Кодирование и реализация генетической информации в клетке. Кодовая система ДНК. Свойства кода
Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

 

Передача наследственной (генетической) информации в клетке идет в направлении:

 

 

Каждый вид растений и животных имеет характерный для него набор белков. Специфичность белков определяется количеством и последовательностью расположения аминокислот. Наследственная информация записана на молекуле ДНК, а посредником между ней и местом синтеза белка является и-РНК.

ДНК – это полимер или полинуклеотид, мономером которого является нуклеотид.

Белок – это полимер или полипептид, мономером которого является аминокислота.

РНК – это полимер или полинуклеотид, мономером которого является нуклеотид.

По строению молекулы ДНК и РНК отличаются (см. таблицу).

 

Для перевода информации с ДНК на РНК и на синтез белка, т.е. перевод информации с языка нуклеотидов на язык аминокислот существует кодовая система или генетический код.

Генетический код – это последовательность нуклеотидов в ДНК, контролирующая последовательность аминокислот в белковой молекуле.

 

Свойства кода

1. Триплетность. Одну аминокислоту кодирует три нуклеотида, которые называют триплетом или кодоном.

2. Вырожденность или избыточность. Каждая аминокислота зашифрована более чем одним кодоном. Для кодирования 20 аминокислот (в основном столько входит в состав белка) используется 61 комбинация нуклеотидов ( 43 = 64 ). Три кодона: УАА, УАГ, УГА - называют триплетами терминации, т.е. они несут информацию о прекращении синтеза белка.

3. Универсальность. У всех организмов на Земле одни и те же триплеты кодируют одинаковые аминокислоты.

4. Однозначность. Каждый триплет кодирует только одну аминокислоту.

5. Колинеарность или линейность. Нуклеотиды в ДНК и и-РНК располагаются линейно и так же линейно будут расположены аминокислоты в белковой молекуле.

6. Неперекрываемость. Информация считывается триплетами, т.е. каждый нуклеотид входит в состав только одного кодона.

 

ДНК располагается в ядре ( деспирализованная ДНК – это хроматин ) и там же идет переписывание информации (транскрипция), а трансляция или сборка белка идет в цитоплазме клетки на рибосомах. То есть в эукариотической клетке процессы транскрипции и трансляции разделены по времени прохождения и в пространстве.

Признаки ДНК РНК
  Строение макромолекулы     Двойная правозакрученная спираль   Одинарная спираль
  Мономеры   Дезоксирибонуклеотид Рибонуклеотид
  Состав нуклеотида: Углевод –   Азотистое основание –   Остаток фосф. кислоты.       Дезоксирибоза     А, Т, Г, Ц     Есть     Рибоза     А, У, Г, Ц     Есть
  Свойства молекулы   Способна к репликации, стабильная     Не способна к репликации, лабильная
  Местоположение в клетке     Ядро, митохондрии, пластиды   Ядро, цитоплазма, митохондрии, пластиды
  Локализация в ядре       Хромосомы   Ядро, Ядрышко
Функции Хранение наследственной информации, т.е.информации о синтезе белка (последовательности аминокислот), синтезе ДНК и РНК и-РНК составляет от 1 до 10% от всех РНК, соответствует длине гена, передает информацию от ДНК к месту синтеза белка. Три нуклеотида, расположенные на и-РНК, кодирующие одну аминокислоту, называются кодоном. р-РНК составляет 80% всех РНК, состоит из 3-5 тысяч нуклеотидов, образует субъединицы рибосом. Митохондриальная и пластидная р-РНК входит в состав рибосом этих органелл. т-РНК составляет около10% всех РНК, состоит из 80-100 нуклеотидов, переносит аминокислоты к месту синтеза белка. Три нуклеотида, рас-положенные на вершине «клеверного листа» т-РНК, наз. антикодоном.

ОТЛИЧИЯ ДНК от РНК.

 

1.11. Этапы биосинтеза белка.

Всю последовательность процессов, происходящих при синтезе белковых молекул, можно объединить в три этапа:

I . Транскрипция

II . Процессинг

III .Трансляция

 

I . Транскрипция ( лат. transcriptio -переписывание)- это переписывание информации по принципу комплементарности с ДНК на и-РНК.

Комплементарность (лат. Complementum – дополнение, средство пополнения) – взаимное соответствие в химическом строение взаимодействующих молекул. Комплементарные структуры подходят друг к другу как «ключ к замку». Например, аденин (А) комплементарен Тимину (Т) или урацилу (У), а гуанин (Г) – цитозину (Ц). между аденином и тимином возникают две водородные связи, между гуанином и цитозином – три.

ДНК - это матрица или основа для синтеза РНК. Под действием фермента РНК-полимеразы раскручивается двойная цепь ДНК и с одной из них переписывается информация. Та цепь ДНК с которой идет списывание называется кодогенной. Синтезированная РНК называется первичной или про -и-РНК она имеет информативные участки (экзоны) и неинформативные (интроны).

Экзоны – это участки и-РНК, которые несут информацию о структуре белка.

Интроны – это участки не несущие информации о структуре белка.

II . Процессинг ( лат. processing - обработка) – это созревание и-РНК. Одни ферменты скручивают и вырезают интроны. Другие ферменты сшивают экзоны и этот процесс называется сплайсинг. В результате процессинга образуется короткая зрелая и-РНК или еще ее называют матричная ( м-РНК).

Эти два этапа идут в ядре. Через ядерные поры зрелая короткая и-РНК выходит в цитоплазму.

 III . Трансляция ( лат. translatio – перевод ) - это синтез на рибосомах полипептидных цепей. На и-РНК может объединиться несколько рибосом и такая структура называется полирибосома или полисома. Аминокислоты, из которых синтезируются белки, доставляются к рибосомам с помощью т-РНК. К основанию т-РНК присоединяется аминокислота, которая кодируется антикодоном.

Трансляция состоит из трех фаз – инициации, элонгации и терминации.

Инициация – это сборка всех участвующих в синтезе комплексов, т.е. и-РНК объединяется с малой субъединицей рибосомы, а затем и с большой. Т-РНК соединяются со своими аминокислотами. Антикодон шифрует аминокислоту, которая крепится к акцепторному участку.

Элонгация – это удлинение полипептидной цепи. Первая т-РНК несущая аминокислоту метионин из аминоацильного центра, где происходит узнавание кодон-антикодон переходит в пептидильный центр, где формируются пептидные связи между аминокислотами. Метионин начинает синтез любой молекулы белка. В свободный аминоацильный центр поступает вторая т-РНК и присоединяется к своему кодону по принципу комплементарности. В пептидильном центре между метионином и второй аминокислотой образуется пептидная связь. Сборка аминокислот идет до тех пор пока в рибосому не попадет один из трех кодонов: УАА, УГА, УАГ, не кодирующих аминокислоты.

Терминация - завершение синтеза белковой молекулы. В клетке не существует т-РНК с антикодонами, комплементарными триплетам терминации: УАА, УГА, УАГ. Рибосома освобождается от первичной структуры белка и весь комплекс, участвующий в синтезе белка распадается.

Таким образом, синтезировалась первичная структура белка, которая представляет собой линейную последовательность аминокислот.

Специфичность белка определяется порядком, количеством и разнообразием аминокислот, входящих в его состав.

 

Дата: 2018-12-21, просмотров: 617.