Генетический код


Скачать 68.53 Kb.
НазваниеГенетический код
Дата публикации19.03.2013
Размер68.53 Kb.
ТипДокументы
userdocs.ru > Химия > Документы

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД.

МЕХАНИЗМЫ ТРАНСЛЯЦИИ.


ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД - это зашифровка последовательности аминокислот путем последовательности чередования нуклеотидов.

Доказательство прямого соответствия между генами и белками и раскрытие химической природы генов выдвинули на первый план вопрос о том, каким образом последовательность нуклеотидов в ДНК может программировать последовательность аминокислот в полипептидной цепи.

Поскольку и генная ДНК, и белки состоят из линейных, неразветвленных цепей, следовательно предположили, а затем и доказали, что трансляция - это последовательный процесс, в ходе которого строящийся белок наращивается по одной аминокислоте в порядке, соответствующем порядку расположения нуклеотидных оснований в гене.
^

СВОЙСТВА ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОДА:


  • триплетность,

  • вырожденость,

  • универсальность,

  • последовательность,

  • неперекрываемость,

  • коллинеарность.

ТРИПЛЕТНОСТЬ.


Поскольку в состав белка входит 20 различных аминокислот, а в состав нуклеиновой кислоты - только 4 разных нуклеотида (А, Г, Ц, Т), последовательность нуклеотидов однозначно определяющая каждую аминокислоту, должна содержать не менее 3-х оснований, т.к. если 2 триплета кодируют 1 аминокислоту 42=16, если 43=64, если 44=256.

Сошлись на трех нуклеотидах, назвали группу из них , определяющую положение 1 аминокислоты - триплет или кодон. Долгое время эту гипотезу не удавалось проверить, первые данные подтверждающие это были опубликованы в 1961 г Криком. Он произвел тонкий генетический анализ сегмента в одном из генов фага Т4. Взаимодействие красителя акридина с ДНК бактериофага приводит к структурным изменениям в различных участках молекулы ДНК; каждое из этих изменений таково, что в ходе репликации и транскрипции все происходит так, как будто в цепь включено одно лишнее основание "вставка" или, наоборот, одно основание удалено из цепи "делеция". При многократной обработке акридитом можно получить много таких вставок (+) или "делеций" (-) по одной или по несколько в различных сочетаниях.
^ ДИКИЙ ТИП
АЦТ. АЦ [Т]. АЦТ. АЦТ. АЦТ. АЦТ. АЦТ. АЦТ. и т.д.

(-)

акридин (делеция) 1-ая
МУТАНТНЫЙ ТИП
АЦТ. АЦА. Ц [Т] А. ЦТА. ЦТА. ЦТА. ЦТА. ЦТА. и т.д.

(-)
акридин (делеция) 2-ая
^ МУТАНТНЫЙ ТИП
АЦТ. АЦА. ЦАЦ. [Т] АЦ. ТАЦ. ТАЦ. ТАЦ. ТАЦ. и т.д. (-)

(-)
акридин (делеция) 3-ая

ДИКИЙ ТИП
АЦТ. АЦА. ЦАЦ. АЦТ. АЦТ. АЦТ. АЦТ. АЦТ. АЦТ.
измененная последовательность То же самое происходит и при вставках - при одной или 2-х модификациях одного знака + или - фаг ведет себя как мутант , однако 3 вставки или 3 делеции, а также сочетание 1 вставки и одной делеции приводит к восстановлению свойств фага. Такой результат при 3 близкородственных вставках или делециях указывал на то, что код должен состоять из 3 букв, либо из числа кратного трем, т.к. еще не было известно какому числу нуклеотидрв соответствует одна вставка или одна делеция.

В 1964 г. Ниренберг и Ледер разработали простой метод, позволивший прямо доказать 3-х буквенную структуру кода. Метод состоит в фильтровании на нитроцеллюлозном диске смеси, состоящей из рибосом, синтетических олигонуклеотидов различной длины от 2до 5-10, они использовались в качестве мРНК и различных аминоацил-т-РНК, каждая из которых несет свою аминокислоту (20 аминокислот - соответствует 20 различным тРНК). Комплекс олигонуклеотид-рибосома-аминоацил-тРНК задерживается на фильтре, а свободно? проходят через него. С помощью олигонуклеотидов, содержащих различное число остатков уридиловой кислоты У-У - ди,У-У-У - три, У-У-У-У -тетра, У-У-У-У-У -пента, было покозано, что связывается только фен-тРНК и происходит это только в том случае, если олиго-У содержит не менее трех оснований. Ниренберг и его сотрудники синтезировали все 64 возможных триплета и с помощью описанного метода не только подтвердии 3-х буквенную структуру кода для всех аминокислот, но и определили состав различных триплетов, соответствующих каждой аминокислоте.

Корниа и сотрудники (1964) готовили искусственно полирибонуклеотиды и, используя их как матрицу, синтезировали полипептидную цепь, где потом устанавливали количество и качество аминокислот.
ЛИЗ ГЛУ




ААГААГААГ.............




АРГ

В зависимости с чего начинали считывание получали гомопептид полиЛИЗ, ГЛУ или АРГ.
Если брали матрицы из 2-х нуклеотидов




ЦУЦУЦУЦУЦУЦУЦУЦУЦУЦУ и т.д.




если бы из 4-х - гомопептид, то получалась цепь, состоящая из 2-х аминокислот

ВЫРОЖДЕННОСТЬ.


На 20 различных аминокислот, участвующих в образовании белков, приходится 64 возможных кодона. Означает ли это, что несколько кодонов могут определять одну и ту же аминокислоту, т.е. является ли код вырожденным? После тех опытов, которые уже описаны получено множество подтверждений вырожденности кода. Из 64 триплетов 61 кодируют аминокислоты и только 3 остальных выполняют функцию сигнала о конце считывания информации. Различные аминокислоты кодируются различным количеством триплетов - метионин-1, лейцин-6, большинство от 2 до 4. Вырожденность имеет большое биологическое значение, позволяя противостоять губительному действию мутаций. В самом деле, если бы код не был вырожденным ( 20 аминокислот - 20 смысловых триплетов и 41 - бессмысловой), то в 2 случаях из 3-х изменение одного основания неизбежно приводило бы к остановке синтеза пептидной цепи, в случае вырожденности кода модификация одного основания в большинстве ведет к замене 1 аминокислоты на другую и синтез пептида продолжается.

Наконец, если все-таки заменилась аминокислота, она может быть взаимозаменяемой или же не входить в активный центр белка, т.е. не теряется биологическая активность данного белка.Большинство синонимов (триплеты, кодирующие одну аминокислоту) отличаются по последнему нуклеотиду.

^

УНИВЕРСАЛЬНОСТЬ КОДА.


Если любой триплет кодирует одну и ту же аминокислоту у всех живых существ, то код является универсальным. Вопрос разрешен практически: полиУ одинаково стимулирует включение включение ФЕН in vitro в присутствии рибосом и F ка бактериального так и животного происхождения (полиЦ - ПРО, полиА - ЛИЗ).

Ф??, Эренштейн и Лимпри синтезировали Нb in vitro, используя рибосомы и м-РНК кролика и тРНК и аминоацил-тРНК-синтазы из E.coli - продукт (Hb) идентичен был кроличьему. Это все подтверждает общее происхождение генетического кода живых систем, происходящих из одной и той же клеточной системы. 3,1млрд. лет Возникновение жизни из живой материи клетка многоклеточные организмы Homo sapiens.
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ КОДА. Считывание происходит со строго определенной точки (сдвиг

ТРАНСЛЯЦИЯ


(синтез белка)
^ I э. - подготовительный - иннициация и образование аминоацил-тРНК.

II э. - собственно трансляция.

III э.- пострибосомная трансформация.
I этап - на первой стадии белкового синтеза 20 аминокислот активируются путем присоединения через сложноэфирную связь к тРНК, этот процесс катализирует специфический по отношению к каждой аминокислоте и каждой тРНК аминоацил-тРНК-синтазой поэтому настолько специфично различают природные аминокислоты?, что возможность ошибки в условиях внутри клетки много меньше 1 на 104 (10 тыс.) это очень важно, т.к. в дальнейшем аминоацил-тРНК распознается не по аминокислоте, а по кодону.

Дальнейшие процессы протекают уже в рибосомах. У бактерий структура рибосом исследована подробно, константа седиментации 70 S, в определенных условиях диссоциирует на 2 субъединицы 50 S и 30 S, каждая из которых содержит 60-70%-РНК-компонентаи и до 50 различных белков(30-40%), некоторые белки выполняют каталитические функции, составной частью 50 S -субъединицы является пептидилтрансфераза, кроме этого выделяют 2 активных участка П(пептидильный) и А (аминоацильный).

После образования амиоацил-т-РНК и прихода мРНК из ядра в цитоплазму начинается иннициация путем образования иннициирующего комплекса из м-РНК, 30 S субъединицы рРНК и иннициирующей аминоацил-т-РНК, несущей на себе N-формилметионин (сейчас доказано, что у большинства бактерий синтез почти всех белков начинается с аминокислоты метионина, недаром следовательно предусмотрено, что МЕТ кодируется 1 триплетом ) и следоватедьно все матричные РНК начинаются с кодона, кодирующего МЕТ).

Этот комплекс присоединяет к себе при участии нескольких белковых факторов иннициации (F) и ГТФ субъединицы 50 S и рибосома готова ко второму этапу.
^ II. Собственно трансляция

а) присоединение в аминоацильном участке аминоацил-т-РНК ( кодон-антикодон -Н2-связь методом проб и ошибок)

б) образование пептидной связи (пептидилтрансферазная реакция), в П участке - не нагруженная т-РНК, в А - т-РНК с дипептидом

в) изменение конформации рибосом, за счет гидролиза ГТФ - транслокация.
И все повторяется сначала до тех пор пока в А один из бессмысленных терминирующих кодонов - это сигнал об окончании считывания м-РНК - терминация полипептидной цепи - происходит разделение компонентов на исходный состав, участвуют белковые факторы терминации R.

Обычно 1 мРНК транслирует несколько рибосом (полирибосом)
^ III этап - пострибосомные трансформации
После снятия с рибосом полипетидная цепь подвергаетсянекоторым изменениям (пострибосомные или посттрансляционные модификации):

а) фрагментация (часто при этом биологическая активность образуется?)

б) фосфорилирование (иногда свойства меняются)

в) гидроксилирование (ПРО ОПРО, ЛИЗ ОЛИЗ)

г) глюкозонирование (+глюкоза)

д) метолирование, ацетилирование.

Зачастую при развитии патологического процесса появляются белки, которые в здоровых тканях не встречаются - это не результат изменения генетического кода последовательности аминокислот т.е. ДНК, а результат пострибосомных модификаций, доказательством этого служит исчезновение таких белков после выздоровления.
^ ЛЕКАРСТВЕННЫЕ ПРЕПАРАТЫ.
Из 200 антибиотиков - 50% прямые ингибиторы трансляции. Стрептомицин, тетрациклин, неомицин связывая с 30 S, ингибируют F(). Эритромицин, хлорамфенакол, олеандомицин ---> 50 S нарушение (блокада пептидилтрансферазы). Это тормозит биосинтез белка в бактерии.

У эукариот - на 80 S - циклогексемид, эметин (блокада петидил трансферазы) - ка антираковые и иммуннодепрессорные применяют.

Некоторые короткие пептиды синтезируются без участия рибосом и мРНК. Для этого нужно 2 фермента Е410 и Е420 с молекулярной массой 190кД и 100кД соответственно.

Похожие:

Генетический код iconРоссийской Академии Наук П. П. Гаряев волновой генетический код удк 575. 17 Гаряев П. П
Предлагаемая работа “Волновой генетический код” написана через три года после выхода моей монографии “Волновой геном” и, несмотря...
Генетический код iconТафаев Г. И. Историко-генетический код древнеболгарской цивилизации
История Урало-Поволжского региона с 40-50 гг. XX века стала активно искажаться, а с 80-90 гг. XX века татарские исследователи при...
Генетический код icon"Молекулярная биология" преподавателем был задан вопрос: "Почему...
У студента 18 лет обнаружено увеличение щитовидной железы. При этом был повышен обмен веществ, учащение пульса. Эти признаки наблюдаются...
Генетический код iconГоворя об алкоголе как наркотике, разрушающем генетический фонд,...
Ввиду того, что через кефир алкоголь, содержащийся в нем, поступает младенцам, кормящим и беременным женщинам, он особенно опасен...
Генетический код iconСистем
Идентификатором определенного действия микропроцессора является двоичный код-команда. После ввода такого кода в микропроцессор устройство...
Генетический код iconВопросы для подготовки к коллоквиуму №1 по разделам «Методы изучения...
«Методы изучения живого. Организация живого» и «Генетический материал. Структура и функции»
Генетический код iconКоммерческое предложение рекламного агентства «promo -код»
«promo-код» агентство по продвижению компаний, продукции и услуг на рынке. На сегодняшний день наша деятельность включает в себя...
Генетический код iconТелефоны российских посольств и генеральных консульств, находящихся...
Телефоны российских посольств и генеральных консульств, находящихся на территории Западной Европы. В скобках указаны код страны и...
Генетический код iconШтрих-код и есть чип?
Штрих-код и есть чип? Эл. Паспорта получать нельзя! (информация к размышлению и обсуждению)
Генетический код iconИтоговому 1
Клеточный и молекулярно-генетический уровни организации биологических систем
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
userdocs.ru
Главная страница