Таблица аминокислот и триплетов

Важная и проверенная информация на тему: "таблица аминокислот и триплетов" от профессионалов для спортсменов и новичков.

Таблица аминокислот и триплетов

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД , система «записи» наследств. информации в виде последовательности нуклеотидов в молекулах нуклеиновых к-т. Реализация Г. к. в клетке происходит в два этапа: 1) синтез молекулы матричной, или информационной, РНК (соотв. мРНК, или иРНК) на соответствующем участке ДНК; при этом последовательность нуклеотидов ДНК «переписывается» в нуклеотидную последовательность мРНК (см. Транскрипция ); 2 )синтез белка, при к-ром последовательность нуклеотидов мРНК переводится в соответствующую последовательность аминокислот (см. Трансляция ).

Впервые идея о существовании Г. к. сформулирована А. Дауном и Г. Гамовым в 1952-54, к-рые показали, что последовательность нуклеотидов, однозначно определяющая синтез той или иной аминокислоты, должна содержать не менее трех звеньев. Позднее было доказано, что такая последовательность состоит из трех нуклеотидов, названных кодоном, или триплетом. Т.к. молекулы нуклеиновых к-т, на к-рых происходит синтез мРНК или белка, состоят из остатков только четырех разных нуклеотидов, кодонов, отличающихся между собой, м. б. всего 64.

Все синтезируемые в процессе трансляции белки построены из остатков 20 аминокислот (т. наз. кодируемых). Какой именно кодон ответствен за включение той или иной аминокислоты, можно определить по таблице, в к-рой буквы А, Г, У, Ц обозначают основания, входящие в ну-клеотиды (соотв. аденин, гуанин, урацил, цитозин): в вертикальном ряду слева-в первый нуклеотид кодона, в горизонтальном ряду сверху-во второй, в вертикальном ряду справа-в третий. Трехбуквенные сочетания, напр. фен, сер, лей,-сокращенные назв. аминокислот. Прочерки в таблице означают, что три кодона-УАА, УАГ и УГА в нормальных условиях не кодируют к.-л. аминокислоты. Такие кодоны наз. «бессмысленными», или нонсенс-кодонами. Они являются «сигналами» остановки синтеза полипептидной цепи.

В таблице представлены не все аминокислоты, встречающиеся в белках. В ней нет гидроксипролина и гидроксилизина, содержащихся в коллагене; фосфосерина-компонента всех фосфопротеидов; иодпроизводных тирозина, содержащихся в тиреоглобулине; цистина, к-рый часто встречается в белках, и нек-рых др. аминокислот. Все они-производные др. аминокислот, к-рые кодируются мРНК. Они образуются в результате модификации белков , происходящей после трансляции.

Г.к. специфичен: это означает, что каждый кодон кодирует только одну аминокислоту. Лишь два кодона, кодирующие валин (ГУГ) и метионин (АУГ), способны выполнять дополнит. ф-ции. Если они находятся в начале считываемой области мРНК, к ним присоединяется транспортная РНК (тРНК), несущая формилметионин, к-рый всегда находится в начале строящейся полипептидной цепи, а по завершении синтеза отщепляется целиком или отщепляет формильный остаток, превращаясь в остаток метионина. Т. обр., кодоны ГУГ и АУГ-инициаторы синтеза полипептидной цепи. Если же они не стоят первыми, то не отличаются по ф-циям от др. кодонов.

ТАБЛИЦА ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОДА

Г.к. называют вырожденным, поскольку 61 кодон кодирует всего 20 аминокислот. Поэтому почти каждой аминокислоте соответствует более чем один кодон. Вырожденность Г.к. неравномерна: для аргинина, серина и лейцина она шестикратна (т.е. для каждой из этих аминокислот имеется по шесть кодонов), тогда как для мн. др. аминокислот (тирозина, гистидина, фенилаланина и др.) лишь двукратна. Две аминокислоты (метионин и триптофан) представлены единств. кодонами. Кодоны-синонимы почти всегда отличаются друг от друга по последнему из трех нуклеотидов, тогда как первые два совпадают. Т. обр., код аминокислоты определяется в осн. первыми двумя «буквами». Вырожденность Г. к. имеет важное значение для повышения устойчивости генетич. информации.

С механизмами трансляции связана еще одна особенность Г.к.: он неперекрывающийся. Кодоны транслируются всегда целиком; для кодирования невозможно использование элементов одного из них в сочетании с элементами соседнего. «Рамкой», ограничивающей транслируемый кодон и перемещающейся скачком сразу на три нуклеотида, служит антикодон тРНК, к-рый представляет собой триплет нуклеотидов, комплементарный одному из кодонов и обусловливающий специфичность к нему. Т. обр., наблюдается линейное соответствие между последовательностью кодирующих триплетов и расположением остатков аминокислот в синтезируемом полипептиде, т.е. код имеет линейный непрерывающийся порядок считывания.

Важнейшее св-во Г. к.-его однонаправленность. Кодоны информативны только в том случае, если они считываются в одном направлении-от первого нуклеотида к последующим.

Г.к. универсален для всех живых существ. Возможны только небольшие видовые изменения, возникшие, вероятно, при эволюции и дифференцировке клеток. Большинство из них связано с вырожденностью кода и проявляется в преимуществ. использовании разных кодонов одной и той же аминокислоты и в различиях в структуре соответствующих тРНК в разных организмах или в разных тканях одного организма.

Представления об общих принципах и осн. св-вах Г. к. были разработаны Ф. Криком в 1957-65. Благодаря работам X. Кораны, X. Маттеи, М. Ниренберга и С. Очоа к 1966 был расшифрован нуклеотидный состав всех кодонов.

Лит.: И час М., Биологический код, пер. с англ., М., 1971. П. Л. Иванов .

Таблица генетического кода днк

Таблица генетического кода днк

В таблице показан генетический код матричной рибонуклеиновой кислоты (мРНК), то есть он показывает все 64 возможные комбинации кодонов, состоящих из трех нуклеотидов (три-нуклеотидных единиц), которые определяют аминокислоты белка при сборке.

Каждый кодон дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) кодирует и определяет одну аминокислоту, и каждый нуклеотидный блок состоит из фосфата, сахара и дезоксирибозы одного из 4 азотистых нуклеотидных оснований: аденин (А), гуанин (G), цитозин (C ) и тимин (Т). Основания являются парными и соединены друг с другом водородными связями в двойной спирали ДНК. мРНК соответствует ДНК (т.е. последовательность нуклеотидов та же в обоих цепях) за исключением того, что в РНК, тимин (Т) заменяется на урацил (U), и дезоксирибоза заменяется на рибозу.

[2]

Процесс перевода генетической информации в сборке белка требует участия первой мРНК, которая считывается 5 ‘к 3’ (точно так, как ДНК), а затем передает рибонуклеиновую кислоту (тРНК), которая считывается 3 ‘к 5’.тРНК.

Читайте так же:  Л карнитин за сколько до тренировки

Таблица генетического кода днк показывает, что есть 64 различные возможные комбинации нуклеотидов с триплетными кодонами. Тем не менее, не все 64 кодона генетического кода указывают на одну аминокислоту в процессе перевода. Причина в том, что в организме человека 20 аминокислот (кроме селеноцистеина) участвуют в переводе. Таким образом, одна аминокислота может кодироваться более чем одним кодоном мРНК-триплета.

Таблица аминокислот и триплетов

Синтез белка — один из основных процессов метаболизма в клетке. Это — матричный синтез. Для синтеза белка необходимы ДНК, иРНК, тРНК, рРНК (рибосомы), аминокислоты, ферменты, ионы магния, энергия АТФ. Основная роль в определении структуры белка принадлежит ДНК.

Информация об аминокислотной последовательности в молекуле белка закодирована в молекуле ДНК. Способ записи информации называют кодированием. Генетический код — это система записи информации о последовательности расположения аминокислот в белках с помощью последовательности расположения нуклеотидов в информационной РНК.

В состав РНК входят нуклеотиды 4 типов: А, Г, Ц, У. В состав белковых молекул входит 20 аминокислот. Каждая из 20 аминокислот зашифрована последовательностью 3 нуклеотидов, называемых триплетом, или кодоном. Из 4 нуклеотидов можно создать 64 различные комбинации по 3 нуклеотида в каждой (4 3 =64).

Свойства генетического кода

1. Генетический код триплетный:

Триплеты нуклеотидов Аминокислоты
  • УЦУ
  • ГЦУ
  • ГУЦ
  • серин
  • аланин
  • валин

2. Код вырожден. Это означает, что каждая аминокислота кодируется более чем одним кодоном (от 2 до 6):

Триплеты нуклеотидов Аминокислоты
  • УУГ
  • УУА
  • ЦУУ
  • ЦУЦ
> Лейцин

3. Код не перекрывающийся. Это значит, что последовательно расположенные кодоны являются последовательно расположенными триплетами нуклеотидов:

кодоны УУЦ УЦУ УУГ
аминокислоты фенилаланин серин лейцин

4. Универсален для всех клеток (человека, животных, растений).

5. Специфичен. Один и тот же триплет не может соответствовать нескольким аминокислотам.

6. Синтез белка начинается со стартового (начального) кодона АУГ, который кодирует аминокислоту метионин.

7. Заканчивается синтез белка одним из трех стоп-кодонов, не кодирующих аминокислоты: УАГ, УАА, УГА.

Аминокислота Кодоны иРНК
  • Фенилаланин
  • Лейцин
  • Изолейцин
  • Метионин
  • Валин
  • Серин
  • Пролин
  • Треонин
  • Аланин
  • Тирозин
  • Гистидин
  • Глицин
  • Аспарагин
  • Лизин
  • Аспарагиновая кислота
  • Глутамин
  • Цистеин
  • Триптофан
  • Аргининовая кислота
  • Аргинин
  • УУГ, УУЦ
  • УУА, УУГ, ЦУУ, ЦУЦ
  • УЦА, ЦУГ, АУУ, УАЦ, АУА
  • АУГ
  • ГУУ, ГУЦ, ГУА, ГУГ
  • УЦУ, УЦЦ, УЦА, УЦГ
  • ЦЦУ, ЦЦЦ, ЦЦА, ЦЦГ
  • АЦУ, АЦЦ, АЦА, АЦГ
  • ГЦУ, ГЦЦ, ГЦА, ГЦГ
  • УАУ, УАЦ
  • ЦАУ, ЦАЦ
  • ЦАА, ЦАГ
  • ААУ, ААЦ
  • ААА, ААГ
  • ГАУ, ГАЦ
  • ГАА, ГАГ
  • УГУ, УГЦ
  • УГГ
  • ЦГУ, ЦГЦ, ЦГА, ЦГГ
  • АГА, АГГ

Участок ДНК, содержащий информацию о структуре определенного белка, называют геном. Ген непосредственного участия в синтезе белка не принимает. Посредником между геном и белком является информационная РНК (иРНК). ДНК играет роль матрицы для синтеза иРНК в ядре клетки. Молекула ДНК на участке гена раскручивается. С одной из ее цепей переписывается информация на иРНК в соответствии с принципом комплементарности между азотистыми основаниями нуклеиновых кислот. Этот процесс называют транскрипцией. Транскрипция происходит в ядре клетки при участии фермента РНК-полимеразы и с использованием энергии АТФ (рис. 37).

Синтез белка осуществляется в цитоплазме на рибосомах, где иРНК служит матрицей (рис. 38). Перевод последовательности триплетов нуклеотидов в молекуле иРНК в специфическую последовательность аминокислот называют трансляцией. Синтезированная иРНК выходит через поры в ядерной оболочке в цитоплазму клетки, объединяется с рибосомами, образуя полирибосомы (полисомы). Каждая рибосома состоит из двух субъединиц — большой и малой. иРНК присоединяется к малой субъединице в присутствии ионов магния (рис. 39).

В цитоплазме находятся транспортные РНК (тРНК). Каждая аминокислота имеет свою тРНК. У молекулы тРНК на одной из петель имеется триплет нуклеотидов (антикодон), который комплементарен триплету нуклеотидов на иРНК (кодону).

Аминокислоты, находящиеся в цитоплазме, активируются (взаимодействуют с АТФ) и с помощью фермента аминоацил-тРНК-синтетазы присоединяются к тРНК. Первый (стартовый) кодон иРНК — АУГ — несет информацию об аминокислоте метионине (рис. 40). К этому кодону подходит молекула тРНК, содержащая комплементарный антикодон и несущая первую аминокислоту метионин. Это обеспечивает соединение большой и малой субъединиц рибосомы. Второй кодон иРНК присоединяет тРНК, содержащую антикодон, комплементарный этому кодону. тРНК содержит вторую аминокислоту. Между первой и второй аминокислотами образуется пептидная связь. Рибосома прерывисто, триплет за триплетом, перемещается по иРНК. Первая тРНК освобождается и выходит в цитоплазму, где может соединяться со своей аминокислотой.

По мере продвижения рибосомы по иРНК к полипептидной цепочке присоединяются аминокислоты, соответствующие триплетам иРНК и привезенные тРНК (рис. 41).

«Считывание» рибосомой информации, заключенной в иРНК, происходит до тех пор, пока не дойдет до одного из трех стоп-кодонов (УАА, УГА, УАГ). Полипептидная цепь

выходит из рибосомы и приобретает структуру, свойственную данному белку.

Непосредственная функция отдельного гена состоит в кодировании структуры определенного белка-фермента, который катализирует одну биохимическую реакцию, протекающую в определенных условиях среды.

Ген (участок ДНК) → иРНК → белок-фермент → биохимическая реакция → наследственный признак.

Вопросы для самоконтроля

  1. Где в клетке происходит синтез белка?
  2. Где записана информация о синтезе белка?
  3. Какие свойства имеет генетический код?
  4. С какого кодона начинается синтез белка?
  5. Какими кодонами заканчивается синтез белка?
  6. Что такое ген?
  7. Как и где происходит транскрипция?
  8. Как называют триплеты нуклеотидов в молекуле иРНК?
  9. Что такое трансляция?
  10. Каким образом к тРНК присоединяется аминокислота?
  11. Как называют триплет нуклеотидов в молекуле тРНК?
  12. Какая аминокислота обеспечивает соединение большой и малой субъединиц рибосомы?
  13. Как происходит образование полипептидной цепочки белка?

Ключевые слова темы «Синтез белка»

  • азотистые основания
  • аланин
  • аминокислоты
  • антикодон
  • белок
  • биохимическая реакция
  • валин
  • ген
  • генетический код
  • действие
  • ДНК
  • запись
  • информация
  • ионы магния
  • иРНК
  • кодирование
  • кодон
  • лейцин
  • матрица
  • метаболизм
  • метионин
  • наследственный признак
  • нуклеиновые кислоты
  • пептидная связь
  • петля
  • полирибосома
  • поры
  • последовательность
  • посредник
  • принцип комплементарности
  • рибосомы
  • рРНК
  • серин
  • синтез
  • сочетание
  • способ
  • структура
  • субъединица
  • транскрипция
  • трансляция
  • триплет
  • тРНК
  • участок
  • фенилаланин
  • ферменты
  • цепочка
  • цитоплазма
  • энергия АТФ
  • ядро
Читайте так же:  Аминокислоты в жизни человека

Определяем последовательность аминокислот с помощью таблицы генетического кода.

2) После мутации фрагмент молекулы белка будет иметь состав лей- ала- тре -лиз -асн

3) Лизин кодируется двумя кодонами ААА и ААГ, следовательно,

мутированная иРНК: ЦУЦ-ГЦА-АЦГ-ААА-ААУ или ЦУЦ-ГЦА-АЦГ-ААГ-ААУ

13)Одна из цепей ДНК имеет последовательность нуклеотидов: АТА-АГГ-АТГ-ЦЦТ-ТТТ. Определите последовательность нуклеотидов на иРНК и соответствующую последовательность аминокислот фрагмента молекулы белка. Объясните, что произойдет со структурой фрагмента молекулы белка, если второй триплет нуклеотидов выпадет из цепи ДНК. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода. (см. задание №1)

Ответ:1)Исходная цепь ДНК: АТА -АГГ- АТГ-ЦЦТ-ТТТ

2) и -РНК : УАУ- УЦЦ-УАЦ-ГГА- ААА

3) цепочка аминокислот в белке: тир – сер – тир – гли — лиз

4) после выпадения второго триплета произойдет укорочение молекулы белка на одну аминокислоту и молекула белка будет состоять из аминокислот: тир – тир – гли – Лиз

14)Последовательность нуклеотидов в цепи ДНК: — ААТГЦАГГТЦАЦТЦАТГ- В результате мутации одновременно выпадают второй и пятый нуклеотиды. Запишите новую последовательность нуклеотидов в цепи ДНК. Определите по ней последовательность нуклеотидов в иРНК и последовательность аминокислот в полипептиде. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода.

Ответ:1)Исходная цепь ДНК: ААТ-ГЦА-ГГТ-ЦАЦ-ТЦА-ТГ-

ДНК после мутации: АТГ- АГГ-ТЦА-ЦТЦ-АТГ-

2) и -РНК : УАЦ-УЦЦ-АЦУ- ГАГ- УАЦ

3) цепочка аминокислот в белке: тир – сер – тре – глу – тир

15)Фрагмент молекулы и-РНК состоит из 51 нуклеотидов. Определите число нуклеотидов в двойной цепи ДНК, число триплетов в матричной цепи ДНК и число нуклеотидов в антикодонах всех т-РНК, которые участвуют в синтезе белка. Ответ поясните.

Ответ: 1) И-РНК синтезируется на матричной цепи ДНК, поэтому в ней будет тоже 51 нуклеотид, т.е. 17 триплетов (1 триплет состоит из 3-х нуклеотидов). 2) Вторая цепь ДНК комплементарна первой, поэтому число нуклеотидов в двойной цепи ДНК содержится 102 нуклеотида. 3) Если в и-РНК содержится 51 нуклеотид, значит, в ней 17 кодонов, и столько же антикодонов в т-РНК. Число нуклеотидов в антикодонах всех т-РНК будет равно 51, так как антикодон тоже состоит из 3-х нуклеотидов.

16) Фрагмент молекулы и-РНК состоит из 50 нуклеотидов. Определите, сколько нуклеотидов входит в состав фрагмента матричной цепи ДНК. Установите, число цитозиновых, адениловых и гуаниловых нуклеотидов в молекуле ДНК , если известно, что процент тимидиловых нуклеотидов равен 16%

Ответ: 1) В составе матричной цепи ДНК 50 нуклеотидов, так как и-РНК синтезируется комплементарно матричной цепи 2) Так как в одной цепи ДНК 50 нуклеотидов, в двух цепях- 100нуклеотидов (это и есть 100%). 3) В ДНК тимин комплементарен аденину, поэтому количество аденина равно 16. На гуанин и цитозин приходится 68% (100- 32=68) в равных количествах, т.е. гуанина и цитозина в ДНК содержится по 34.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Сдача сессии и защита диплома — страшная бессонница, которая потом кажется страшным сном. 8780 —

| 7150 — 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.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Генетический код

Модуль 3. Синтез белка (трансляция). Генетический код

МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

РОССИЙСКОЙ ФЕФЕРАЦИИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

Литература

1. Комов В.П, Шведова В.Н. Биохимия. – М.: Изд-во ДРОФА, 2006

2. Конычев, Севастьянова. Молекулярная биология. М.: Академия, 2005.

3. Северин Е.С. Биохимия. – М.: Изд-во Гэотар-МЕД, 2004

4. Д.М. Фаллер, Д. Шилдс. Молекулярная биология клетки. – М: Бином-Пресс, 2004.

5. Мушкамбаров Н.Н., Кузнецов С.Л. Молекулярная биология. М.: МИА, 2003.

6. Глик Б., Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение. М.: Мир, 2002.

7. Кольман Я. Биохимия. Электронный интерактивный учебник. Перевод с английского. – М.: Мир, 2000.

8. Эллиот В., Эллиот Д. – Биохимия и молекулярная биология. М.: НИИБМХ, 1999.

9. Кнорре Д.Г., Мызина С.Д. – Биологическая химия. М.: Высшая школа, 1998.

10. Альбертс Б., Брей Д., Льюис Дж. и др. Молекулярная биология клетки: в 3 т. — М., Мир, 1994.

11. Ленинджер А. Основы биохимии в 3 томах. Перевод с английского. – М: Мир, 1985.

«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

М – 75.Учебно-методическое пособие. Молекулярная биология. Модуль 3. Синтез белка (трансляция). Генетический код. Ростов–на–Дону, ЮФУ, 2013. – 30 с.

Видео (кликните для воспроизведения).

Учебно-методическое пособие предназначено для магистрантов факультета естествознания, обучающихся по направлению 050100 – Педагогическое образование.

Учебное пособие утверждено на заседании кафедры общей биологии ЮФУ (протокол № 10 от 18 января 2013 г.)

Составители:

Грекова Г.А., кандидат биологических наук, доцент

Шустанова Т. А., кандидат биологических наук, доцент

Рецензент:

Буриков А.А., зав. кафедрой общей биологии ЮФУ, д.б.н., профессор

Модуль 3. Синтез белка (трансляция)

Цель модуля –знакомство с основными свойствами генетического кода, основными этапами трансляции, ферментами, участвующими в этом процессе и механизмами регуляции.

Прежде чем перейти к механизмам биосинтеза белковых макромолекул, уместно поставить вопрос: что же такое генетический код?

Из таблицы видно, что только две аминокислоты — метионин и триптофан — кодируются при помощи одного кодона. Число кодонов для остальных аминокислот варьирует от двух (для аргинина, цистеина и др.) до шести (для лейцина и серина). Тот факт, что одной и той же аминокислоте соответствует несколько кодонов, называется вырожденностью генетического кода. Биологический смысл этого явления связан, по-видимому, с возможностью более быстрого отделения тРНК от мРНК, что очень важно для процесса белкового синтеза.

Читайте так же:  Жиросжигатели плюсы и минусы

Характерной особенностью генетического кода является также его универсальность. Оказалось, что все живые организмы от простейших микроорганизмов до человека имеют единый генетический код.

Таблица 4 Таблица генетического кода

На основании вышеизложенного можно суммировать основные свойства генетического кода:

· Триплетность — одну аминокислоту кодируют три нуклеотида (триплет, или кодон);

[3]

· Специфичность — триплет кодирует только одну аминокислоту;

· Вырожденность — одну и ту же аминокислоту могут кодировать несколько триплетов;

· Универсальность — у всех живых организмов генетический код одинаков;

· Непрерывность — у всех организмов код линейный, однонаправленный и непрерывный.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Да какие ж вы математики, если запаролиться нормально не можете. 8433 —

| 7334 — 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.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Таблицы соответствия кодонов мРНК и аминокислот

Генетический код — свойственный всем живым организмам способ кодирования последовательности аминокислотных остатков в составе белков при помощи последовательности нуклеотидов в составе нуклеиновой кислоты.

В ДНК используется четыре азотистых основания — аденин (А) , гуанин (G) , цитозин (С) , тимин (T) , которые в русскоязычной литературе обозначаются буквами А, Г, Ц и Т. Эти буквы составляют алфавит генетического кода. В РНК используются те же нуклеотиды, за исключением нуклеотида, содержащего тимин, который заменён похожим нуклеотидом, содержащим урацил, который обозначается буквой U (У в русскоязычной литературе). В молекулах ДНК и РНК нуклеотиды выстраиваются в цепочки и, таким образом, получаются последовательности генетических букв.

Белки практически всех живых организмов построены из аминокислот всего 20 видов. Эти аминокислоты называют каноническими. Каждый белок представляет собой цепочку или несколько цепочек аминокислот, соединённых в строго определённой последовательности. Эта последовательность определяет строение белка, а следовательно все его биологические свойства.

Реализация генетической информации в живых клетках (то есть синтез белка, кодируемого геном) осуществляется при помощи двух матричных процессов: транскрипции (то есть синтеза мРНК на матрице ДНК) и трансляции генетического кода в аминокислотную последовательность (синтез полипептидной цепи на мРНК). Для кодирования 20 аминокислот, а также сигнала «стоп», означающего конец белковой последовательности, достаточно трёх последовательных нуклеотидов. Набор из трёх нуклеотидов называется триплетом. Принятые сокращения, соответствующие аминокислотам и кодонам, изображены на рисунке. К последовательности триплетов (кодонов) в нуклеиновой кислоте, а, следовательно, и к последовательности аминокислотных остатков в белковой молекуле понятие «генетический код» не имеет отношения. Генетический код — это способ записи, а не содержание записи.

Генетический код, общий для большинства про- и эукариот. В таблице приведены все 64 кодона и указаны соответствующие аминокислоты. Порядок оснований — от 5′ к 3′ концу мРНК.

Генетический код: свойства и функции

Генетические функции ДНК заключаются в том, что она обеспечивает хранение, передачу и реализацию наследственной информации, которая представляет собой информацию о первичной структуре белков (т.е. их аминокислотном составе). Связь ДНК с синтезом белка была предсказана биохимиками Дж. Бидлом и Э. Тейтумом еще в 1944 г. при изучении механизма мутаций у плесневого грибка Neurospora. Информация записана в виде определенной последовательности азотистых оснований в молекуле ДНК с помощью генетического кода. Расшифровку генетического кода считают одним из великих открытий естествознания ХХ в. и по значимости приравнивают к открытию ядерной энергии в физике. Успех в этой области связан с именем американского ученого М. Ниренберга, в лаборатории которого был расшифрован первый кодон — YYY. Однако весь процесс расшифровки занял более 10 лет, в нем участвовало много известных ученых из разных стран, и не только биологи, но и физики, математики, кибернетики. Решающий вклад в разработку механизма записи генетической информации был внесен Г. Гамовым, который первым предположил, что кодон состоит из трех нуклеотидов. Совместными усилиями ученых была дана полная характеристика генетического кода.

Основными свойствами генетического кода являются: триплетность, вырожденность и неперекрываемость. Триплетность означает, что последовательность из трех оснований определяет включение в молекулу белка специфической аминокислоты (например, АУГ — метионин). Вырожденность кода заключается в том, что одна и та же аминокислота может кодироваться двумя или несколькими кодонами. Неперекрываемость означает, что одно и то же основание не может входить в состав двух соседних кодонов.

Установлено, что код является универсальным, т.е. принцип записи генетической информации одинаков у всех организмов.

Триплеты, кодирующие одну и ту же аминокислоту, называются кодонами-синонимами. Обычно они имеют одинаковые основания в 1-й и 2-й позициях и различаются только по третьему основанию. Например, включение аминокислоты аланина в молекулу белка кодируют кодоны-синонимы в молекуле РНК — GCA, GCC, GCG, GCY. В составе генетического кода имеются три некодирующих триплета (нонсенс-кодоны — UAG, UGA, UAA), которые играют роль stop-сигналов в процессе считывания информации.

Установлено, что универсальность генетического кода не является абсолютной. При сохранении общего для всех организмов принципа кодирования и особенностей кода в ряде случаев наблюдается изменение смысловой нагрузки отдельных кодовых слов. Это явление получило название неоднозначности генетического кода, а сам код был назван квазиуниверсальным.

Читайте также другие статьи темы 6 «Молекулярные основы наследственности»:

Перейти к чтению других тем книги «Генетика и селекция. Теория. Задания. Ответы»:

Генетический код – соответствие между триплетами ДНК и аминокислотами белков

Необходимость кодирования структуры белков в линейной последовательности нуклеотидов мРНК и ДНК продиктована тем, что в ходе трансляции:

  • нет соответствия между числом мономеров в матрице мРНК и продукте — синтезируемом белке;
  • отсутствует структурное сходство между мономерами РНК и белка.

[1]

Это исключает комплементарное взаимодействие между матрицей и продуктом — принцип, по которому осуществляется построение новых молекул ДНК и РНК в ходе репликации и транскрипции. Отсюда становится ясным, что должен существовать «словарь», позволяющий выяснить, какая последовательность нуклеотидов мРНК обеспечивает включение в белок аминокислот в заданной последовательности. Этот «словарь» получил название генетического, биологического, нуклеотидного, или аминокислотного кода. Он позволяет шифровать аминокислоты, входящие в состав белков, с помощью определённой последовательности нуклеотидов в ДНК и мРНК. Для него характерны определённые свойства.

Читайте так же:  Топ протеинов для набора мышечной массы

Триплетность.Одним из основных вопросов при выяснении свойств кода был вопрос о числе нуклеотидов, которое должно определять включение в белок одной аминокислоты. Было установлено, что кодирующими элементами в шифровании аминокислотной последовательности действительно являются тройки нуклеотидов, или триплеты,которые получили название «кодоны».

Смысл кодонов. Удалось установить, что из 64 кодонов включение аминокислот в синтезирующуюся полипептидную цепь шифрует 61 триплет, а 3 остальных — UAA, UAG, UGA не кодируют включение в белок аминокислот и первоначально были названы бессмысленными, или нон-сенс-кодонами. Однако в дальнейшем было показано, что эти триплеты сигнализируют о завершении трансляции, и поэтому их стали называть терминирующими, или стоп-кодонами.

Кодоны мРНК и триплеты нуклеотидов в кодирующей нити ДНК с направлением от 5′ к 3′-концу имеют одинаковую последовательность азотистых оснований, за исключением того, что в ДНК вместо урацила (U), характерного для мРНК, стоит тимин (Т).

Специфичность. Каждому кодону соответствует только одна определённая аминокислота. В этом смысле генетический код строго однозначен.

Таблица 4-3. Основные компоненты белоксинтезирующей системы

Необходимые компоненты Функции
1 . Аминокислоты Субстраты для синтеза белков
2. тРНК тРНК выполняют функцию адаптеров. Они акцепторным концом взаимодействуют с аминокислотами, а антикодоном — с кодоном мРНК.
3. Аминоацил-тРНК синтетазы Каждая аа-тРНК-синтетаза катализирует реакцию специфического связывания одной из 20 аминокислот с соответствующей тРНК
4.мРНК Матрица содержит линейную последовательность кодонов, определяющих первичную структуру белков
5. Рибосомы Рибонуклеопротеиновые субклеточные структуры, являющиеся местом синтеза белков
6. АТФ, ГТФ Источники энергии
7. Белковые факторы инициации, элонгации, терминации Специфические внерибосомные белки, необходимые для процесса трансляции (12 факторов инициации: elF; 2 фактора элонгации: eEFl, eEF2, и факторы терминации: eRF)
8. Ионы магния Кофактор, стабилизирующий структуру рибосом

Примечания:elF (eukaryotic initiation factors) — факторы инициации; eEF (eukaryotic elongation factors) — факторы элонгации; eRF (eukaryotic releasing factors) — факторы терминации.

Вырожденность. В мРНК и ДНК имеет смысл 61 триплет, каждый из которых кодирует включение в белок одной из 20 аминокислот. Из этого следует, что в информационных молекулах включение в белок одной и той же аминокислоты определяют несколько кодонов. Это свойство биологического кода получило название вырожденности.

У человека одним кодоном зашифрованы только 2 аминокислоты — Мет и Три, тогда как Лей, Сер и Apr — шестью кодонами, а Ала, Вал, Гли, Про, Тре — четырьмя кодонами (табл. 4-4).

Избыточность кодирующих последовательностей — ценнейшее свойство кода, так как она повышает устойчивость информационного потока к неблагоприятным воздействиям внешней и внутренней среды. При определении природы аминокислоты, которая должна быть включена в белок, третий нуклеотид в кодоне не имеет столь важного значения, как первые два. Как видно из табл. 4-4, для многих аминокислот замена нуклеотида в третьей позиции кодона не сказывается на его смысле.

Линейность записи информации. В ходе трансляции кодоны мРНК «читаются» с фиксированной стартовой точки последовательно и не перекрываются. В записи информации отсутствуют сигналы, указывающие на конец одного кодона и начало следующего. Кодон AUG является инициирующим и прочитывается как в начале, так и в других участках мРНК как Мет. Следующие за ним триплеты читаются последовательно без каких-либо пропусков вплоть до стоп-кодона, на котором синтез полипептидной цепи завершается.

Универсальность. До недавнего времени считалось, что код абсолютно универсален, т.е. смысл кодовых слов одинаков для всех изученных организмов: вирусов, бактерий, растений, земноводных, млекопитающих, включая человека. Однако позднее стало известно одно исключение, оказалось, что митохондриальная мРНК содержит 4 триплета, имеющих другое значение, чем в мРНК ядерного происхождения. Так, в мРНК митохондрий триплет UGA кодирует Три, AUA — Мет, а АСА и AGG прочитываются как дополнительные стоп-кодоны.

Колинеарность гена и продукта. У прокариотов обнаружено линейное соответствие последовательности кодонов гена и последовательности аминокислот в белковом продукте, или, как говорят, существует колинеарность гена и продукта.

Таблица 4-4. Генетический код

Первое основание Второе основание
U С А G
U UUU Фен UCU Cep UAU Тир UGU Цис
UUС Фен UCC Сер иАСТир UGC Цис
UUА Лей UCA Cep UAA * UGA *
UUG Лей UCG Сер UAG * UGG Apr
С CUU Лей CCU Про CAU Гис CGU Apr
CUC Лей ССС Про САС Гис CGC Apr
CUA Лей ССА Про САА Глн CGA Apr
CUG Лей CCG Про CAG Глн CGG Apr
А AUU Иле ACU Tpe AAU Асн AGU Сер
AUC Иле АСС Тре ААС Асн AGG Сер
AUA Мет АСА Тре ААА Лиз AGA Apr
AUG Мет ACG Тре AAG Лиз AGG Apr
G GUU Ban GCU Ала GAU Асп GGU Гли
GUC Вал GCC Ала GAC Асп GGC Гли
GUА Вал GСА Ала GАА Глу GGA Гли
GUG Вал GСG Ала GAG Глу GGG Гли

Примечания:U — урацил; С — цитозин; А — аденин; G — гуанин; * — терминирующий кодон.

У эукариотов последовательности оснований в гене, колинеарные аминокислотной последовательности в белке, прерываются нитронами. Поэтому в эукариотических клетках аминокислотная последовательность белка колинеарна последовательности экзонов в гене или зрелой мРНК после посттранскригщионного удаления интронов.

Читайте так же:  Какие анализы на витамины

Биология в лицее

Сайт учителей биологии МБОУ Лицей № 2 г. Воронежа, РФ

Site biology teachers lyceum № 2 Voronezh city, Russian Federation

Генетический код

Генетический код — это свойственный всем живым организмам способ кодирования аминокислотной последовательности белков при помощи последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК.

Реализация генетической информации в живых клетках (то есть синтез белка, закодированного в ДНК) осуществляется при помощи двух матричных процессов: транскрипции (то есть синтеза иРНК на матрице ДНК) и трансляции (синтез полипептидной цепи на матрице иРНК).

В ДНК используется четыре нуклеотида — аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц), тимин (T). Эти «буквы» составляют алфавит генетического кода. В РНК используются те же нуклеотиды, за исключением тимина, который заменен урацилом (У). В молекулах ДНК и РНК нуклеотиды выстраиваются в цепочки и, таким образом, получаются последовательности «букв».

В нуклеотидной последовательности ДНК имеются кодовые «слова» для каждой аминокислоты будущей молекулы белка — генетический код. Он заключается в определенной последовательности расположения нуклеотидов в молекуле ДНК.

Три стоящих подряд нуклеотида кодируют «имя» одной аминокислоты, то есть каждая из 20 аминокислот зашифрована значащей единицей кода — сочетанием из трех нуклеотидов, называемых триплет или кодон.

В настоящее время код ДНК полностью расшифрован, и мы можем говорить об определенных свойствах, характерных для этой уникальной биологической системы, обеспечивающей перевод информации с «языка» ДНК на «язык» белка.

Носителем генетической информации является ДНК, но так как непосредственное участие в синтезе белка принимает иРНК — копия одной из нитей ДНК, то чаще всего генетический код записывают на «языке РНК».

Аминокислота Кодирующие триплеты РНК
Аланин ГЦУ ГЦЦ ГЦА ГЦГ
Аргинин ЦГУ ЦГЦ ЦГА ЦГГ АГА АГГ
Аспарагин ААУ ААЦ
Аспарагиновая кислота ГАУ ГАЦ
Валин ГУУ ГУЦ ГУА ГУГ
Гистидин ЦАУ ЦАЦ
Глицин ГГУ ГГЦ ГГА ГГГ
Глутамин ЦАА ЦАГ
Глутаминовая кислота ГАА ГАГ
Изолейцин АУУ АУЦ АУА
Лейцин ЦУУ ЦУЦ ЦУА ЦУГ УУА УУГ
Лизин ААА ААГ
Метионин АУГ
Пролин ЦЦУ ЦЦЦ ЦЦА ЦЦГ
Серин УЦУ УЦЦ УЦА УЦГ АГУ АГЦ
Тирозин УАУ УАЦ
Треонин АЦУ АЦЦ АЦА АЦГ
Триптофан УГГ
Фенилаланин УУУ УУЦ
Цистеин УГУ УГЦ
СТОП УГА УАГ УАА

Свойства генетического кода

  • Триплетность

Три стоящих подряд нуклеотида (азотистых оснований) кодируют «имя» одной аминокислоты, то есть каждая из 20 аминокислот зашифрована значащей единицей кода — сочетанием из трех нуклеотидов, называемых триплет или кодон.

Триплет (кодон) — последовательность из трех нуклеотидов (азотистых оснований) в молекуле ДНК или РНК, определяющая включение в молекулу белка в процессе ее синтеза определенной аминокислоты.

  • Однозначность (дискретность)

Один триплет не может кодировать две разные аминокислоты, шифрует только одну аминокислоту. Определенный кодон соответствует только одной аминокислоте.

  • Избыточность (вырожденность)

Каждая аминокислота может определяться более, чем одним триплетом. Исключение — метионин и триптофан . Другими словами — одной и той же аминокислоте может соответствовать несколько кодонов.

  • Неперекрываемость

Одно и то же основание не может одновременно входить в два соседних кодона.

  • Полярность

Некоторые триплеты не кодируют аминокислоты, а являются своеобразными «дорожными знаками», которые определяют начало и конец отдельных генов, (УАА, УАГ, УГА), каждый из которых означает прекращение синтеза и расположен в конце каждого гена, поэтому мы можем говорить о полярности генетического кода.

  • Универсальность

У животных и растений, у грибов, бактерий и вирусов один и тот же триплет кодирует один и тот же тип аминокислоты, то есть генетический код одинаков для всех живых существ. Други ми словами, у ниверсальность — способность генетического кода работать одинаково в организмах разного уровня сложности от вирусов до человека. Универсальность кода ДНК подтверждает единство п роисхождения всего живого на нашей планете. На использовании свойства универсальности генетического кода основаны методы генной инженерии.

Из истории открытия генетического кода

Впервые идея о существовании генетического кода сформулирована А. Дауном и Г. Гамовым в 1952 — 1954 годах. Учёные показали, что последовательность нуклеотидов, однозначно определяющая синтез той или иной аминокислоты, должна содержать не менее трёх звеньев. Позднее было доказано, что такая последовательность состоит из трех нуклеотидов, названных кодоном или триплетом .

Вопросы о том, какие нуклеотиды ответственны за включение определенной аминокислоты в белковую молекулу и какое количество нуклеотидов определяет это включение, оставались нерешенными до 1961 года. Теоретический разбор показал, что код не может состоять из одного нуклеотида, поскольку в этом случае только 4 аминокислоты могут кодироваться. Однако код не может быть и дуплетным, то есть комбинация двух нуклеотидов из четырехбуквенного «алфавита» не может охватить всех аминокислот, так как подобных комбинаций теоретически возможно только 16 (4 2 = 16).

Видео (кликните для воспроизведения).

Для кодирования 20 аминокислот, а также сигнала «стоп», означающего конец белковой последовательности, достаточно трех последовательных нуклеотидов, когда число возможных комбинаций составит 64 (4 3 = 64).

Источники


  1. Щербаков, П. Л. Болезни органов пищеварения у детей при хеликобактериозе / П.Л. Щербаков, А.А. Корсунский, В.А. Исаков. — М.: Медицинское информационное агентство, 2011. — 224 c.

  2. Колычев, В. Г. Волчара, или Силовой вариант / В.Г. Колычев. — М.: Эксмо, 2011. — 845 c.

  3. Гурвич М. М. Диетология для всех; Медицина — Москва, 1992. — 160 c.
Таблица аминокислот и триплетов
Оценка 5 проголосовавших: 1

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here