц Г
Ц Г Ц

Сколько аминокислот кодирует днк

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.

Генетический код (иРНК)

Первое основание Второе основание Третье основание
У Ц А Г
У Фен Фен Лей Лей Сер Сер Сер Сер Тир Тир — — Цис Цис — Три У Ц А Г
Ц Лей Лей Лей Лей Про Про Про Про Гис Гис Глн Глн Арг Арг Арг Арг У Ц А Г
А Иле Иле Иле Мет Тре Тре Тре Тре Асн Асн Лиз Лиз Сер Сер Арг Арг У Ц А Г
Г Вал Вал Вал Вал Ала Ала Ала Ала Асп Асп Глу Глу Гли Гли Гли Гли У Ц А Г

Пояснение.

Содержание вер­но­го ответа и ука­за­ния к оцениванию Баллы
1) Нуклеотидная по­сле­до­ва­тель­ность участка тРНК — УАУ-ЦГА-ЦУУ-ГЦЦ-УГА; 2) нуклеотидная по­сле­до­ва­тель­ность кодона ГАА; 3) нуклеотидная по­сле­до­ва­тель­ность антикодона тРНК — ЦУУ, что соответствует ко­до­ну ГАА по пра­ви­лу комплементарности. Примечание. Внимательно читайте условие. Ключевое слово: «Из­вест­но, что все виды РНК син­те­зи­ру­ют­ся на ДНК-мат­ри­це.» В данном задании просят найти тРНК (трилистник), который построен на основе ДНК, а затем уже у нее вычислить местоположение антикодона.
Читайте так же:  Витамин в6 в каких продуктах содержится

Последовательность аминокислот во фрагменте молекулы белка следующая: ФЕН-ГЛУ-МЕТ. Определите, пользуясь таблицей генетического кода, возможные триплеты ДНК, которые кодируют этот фрагмент белка.

Генетический код (иРНК)

Первое основание Второе основание Третье основание
У Ц А Г
У Фен Фен Лей Лей Сер Сер Сер Сер Тир Тир — — Цис Цис — Три У Ц А Г
Ц Лей Лей Лей Лей Про Про Про Про Гис Гис Глн Глн Арг Арг Арг Арг У Ц А Г
А Иле Иле Иле Мет Тре Тре Тре Тре Асн Асн Лиз Лиз Сер Сер Арг Арг У Ц А Г
Г Вал Вал Вал Вал Ала Ала Ала Ала Асп Асп Глу Глу Гли Гли Гли Гли У Ц А Г

Пояснение.

Содержание верного ответа и указания к оцениванию Баллы
1) Аминокислота ФЕН кодируется следующими триплетами иРНК: УУУ или УУЦ, следовательно, на ДНК ее кодируют триплеты ААА или ААГ. 2) Аминокислота ГЛУ кодируется следующими триплетами иРНК: ГАА илиГАГ. Следовательно, на ДНК ее кодируют триплеты ЦТТ или ЦТЦ. 3) Аминокислота МЕТ кодируется триплетом иРНК АУГ. Следовательно, на ДНК ее кодирует триплет ТАЦ.

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.

Пояснение.

Содержание верного ответа и указания к оцениванию Баллы
1) и-РНК: АЦУ – УАЦ – УЦА – ЦЦГ – УУА (по принципу комплементарности). 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.

В биосинтезе белка участвовали т-РНК с антикодонами: УУА, ГГЦ, ЦГЦ, АУУ, ЦГУ. Определите нуклеотидную последовательность участка каждой цепи молекулы ДНК, который несет информацию о синтезируемом полипептиде, и число нуклеотидов, содержащих аденин, гуанин, тимин, цитозин в двухцепочечной молекуле ДНК.

Содержание верного ответа и указания к оцениванию Баллы

1) Антикодоны т-РНК комплементарны кодонам и-РНК, а последовательность нуклеотидов и-РНК комплементарна одной из цепей ДНК.

2) т-РНК: УУА, ГГЦ, ЦГЦ, АУУ, ЦГУ

1 цепь ДНК: ТТА-ГГЦ-ЦГЦ-АТТ-ЦГТ

2 цепь ДНК: ААТ-ЦЦГ-ГЦГ-ТАА-ГЦА.

[1]

3) В молекуле ДНК А=Т=7, число Г=Ц=8.

Белок состоит из 100 аминокислот. Установите, во сколько раз молекулярная масса участка гена, кодирующего данный белок, превышает молекулярную массу белка, если средняя молекулярная масса аминокислоты – 110, а нуклеотида — 300. Ответ поясните.

Содержание верного ответа

(допускаются иные формулировки ответа, не искажающие его смысла)

1) генетический код триплетен, следовательно, белок, состоящий из 100 аминокислот, кодируют 300 нуклеотидов;

2) молекулярная масса белка 100 х 110 = 11000; молекулярная масса гена 300 х 300 = 90000;

[3]

3) участок ДНК тяжелее, чем кодируемый им белок, в 8 раз (90 000/11 000).

Участок молекулы ДНК имеет следующий состав: — Г-А-Т-Г-А-А-Т-А-Г-Т-Г-Ц-Т-Т-Ц. Перечислите не менее 3 последствий, к которым может привести случайная замена седьмого нуклеотида тимина на цитозин (Ц).

Генетический код (иРНК)

Первое основание Второе основание Третье основание
У Ц А Г
У Фен Фен Лей Лей Сер Сер Сер Сер Тир Тир — — Цис Цис — Три У Ц А Г
Ц Лей Лей Лей Лей Про Про Про Про Гис Гис Глн Глн Арг Арг Арг Арг У Ц А Г
А Иле Иле Иле Мет Тре Тре Тре Тре Асн Асн Лиз Лиз Сер Сер Арг Арг У Ц А Г
Г Вал Вал Вал Вал Ала Ала Ала Ала Асп Асп Глу Глу Гли Гли Гли Гли У Ц А Г

Правила поль­зо­ва­ния таблицей

Первый нуклеотид в триплете берется из левого вертикального ряда, второй – из верхнего горизонтального ряда и третий – из правого вертикального. Там, где пересекутся линии, идущие от всех трёх нуклеотидов, и находится искомая аминокислота

Пояснение.

1) про­изой­дет ген­ная му­та­ция — из­ме­нит­ся кодон тре­тьей ами­но­кис­ло­ты;

2) в белке может про­изой­ти за­ме­на одной ами­но­кис­ло­ты на дру­гую, в ре­зуль­та­те из­ме­нит­ся пер­вич­ная струк­ту­ра белка;

3) могут из­ме­нить­ся все осталь­ные струк­ту­ры белка, что по­вле­чет за собой по­яв­ле­ние у ор­га­низ­ма но­во­го при­зна­ка.

Раздел: Общая биология. Метаболизм

Фрагмент рибосомного гена имеет последовательность ЦЦЦТАТГТАТТАЦГГААГАГГЦАТТ. Какова будет последовательность РНК, кодируемая этим участком? К какому классу РНК она будет относиться? Какова будет её функция?

1. Последовательность РНК — ГГГАУАЦАУААУГЦЦУУЦУЦЦГУАА.

2. В рибосоме находится рРНК, образующаяся в процессе транскрипции с данного участка ДНК.

[2]

3. Она участвует в синтезе белка, связывает иРНК с рибосомой.

В результате мутации во фрагменте молекулы белка аминокислота треонин (тре) заменилась на глутамин (глн). Определите аминокислотный состав фрагмента молекулы нормального и мутированного белка и фрагмент мутированной иРНК, если в норме иРНК имеет последовательность: ГУЦАЦАГЦГАУЦААУ. Ответ поясните. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.

Генетический код: описание, характеристики, история исследования

Каждый живой организм обладает особым набором белков. Определенные соединения нуклеотидов и их последовательность в молекуле ДНК образуют генетический код. Он передает информацию о строении белка. В генетике была принята определенная концепция. Согласно ей, одному гену соответствовал один фермент (полипептид). Следует сказать, что исследования о нуклеиновых кислотах и белках проводились в течение достаточно продолжительного периода. Далее в статье подробнее рассмотрим генетический код и его свойства. Будет также приведена краткая хронология исследований.

Терминология

Генетический код – это способ зашифровки последовательности белков аминокислот с участием нуклеотидной последовательности. Этот метод формирования сведений характерен для всех живых организмов. Белки – природные органические вещества с высокой молекулярностью. Эти соединения также присутствуют в живых организмах. Они состоят из 20 видов аминокислот, которые называются каноническими. Аминокислоты выстроены в цепочку и соединены в строго установленной последовательности. Она определяет структуру белка и его биологические свойства. Встречается также несколько цепочек аминокислот в белке.

Дезоксирибонуклеиновая кислота – это макромолекула. Она отвечает за передачу, хранение и реализацию наследственной информации. ДНК использует четыре азотистых основания. К ним относятся аденин, гуанин, цитозин, тимин. РНК состоит из тех же нуклеотидов, кроме того из них, в составе которого находится тимин. Вместо него присутствует нуклеотид, содержащий урацил (U). Молекулы РНК и ДНК представляют собой нуклеотидные цепочки. Благодаря такой структуре образовываются последовательности – «генетический алфавит».

Читайте так же:  Какой протеин лучше для мужчин

Реализация информации

Синтез белка, который кодируется геном, реализовывается при помощи объединения мРНК на матрице ДНК (транскрипции). Также происходит передача генетического кода в последовательность аминокислот. То есть имеет место синтез полипептидной цепи на мРНК. Для зашифровки всех аминокислот и сигнала окончания белковой последовательности достаточно 3-х нуклеотидов. Эта цепь называется триплетом.

История исследования

Изучение белка и нуклеиновых кислот проводилось длительное время. В середине 20 века, наконец, появились первые идеи о том, какую природу имеет генетический код. В 1953 году выяснили, что некоторые белки состоят из последовательностей аминокислот. Правда, тогда еще не могли определить их точное количество, и по этому поводу велись многочисленные споры. В 1953 году авторами Уотсоном и Криком было опубликовано две работы. Первая заявляла о вторичной структуре ДНК, вторая говорила о ее допустимом копировании при помощи матричного синтеза. Кроме того, был сделан акцент на то, что конкретная последовательность оснований – это код, несущий наследственную информацию. Американский и советский физик Георгий Гамов допустил гипотезу кодирования и нашел метод ее проверки. В 1954 году была опубликована его работа, в ходе которой он выдвинул предложение установить соответствия между боковыми аминокислотными цепями и «дырами», имеющими ромбообразную форму, и использовать это как механизм кодирования. Потом его назвали ромбическим. Разъясняя свою работу, Гамов допустил, что генетический код может являться триплетным. Труд физика стал одним из первых среди тех, которые считались близкими к истине.

Классификация

По истечении нескольких лет предлагались различные модели генетических кодов, представляющие собой два вида: перекрывающиеся и неперекрывающиеся. В основе первой было вхождение одного нуклеотида в состав нескольких кодонов. К ней принадлежит треугольный, последовательный и мажорно-минорный генетический код. Вторая модель предполагает два вида. К неперекрывающимся относятся комбинационный и «код без запятых». В основе первого варианта лежит кодировка аминокислоты триплетами нуклеотидов, и главным является его состав. Согласно «коду без запятых», определенные триплеты соответствуют аминокислотам, а остальные нет. В этом случае считалось, что при расположении любых значащих триплетов последовательно другие, находящиеся в иной рамке считывания, получатся ненужными. Ученые полагали, что существует возможность подбора нуклеотидной последовательности, которая будет удовлетворять этим требованиям, и что триплетов ровно 20.

Отличительные особенности

К свойствам генетического кода относятся:

  1. Триплетность. Последовательность трех нуклеотидов является значащей единицей кода.
  2. Непрерывность. Триплеты не имеют знаков препинания, наблюдается непрерывное считывание информации.
  3. Неперекрываемость. Нуклеотид входит в состав только одного триплета. У некоторых генов вирусов, бактерий и митохондрий кодируется несколько белков, и происходит считывание со сдвигом рамки.
  4. Однозначность. Конкретный кодон соответствует не больше чем одной аминокислоте. Правда, UGA у Euplotescrassus может кодировать цистеин и силеноцистеин.
  5. Вырожденность. Конкретной аминокислоте соответствует несколько кодонов.
  6. Универсальность. Генетический код действует по одному принципу в организмах различной сложности. В этом заключается суть генной инженерии. Однако существуют некоторые исключения.
  7. Помехоустойчивость. Мутационные замены нуклеотидов бывают консервативными и радикальными. Первые не приводят к смене класса кодируемой аминокислоты. Радикальные мутации изменяют класс кодируемой аминокислоты.
Видео (кликните для воспроизведения).

Впервые отклонение генетического кода от стандартного было обнаружено в 1979 году во время изучения генов митохондрий в организме человека. Далее выявили еще подобные варианты, в том числе множество альтернативных митохондриальных кодов. К ним относятся расшифровка стоп-кодона УГА, используемого в качестве определения триптофана у микоплазм. ГУГ и УУГ у архей и бактерий нередко применяются в роли стартовых вариантов. Иногда гены кодируют белок со старт-кодона, отличающийся от стандартно используемого этим видом. Кроме того, в некоторых белках селеноцистеин и пирролизин, которые являются нестандартными аминокислотами, вставляются рибосомой. Она прочитывает стоп-кодон. Это зависит от последовательностей, находящихся в мРНК. В настоящее время селеноцистеин считается 21-ой, пирролизан – 22-ой аминокислотой, присутствующей в составе белков.

Общие черты генетического кода

Однако все исключения являются редкостью. У живых организмов в основном генетический код имеет ряд общих признаков. К ним относятся состав кодона, в который входят три нуклеотида (два первых принадлежат к определяющим), передача кодонов тРНК и рибосомами в аминокислотную последовательность.

Генетический код

Первые представления о том, каким образом в генах закодирована наследственная информация, изложил Ф. Крик в своей «гипотезе последовательности», согласно которой последовательность аминокислот в полипептидной цепи определяется последовательностью элементов в гене. Экспериментальные подтверждения данная гипотеза получила уже после расшифровки генетического кода в экспериментах Ч. Яновского. Чарльз Яновский в 1964 г. показал совпадение относительного положения индуцированных мутаций в гене trpA E.coli и аминокислотных замен в кодируемом этим геном ферменте — триптофан-синтетазе. Таким образом, была доказана колинеарностьструктуры гена и кодируемого им полипептида.

Тем не менее молекулярные основы этой колинеарности были вовсе не очевидны, поскольку все разнообразие аминокислот в полипептидах описывается значением 20, а разнообразие нуклеотидов в ДНК —значением 4. Таким образом, один нуклеотид никак не может кодировать одну аминокислоту в пептиде.

Эксперименты Ф. Крика и его соавторов по исследованию мутаций у бактериофага Т4 кишечной палочки позволили прийти к заключению, что каждая аминокислота кодируется тремя нуклеотидами, т. е. генетический код триплетный. Этот вывод следовал из наблюдения, что мутации, сопровождающиеся вставками или выпадениями (делециями) одного либо двух нуклеотидов из генома Т4, приводили к образованию аномальных белков с нарушенной функцией. Наоборот, вставки или делеции трех нуклеотидов сопровождались часто незначительными изменениями в составе белков, в результате чего последние сохраняли активность. Крик и Бреннер заключили, что генетический код считывается дискретными единицами по 3 нуклеотида. В таком случае вставка (делеция) триплета нуклеотидов должна приводить к добавлению (изъятию) всего одной аминокислоты из состава соответствующего полипептида. В ситуации, когда вставка (делеция) нуклеотидов совершается в количестве, не кратном трем, должен происходить сдвиг «рамки считывания» и последовательность аминокислот в белке должна полностью меняться.

Таким образом, генетический код — триплетный, т. е. положение каждой аминокислоты в полипептиде задается последовательностью из трех нуклеотидов, которая носит название кодон. Поскольку число разных нуклеотидов в ДНК равно четырем, то количество возможных вариантов триплетов нуклеотидов будет описываться количеством: 4 *4 * 4 = 64. 61 из 64 триплетов кодируют аминокислоты, причем каждый триплет — только одну аминокислоту, а три оставшихся кодона служат сигналами окончания (терминации) трансляции (рис. 1.7). Эти кодоны называют стоп (stop)-кодонами или нонсенс-кодонами, поскольку они не определяют никакой аминокислоты. Помимо этого, два кодирующих триплета (чаще ATG — для Met, иногда GTG — для Val) выполняют двойную функцию: кодируют аминокислоты метионин или валин и служат стартовыми кодонами, на которых начинается процесс трансляции (рис. 1.7).

Читайте так же:  Из скольких аминокислот состоит белок

Особенностью генетического кода является то, что в нем отсутствуют запятые, т. е. нет знаков, отделяющих один кодон от другого. При этом генетический код не перекрывается в пределах одной рамки считывания, а рамка считывания задается первым «читаемым» нуклеотидом (рис. 1.8). Максимальное количество рамок считывания в гене — 3, столько же, сколько и «букв» в коде.

Для большинства клеточных организмов характерна реализация лишь одной рамки считывания, в то время как у некоторых вирусов их может быть две или даже три.

Направление чтения закодированной записи осуществляется от 5’-конца к 3’-концу мРНК, являющейся транскриптом «+»-цепи ДНК, считанным с нее в направлении 5’ → 3’. Первый с 5’-конца кодон отвечает N-концевой аминокислоте полипептидной цепи. Следовательно, белки синтезируются от N-конца к С-концу (рис. 1.8).

Еще одним свойством генетического кода является его вырожденность. Это означает, что одна аминокислота может кодироваться более чем одним триплетом нуклеотидов. С другой стороны, код не является двусмысленным: каждый кодон кодирует только одну аминокислоту. Такая закономерность выражается в том, что если известна последовательность нуклеотидов в ДНК, то с ее помощью легко узнать последовательность аминокислот в белке; наоборот, известную последовательность аминокислот нельзя однозначно перевести в нуклеотидную последовательность ДНК. Вырожденность генетического кода, как правило, приводит к тому, что у кодонов, определяющих одну и ту же аминокислоту, реально распознаются только первые два нуклеотида, а третий может не иметь значения.

Для объяснения этого феномена Крик предложил гипотезу «качания» (от англ. wobble), которая впоследствии подтвердилась, и в настоящее время называется правилом неоднозначного соответствия. Согласно этому правилу, cоответствие третьего нуклеотида в кодоне мРНК первому нуклеотиду в антикодоне тРНК является нестрогим, поскольку часто первое положение в антикодоне тРНК занимает минорный нуклеотид, содержащий в качестве азотистого основания инозин. Инозин может образовывать водородные связи с урацилом, цитозином или аденином, находящимися в кодоне в третьем положении. Существование такого механизма позволяет клетке иметь меньше 61 разной тРНК, поскольку многие тРНК способны узнавать до трех кодонов.

Генетический код универсален. Это свойство кода состоит в том, что любая молекула мРНК при трансляции в клетке любого организма приведет к синтезу полипептида с одинаковой последовательностью аминокислот. Данное правило, однако, имеет исключения, которые касаются генетического кода ДНК митохондрий. Большей частью и здесь используется основной «генетический словарь», но, например, в митохондриях млекопитающих кодон UGA в мРНК «читается» как триптофан, и в пептид в соответствующее положение включается триптофан, в то время как в ядерной мРНК данный кодон служит стоп-кодоном (рис. 1.7) и на нем заканчивается процесс трансляции. Наоборот, в митохондриях млекопитающих триплеты нуклеотидов AGA и AGG прочитываются как сигналы терминации, а в ядре они кодируют аминокислоту аргинин. В митохондриях других организмов могут встречаться иные отклонения от универсального для ядерной ДНК генетического кода.

Структура триплетов нуклеотидов коррелирует с химическими свойствами кодируемых ими аминокислот. Так, все кодоны с уридилатом во втором положении кодируют аминокислоты с гидрофобной боковой цепью: фенилаланин, лейцин, изолейцин, валин, метионин. Если исключить терминирующие кодоны, то наличие аденилата во втором положении определяет полярную или заряженную боковую цепь (тирозин, гистидин, глютамин, аспарагин, лизин, глютаминовая и аспарагиновая кислоты) . К тому же кодоны для большинства гидрофобных аминокислот различаются только одним нуклеотидом (рис. 1.7). Аналогичная ситуация наблюдается и для кодонов серина и треонина (их боковые группы содержат гидроксил) или аланина и глицина (имеют наименее сложно устроенные боковые группы). Таким образом, генетический код устроен так, что при замене нуклеотидов даже в первой или второй позиции некоторых кодонов в полипептид включается структурно родственная aминокислота, сводя тем самым к минимуму нарушения во вторичной структуре белка.

Расшифровка генетического кода осуществлена Ниренбергом и Кораной в начале 60-х годов прошлого столетия. В ходе первых экспериментов в бесклеточную систему для синтеза белка, содержащую все необходимые компоненты, в качестве мРНК вносили искусственно синтезированные гомополинуклеотиды: полиуридилат, полицитидилат и др. Синтезированные в таких условиях полипептиды подвергали аминокислотному анализу и установили, что на мРНК, представляющей собой poly(U) (т. е. UUUUUU…), синтезируется полифенилаланин, на poly(С) — полипролин и т. д. Таким образом, можно было заключить, что триплет нуклеотидов UUU кодирует аминокислоту фенилаланин, а ССС — пролин. Окончательную расшифровку всех 64 кодонов удалось осуществить с использованием в бесклеточных системах трансляции синтетических полирибонуклеотидов с известными повторяющимися последовательностями. Эти регулярные сополимеры удалось получить благодаря комбинированию методов органического и ферментативного синтеза.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Генетический код. Свойства генетического кода.

Генетический код – единая система записи наследственной информации в молекулах нуклеиновых кислот в виде последовательности нуклеотидов. Генетический код основан на использовании алфавита, состоящего всего из четырех букв А, Т, Ц, Г, соответствующих нуклеотидам ДНК. Всего 20 видов аминокислот. Из 64 кодонов три – УАА, УАГ, УГА – не кодируют аминокислот, они были названы нонсенс-кодонами,выполняют функцию знаков- препинания. Кодо́н (кодирующий тринуклеотид) — единица генетического кода, тройка нуклеотидных остатков (триплет) в ДНК или РНК, кодирующих включение одной аминокислоты. Сами гены не принимают участие в синтезе белка. Посредником между геном и белком является иРНК. Структура генетического кода характеризуется тем, что он является триплетным, т. е. состоит из триплетов (троек) азотистых оснований ДНК, получивших название кодонов. Из 64

Свойства ген. кода
1) Триплетность: одна аминокислота кодируется тремя нуклеотидами. Эти 3 нуклеотида в ДНК
называются триплет, в иРНК – кодон, в тРНК – антикодон.
2) Избыточность (вырожденность): аминокислот всего 20, а триплетов, кодирующих аминокислоты 61, поэтому каждая аминокислота кодируется несколькими триплетами.
3) Однозначность: каждый триплет (кодон) кодирует только одну аминокислоту.
4) Универсальность: генетический код одинаков для всех живых организмов на Земле.
5.) непрерывность и непререкаемость кодонов при считывании. Это означает, что последовательность нуклеотидов считывается триплет за триплетом без пропусков, при этом соседние триплеты не перекрывают друг друга.

Генетический потенциал человека ограничен во времени, причем довольно жестко. Если пропустить срок ранней социализации, он угаснет, не успев реализоваться. Ярким примером этого утверждения являются многочисленные случаи, когда младенцы силой обстоятельств попадали в джунгли и проводили среди зверей несколько лет. После возвращения их в человеческое сообщество они не могли уже в полной мере наверстать упущенное: овладеть речью, приобрести достаточно сложные навыки человеческой деятельности, у них плохо развивались психические функции человека. Это и есть свидетельство того, что характерные черты человеческого поведения и деятельности приобретаются только через социальное наследование, только через передачу социальной программы в процессе воспитания и обучения.

Читайте так же:  Сколько аминокислот кодирует 300 нуклеотидов

Одинаковые генотипы (у однояйцевых близнецов), оказавшись в различных средах, могут давать различные фенотипы. С учетом всех факторов воздействия фенотип человека можно представить состоящим из нескольких элементов.

К ним относятся: биологические задатки, кодируемые в генах; среда (социальная и природная); деятельность индивида; ум (сознание, мышление).

Взаимодействие наследственности и среды в развитии человека играет важную роль на протяжении всей его жизни. Но особую важность оно приобретает в периоды формирования организма: эмбрионального, грудного, детского, подросткового и юношеского. Именно в это время наблюдается интенсивный процесс развития организма и формирования личности.

Наследственность определяет то, каким может стать организм, но развивается человек под одновременным влиянием обоих факторов — и наследственности, и среды. Сегодня становится общепризнанным, что адаптация человека осуществляется под влиянием двух программ наследственности: биологической и социальной. Все признаки и свойства любого индивида являются результатом взаимодействия его генотипа и среды. Поэтому каждый человек есть и часть природы, и продукт общественного развития.

91. Комбинативная изменчивость. Значение комбинативной изменчивости в обеспечении генотипического разнообразия людей: Системы браков. Медико-генетические аспекты семьи.
Комбинативная изменчивость
связана с получением новых сочетаний генов в генотипе. Достигается это в результате трех процессов: а) независимого расхождения хромосом при мейозе; б) случайного их сочетания при оплодотворении; в) рекомбинации генов благодаря Кроссинговеру. Сами наследственные факторы (гены) при этом не изменяются, но возникают их новые сочетания, что приводит к появлению организмов с другими генотипическими и фенотипическими свойствами. Благодаря комбинативной изменчивости создаётся разнообразие генотипов в потомстве, что имеет большое значение для эволюционного процесса в связи с тем, что: 1) увеличивается разнообразие материала для эволюционного процесса без снижения жизнеспособности особей; 2) расширяются возможности приспособления организмов к изменяющимся условиям среды и тем самымобеспечивается выживание группы организмов (популяции, вида) в цело

Состав и частота аллелей у людей, в популяциях во многом зависят от типов браков. В связи с этим изучение типов браков и их медико-генетических последствий имеет важное значение.

Браки могут быть: избирательными, неизбирательными.

К неизбирательным

относятся панмиксные браки. Панмиксия (греч.nixis – смесь) – сводные браки между людьми с различными генотипами.

Избирательные браки

: 1.Аутбридинг – браки между людьми, не имеющими родственных связей по заранее известным генотипом, 2.Инбридинг – браки между родственниками, 3.Положительно-ассортативные – браки между индивидами со сходными фенотипами между (глухонемыми, низкорослые с низкорослыми, высокие с высокими, слабоумные со слабоумными и др.). 4.Отрицательно-ассортативные-браки между людьми с несходными фенотипами (глухонемые-нормальные; низкорослые-высокие; нормальные – с веснушками и др.). 4.Инцесты – браки между близкими родственниками (между братом и сестрой).

Инбредные и инцестные браки во многих странах запрещены законом. К сожалению, встречаются регионы с высокой частотой инбредных браков. До недавнего времени частота инбредных браков в некоторых регионах Центральной Азии достигала 13-15%.

Медико-генетическое значение

инбредных браков весьма отрицательное. При таких браках наблюдается гомозиготизация, частота аутосомно-рецессивных болезней увеличивается в 1,5-2 раза. В инбредных популяциях наблюдается инбредная депрессия, т.е. резко возрастает частота возрастает частота неблагоприяиных рецессивных аллелей, увеличивается детская смертность. Положительно-ассортативные браки тоже приводят к подобным явлениям. Аутбридинги имеют положительное значение в генетическом отношении. При таких браках наблюдается гетерозиготизация.

При всех недостатках современной оценки радиогенетического эффекта не остается сомнений в серьезности генетических последствий, ожидающих человечество в случае бесконтрольного повышения радиоактивного фона в окружающей среде. Опасность дальнейших испытаний атомного и водородного оружия очевидна.
В тоже время применение атомной энергии в генетике и селекции позволяет создать новые методы управления наследственностью растений, животных и микроорганизмов, глубже понять процессы генетической адаптации организмов. В связи с полетами человека в космическое пространство возникает необходимость исследовать влияние космической реакции на живые организмы.

99. Кариотип и идиограмма человека. Характеристика кариотипа человека в норме
и патологии.

Кариоти́п
— совокупность признаков (число, размеры, форма и т. д.) полного набора хромосом,
присущая клеткам данного биологического вида (видовой кариотип), данного организма
(индивидуальный кариотип) или линии (клона) клеток.
Для определения кариотипа используют микрофотографию или зарисовку хромосом при микроскопии делящихся клеток.
У каждого человека 46 хромосом, две из которых половые. У женщины это две X хромосомы
(кариотип: 46, ХХ), а у мужчин одна Х хромосома, а другая – Y (кариотип: 46, ХY). Исследование
кариотипа проводится с помощью метода, называемого цитогенетика.
Идиограмма — схематическое изображение гаплоидного набора хромосом организма, которые
располагают в ряд в соответствии с их размерами, попарно в порядке убывания их размеров. Исключение делается для половых хромосом, которые выделяются особо.
Примеры наиболее частых хромосомных патологий.
Синдром Дауна представляет собой трисомию по 21-й паре хромосом.
Синдром Эдвардса и представляет собой трисомиюпо 18-й паре хромосом.
Синдром Патау представляет собой трисомию по 13-й паре хромосом.
Синдром Клайнфельтера представляет собой полисомию по Х хромосоме у мальчиков.

Популяция– элементарная эволюционная структура. В ареале любого вида особи распространены неравномерно. Участки густой концентрации особей перемежаются с пространствами, где их не много или же отсутствуют. В результате возникают более или менее изолированные популяции, в которых систематически происходит случайное свободное скрещивание (панмиксия). Скрещивание с другими популяциями происходит очень редко и нерегулярно. Благодаря панмиксии в каждой популяции создается характерный для нее генофонд, отличный от других популяций. Имено популяцию и следует признать элементарной единицей эволюционного процесса

Роль популяций велика, так как практически все мутации происходят внутри нее. Эти мутации, прежде всего, связаны с изолированностью популяций и генофондом, который различается из-за их обособленности друг от друга. Материалом для эволюции служит мутационная изменчивость, которая начинается в популяции и заканчивается образованием вида.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

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.

Читайте так же:  Л карнитин во время беременности

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.

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.

Видео (кликните для воспроизведения).

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

Источники


  1. Сазонов, Андрей Душевные рецепты вкусных блюд при диабете / Андрей Сазонов. — М.: «Издательство АСТ», 0. — 192 c.

  2. Астамирова, Х. Альтернативные методы лечения диабета. Правда и вымысел (+ DVD-ROM): моногр. / Х. Астамирова, М. Ахманов. — М.: Вектор, 2010. — 160 c.

  3. Барановский Андрей Диетология. Руководство; Дашков и Ко, БизнесВолга — Москва, 2008. — 386 c.
Сколько аминокислот кодирует днк
Оценка 5 проголосовавших: 1

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here