Proprietățile codului genetic

Structura unui ARN include 4 nucleotide A, G, C, U. Dacă am încercat să identificăm un aminoacid cu o nucleotidă, ar fi posibil să cripteze doar 4 aminoacizi, în timp ce lor 20 și toate acestea sunt utilizate în sinteza proteinelor. cod de două litere ar permite să criptați 16 aminoacizi (de la 4 nucleotide pot forma 16 combinații diferite, fiecare dintre care are 2 nucleotide).







În natură, există un cod de trei litere sau triplet. Aceasta înseamnă că fiecare dintre cei 20 de aminoacizi este cifrat printr-o secvență de 3 nucleotide, adică un triplet. numit codon. Din 4 nucleotide, pot fi create 64 de combinații diferite, câte 3 nucleotide în fiecare (43 = 64). Acest lucru este suficient de abundent pentru a codifica 20 de aminoacizi și, par să fie, 44 tripleți sunt inutili. Totuși, acest lucru nu este cazul. Aproape fiecare aminoacid este criptat cu mai mult de un codon (de la 2 la 6). Acest lucru este evident din tabelul codului genetic.

Fig. 7.12. Tabelul codurilor genetice

Fiecare triplet criptează doar un aminoacid.

3. Există "semne de punctuație" între gene. Fiecare genă codifică un lanț polipeptidic unic. Întrucât, în unele cazuri, ARNm este o copie a mai multor gene, acestea trebuie să fie separate una de cealaltă. Prin urmare, în codul genetic există trei triplete speciale (UAA, UAG, UGA), fiecare indicând terminarea sintezei unui singur lanț polipeptidic. Astfel, aceste triplete servesc drept semne de punctuație. Sunt la sfârșitul fiecărei gene.

4. Nu există semne de punctuație în gena. Din moment ce codul genetic este similar cu limba, vom analiza această proprietate prin exemplul unei fraze compuse din tripleți:

a trăit a fost o pisică a fost liniștită a fost pisica mea a fost foarte drăguț pentru mine

Ilb nu este acolo

Există, de asemenea, o absurditate când unul sau două nucleotide din genă cad. Proteina citita de la o astfel de gena "rasfatati" nu va avea nimic de-a face cu proteina care a fost codificata de o gena normala. Prin urmare, gena din componenta ADN are un start strict fix al lecturii.

Codul este unic pentru toate creaturile care trăiesc pe Pământ. În bacterii și ciuperci, iarbă și mușchi, furnici și broaște, biban și pelican, țestoase, cai și oameni, aceleași tripleți codifică aceiași aminoacizi.

Biosinteza proteinelor apare în toate celulele de procariote și eucariote pe ribozomi.

Acesta este procesul de sinteză a unui lanț polipeptidic din resturile de aminoacizi pe ribozomii celulelor organismelor vii, cu participarea mRNA (matricei) și tRNA (transport). Pentru sinteza proteinelor, este necesar ca informațiile despre structura sa primară (un lanț de aminoacizi) să fie livrate ribozomilor. Acest proces implică două etape - transcrierea și traducerea.

Transcrierea (din latină "transcriere" - rescrierea) - rescrierea informațiilor genetice sub formă de ARNm. Matricea ARN este mediatorul care transferă informații de la ADN la locul de asamblare a moleculelor de proteine ​​pe ribozom. Sinteza ARNm (transcripție) are loc după cum urmează. Enzima (ARN - polimeraza) (. Figura 7.13) scindează irecuperabile ADN dublu, iar pe unul dintre lanțurile sale (matrice) pe baza complementarității garnitură de nucleotide ARN. De-a lungul lungimii fiecărei molecule de ARNm într-o sută de ori mai scurt decât ADN-ul, deoarece ARNm - copie doar o porțiune a moleculei de ADN, o genă sau un grup de gene care stau alături care să conțină informații despre structura proteinelor necesare pentru efectuarea aceeași funcție. moleculă de ARNm Sintetizat care trece prin porii învelișului nuclear, trimis la ribozomi, unde informația genetică efectuată transcrierea - traduce aceasta din „limbajul“ de nucleotide în „limba“ de aminoacizi - radiodifuziune.

Fig. 7.13. Formarea ARNm pe template-ul ADN

Traducere (din latină "translațional" - transfer) - transferul de informații în molecula mRNA într-o secvență de aminoacizi din lanțul polipeptidic. În celulele eucariote, ARNm trebuie mai întâi să fie transmis prin intermediul plicului nuclear la citoplasmă. Transferul este realizat de proteine ​​speciale, care formează un complex cu molecula mRNA. In plus fata de functiile de transport, aceste proteine ​​protejeaza mRNA de efectele dăunătoare ale enzimelor citoplasmatice.

În citoplasmă la un capăt al ARNm (adică cel care începe sinteza moleculei în nucleu) intră și începe sinteza ribozom lanțului polipeptidic. Așa cum am muta de-a lungul mARN molecula ribozomului se traduce triplet prin secvențe de aminoacizi tripleți sunt fuzionate la capătul lanțului polipeptidic în creștere. Corespondența exactă a aminoacidului cu codul mRNA triplet este asigurată de tARN.

Transport ARN-urile (tRNAs) "aduc" aminoacizii la ribozomi. Molecula tARN are o configurație complexă. În unele zone, legăturile de hidrogen se formează între nucleotidele complementare, iar molecula seamănă cu o frunză de trifoi. La vârf este un triplet de nucleotide libere (anticodon), care corespunde unui anumit aminoacid, iar baza servește drept situs de atașare pentru acest aminoacid (Figura 7.14).







Fig. 7.14.Schema structurii ARN de transport: 1 - anticodon; 2-loc de atașare a aminoacidului.

Fiecare tARN poate transfera numai aminoacizii, este activat de enzime speciale, atașează aminoacizii și îl transportă la ribozom. Aminoacizii sunt localizați într-o subunitate mare a ribozomului și se stabilește o legătură peptidică între ele prin intermediul enzimelor. În același timp, legătura dintre aminoacid și tARN-ul său este ruptă, ceea ce lasă ribozomul în spatele următorului aminoacid. Ribozomul mișcă un triplet, iar procesul se repetă. Deci, treptat, molecula polipeptidei este în creștere, în care aminoacizii sunt localizați în strictă concordanță cu ordinea nucleotidelor triplete care le codifică (Figura 7.15).

Fig. 7.15. Schema de biosinteză a proteinelor

Un ribozom este capabil să sintetizeze un lanț polipeptidic complet. Atunci când unul dintre cele trei triplete, care sunt semne de punctuație între gene, apare pe ribozom, aceasta înseamnă că sinteza proteinelor este finalizată. Lanțul polipeptidic este separat de molecula mRNA de matrice, pliată într-o spirală și dobândește structura sa caracteristică (secundară, terțiară sau cuaternară). Ribosomii funcționează foarte eficient: în decurs de 1 secunde, ribozomul bacterian formează un lanț polipeptidic de 20 de aminoacizi.

Procesul de sinteză a unei molecule de proteine ​​necesită o cheltuială mare de energie. Conectarea fiecărui aminoacid cu tARN consumă energia unei molecule de ATP. Mărimea medie a proteinei este formată din 500 de aminoacizi, prin urmare, același număr de molecule ATP este scindat în timpul sintezei. În plus, energia mai multor molecule ATP este necesară pentru mișcarea ARNm peste ribozom.

Ideea că informațiile genetice sunt înregistrate la nivel molecular și că sinteza proteinelor se desfășoară conform principiului matricei a fost formulată pentru prima dată în anii 1920 de biologul rus Nikolai Konstantinovich Koltsov.

Figura 7.4. NK Koltsov (1872-1940)

În prezent, principiul matricei biosintezei proteinelor a fost pe deplin dovedit. Este una dintre cele mai importante prevederi ale biologiei moderne.

1. Pregătiți răspunsurile la întrebări:

1. Structura și funcția cromozomilor

1. Ce funcție este efectuată în sistemele vii ale cromozomului? Unde sunt localizate în celulele fungiilor, plantelor, animalelor? 2. Denumiți substanțele organice care alcătuiesc cromozomii. Indicați care dintre ele sunt purtători ai funcției cromozomiale. Care este rolul celorlalți? 3. Cum este amenajat cromozomul?

4. Cine a descoperit cromozomii și când? 5. Ce este replicarea? 6. Structura și structura spațială a cromozomilor diferă într-o celulă activă și divizată în mod activ? Dați un răspuns detaliat. 7. Care este caracterul comun și diferența dintre noțiunile "cromatină" și "cromozom"? 8. Ce este cariotipul? Termenul "cariotip" se referă la individ sau la specie în ansamblu? 9. Care este diferența dintre cariotipurile unui bărbat și ale unei femei? 10. Ce cromozomi se numesc omologi?

2. Structura ADN-ului. Replicarea. Gene. Codul genetic. 1. Care este codul genetic? 2. Cum este aranjată nucleotida ADN-ului? 3. Câți aminoacizi sunt toată varietatea de proteine ​​din organisme? 4. Câte nucleotide diferite conțin ADN-ul? 5. Câte nucleotide codifică un aminoacid? 6. Care este numele combinației de nucleotide care corespunde unui aminoacid? 7. Care este universalitatea codului genetic? 8. Câte tipuri de nucleotide se găsesc în molecula ADN? Cum diferă acestea între ele? 9. Căutați trei tripleți pe masă (Figura 7.12). Acestea nu codifică aminoacizi. Explicați rolul lor. 10. Într-un acid nucleic - ADN, ARNm, ARNt - tripleti sunt indicate în graficele tabel „codul genetic“ (Ris.7.12.)? 11. Care sunt funcțiile ADN-ului în organism?

3. Biosinteza proteinelor 1. Care sunt tipurile de ARN, care sunt funcțiile fiecăruia? 2. Care două etape împart procesul de sinteză a proteinelor? 3. Ce este "transcripția"? Specificați unde este localizată implementarea acestui proces în celulă. 4. Ce ARNm este format în timpul transcrierii regiunii ADN-G-C-G-G-A-T- În ce parte a celulei se deplasează mARN-ul sintetizat? 5. Dați definiția "traducere". Specificați locul în care are loc acest proces. 6. Ce substanțe sunt necesare pentru difuzare? Ce substanțe se formează ca urmare a traducerii? 7. Ce se numește un codon și un anticodon? Cum sunt legate aceste concepte? 8. Care este rolul tRNA în traducere? 9. Poate o polipeptidă, atunci când este separată de un ribozom, începe imediat să îndeplinească funcțiile specifice unei proteine ​​din această compoziție? De ce? Ce alte transformări ar trebui să i se întâmple?

10. Este posibil, cunoscând secvența aminoacizilor din lanțul de polipeptide, să se numească în mod unic secvența de nucleotide din lanțul mRNA cu care s-a efectuat traducerea? Răspunsul explică (cu ce proprietate a codului genetic este conectat?).

2. Executați testul:

1. Unitatea structurală și funcțională a informațiilor genetice este:

a) o catenă ADN b) o porțiune dintr-o moleculă ADN c) o moleculă ADN d) o genă.

2. Codul genetic este o secvență:

a) nucleotide în ARNr b) nucleotide în ARNm

c) nucleotide în ADN d) aminoacizi din proteină.

3. Ce celula are un set de cromozomi haploid (2n)?

a) neuron b) zygote c) spermatozoid d) eritrocite.

4. Proteinele sunt polimeri biologici, ale căror monomeri sunt:

a) aminoacizi b) monozaharide c) nucleotide d) peptide.

5. Secvența resturilor de aminoacizi din molecula de proteină determină structura sa ca:

a) primar b) secundar c) terțiar d) cuaternar.

6. Un filament monocatenar format dintr-un număr mare de nucleotide de patru tipuri este o moleculă:

a) ARN b) ADN c) ATP d) AMP.

7. Ce este nucleotida, complementară timinei, numită:

a) adenină b) guanină c) citozină d) uracil.

a) nucleotidul moleculei ADN b) o catenă a moleculei ADN c) molecula ADN

d) o porțiune din molecula ADN care servește ca șablon pentru sinteza unei singure proteine.

9. Transcrierea este:

a) sinteza proteinelor b) sinteza mARN c) sinteza ADN-ului fiu d) sinteza ARN-ului.

10. ARNm în procesul de biosinteză a proteinelor:

a) transmite informații genetice b) accelerează reacțiile de biosinteză

c) stochează informația genetică d) este locul sintezei proteinelor.

11. Codonul corespunde:

a) o nucleotidă b) două nucleotide c) trei nucleotide

d) patru nucleotide.

12. Funcția tARN este:

a) stocarea informațiilor genetice b) accelerarea reacțiilor de biosinteză a proteinelor

c) transferul informațiilor genetice d) transferul aminoacizilor în ribozomi.

3. Rezolvați cuvintele încrucișate "ADN-ul și ARN-ul acizilor nucleici"

  1. Un organoid celular care are ADN-ul propriu.
  2. ARN, care îndeplinește funcția de a furniza aminoacizi la locul de sinteză a proteinelor.
  3. Legătura chimică dintre bazele complementare din ADN.
  4. Monomer de acizi nucleici.
  5. Al doilea nume este i-ARN.
  6. Bază de azot, caracteristică numai pentru ARN.
  7. Monozaharidă, care face parte din ARN.
  8. Bază de azot, complementară timinei.
  9. Acid nucleic, care face parte din cromozomi.
  10. Organoidul celulei pe care este sintetizată proteina.
  11. Partea închisă a celulei care conține cromozomi.






Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: