Визначення поняття ген генетичного коду. Код у коді: розкрито другий генетичний код

- єдина системазаписи спадкової інформації у молекулах нуклеїнових кислот у вигляді послідовності нуклеотидів. Генетичний код заснований на використанні алфавіту, що складається всього з чотирьох букв-нуклеотидів, що відрізняються азотистими основами: А, Т, Г, Ц.

Основні властивості генетичного коду такі:

1. Генетичний код триплетен. Триплет (кодон) – послідовність трьох нуклеотидів, що кодує одну амінокислоту. Оскільки до складу білків входить 20 амінокислот, то очевидно, що кожна з них не може кодуватися одним нуклеотидом (оскільки в ДНК всього чотири типи нуклеотидів, то в цьому випадку 16 амінокислот залишаються незакодованими). Двох нуклеотидів для кодування амінокислот також не вистачає, оскільки в цьому випадку може бути закодовано лише 16 амінокислот. Отже, найменше число нуклеотидів, що кодують одну амінокислоту, виявляється рівним трьом. (У цьому випадку кількість можливих триплетів нуклеотидів становить 43 = 64).

2. Надмірність (виродженість) коду є наслідком його триплетності і означає те, що одна амінокислота може кодуватися кількома триплетами (оскільки амінокислот 20 а триплетів - 64). Виняток становлять метіонін та триптофан, які кодуються лише одним триплетом. Крім того, деякі триплети виконують специфічні функції. Так, у молекулі іРНК три з них УАА, УАГ, УГА - є термінуючими кодонами, тобто стоп-сигналами, що припиняють синтез поліпептидного ланцюга. Триплет, що відповідає метіоніну (АУГ), що стоїть на початку ланцюга ДНК, не кодує амінокислоту, а виконує функцію ініціювання (збудження) зчитування.

3. Одночасно з надмірністю коду властива властивість однозначності, яка означає, що кожному кодону відповідає лише одна певна амінокислота.

4. Код коллінеарен, тобто. послідовність нуклеотидів у гені точно відповідає послідовності амінокислот у білку.

5. Генетичний код неперекривається і компактний, тобто не містить «розділових знаків». Це означає, що процес зчитування не допускає можливості перекривання колонів (триплетів), і, розпочавшись на певному кодоні, зчитування триває безперервно триплет за триплетом аж до стоп-сигналів (термінуючих кодонів). Наприклад, в іРНК наступна послідовність азотистих основ АУГГУГЦУУААУГУГ зчитуватиметься тільки такими триплетами: АУГ, ГУГ, ЦУУ, ААУ, ГУГ, а не АУГ, УГГ, ГГУ, ГУГ тощо. або АУГ, ГГУ, УГЦ, ЦУУ. д. або ще якимось чином (припустимо, кодон АУГ, розділовий знак Г, кодон УГЦ, розділовий знак У і Т. п.).

6. Генетичний код універсальний, т. е. ядерні гени всіх організмів однаково кодують інформацію про білки незалежно від рівня організації та систематичного становища цих організмів.

Екологія життя. Психологія: У всі часи людей цікавило їхнє майбутнє, тому вони часто зверталися до ворожок та віщунів. Впливові люди, які мають владу, особливо турбувалися про те, що їм приготувала доля, тому могли тримати при собі особистих пророків. У давніші часи, наприклад, у греків, навіть самі боги залежали від долі і підкорялися богиням доль.

У всі часи людей цікавило їхнє майбутнє, тому вони часто зверталися до ворожок і віщунів. Впливові люди, які мають владу, особливо турбувалися про те, що їм приготувала доля, тому могли тримати при собі особистих пророків. У давніші часи, наприклад, у греків, навіть самі боги залежали від долі і підкорялися богиням доль. У сучасний часдолею займається вже наука та вчені, існує багато цікавих відкриттів, які допомагають нам зрозуміти свою сутність та майбутнє.

Наука з'ясувала, що справді, є певний сценарій долі, що ґрунтується на генетичному коді людини, від якого залежить який у нього буде темперамент, і якими він матиме здібності.

Генетичний код формується нашими батьками і містить у собі якості та можливості. Але їх наявність не завжди означає їх втілення – вони можуть отримати розвиток при сприятливих умовабо ж не розвинутися зовсім.

Здібності реалізуються в максимальній кількостіу психологічно здорових людей, які постійно намагаються розвиватися духовно та фізично. Вони завжди навчаються та досягають нових етапів розвитку. Люди, які страждають на різні невротичними розладами, Знаходять безліч відмовок і причин, чому у них не виходить досягати успіхів, звинувачують у цьому долю і життя.

Якщо темперамент – це фізіологічна характеристикаі залежить від генного набору, то характер формується у процесі виховання, за допомогою та безпосередньої участі батьків. Поки дитина ще несамостійна, у її житті велику рольграють мама і тато і те, як вони поводяться. Виховання грає дуже важливу роль, воно як скульптор – створює з основи вже готовий твір.

Двоє дітей, виховані в одній сім'ї, відрізнятимуться за характером та поведінкою, адже у них різний генетичний коді темперамент, у результаті брати і сестри може бути зовсім не схожі. Характер - це система стійких, практично постійних індивідуальних властивостей особистості, які відображають її ставлення та поведінку щодо себе, людей та праці. Характер має кілька основних якостей - цілісність, активність, твердість, стійкість і пластичність.

Кількісні параметри

Цілісність– це відсутність протиріч у ставленні до людей, собі, навколишнього світу та праці. Цілісність виявляється у балансі, у сукупності всіх чорт і інтересів особистості, у поєднанні відносин до різних сторін життя. Я вважаю, що більшість характерів цілісні, у тому сенсі, що зовнішня поведінкалюдини відбиває його внутрішню системувідносин.

Це означає, що й людина веде себе двулично, те й усередині вона має різкі протиріччя свого змісту. Так жінки часто невдало вибирають собі партнерів, будучи психологічно непідготовленими і не знаючими, що означають компліменти та освідчення їх обранців.

Необхідно уважно слухати та зважувати кожне слово. Якщо людина каже дівчині, що красивішої за неї нікого немає, що вона добріша і найкраща – значить, перед вами бабій. Йому є з ким порівняти, і він так може захопитися незабаром інший, і кожна чергова буде також найкрасивішою.

Якщо молодий чоловік запевняє, що не бачить сенсу життя без коханої, що без нього він виявиться втраченим і зовсім пропаде, то швидше за все - це алкоголік або той, хто в майбутньому їм обов'язково стане. Вкрай важливо знати ці поведінкові моменти, чим ширше у вас буде кругозір, тим менша ймовірність появи нещасних особистих історій у вашому житті.

Активністьвиявляється у здатності протидіяти несприятливим обставинам та кількості тієї енергії, яка йде на боротьбу з перешкодами. Залежно від активності, характери бувають сильні та слабкі. Сила характеру залежить від соціогену – особистісного комплексу. Людина зі слабким характером може виконати вимоги, диктувані соціогеном, оскільки реалізація активності визначається характером. І якщо напрямок активності поєднується з долею, то людині вистачить енергії.

Твердістьпроявляється у невідступності та завзятості людини в процесі досягнення мети та відстоювання своєї думки. Іноді зайва твердість характеру може стати впертістю. Стійкість визначає незмінність нашого характеру, незважаючи на мінливість світу, подій та нашого становища в соціумі. Характер є досить стабільною характеристикою, тому змінити його дуже важко. Особи, що володіють нестійким характером, швидше за все загалом мають багато психологічних проблем, і з головних – нестабільність.

Пластичність- вміння підлаштовуватися під світ, що змінився, вміння змінюватися і пристосовуватися до зовсім незвічної реальності, в стресових ситуаціях. Якщо навіть за корінних змін характер незмінний, це говорить про його ригідність.

Кількісні параметри

Знаменитий психотерапевт Берн, враховуючи величезну різноманітність якостей характеру, виділив три основні параметри, за якими можна визначати характер: відносини із собою – це «Я», відносини з близькими – це «Ви», відносини з усіма людьми загалом – це «Вони» .

Берн припустив, що ці якості, закладені в людину батьками в дитинстві, можуть мати як позитивне забарвлення, так і негативне, і визначають у майбутньому його поведінку та життєвий шлях, названий ним "сценарієм". Найчастіше люди не розуміють, чому з ними відбуваються такі події, і не пов'язують їх зі своїм дитинством. У систему Берна я додав четвертий параметр - "Праця".

Якщо дитинство у людини пройшло благополучно, і він отримав гарне виховання, то всі параметри будуть позитивні, зі знаком "плюс". Але якщо у вихованні батьки припустилися помилок, то відповідно, деякі або всі параметри знаходять знак "мінус", при цьому може сформуватися комплекс – соціоген, який сильно впливатиме на поведінку та долю людини.

Індивід є гармонійною та здоровою особистістю при параметрі "Я" з "+". Це означає, що у нього правильне виховання, він адекватно оцінює себе та усвідомлює успішним. Не слід плутати позицію із самооцінкою. Позиція практично не усвідомлюється людиною та формується під впливом батьків у дитинстві, її спрямованість досить складно змінити.

Самооцінка може залежати від ситуації. Якщо в людини занадто високі вимогидо себе і до подій, тобто самооцінка - низька. Ніякі успіхи та удачі не задовольнять людину, вона весь час хотітиме ще краще, завжди бачитиме недоліки та мінуси.

При позиції «Ви» з «+»відносини з близькими та оточуючими людьми благополучні, дружні, і приносять радість. Людина завжди готова допомогти своїм близьким, підтримати, вона вважає їх успішними людьми. Якщо переважає "-" у параметрі "Ви", це означає настрій у людини спочатку ворожий і конфліктний щодо близьких людей. Часто такі особи відрізняються колючим гумором, критичністю щодо всього і всіх, прискіпливістю та невдоволенням. Щоб збудувати стосунки з такими людьми, доводиться їм постійно поступатися.

При спілкуванні вони частіше обирають роль Переслідувача, але бувають і рятівники. У такому амплуа ховається не видно на перший погляд агресія. Наприклад, це керівники, які беруть на себе всі важливі питанняі складні завданнятим самим гальмують зростання своїх колег.

Коли параметр «Вони» має значення «+»- людина любить спілкуватися з людьми, знайомитися та заводити нових друзів. У людях він бачить багато позитивного, цікавого та гідного. Якщо параметр "Вони" з "-", то людина спочатку помічає в людях недоліки, і тільки потім їх переваги. Сам при цьому вкрай сором'язливий, складний у спілкуванні та неохоче йде на контакт і заводить нові знайомства.

Коли "Праця" у індивіда в "+", то він насолоджується процесом роботи, воліє вирішувати складні завдання для саморозвитку та професійного зростання, йому приносить задоволення знаходити творчі рішенняпитань. Матеріальна складова для нього не така важлива, але він досягає високих показниківта успіхів.

Якщо «Праця» має знак «-», то людина має чітку спрямованість на матеріальну вигоду. Гроші, а не розвиток його хвилюють насамперед у будь-якій роботі. Тому він постійно женеться за великими сумами та найкращим життям, в гонитві забуваючи жити тут і зараз.

Якщо в одному з параметрів є "-", то позитивне значення інших подвійно посилюється, наприклад, якщо "Ви" з "-", то позитивне значення "Я" може занадто гіпертрофуватися.

Тепер нам ясно, що особистість може бути гармонійною, здоровою та благополучною лише з усіма позитивними значеннями.Тільки така людина буде правильно і адекватно сприймати себе, свої перемоги та поразки, своїх близьких та їхні недоліки та плюси. Успішно контактуватиме з людьми, розширюватиме коло знайомств, процвітатиме в роботі та улюбленій справі, переживатиме життєві потрясіння з мудрістю та спокоєм.

Це Вам буде цікаво:

Такі люди є і їх чимало. І, щоб таких особистостей ставало дедалі більше, молодим батькам варто ростити своїх дітей уважніше, не заважаючи їм розвиватися та пізнавати світ. Підтримувати, але не заважати, не диктувати свої правила та не ламати психіку дітей.

Адже дереву ніхто не заважає рости і воно виростає міцним і здоровим, так і дітям – потрібно лише трохи допомагати, але не намагатись нав'язувати свій життєвий план. Дитина сама знає, що вона хоче і що їй цікаво, і найкраще не втручатися у її вибір, адже це її доля.опубліковано

При необхідності синтезу білків перед клітиною виникає одна серйозна проблема- інформація в ДНК зберігається у вигляді послідовності, закодованої 4 символами(нуклеотидами), а білки складаються з 20 різних символів(Амінокислот). Якщо спробувати використати відразу всі чотири символи для кодування амінокислот, то вийде всього 16 поєднань, тоді як протеїногенних амінокислот налічується 20.

Із цього приводу існує приклад геніального мислення:

"Візьмемо, наприклад, колоду гральних карт, в якій ми звертаємо увагу лише на масть карти. Скільки триплетів того самого виду можна отримати? Чотири, звичайно: троє хробаків, троє бубон, троє пік та троє треф. Скільки триплетів з двома картами однієї й тієї ж масті та однієї іншої? Нехай ми маємо чотири вибори для третьої карти. Тому ми маємо 4x3 = 12 можливостей. На додаток ми маємо чотири триплети з усіма трьома різними картами. Отже, 4+12+4=20, а це і є точна кількість амінокислот, яку ми хотіли отримати" (Георгій Гамов, англ. George Gamow, 1904-1968, радянський і американський фізик-теоретик, астрофізик і популяризатор науки).

Дійсно, експериментами доведено, що для кожної амінокислоти є по два обов'язкові нуклеотиди та третій варіабельний, менш специфічний (" ефект гойданняУ випадку, якщо брати три символи з чотирьох, то вийде 64 комбінації, що набагато перекриває число амінокислот. Таким чином з'ясовано, що будь-яка амінокислота кодується трьома нуклеотидами. Ця трійка отримала назву кодон. Їх, як уже сказано, існує 64 варіанти. Три з них не кодують жодної амінокислоти, це так звані " нонсенс-кодони(франц. non-sens- нісенітниця) або "стоп-кодони".

Генетичний код

Генетичний (біологічний) код – це спосіб кодування інформації про будову білків у вигляді нуклеотидної послідовності. Він призначений для перекладу чотиризначної мови нуклеотидів (А, Г, У, Ц) у двадцятизначну мову амінокислот. Він має характерні особливості:

• Триплетність– три нуклеотиди формують кодон, що кодує амінокислоту. Усього нараховують 61 смисловий кодон.
• Специфіка(або однозначність) – кожному кодону відповідає лише одна амінокислота.
• Виродженість– одній амінокислоті може відповідати кілька кодонів.
• Універсальність- Біологічний код однаковий для всіх видів організмів на Землі (проте в мітохондріях ссавців є винятки).
• Колінеарність- Послідовність кодонів відповідає послідовності амінокислот в білку, що кодується.
• Неперекриваність– триплети не накладаються один на одного, розташовуючись поряд.
• Відсутність розділових знаків– між триплетами немає додаткових нуклеотидів або інших сигналів.
• Односпрямованість- при синтезі білка зчитування кодонів йде послідовно, без перепусток або повернень назад.

Однак ясно, що біологічний код не може проявити себе без додаткових молекул, які виконують перехідну функцію або функцію адаптора.

Адапторна роль транспортних РНК

Транспортні РНК є єдиним посередником між 4-х літерною послідовністю нуклеїнових кислот та 20-ти літерною послідовністю білків.

Кожна транспортна РНКмає певну триплетну послідовність в антикодоновій петлі ( антикодон) і може приєднати тільки таку амінокислоту, яка відповідає цьому антикодону. Саме наявності того чи іншого антикодону в тРНК залежить, яка амінокислота включиться в білкову молекулу, т.к. ні рибосоми, ні мРНК не впізнають амінокислоту.

Таким чином, адапторна роль тРНКполягає:

1. у специфічному зв'язуванні з амінокислотами,
2. у специфічному, згідно з кодон-антикодонової взаємодії, зв'язуванні з мРНК,
3. і, як результат, у включенні амінокислот до білкового ланцюга відповідно до інформації мРНК.

Приєднання амінокислоти до тРНК здійснюється ферментом аміноацил-тРНК-синтетазою, Що має специфічність одночасно до двох сполук: будь-якої амінокислоти та відповідної їй тРНК. Для реакції потрібні два макроергічні зв'язки АТФ. Амінокислота приєднується до 3"-кінця акцепторної петлі тРНК через свою α -карбоксильну групу, і зв'язок між амінокислотою та тРНК стає макроергічної. α-аміногрупа залишається вільною.

Реакція синтезу аміноацил-тРНК

Так як існує близько 60 різних тРНК, то деяким амінокислот відповідає по дві або більше тРНК. Різні тРНК, що приєднують одну амінокислоту, називають ізоакцепторними.

лекція 5. Генетичний код

Визначення поняття

Генетичний код - це система запису інформації про послідовність розташування амінокислот у білках за допомогою послідовності розташування нуклеотидів у ДНК.

Оскільки ДНК безпосередньої участі у синтезі білка не приймає, код записується мовою РНК. У РНК замість тиміну входить урацил.

Властивості генетичного коду

1. Триплетність

Кожна амінокислота кодується послідовністю з трьох нуклеотидів.

Визначення: триплет або кодон - послідовність трьох нуклеотидів, що кодує одну амінокислоту.

Код може бути моноплетним, оскільки 4 (кількість різних нуклеотидів в ДНК) менше 20. Код може бути дуплетним, т.к. 16 (кількість поєднань і перестановок з 4-х нуклеотидів по 2) менше 20. Код може бути триплетним, т.к. 64 (число поєднань та перестановок з 4-х по 3) більше 20.

2. Виродженість.

Усі амінокислоти, за винятком метіоніну та триптофану, кодуються більш ніж одним триплетом:

2 АК по 1 триплету = 2.

9 АК по 2 триплети = 18.

1 АК 3 триплет = 3.

5 АК по 4 триплети = 20.

3 АК по 6 триплетів = 18.

Усього 61 триплет кодує 20 амінокислот.

3. Наявність міжгенних розділових знаків.

Визначення:

Ген - це ділянка ДНК, що кодує один поліпептидний ланцюг або одну молекулу tPHK, rРНК абоsPHK.

ГениtPHK, rPHK, sPHKбілки не кодують.

В кінці кожного гена, що кодує поліпептид, знаходиться щонайменше один з 3-х триплетів, що кодують термінуючі кодони РНК, або стоп-сигнали. У мРНК вони мають такий вигляд: UAA, UAG, UGA . Вони термінують (закінчують) трансляцію.

Умовно до розділових знаків відноситься і кодон AUG - Перший після лідерної послідовності. (Див. лекцію 8) Він виконує функцію великої літери. У цій позиції він кодує формілметіонін (у прокаріотів).

4. Однозначність.

Кожен триплет кодує лише одну амінокислоту чи є термінатором трансляції.

Виняток становить кодон AUG . У прокаріотів у першій позиції ( велика буква) він кодує формілметіонін, а в будь-якій іншій - метіонін.

5. Компактність, або відсутність внутрішньогенних розділових знаків.
Усередині гена кожен нуклеотид входить до складу значущого кодону.

У 1961 р. Сеймур Бензер і Френсіс Крик експериментально довели триплетність коду та його компактність.

Суть експерименту: "+" мутація – вставка одного нуклеотиду. "-" мутація - випадання одного нуклеотиду. Поодинока "+" або "-" мутація на початку гена псує весь ген. Подвійна "+" чи "-" мутація теж псує весь ген.

Потрійна "+" або "-" мутація на початку гена псує лише його частину. Четверна "+" або "-" мутація знову псує весь ген.

Експеримент доводить, що код тршплетен і всередині гена немає розділових знаків.Експеримент був проведений на двох поруч розташованих фагових генах і показав, крім того, наявність розділових знаків між генами.

6. Універсальність.

Генетичний код єдиний всім живих Землі істот.

У 1979 р. Беррел відкрив ідеальнийкод мітохондрій людини.

Визначення:

«Ідеальним» називається генетичний код, в якому виконується правило виродженості квазідублетного коду: Якщо у двох триплетах збігаються перші два нуклеотиди, а треті нуклеотиди відносяться до одного класу (обидва - пурини або обидва - піримідини), то ці триплети кодують одну і ту ж амінокислоту .

З цього правила в універсальному коді є два винятки. Обидва відхилення від ідеального коду в універсальному стосуються важливих моментів: початку та кінця синтезу білка:

Генетичний код - це спосіб кодування послідовності амінокислот у молекулі білка за допомогою послідовності нуклеотидів у молекулі нуклеїнової кислоти. Властивості генетичного коду випливають із особливостей цього кодування.

Кожній амінокислоті білка зіставляється у відповідність три підряд нуклеотиду нуклеїнової кислоти, що йдуть. триплет, або кодон. Кожен із нуклеотидів може містити одну з чотирьох азотистих основ. У РНК це аденін (A), урацил (U), гуанін (G), цитозин (C). По-різному комбінуючи азотисті основи (в даному випадкунуклеотиди, що містять їх, можна отримати безліч різних триплетів: AAA, GAU, UCC, GCA, AUC і т. д. Загальна кількість можливих комбінацій- 64, тобто 43.

До складу білків живих організмів входить близько 20 амінокислот. Якби природа «задумала» кодувати кожну амінокислоту не трьома, а двома нуклеотидами, то розмаїття таких пар не вистачило б, оскільки їх виявилося лише 16, тобто. 42.

Таким чином, основна властивість генетичного коду - його триплетність. Кожна амінокислота кодується трійкою нуклеотидів.

Оскільки можливих різних триплетів істотно більше, ніж амінокислот, що використовуються в біологічних молекулах, то в живій природі було реалізовано таку властивість як надмірністьгенетичного коду. Багато амінокислот стали кодуватися не одним кодоном, а кількома. Наприклад, амінокислота гліцин кодується чотирма різними кодонами: GGU, GGC, GGA, GGG. Надмірність також називають виродженістю.

Відповідність між амінокислотами та кодонами відображають у вигляді таблиць. Наприклад, таких:

По відношенню до нуклеотидів генетичний код має таку властивість як однозначність(або специфічність): кожен кодон відповідає лише одній амінокислоті. Наприклад, кодоном GGU можна закодувати тільки гліцин і більше жодної іншої амінокислоти.

Ще раз. Надмірність — це про те, що кілька триплетів можуть кодувати ту саму амінокислоту. Специфіка - кожен конкретний кодон може кодувати тільки одну амінокислоту.

У генетичному коді немає спеціальних розділових знаків (якщо не вважати стоп-кодонів, що позначають закінчення синтезу поліпептиду). Функцію розділових знаків виконують самі триплети - закінчення одного означає, що слідом почнеться інший. Звідси випливають такі дві властивості генетичного коду: безперервністьі неперекриваність. Під безперервність розуміють зчитування триплетів одразу один за одним. Під неперекривальністю - те, що кожен нуклеотид може входити до складу лише триплету. Так перший нуклеотид наступного триплету завжди стоїть після третього нуклеотиду попереднього триплету. Кодон не може розпочатися з другого чи третього нуклеотиду попереднього кодону. Іншими словами, код не перекривається.

Генетичний код має властивість універсальності. Він єдиний всім організмів Землі, що говорить про єдність походження життя. У цьому трапляються дуже рідкісні винятки. Наприклад, деякі триплети мітохондрій та хлоропластів кодують інші, а не звичайні для них амінокислоти. Це може говорити про те, що на зорі розвитку життя існували трохи різні варіації генетичного коду.

Нарешті, генетичний код має завадостійкістюяка є наслідком такої його властивості як надмірність. Точкові мутації, що іноді відбуваються в ДНК, зазвичай призводять до заміни однієї азотистої основи на іншу. При цьому змінюється триплет. Наприклад, було AAA, після мутації стало AAG. Однак подібні зміни не завжди призводять до зміни амінокислоти в поліпептиді, що синтезується, так як обидва триплети через властивості надмірності генетичного коду можуть відповідати одній амінокислоті. Враховуючи, що мутації найчастіше шкідливі, властивість завадостійкості корисна.

Генетичний, або біологічний, код є одним з універсальних властивостейживої природи, що доводить єдність її походження. Генетичний код- це спосіб кодування послідовності амінокислот поліпептид з допомогою послідовності нуклеотидів нуклеїнової кислоти (інформаційної РНК або компліментарної їй ділянки ДНК, на якому синтезується іРНК).

Зустрічаються інші визначення.

Генетичний код- це відповідність кожній амінокислоті (що входить до складу живих білків) певної послідовності трьох нуклеотидів. Генетичний код- це залежність між основами нуклеїнових кислот та амінокислотами білка.

У науковій літературіпід генетичним кодом не розуміють послідовність нуклеотидів у ДНК у будь-якого організму, що визначає його індивідуальність.

Невірно вважати, що в одного організму або виду код один, а в іншого – інший. Генетичний код – це те, як кодуються амінокислоти нуклеотидами (тобто принцип, механізм); він універсальний всім живого, однаковий всім організмів.

Тому некоректно говорити, наприклад, "Генетичний код людини" або "Генетичний код організму", що нерідко використовується в навколонауковій літературі та фільмах.

У цих випадках зазвичай мають на увазі геном людини, організму та інших.

Різноманітність живих організмів та особливостей їх життєдіяльності обумовлена ​​насамперед різноманітністю білків.

Специфічне будова білка визначається порядком та кількістю різних амінокислот, що входять до його складу. Послідовність амінокислот пептиду зашифрована ДНК за допомогою біологічного коду. З погляду різноманітності набору мономерів, ДНК більш примітивна молекула, ніж пептид. ДНК є різні варіантичергування лише чотирьох нуклеотидів. Це довгий часзаважало дослідникам розглядати ДНК як матеріал спадковості.

Як кодуються амінокислоти нуклеотидами

1) Нуклеїнові кислоти(ДНК та РНК) - це полімери, що складаються з нуклеотидів.

У кожен нуклеотид може входити одна з чотирьох азотистих основ: аденін (А, еn: A), гуанін (Г, G), цитозин (Ц, en: C), тимін (T, en: Т). У разі РНК тімін замінюється на урацил (У, U).

При розгляді генетичного коду беруть до уваги лише азотисті основи.

Тоді ланцюжок ДНК можна подати у вигляді їхньої лінійної послідовності. Наприклад:

Компліментарний даному коду ділянка іРНК буде такою:

2) Білки (поліпептиди) – це полімери, що складаються з амінокислот.

У живих організмах для побудови поліпептидів використовується 20 амінокислот (ще дуже рідко). Для їхнього позначення теж можна використовувати одну літеру (хоча частіше використовують три - скорочення від назви амінокислоти).

Амінокислоти в поліпептиді з'єднані між собою пептидним зв'язкомтакож лінійно. Наприклад, нехай є частина білка з наступною послідовністю амінокислот (кожна амінокислота позначається однією літерою):

3) Якщо стоїть завдання закодувати кожну амінокислоту за допомогою нуклеотидів, вона зводиться до того, як за допомогою 4 літер закодувати 20 літер.

Це можна зробити, зіставляючи буквам 20-ти буквеного алфавіту слова, складені з кількох букв 4-х буквеного алфавіту.

Якщо одну амінокислоту кодувати одним нуклеотидом, можна закодувати лише чотири амінокислоти.

Якщо кожній амінокислоті зіставляти два підряд нуклеотиду, що йдуть у ланцюги РНК, то можна закодувати шістнадцять амінокислот.

Дійсно, якщо є чотири літери (A, U, G, C), то кількість різних парних комбінацій буде 16: (AU, UA), (AG, GA), (AC, CA), (UG, GU), ( UC, CU) (GC, CG), (AA, UU, GG, CC).

[Купки використовуються для зручності сприйняття.] Це означає, що таким кодом (дволітерним словом) можна закодувати тільки 16 різних амінокислот: кожній буде відповідати своє слово (два поспіль нуклеотиду, що йдуть).

З математики формула, що дозволяє визначити кількість комбінацій, має такий вигляд: ab = n.

Тут n – кількість різних комбінацій, a – кількість букв алфавіту (або основа системи числення), b – кількість букв у слові (або розрядів у числі). Якщо підставити в цю формулу 4-х літерний алфавіт і слова, що складаються з двох літер, отримаємо 42 = 16.

Якщо в якості кодового слова кожної амінокислоти використовувати три нуклеотиди, що йдуть поспіль, то можна закодувати 43 = 64 різних амінокислот, так як 64 різних комбінації можна скласти з чотирьох літер, взятих по три (наприклад, AUG, GAA, CAU, GGU і т.д.

д.). Це вже більше, ніж достатньо для кодування 20 амінокислот.

Саме трилітерний код використовується в генетичному коді. Три поспіль нуклеотиди, що йдуть, кодують одну амінокислоту, називаються триплетом(або кодоном).

Кожній амінокислоті зіставляється певний триплет нуклеотидів.

Крім того, оскільки комбінацій триплетів з надлишком перекривають кількість амінокислот, багато амінокислоти кодуються кількома триплетами.

Три триплети не кодують жодну з амінокислот (UAA, UAG, UGA).

Вони позначають кінець трансляції та називаються стоп-кодонами(або нонсенс-кодонами).

Триплет AUG кодує не тільки амінокислоту метіонін, а й ініціює трансляцію (грає роль старт-кодону).

Нижче наведено таблиці відповідності амінокислот триплетам нуклеоїтидів.

По першій таблиці зручно визначати за заданим триплетом відповідну йому амінокислоту. За другою - за заданою амінокислотою відповідні їй триплети.

Розглянемо приклад реалізації генетичного коду. Нехай є іРНК з таким змістом:

Розіб'ємо послідовність нуклеотидів на триплети:

Порівняємо кожному триплету амінокислоту поліпептиду, що кодується ним:

Метіонін - Аспаргінова кислота - Серін - Треонін - Триптофан - Лейцин - Лейцин - Лізін - Аспарагін - Глутамін

Останній триплет є стоп-кодон.

Властивості генетичного коду

Властивості генетичного коду багато в чому є наслідком способу кодування амінокислот.

Перша і очевидна властивість - це триплетність.

Під ним розуміють той факт, що одиницею коду є послідовність із трьох нуклеотидів.

Важливою властивістю генетичного коду є його неперекриваність. Нуклеотид, що входить до одного триплету, не може входити до іншого.

Тобто послідовність AGUGAA можна прочитати лише як AGU-GAA, але не можна, наприклад, так: AGU-GUG-GAA. Т. е. якщо пара GU входить в один триплет, вона не може вже бути складовоюіншого.

Під однозначністюгенетичного коду розуміють те, що кожному триплету відповідає лише одна амінокислота.

Наприклад, триплет AGU кодує амінокислоту серин і більше жодну іншу.

Генетичний код

Даному триплету однозначно відповідає лише одна амінокислота.

З іншого боку, одній амінокислоті може відповідати кілька триплетів. Наприклад, тому серину, крім AGU, відповідає кодон AGC. Ця властивість називається виродженістюгенетичного коду.

Виродженість дозволяє залишати багато мутацій нешкідливими, оскільки часто заміна одного нуклеотиду в ДНК не призводить до зміни значення триплету. Якщо уважно подивитися на таблицю відповідності амінокислот триплетам, можна побачити, що, якщо амінокислота кодується кількома триплетами, вони часто відрізняються останнім нуклеотидом, т. е. може бути будь-яким.

Також відзначають деякі інші властивості генетичного коду (безперервність, завадостійкість, універсальність та ін.).

Стійкість як пристосування рослин до умов існування. Основні реакції рослин на дію несприятливих факторів.

Стійкість рослин – здатність протистояти впливу екстремальних факторів середовища (грунтова та повітряна посуха).

Однозначність ге-не-ті-че-ського коду про-яв-ля-ється в тому, що

Ця властивість вироблена в процесі еволюції та генетично закріпилася. У районах з несприятливими умовамисформувалися стійкі декоративні форми та місцеві сорти культурних рослин – посухостійких. Притаманний рослинам той чи інший рівень стійкості виявляється лише за дії екстемальних чинників середовища.

У результаті наступу такого чинника настає фаза подразнення - різке відхилення від норми ряду фізіологічних параметрів і швидке повернення їх до норми. Потім відбувається зміна інтенсивності обміну речовин та пошкодження внутрішньоклітинних структур. При цьому пригнічуються всі синтетичні, активізуються всі гідролітичні та знижується загальна енергозабезпеченість організму. Якщо дія чинника вбирається у порогового значення, настає фаза адаптації.

Адаптована рослина менше реагує на повторну або посилюючу дію екстрем.фактора. На організмовому рівні до механізмів адаптації додаються взаємодія між органами. Ослаблення пересування по рослині потоків води, мінеральних та органічних сполукзагострює конкуренцію між органами, припиняється їхнє зростання.

Біо.стійкість у рослин визна. макс.значенням екстремального фактора при якому рослини ще утворюють життєздатне насіння. Агрономічна стійкість визначається мірою зниження врожаю. Рослини характеризуються за їх стійкістю до конкретного типуекстремального фактора – зимостояння, газостійкі, солестійкі, посухостійкі.

Тип круглі черв'яки, на відміну від плоских, мають первинну порожнину тіла - схизоцелем, що утворюється за рахунок руйнування паренхіми, що заповнює проміжки між стінкою тіла і внутрішніми органами- Його функція - транспортна.

У ній підтримується гомеостаз. Форма тіла кругла у поперечнику. Покриви кутикулізовані. Мускулатура представлена ​​шаром поздовжніх м'язів. Кишечник наскрізний і складається з 3-х відділів: переднього, середнього та заднього. Ротовий отвір розташований на черевній поверхні переднього кінця тіла. Глотка має характерний тригранний просвіт. Видільна система представлена ​​протонефридіями або особливими шкірними гіподермальними залозами. Більшість видів роздільностатеві, розмноження лише статеве.

Розвиток прямий, рідше із метаморфозом. У них сталість клітинного складу тіла та відсутність здатності до регенерації. Передній відділ кишечника складається з ротової порожнини, горлянки, стравоходу.

Середнього та заднього відділуне мають. Видільна система складається з 1-2 гігантських клітин гіподерми. Поздовжні канали виділеннязалягають у бічних валиках гіподерми.

Властивості генетичного коду. Докази триплетності коду. Розшифровка кодонів. Термінуючі кодони. Поняття про генетичну супресію.

Уявлення у тому, що у гені закодована інформація у первинної структурі білка, було конкретизовано Ф.

Криком у його гіпотезі послідовності, згідно з якою послідовність елементів гена визначає послідовність амінокислотних залишків у поліпептидному ланцюзі. Справедливість гіпотези послідовності доводить колінеарність структур гена і поліпептиду, що ним кодується. Найбільш істотним досягненням у 1953 р. було міркування у тому. Що код швидше за все триплетен.

; пари підстав днк: А-Т, Т-А, G-C, C-G можуть закодувати лише 4 амінокислоти, якщо кожна пара відповідає одній амінокислоті. Як відомо, до білків входять 20 основних амінокислот. Якщо припустити, що кожній амінокислоті відповідає 2 пари основ, можна закодувати 16 амінокислот (4*4) — цього знову недостатньо.

Якщо ж код триплетен, то з 4-х пар основ можна скласти 64 кодони (4*4*4), чого з надлишком вистачає для кодування 20 амінокислот. Крик із співробітниками припускали, що код триплетен, між кодонами немає «ком», тобто розділяючих знаків; Зчитування коду в межах гена відбувається з фіксованої точки в одному напрямку. Влітку 1961 р. Кіренберг і Маттей повідомили про розшифровку першого кодону та припустили метод встановлення складу кодонів у безклітинній системі білкового синтезу.

Так, кодон для фенілаланіну був розшифрований як UUU в іРНК. Далі, внаслідок застосування методів, розроблених Кораною, Ніренбергом та Ледером у 1965 р.

було складено кодовий словник у його сучасному вигляді. Таким чином, одержання у фагів Т4 мутацій, викликаних випаданням або додаванням підстав стало доказом триплетності коду (1 властивість). Ці випадання і додавання, що призводять до зсувів рамки при «читанні» коду, усувалося лише відновленням правильності коду, це запобігало появі мутантів. Ці експерименти показали також, що триплети не перекриваються, тобто кожна основа може належати лише одному триплету. (2 властивість).

Для більшості амінокислот є кілька кодонів. Код, у якому кількість амінокислот менше числакодонів називають виродженим (3 властивість), т.е.

е. дана амінокислота може кодуватися більш ніж одним триплетом. Крім того, три кодони взагалі не кодують жодну амінокислоту («нонсенс — кодони») і діють як «стоп — сигнал». Стоп – кодон – це кінцева точка функціональної одиниці ДНК – цистрона. Термінуючі кодони однакові у всіх видів та представлені як UAA, UAG, UGA. Примітна особливість коду в тому, що він є універсальним (4 властивість).

У всіх живих організмів одні й самі триплети кодують одні й самі амінокислоти.

Існування трьох типів мутантних кодонів - термінаторів та їх супресія були показані у E.coli і для дріжджів. Виявлення генів - супресорів, що "осмислюють" нонсенс - алелі різних генів, вказує на те, що трансляція генетичного коду може змінюватися.

Мутації, що стосуються антикодону тРНК, змінюють їх кодонову специфічність і створюють можливість для супресії мутацій на рівні трансляції. Супресія на рівні трансляції може відбуватися внаслідок мутацій у генах, які кодують деякі білки рибосом. Внаслідок цих мутацій рибосома «помиляється», наприклад, у зчитуванні нонсенс — кодонів і «осмислює» їх за рахунок деяких немутантних тРНК. Поряд з генотипною супресією, що діє на рівні трансляції, можлива і фенотипова супресія нонсенс - алелей: при зниженні температури, при дії на клітини аміноглікозидних антибіотиків, що зв'язуються з рибосомами, наприклад, стрептоміцину.

22. Розмноження вищих рослин: вегетативне та безстатеве. Розмноження як властивість живої матерії тобто здатність особи дати початок собі подібною, існувало і на ранніх етапахеволюції.

Форми розмноження можна розділити на 2 види: безстатеве та статеве. Власне безстатеве розмноження здійснюється без участі статевих клітин, за допомогою спеціалізованих клітин – суперечка. Вони утворюються в органах безстатевого розмноження– спорангіях внаслідок мітотичного поділу.

Спору при своєму проростанні відтворює нову особину, подібну до материнської, за винятком спор насіннєвих рослин, у яких брала суперечка втратила функцію розмноження і розселення. Спори можуть утворюватися шляхом редукційного поділу, при цьому назовні висипаються одноклітинні суперечки.

Розмноження рослин за допомогою вегетативних (частиною втечі, листком, коренем) або поділом одноклітинних водоростейнавпіл називається вегетативним (цибулина, живці).

Статеве розмноження здійснюється спеціальними статевими клітинами – гаметами.

Гамети утворюються в результаті мейозу, бувають жіночі, і чоловічі. У результаті злиття з'являється зигота, з якої надалі розвивається новий організм.

Рослини різняться типами гамет. У деяких одноклітинних організміву час функціонує як гамета. Різностатеві організми (гамети) зливаються - цей статевий процес називається хологамією.Якщо чоловічі та жіночі гамети морфологічно подібні, рухливі – це ізогамети.

А статевий процес – ізогамним. Якщо жіночі гамети трохи більші і менш рухливі ніж чоловічі, то це гетерогамети, а процес – гетерогамія. Оогамія – жіночі гамети дуже великі та нерухомі, чоловічі гамети – дрібні та рухливі.

12345678910Наступна ⇒

Генетичний код – відповідність між триплетами ДНК та амінокислотами білків

Необхідність кодування структури білків у лінійній послідовності нуклеотидів мРНК та ДНК продиктована тим, що в ході трансляції:

• немає відповідності між числом мономерів у матриці мРНК та продукті - синтезованому білку;
• відсутня структурна подібність між мономерами РНК та білка.

Це виключає комплементарну взаємодію між матрицею та продуктом – принцип, за яким здійснюється побудова нових молекул ДНК та РНК у ході реплікації та транскрипції.

Звідси стає зрозумілим, що має існувати "словник", що дозволяє з'ясувати, яка послідовність нуклеотидів мРНК забезпечує включення до амінокислот білок в заданій послідовності. Цей "словник" отримав назву генетичного, біологічного, нуклеотидного або амінокислотного коду. Він дозволяє шифрувати амінокислоти, що входять до складу білків, за допомогою певної послідовностінуклеотидів у ДНК та мРНК. Він характерні певні властивості.

Триплетність.Одним із основних питань при з'ясуванні властивостей коду було питання про кількість нуклеотидів, яке повинно визначати включення до білок однієї амінокислоти.

Було встановлено, що кодуючими елементами в шифруванні амінокислотної послідовності дійсно є трійки нуклеотидів, або триплети,які отримали назву "Кодони".

Сенс кодонів.

Вдалося встановити, що з 64 кодонів включення амінокислот в поліпептидний ланцюг, що синтезується, шифрує 61 триплет, а 3 інших - UAA, UAG, UGA не кодують включення в білок амінокислот і спочатку були названі безглуздими, або нон-сенс-кодонами. Однак надалі було показано, що ці триплети сигналізують про завершення трансляції, і тому їх почали називати термінуючими, або стоп-кодонами.

Кодони мРНК і триплети нуклеотидів у кодуючій нитці ДНК з напрямком від 5′ до 3′-кінця мають однакову послідовність азотистих основ, за винятком того, що в ДНК замість урацилу (U), характерного для мРНК, стоїть тімін (Т).

Специфіка.

Кожному кодону відповідає лише одна певна амінокислота. У цьому вся сенсі генетичний код суворо однозначний.

Таблиця 4-3.

Однозначність – одна з властивостей генетичного коду, проявляється в тому, що …

Основні компоненти білоксинтезуючої системи

Примітки: elF ( eukaryotic initiation factors) - фактори ініціації; eEF ( eukaryotic elongation factors) - фактори елонгації; eRF ( eukaryotic releasing factors) - фактори термінації.

Виродженість. У мРНК і ДНК має сенс 61 триплет, кожен з яких кодує включення до білок однієї з 20 амінокислот.

З цього випливає, що в інформаційних молекулах включення в білок однієї амінокислоти визначають кілька кодонів. Ця властивість біологічного коду одержала назву виродженості.

У людини одним кодоном зашифровано лише 2 амінокислоти — Мет і Три, тоді як Лей, Сір та Apr — шістьма кодонами, а Ала, Вал, Глі, Про, Тре — чотирма кодонами (табл.

Надмірність послідовностей, що кодують, — найцінніша властивість коду, оскільки вона підвищує стійкість. інформаційного потокудо несприятливим впливамзовнішньої та внутрішнього середовища. При визначенні природи амінокислоти, яка повинна бути включена в білок, третій нуклеотид у кодоні не має такого. важливого значенняяк перші два. Як очевидно з табл. 4-4, для багатьох амінокислот заміна нуклеотиду в третій позиції кодону не позначається на його значенні.

Лінійність запису інформації.

У ході трансляції кодони мРНК "читаються" з фіксованої стартової точки послідовно і не перекриваються. У записі інформації відсутні сигнали, що вказують на кінець одного кодону та початок наступного. Кодон AUG є ініціювальним і прочитується як на початку, так і в інших ділянках мРНК як Мет. Наступні за ним триплети читаються послідовно без будь-яких перепусток аж до стоп-кодону, на якому синтез поліпептидного ланцюга завершується.

Універсальність.

Донедавна вважалося, що код є абсолютно універсальним, тобто. зміст кодових слів однаковий всім вивчених організмів: вірусів, бактерій, рослин, земноводних, ссавців, включаючи людини.

Однак пізніше став відомий один виняток, виявилося, що мітохондріальна мРНК містить 4 триплети, що мають інше значення, ніж у мРНК ядерного походження. Так, у мРНК мітохондрій триплет UGA кодує Три, AUA — Мет, а АСА та AGG прочитуються як додаткові стоп-кодони.

Колінеарність гена та продукту.

У прокаріотів виявлено лінійну відповідність послідовності кодонів гена та послідовності амінокислот у білковому продукті, або, як кажуть, існує колінеарність гена та продукту.

Таблиця 4-4.

Генетичний код

Примітки: U - урацил; С - цитозин; А - аденін; G - гуанін; * - Термінуючий кодон.

У еукаріотів послідовності основ у гені, колінеарні амінокислотної послідовності в білку, перериваються нітронами.

Тому в еукаріотичних клітинахамінокислотна послідовність білка колінеарна послідовності екзонів у гені або зрілої мРНК після посттранскригійного видалення інтронів.