Genetski kod je način kodiranja niza aminokiselina u molekulu proteina koristeći sekvencu nukleotida u molekulu nukleinske kiseline. Svojstva genetskog koda proizilaze iz posebnosti ovog kodiranja.

Svaka aminokiselina proteina povezana je sa tri uzastopna nukleotida nukleinske kiseline - trojka, ili kodon... Svaki od nukleotida može sadržavati jednu od četiri azotne baze. U RNK jeste adenin(A), uracil(U), gvanin(G), citozin(C). Kombinovanjem azotnih baza na različite načine (u ovom slučaju nukleotida koji ih sadrže) možete dobiti mnogo različitih tripleta: AAA, GAU, UCC, GCA, AUC, itd. Ukupan broj mogućih kombinacija je 64, tj. 4 3.

Proteini živih organizama sadrže oko 20 aminokiselina. Kada bi priroda "zamislila" da svaku aminokiselinu kodira ne sa tri, već sa dva nukleotida, onda raznolikost takvih parova ne bi bila dovoljna, jer bi ih bilo samo 16, tj. 4 2.

dakle, glavno svojstvo genetskog koda je njegova trostrukost... Svaka aminokiselina je kodirana trostrukim nukleotidom.

Budući da postoji znatno više mogućih različitih tripleta od aminokiselina koje se koriste u biološkim molekulama, u živoj prirodi ostvareno je takvo svojstvo kao što je redundantnost genetski kod. Mnoge aminokiseline počele su biti kodirane ne jednim kodonom, već nekoliko. Na primjer, aminokiselina glicin je kodirana sa četiri različita kodona: GGU, GGC, GGA, GGG. Redundancija se također naziva degeneracija.

Podudarnost između aminokiselina i kodona prikazana je u tabelama. Na primjer, takve:

U odnosu na nukleotide, genetski kod ima sljedeće osobine: nedvosmislenost(ili specifičnost): svaki kodon odgovara samo jednoj aminokiselini. Na primjer, samo glicin i nijedna druga aminokiselina može biti kodirana GGU kodonom.

Opet. Redundancija se odnosi na činjenicu da nekoliko tripleta može kodirati istu aminokiselinu. Specifičnost - svaki specifični kodon može kodirati samo jednu aminokiselinu.

U genetskom kodu nema posebnih znakova interpunkcije (osim stop kodona koji označavaju kraj sinteze polipeptida). Funkciju interpunkcijskih znakova obavljaju same trojke - kraj jednog znači da će drugi započeti sljedeći. Otuda slijede sljedeća dva svojstva genetskog koda: kontinuitet i nepreklapanje... Pod kontinuitetom se podrazumijeva čitanje trojki odmah jedne za drugom. Nepreklapanje znači da svaki nukleotid može biti dio samo jednog tripleta. Dakle, prvi nukleotid sljedećeg tripleta uvijek dolazi iza trećeg nukleotida prethodnog tripleta. Kodon ne može početi od drugog ili trećeg nukleotida prethodnog kodona. Drugim riječima, kod se ne preklapa.

Genetski kod ima svojstvo univerzalnost... Isto je za sve organizme na Zemlji, što govori o jedinstvu nastanka života. Međutim, postoje vrlo rijetki izuzeci. Na primjer, neki trojci mitohondrija i hloroplasta kodiraju aminokiseline koje nisu uobičajene. To može ukazivati ​​na to da su u zoru razvoja života postojale malo drugačije varijacije genetskog koda.

Konačno, genetski kod ima otpornost na buku, što je posljedica takve osobine kao što je višak. Tačkaste mutacije, koje se ponekad javljaju u DNK, obično rezultiraju zamjenom jedne azotne baze za drugu. Ovo mijenja trojku. Na primjer, bio je AAA, nakon mutacije postao je AAG. Međutim, takve promjene ne dovode uvijek do promjene aminokiseline u sintetiziranom polipeptidu, jer oba tripleta, zbog svojstva redundancije genetskog koda, mogu odgovarati jednoj aminokiselini. S obzirom da su mutacije češće štetne, korisno je svojstvo otpornosti na buku.

Pod genetskim kodom uobičajeno je da se razume takav sistem znakova koji označava sekvencijalni raspored nukleotidnih jedinjenja u DNK i RNK, što odgovara drugom sistemu znakova koji prikazuje sekvencu aminokiselinskih jedinjenja u proteinskom molekulu.

Važno je!

Kada su naučnici uspjeli proučiti svojstva genetskog koda, univerzalnost je prepoznata kao jedna od glavnih. Da, koliko god čudno zvučalo, sve je ujedinjeno jednim, univerzalnim, zajedničkim genetskim kodom. Nastao je u dugom vremenskom intervalu, a proces je završio prije oko 3,5 milijardi godina. Shodno tome, u strukturi koda mogu se pratiti tragovi njegove evolucije, od trenutka nastanka do danas.

Kada govorimo o redoslijedu rasporeda elemenata u genetskom kodu, mislimo da je on daleko od haotičnog, već da ima strogo definiran redoslijed. I to u velikoj mjeri određuje svojstva genetskog koda. Ovo je ekvivalentno rasporedu slova i slogova u riječima. Vrijedi narušiti uobičajeni poredak i većina onoga što čitamo na stranicama knjiga ili novina pretvorit će se u smiješno brbljanje.

Osnovna svojstva genetskog koda

Kod obično sadrži neke informacije šifrirane na poseban način. Da biste dešifrirali kod, morate znati karakteristične karakteristike.

Dakle, glavna svojstva genetskog koda su:

• trostrukost;
• degeneracija ili redundancija;
• nedvosmislenost;
• kontinuitet;
• već pomenuta univerzalnost.

Zaustavimo se detaljnije na svakoj nekretnini.

1. Trojka

Ovo je kada tri spoja nukleotida formiraju sekvencijalni lanac unutar molekula (tj. DNK ili RNK). Kao rezultat, triplet spoj je stvoren ili kodira jednu od aminokiselina, njegovu lokaciju u peptidnom lancu.

Razlikujte kodone (oni su i kodne riječi!) po redoslijedu veze i po vrsti onih azotnih spojeva (nukleotida) koji su dio njih.

U genetici je uobičajeno razlikovati 64 tipa kodona. Mogu formirati kombinacije četiri tipa nukleotida, po 3 u svakom. Ovo je jednako podizanju broja 4 na treći stepen. Tako je moguće formiranje 64 kombinacije nukleotida.

2. Redundancija genetskog koda

Ovo svojstvo se može pratiti kada je za šifriranje jedne aminokiseline potrebno nekoliko kodona, obično u rasponu od 2-6. I samo triptofan se može kodirati jednim tripletom.

3. Nedvosmislenost

Uključen je u svojstva genetskog koda kao indikator zdravog genetskog naslijeđa. Na primjer, GAA triplet, koji je na šestom mjestu u lancu, može reći doktorima o dobrom stanju krvi, o normalnom hemoglobinu. On je taj koji nosi informaciju o hemoglobinu, a i on je njime kodiran.A ako je osoba bolesna od anemije, jedan od nukleotida zamjenjuje se drugim slovom koda - Y, što je signal bolesti.

4. Kontinuitet

Prilikom snimanja ove osobine genetskog koda, treba imati na umu da se kodoni, kao i karike lanca, ne nalaze na udaljenosti, već u neposrednoj blizini, jedan za drugim u lancu nukleinske kiseline, i taj lanac nije prekinut - ima nema početka ni kraja.

5. Svestranost

Nikada ne treba zaboraviti da je sve na Zemlji ujedinjeno zajedničkim genetskim kodom. I stoga, u primatu i osobi, u insektu i ptici, stogodišnji baobab i vlat trave koja se jedva izlegla iz zemlje, slične aminokiseline kodiraju iste trojke.

U genima su položene osnovne informacije o svojstvima organizma, svojevrsni program koji organizam nasljeđuje od onih koji su ranije živjeli i koji postoji kao genetski kod.

Nasljedne informacije su informacije o strukturi proteina (informacije o tome kako koje aminokiseline kojim redom kombinuju se tokom sinteze primarne strukture proteina).

Informacije o strukturi proteina su kodirane u DNK, koja je kod eukariota dio hromozoma i nalazi se u jezgru. Odsječak DNK (hromozoma) u kojem je kodirana informacija o jednom proteinu naziva se gen.

Transkripcija je prepisivanje informacija iz DNK u mRNA (messenger RNA). mRNA prenosi informacije od jezgra do citoplazme, do mjesta sinteze proteina (do ribosoma).

Broadcast je proces biosinteze proteina. Unutar ribozoma, tRNA antikodoni su vezani za mRNA kodone prema principu komplementarnosti. Ribosom povezuje aminokiseline koje donosi tRNA peptidnom vezom i dobija se protein.

Reakcije transkripcije, translacije i replikacije (udvostručavanje DNK) su reakcije matrična sinteza... DNK služi kao šablon za sintezu mRNA, mRNA služi kao šablon za sintezu proteina.

Genetski kod je način na koji se informacije o strukturi proteina bilježe u DNK.

Svojstva genkodiranja

1) Trojstvo: jedna aminokiselina je kodirana sa tri nukleotida. Ova 3 nukleotida u DNK nazivaju se triplet, u mRNA - kodon, u tRNA - antikodon (ali u USE može postojati i "triplet koda" itd.)

2) Redundantnost(degeneracija): postoji samo 20 aminokiselina, a tripleti koji kodiraju aminokiseline - 61, stoga je svaka aminokiselina kodirana sa nekoliko tripleta.

3) Nedvosmislenost: svaki triplet (kodon) kodira samo jednu aminokiselinu.

4) Svestranost: genetski kod je isti za sve žive organizme na Zemlji.

Zadaci

Zadaci za nukleotide/aminokiseline
3 nukleotida = 1 triplet = 1 aminokiselina = 1 tRNA

Zadaci u ATGC-u
DNK mRNA tRNA
A U A
T A U
G C G
C G C

Odaberite onaj koji je najispravniji. mRNA je kopija
1) jedan gen ili grupa gena
2) lanci proteinskog molekula
3) jedan proteinski molekul
4) dijelovi plazma membrane

Odgovori

Odaberite onaj koji je najispravniji. Primarna struktura proteinske molekule, data nizom nukleotida mRNA, formira se u procesu
1) emisije
2) transkripcije
3) reduplikacije
4) denaturacija

Odgovori

Odaberite onaj koji je najispravniji. Koja sekvenca ispravno odražava put realizacije genetske informacije
1) gen -> mRNA -> protein -> osobina
2) osobina -> protein -> mRNA -> gen -> DNK
3) mRNA -> gen -> protein -> osobina
4) gen -> DNK -> osobina -> protein

Odgovori

Odaberite onaj koji je najispravniji. Odaberite ispravan slijed prijenosa informacija u procesu sinteze proteina u ćeliji
1) DNK -> glasnička RNK -> protein
2) DNK -> transportna RNA -> protein
3) ribosomalna RNK -> transportna RNK -> protein
4) ribosomska RNK -> DNK -> transportna RNK -> protein

Odgovori

Odaberite onaj koji je najispravniji. Ista aminokiselina odgovara CAA antikodonu na transportnoj RNK i tripletu na DNK
1) ACV
2) CUU
3) GTT
4) GAA

Odgovori

Odaberite onaj koji je najispravniji. Antikodon AAU na transportnoj RNK odgovara tripletu na DNK
1) TTA
2) AAT
3) AAA
4) TTT

Odgovori

Odaberite onaj koji je najispravniji. Svaka amino kiselina u ćeliji je kodirana
1) jedan molekul DNK
2) nekoliko trojki
3) više gena
4) jedan nukleotid

Odgovori

Odaberite onaj koji je najispravniji. Funkcionalna jedinica genetskog koda
1) nukleotid
2) trojka
3) aminokiselina
4) tRNA

Odgovori

Odaberite tri opcije. Kao rezultat reakcija matričnog tipa, sintetiziraju se molekuli
1) polisaharidi
2) DNK
3) monosaharidi
4) mRNA
5) lipidi
6) vjeverica

Odgovori

1. Odrediti slijed procesa koji obezbjeđuju biosintezu proteina. Zapišite odgovarajući niz brojeva.
1) stvaranje peptidnih veza između aminokiselina
2) vezivanje antikodona tRNA za komplementarni kodon mRNA
3) sinteza mRNA molekula na DNK
4) kretanje mRNA u citoplazmi i njena lokacija na ribosomu
5) isporuku tRNA aminokiselina do ribosoma

Odgovori

2. Uspostaviti redoslijed procesa biosinteze proteina u ćeliji. Zapišite odgovarajući niz brojeva.
1) formiranje peptidne veze između aminokiselina
2) interakcija mRNA kodona i tRNA antikodona
3) oslobađanje tRNA iz ribozoma
4) veza mRNA sa ribozomom
5) oslobađanje mRNA iz jezgra u citoplazmu
6) sinteza mRNA

Odgovori

3. Uspostaviti slijed procesa u biosintezi proteina. Zapišite odgovarajući niz brojeva.
1) sinteza mRNA na DNK
2) dostava aminokiselina u ribozom
3) formiranje peptidne veze između aminokiselina
4) vezivanje aminokiselina za tRNA
5) veza mRNA sa dvije podjedinice ribozoma

Odgovori

4. Uspostaviti redoslijed koraka biosinteze proteina. Zapišite odgovarajući niz brojeva.
1) odvajanje proteinske molekule od ribozoma
2) vezivanje tRNA za startni kodon
3) transkripcija
4) produžavanje polipeptidnog lanca
5) oslobađanje mRNA iz jezgra u citoplazmu

Odgovori

5. Uspostavite ispravan slijed procesa biosinteze proteina. Zapišite odgovarajući niz brojeva.
1) vezivanje amino kiseline za peptid
2) sinteza mRNA na DNK
3) prepoznavanje antikodona po kodonu
4) kombinovanje mRNA sa ribozomom
5) oslobađanje mRNA u citoplazmu

Odgovori

Odaberite onaj koji je najispravniji. Koji antikodon transportne RNK odgovara tripletu TGA u molekulu DNK?
1) ACU
2) CUG
3) ACV
4) AHA

Odgovori

Odaberite onaj koji je najispravniji. Genetski kod je univerzalan, jer
1) svaka aminokiselina je kodirana trostrukim nukleotidom
2) mjesto aminokiseline u proteinskom molekulu određeno je različitim tripletima
3) ista je za sva stvorenja koja žive na Zemlji
4) nekoliko tripleta kodira jednu aminokiselinu

Odgovori

Odaberite onaj koji je najispravniji. Zove se dio DNK koji sadrži informacije o jednom polipeptidnom lancu
1) hromozom
2) trojka
3) genom
4) kod

Odgovori

Odaberite onaj koji je najispravniji. Emitovanje je proces kojim se
1) broj lanaca DNK je udvostručen
2) mRNA se sintetiše na DNK šablonu
3) proteini se sintetiziraju na matriksu mRNA u ribosomu
4) vodonične veze između molekula DNK su prekinute

Odgovori

Odaberite tri opcije. Za razliku od fotosinteze, dolazi do biosinteze proteina
1) u hloroplastima
2) u mitohondrijama
3) u reakcijama plastične razmene
4) u reakcijama matričnog tipa
5) u lizozomima
6) u leukoplastima

Odgovori

Odaberite onaj koji je najispravniji. Translacijska matrica je molekul
1) tRNA
2) DNK
3) rRNA
4) mRNA

Odgovori

Sve osim dvije sljedeće osobine mogu se koristiti za opisivanje funkcija nukleinskih kiselina u ćeliji. Identifikujte dva znaka koji "ispadaju" sa opšte liste i zapišite brojeve pod kojima su naznačeni u tabeli.
1) sprovesti homeostazu
2) prenijeti nasljednu informaciju iz jezgra u ribozom
3) učestvuju u biosintezi proteina
4) dio su ćelijske membrane
5) transportne aminokiseline

Odgovori

AMINOKISELINE - IRNA KODON
Koliko kodona mRNA kodira informacije o 20 aminokiselina? U odgovoru napišite samo odgovarajući broj.

Odgovori

AMINOKISELINE - IRNA NUKLEOTIDI
1. Region polipeptida sastoji se od 28 aminokiselinskih ostataka. Odredite broj nukleotida u mRNA regiji koja sadrži informacije o primarnoj strukturi proteina.

Odgovori

2. Koliko nukleotida sadrži mRNA ako se iz nje sintetizirani protein sastoji od 180 aminokiselinskih ostataka? U odgovoru napišite samo odgovarajući broj.

Odgovori

AMINOKISELINE - DNK NUKLEOTIDI
1. Protein se sastoji od 140 aminokiselinskih ostataka. Koliko nukleotida ima u području gena koji kodira primarnu strukturu ovog proteina?

Odgovori

2. Protein se sastoji od 180 aminokiselinskih ostataka. Koliko nukleotida ima u genu koji kodira sekvencu aminokiselina u ovom proteinu. U odgovoru napišite samo odgovarajući broj.

Odgovori

3. Fragment molekule DNK kodira 36 aminokiselina. Koliko nukleotida sadrži ovaj fragment molekule DNK? Zapišite odgovarajući broj u svom odgovoru.

Odgovori

4. Polipeptid se sastoji od 20 aminokiselinskih jedinica. Odredite broj nukleotida u genskoj regiji koji kodiraju ove aminokiseline u polipeptidu. Napišite svoj odgovor kao broj.

Odgovori

5. Koliko nukleotida u regiji gena kodira proteinski fragment od 25 aminokiselinskih ostataka? Kao odgovor, zapišite samo odgovarajući broj.

Odgovori

6. Koliko nukleotida u fragmentu šablonskog DNK lanca kodira 55 aminokiselina u fragmentu polipeptida? U odgovoru napišite samo odgovarajući broj.

Odgovori

AMINOKISELINE - tRNA
1. Koliko tRNA je učestvovalo u sintezi proteina, koji uključuje 130 aminokiselina? U svoj odgovor upišite odgovarajući broj.

Odgovori

2. Fragment proteinske molekule sastoji se od 25 aminokiselina. Koliko je tRNA molekula bilo uključeno u njegovo stvaranje? U odgovoru napišite samo odgovarajući broj.

Odgovori

AMINOKISELINE - TROJKE
1. Koliko tripleta sadrži fragment DNK koji kodira 36 aminokiselina? Zapišite odgovarajući broj u svom odgovoru.

Odgovori

2. Koliko tripleta kodiraju 32 aminokiseline? Kao odgovor, zapišite samo odgovarajući broj.

Odgovori

NUKLEOTIDI - AMINOKISELINE
1. Koliki je broj aminokiselina kodiranih u području gena koji sadrži 129 nukleotidnih ostataka?

Odgovori

2. Koliko aminokiselina je kodirano sa 900 nukleotida? Kao odgovor, zapišite samo odgovarajući broj.

Odgovori

3. Koliki je broj aminokiselina u proteinu ako se njegov kodirajući gen sastoji od 600 nukleotida? Kao odgovor, zapišite samo odgovarajući broj.

Odgovori

4. Za koliko aminokiselina kodira 1203 nukleotida? Zapišite samo broj aminokiselina u svom odgovoru.

Odgovori

5. Koliko je aminokiselina potrebno za sintezu polipeptida ako kodirajući dio mRNA sadrži 108 nukleotida? U odgovoru napišite samo odgovarajući broj.

Odgovori

NUKLEOTIDI MRNA - NUKLEOTIDI DNK
U sintezi proteina učestvuje molekul mRNA, čiji fragment sadrži 33 nukleotidna ostatka. Odredite broj nukleotidnih ostataka u području šablonskog DNK lanca.

Odgovori

NUKLEOTIDI - tRNA
Koliko je RNA transportnih molekula bilo uključeno u translaciju ako genska regija sadrži 930 nukleotidnih ostataka?

Odgovori

TROJKE - IRNA NUKLEOTIDI
Koliko nukleotida ima u fragmentu molekula mRNA ako fragment kodirajućeg lanca DNK sadrži 130 tripleta? U odgovoru napišite samo odgovarajući broj.

Odgovori

tRNA - AMINOKISELINE
Odredite broj aminokiselina u proteinu ako je u procesu translacije učestvovalo 150 t-RNA molekula. U odgovoru napišite samo odgovarajući broj.

Odgovori

JEDNOSTAVNO
Koliko nukleotida ima u jednom kodonu mRNA?

Odgovori

Koliko nukleotida ima u jednom stop kodonu mRNA?

Odgovori

Koliko nukleotida ima u tRNA antikodonu?

Odgovori

HARD
Relativna molekulska masa proteina je 6000. Odredite broj aminokiselina u molekulu proteina ako je relativna molekulska masa jednog aminokiselinskog ostatka 120. U svom odgovoru zapišite samo odgovarajući broj.

Odgovori

U dva lanca DNK molekula ima 3000 nukleotida. Informacije o strukturi proteina su kodirane na jednoj od niti. Izbrojite koliko je aminokiselina kodirano na jednom lancu DNK. Kao odgovor, zapišite samo broj koji odgovara broju aminokiselina.

Odgovori

Odaberite onaj koji je najispravniji. Ista aminokiselina odgovara UCA antikodonu na transportnoj RNK i tripletu u genu na DNK
1) GTA
2) ACA
3) TGT
4) TCA

Odgovori

Odaberite onaj koji je najispravniji. Sinteza hemoglobina u ćeliji kontroliše određeni segment molekule DNK, tzv.
1) kodon
2) trojka
3) genetski kod
4) genom

Odgovori

U kojim od navedenih organela ćelije se javljaju reakcije sinteze matriksa? Identifikujte tri tačne tvrdnje sa opšte liste i zapišite brojeve pod kojima su naznačene.
1) centrioli
2) lizozomi
3) Golgijev aparat
4) ribozomi
5) mitohondrije
6) hloroplasti

Odgovori

Razmotrite sliku koja prikazuje procese koji se odvijaju u ćeliji i naznačite A) naziv procesa, označen slovom A, B) naziv procesa, označen slovom B, C) naziv tipa hemijske reakcije. Za svako slovo odaberite odgovarajući termin sa ponuđene liste.
1) replikacija
2) transkripcija
3) emitovanje
4) denaturacija
5) egzotermne reakcije
6) reakcije supstitucije
7) reakcije matrične sinteze
8) reakcije cijepanja

Odgovori

Pogledajte sliku i navedite (A) naziv procesa 1, (B) naziv procesa 2, (c) konačni proizvod procesa 2. Za svako slovo odaberite odgovarajući termin ili odgovarajući koncept iz dostavljenoj listi.
1) tRNA
2) polipeptid
3) ribosom
4) replikacija
5) emitovanje
6) konjugacija
7) ATP
8) transkripcija

Odgovori

Uspostaviti korespondenciju između procesa i faza sinteze proteina: 1) transkripcije, 2) translacije. Zapišite brojeve 1 i 2 ispravnim redoslijedom.
A) prijenos aminokiselina na t-RNA
B) DNK je uključen
C) sinteza i-RNA
D) formiranje polipeptidnog lanca
D) javlja se na ribozomu

Odgovori

Svi osim dva od sljedećih atributa se koriste za opisivanje procesa prikazanog na slici. Identifikujte dva znaka koji "ispadaju" sa opšte liste i zapišite brojeve pod kojima su naznačeni.
1) prema principu komplementarnosti, nukleotidni niz molekula DNK se prevodi u niz nukleotida molekula različitih tipova RNK
2) proces prevođenja nukleotidne sekvence u sekvencu aminokiselina
3) proces prenosa genetske informacije od jezgra do mesta sinteze proteina
4) proces se odvija u ribosomima
5) rezultat procesa je sinteza RNK

Odgovori

Molekularna težina polipeptida je 30.000 c.u. Odredite dužinu gena koji ga kodira ako je prosječna molekulska težina jedne aminokiseline 100, a udaljenost između nukleotida u DNK 0,34 nm. U odgovoru napišite samo odgovarajući broj.

Odgovori

Odaberite jednu od sljedećih reakcija dvije koje se odnose na reakcije sinteze matrice. Zapišite brojeve pod kojima su označeni.
1) sinteza celuloze
2) sinteza ATP-a
3) biosinteza proteina
4) oksidacija glukoze
5) Replikacija DNK

Odgovori

Odaberite tri tačna odgovora od šest i zapišite brojeve pod kojima su navedeni u tabeli. Matrične reakcije u ćeliji uključuju
1) Replikacija DNK
2) fotoliza vode
3) Sinteza RNK
4) hemosinteza
5) biosinteza proteina
6) sinteza ATP-a

Odgovori

Sve osim dvije karakteristike u nastavku mogu se koristiti za opisivanje procesa biosinteze proteina u ćeliji. Identifikujte dva znaka koji "ispadaju" sa opšte liste, a u odgovoru upišite brojeve pod kojima su naznačeni.
1) Proces se odvija u prisustvu enzima.
2) Centralnu ulogu u procesu imaju molekule RNK.
3) Proces je praćen sintezom ATP-a.
4) Aminokiseline služe kao monomeri za formiranje molekula.
5) Sastavljanje proteinskih molekula vrši se u lizosomima.

Odgovori

Pronađi tri greške u gornjem tekstu. Navedite brojeve prijedloga u kojima su dati.(1) U biosintezi proteina odvijaju se reakcije sinteze matriksa. (2) Reakcije matrične sinteze uključuju samo reakcije replikacije i transkripcije. (3) Kao rezultat transkripcije, sintetiše se mRNA, čiji je šablon cijeli molekul DNK. (4) Nakon prolaska kroz pore jezgra, mRNA ulazi u citoplazmu. (5) Messenger RNA je uključena u sintezu tRNA. (6) Transportna RNK osigurava isporuku aminokiselina za sastavljanje proteina. (7) Energija molekula ATP-a se troši na kombinovanje svake od aminokiselina sa tRNA.

Odgovori

Svi osim dva sljedeća koncepta se koriste za opisivanje emitiranja. Identifikujte dva znaka koji "ispadaju" sa opšte liste i zapišite brojeve pod kojima su naznačeni.
1) matrična sinteza
2) mitotičko vreteno
3) polizom
4) peptidna veza
5) više masne kiseline

Odgovori

© D.V. Pozdnyakov, 2009-2019

- jedinstveni sistem za snimanje nasljednih informacija u molekulima nukleinske kiseline u obliku niza nukleotida. Genetski kod se zasniva na upotrebi abecede koja se sastoji od samo četiri slova-nukleotida, koji se razlikuju po azotnim bazama: A, T, G, C.

Glavna svojstva genetskog koda su sljedeća:

1. Genetski kod je triplet. Triplet (kodon) - sekvenca od tri nukleotida koja kodira jednu aminokiselinu. Budući da proteini sadrže 20 aminokiselina, očito je da svaka od njih ne može biti kodirana jednim nukleotidom (pošto u DNK postoje samo četiri tipa nukleotida, u ovom slučaju 16 aminokiselina ostaje nekodirano). Nedostaju i dva nukleotida za kodiranje aminokiselina, jer se u ovom slučaju može kodirati samo 16 aminokiselina. To znači da je najmanji broj nukleotida koji kodiraju jednu aminokiselinu tri. (U ovom slučaju, broj mogućih tripleta nukleotida je 4 3 = 64).

2. Redundancija (degeneracija) koda je posljedica njegove trojnosti i znači da se jedna aminokiselina može kodirati sa više tripleta (pošto ima 20 aminokiselina, a 64 tripleta). Izuzetak su metionin i triptofan, koji su kodirani samo jednim tripletom. Osim toga, neke trojke imaju specifične funkcije. Dakle, u molekuli mRNA, tri od njih, UAA, UAH i UGA, su terminacioni kodoni, odnosno stop signali koji zaustavljaju sintezu polipeptidnog lanca. Triplet koji odgovara metioninu (AUG), koji se nalazi na početku lanca DNK, ne kodira aminokiselinu, već obavlja funkciju inicijacije (ekscitacije) čitanja.

3. Istovremeno sa redundantnošću, kod ima svojstvo jednoznačnosti, što znači da svaki kodon odgovara samo jednoj specifičnoj aminokiselini.

4. Kod je kolinearan; sekvenca nukleotida u genu tačno odgovara sekvenci aminokiselina u proteinu.

5. Genetski kod se ne preklapa i kompaktan, odnosno ne sadrži "znakove interpunkcije". To znači da proces čitanja ne dopušta mogućnost preklapanja kolona (tripleta), i, počevši od određenog kodona, očitavanje se nastavlja kontinuirano, triplet za tripletom, sve do stop signala (terminacijskih kodona). Na primjer, u mRNA, sljedeću sekvencu azotnih baza AUGGUGTSUUAAUGUG čitat će samo takvi tripleti: AUG, GUG, CUU, AAU, GUG, a ne AUG, UGG, GGU, GUG, itd. ili AUG, GGU, UGC, CUU itd. ili na neki drugi način (npr. kodon AUG, znak interpunkcije G, kodon UGC, znak interpunkcije U itd.).

6. Genetski kod je univerzalan, odnosno nuklearni geni svih organizama na isti način kodiraju informacije o proteinima, bez obzira na nivo organizacije i sistematski položaj ovih organizama.

Ranije smo naglasili da nukleotidi imaju osobinu važnu za nastanak života na Zemlji – ako u rastvoru postoji jedan polinukleotidni lanac, spontano dolazi do formiranja drugog (paralelnog) lanca na osnovu komplementarne veze srodnih nukleotida. Isti broj nukleotida u oba lanca i njihov hemijski odnos je preduslov za sprovođenje ovakvih reakcija. Međutim, tokom sinteze proteina, kada se informacija iz mRNA implementira u strukturu proteina, ne može biti govora o poštovanju principa komplementarnosti. To je zbog činjenice da ne samo da je broj monomera različit u mRNA i u sintetiziranom proteinu, već i, što je posebno važno, ne postoji strukturna sličnost među njima (s jedne strane, nukleotidi, s druge strane). , amino kiseline). Jasno je da u ovom slučaju postaje neophodno stvoriti novi princip za tačan prevod informacija sa polinukleotida u polipeptidnu strukturu. U evoluciji je stvoren takav princip i genetski kod je položen u njegovu osnovu.

Genetski kod je sistem za beleženje naslednih informacija u molekulima nukleinskih kiselina, zasnovan na određenoj alternaciji nukleotidnih sekvenci u DNK ili RNK, formirajući kodone koji odgovaraju amino kiselinama u proteinu.

Genetski kod ima nekoliko svojstava.

Trojstvo.

Degeneracija ili redundantnost.

Nedvosmislenost.

Polaritet.

Bez preklapanja.

Kompaktnost.

Svestranost.

Treba napomenuti da neki autori predlažu i druga svojstva koda povezana sa hemijskim karakteristikama nukleotida uključenih u kod ili sa učestalošću pojavljivanja pojedinih aminokiselina u proteinima organizma itd. Međutim, ova svojstva proizilaze iz gore navedenog, pa ćemo ih tamo razmotriti.

a. Trojstvo. Genetski kod, kao i mnogi složeno organizirani sistemi, ima najmanju strukturnu i najmanju funkcionalnu jedinicu. Triplet je najmanja strukturna jedinica genetskog koda. Sastoji se od tri nukleotida. Kodon je najmanja funkcionalna jedinica genetskog koda. U pravilu, mRNA tripleti se nazivaju kodoni. U genetskom kodu, kodon ima nekoliko funkcija. Prvo, njegova glavna funkcija je da kodira jednu aminokiselinu. Drugo, kodon možda ne kodira aminokiselinu, ali u ovom slučaju obavlja drugu funkciju (vidi dolje). Kao što se može vidjeti iz definicije, trojka je koncept koji karakterizira osnovno strukturna jedinica genetski kod (tri nukleotida). Kodon - karakteriše elementarna semantička jedinica genom - tri nukleotida određuju vezanje jedne aminokiseline za polipeptidni lanac.

Elementarna strukturna jedinica je prvo teorijski dešifrovana, a zatim je eksperimentalno potvrđeno njeno postojanje. Zaista, 20 aminokiselina ne može biti kodirano sa jednim ili dva nukleotida. potonjih je samo 4. Tri od četiri nukleotida daju 4 3 = 64 varijante, što više nego premašuje broj aminokiselina dostupnih u živim organizmima (vidi tabelu 1).

Kombinacije nukleotida prikazane u Tabeli 64 imaju dvije karakteristike. Prvo, od 64 varijante trojki, samo 61 je kodon i kodira bilo koju aminokiselinu, oni se nazivaju čulni kodoni... Tri trojke ne kodiraju

Tabela 1.

Messenger RNA kodoni i odgovarajuće aminokiseline

B o n i I c o d o n o v
				Gluposti	Gluposti
				Gluposti
					Met
					Shaft

aminokiseline a su stop signali koji ukazuju na kraj translacije. Postoje tri takve trojke - UAA, UAG, UGA, nazivaju se i "besmislenim" (besmisleni kodoni). Kao rezultat mutacije, koja je povezana sa zamjenom jednog nukleotida u tripletu drugim, besmisleni kodon može nastati iz čulnog kodona. Ova vrsta mutacije se zove besmislica mutacija... Ako se takav stop signal formira unutar gena (u njegovom informativnom dijelu), tada će se tokom sinteze proteina na ovom mjestu proces stalno prekidati - sintetizirat će se samo prvi (prije stop signala) dio proteina. Osoba s ovom patologijom će imati nedostatak proteina i simptome povezane s tim nedostatkom. Na primjer, ova vrsta mutacije je pronađena u genu koji kodira beta lanac hemoglobina. Sintetizira se skraćeni neaktivni lanac hemoglobina koji se brzo uništava. Kao rezultat, formira se molekul hemoglobina bez beta lanca. Jasno je da takav molekul vjerovatno neće u potpunosti ispuniti svoje dužnosti. Nastaje ozbiljna bolest koja se razvija kao hemolitička anemija (beta-nula talasemija, od grčke reči "Talas" - Sredozemno more, gde je ova bolest prvi put otkrivena).

Mehanizam djelovanja stop kodona je drugačiji od onog kod čulnih kodona. Ovo proizilazi iz činjenice da su odgovarajuće tRNA pronađene za sve kodone koji kodiraju aminokiseline. Nisu pronađene tRNA za besmislene kodone. Shodno tome, tRNA nije uključena u proces zaustavljanja sinteze proteina.

CodonAUG (u bakterijama, ponekad GUG) ne samo da kodiraju aminokiselinu metionin i valin, već takođerpokretač emitovanja .

b. Degeneracija ili redundantnost.

61 od 64 tripleta kodira 20 aminokiselina. Takav trostruki višak broja tripleta u odnosu na broj aminokiselina sugerira da se u prijenosu informacija mogu koristiti dvije opcije kodiranja. Prvo, ne mogu sva 64 kodona biti uključena u kodiranje 20 aminokiselina, već samo 20, a drugo, aminokiseline mogu biti kodirane s nekoliko kodona. Istraživanja su pokazala da je priroda koristila potonju opciju.

Njegove preferencije su očigledne. Kada bi samo 20 od 64 varijante tripleta učestvovalo u kodiranju aminokiselina, onda bi 44 tripleta (od 64) ostala nekodirajuća, tj. besmisleni (besmisleni kodoni). Ranije smo istakli koliko je transformacija kodirajućeg tripleta kao rezultat mutacije u besmisleni kodon opasna za život ćelije - to značajno remeti normalan rad RNA polimeraze, što u konačnici dovodi do razvoja bolesti. Trenutno su u našem genomu tri kodona besmislena, ali sada zamislite šta bi se dogodilo da se broj besmislenih kodona poveća za oko 15 puta. Jasno je da će u takvoj situaciji prijelaz sa normalnih kodona na nonsens kodone biti nemjerljivo veći.

Kod u kojem je jedna aminokiselina kodirana s nekoliko tripleta naziva se degeneriranim ili redundantnim. Gotovo svakoj aminokiselini odgovara nekoliko kodona. Dakle, aminokiselina leucin može biti kodirana sa šest tripleta - UUA, UUG, CUU, CUTS, CUA, CUG. Valin je kodiran sa četiri tripleta, fenilalanin sa dva i samo triptofan i metionin su kodirani jednim kodonom. Svojstvo koje je povezano sa snimanjem istih informacija sa različitim simbolima se zove degeneracija.

Broj kodona dodijeljenih jednoj aminokiselini dobro korelira sa učestalošću pojavljivanja aminokiseline u proteinima.

I to najvjerovatnije nije slučajno. Što je učestalost pojavljivanja aminokiseline u proteinu veća, to je kodon ove aminokiseline češće prisutan u genomu, veća je vjerovatnoća da će se ona oštetiti mutagenim faktorima. Stoga je jasno da mutirani kodon ima više šansi da kodira istu aminokiselinu sa svojom visokom degeneracijom. Sa ovih pozicija, degeneracija genetskog koda je mehanizam koji štiti ljudski genom od oštećenja.

Treba napomenuti da se termin degeneracija koristi u molekularnoj genetici iu drugačijem smislu. Dakle, glavni dio informacija u kodonu pada na prva dva nukleotida, baza na trećoj poziciji kodona se ispostavlja beznačajnom. Ovaj fenomen se naziva "degeneracija treće baze". Posljednja karakteristika minimizira učinak mutacija. Na primjer, poznato je da je glavna funkcija crvenih krvnih stanica prenošenje kisika iz pluća u tkiva i ugljični dioksid iz tkiva u pluća. Ovu funkciju obavlja respiratorni pigment - hemoglobin, koji ispunjava cijelu citoplazmu eritrocita. Sastoji se od proteinskog dijela - globina, koji je kodiran odgovarajućim genom. Osim proteina, u molekulu hemoglobina je uključen i hem koji sadrži željezo. Mutacije globinskih gena dovode do pojave različitih varijanti hemoglobina. Najčešće su mutacije povezane sa zamjena jednog nukleotida drugim i pojava novog kodona u genu, koji može kodirati novu aminokiselinu u polipeptidnom lancu hemoglobina. U tripletu, kao rezultat mutacije, može se zamijeniti bilo koji nukleotid - prvi, drugi ili treći. Poznato je da nekoliko stotina mutacija utiče na integritet globinskih gena. O 400 od njih su povezane sa supstitucijom pojedinačnih nukleotida u genu i odgovarajućom supstitucijom aminokiselina u polipeptidu. Od ovih, samo 100 supstitucije dovode do nestabilnosti hemoglobina i raznih vrsta bolesti od blagih do veoma teških. 300 (približno 64%) supstitucijskih mutacija ne utječu na funkciju hemoglobina i ne dovode do patologije. Jedan od razloga za to je i gore spomenuta „degeneracija treće baze“, kada zamjena trećeg nukleotida u tripletu koji kodira serin, leucin, prolin, arginin i neke druge aminokiseline dovodi do pojave sinonimskog kodona. koji kodiraju istu aminokiselinu. Fenotipski, ova mutacija se neće pojaviti. Nasuprot tome, svaka zamjena prvog ili drugog nukleotida u tripletu u 100% slučajeva dovodi do pojave nove varijante hemoglobina. Ali čak iu ovom slučaju možda neće biti teških fenotipskih poremećaja. Razlog tome je zamjena aminokiseline u hemoglobinu drugom koja je po svojim fizičko-hemijskim svojstvima slična prvoj. Na primjer, ako je aminokiselina s hidrofilnim svojstvima zamijenjena drugom amino kiselinom s istim svojstvima.

Hemoglobin se sastoji od željezne porfirinske grupe hema (za nju se vežu molekuli kisika i ugljičnog dioksida) i proteina - globina. Hemoglobin odraslih (HbA) sadrži dva identična -lanci i dva -lanci. Molekul -lanac sadrži 141 aminokiselinski ostatak, -lanac - 146, - i β-lanci se razlikuju po mnogim ostacima aminokiselina. Aminokiselinska sekvenca svakog globinskog lanca je kodirana vlastitim genom. Gensko kodiranje - lanac se nalazi u kratkom kraku hromozoma 16, -gen - u kratkom kraku hromozoma 11. Zamjena u kodiranju gena - lanac hemoglobina prvog ili drugog nukleotida gotovo uvijek dovodi do pojave novih aminokiselina u proteinu, poremećaja funkcije hemoglobina i teških posljedica za pacijenta. Na primjer, zamjena "C" u jednom od tripleta CAU (histidina) sa "Y" dovest će do pojave novog tripleta CAU, koji kodira drugu aminokiselinu - tirozin. β-lanac polipeptida histidina u tirozin će destabilizirati hemoglobin. Bolest razvija methemoglobinemiju. Zamjena, kao rezultat mutacije, glutaminske kiseline za valin na 6. poziciji -lanci su uzrok najteže bolesti - anemije srpastih ćelija. Hajde da ne nastavljamo tužnu listu. Napominjemo samo da kada se zamijene prva dva nukleotida, aminokiselina može izgledati slično fizičko-hemijskim svojstvima prethodnoj. Dakle, zamjena 2. nukleotida u jednom od tripleta koji kodiraju glutaminsku kiselinu (GAA) u -lanac sa “Y” dovodi do pojave novog tripleta (GUA) koji kodira valin, a zamjena prvog nukleotida sa “A” formira AAA triplet koji kodira aminokiselinu lizin. Glutaminska kiselina i lizin su slični po fizičko-hemijskim svojstvima - obje su hidrofilne. Valin je hidrofobna aminokiselina. Dakle, zamjena hidrofilne glutaminske kiseline hidrofobnim valinom značajno mijenja svojstva hemoglobina, što u konačnici dovodi do razvoja anemije srpastih stanica, dok zamjenom hidrofilne glutaminske kiseline hidrofilnim lizinom u manjoj mjeri mijenja funkciju hemoglobina – pacijenti imaju blagu formu. od anemije. Kao rezultat zamjene treće baze, novi triplet može kodirati iste aminokiseline kao i prethodni. Na primjer, ako je uracil zamijenjen citozinom u CAC tripletu i pojavio se CAC triplet, tada se praktički neće otkriti nikakve fenotipske promjene kod ljudi. Ovo je razumljivo, pošto oba tripleta kodiraju istu aminokiselinu, histidin.

U zaključku, prikladno je naglasiti da su degeneracija genetskog koda i degeneracija treće baze sa opšte biološke tačke gledišta odbrambeni mehanizmi koji su ugrađeni u evoluciju u jedinstvenu strukturu DNK i RNK.

v. Nedvosmislenost.

Svaki triplet (osim besmislenih) kodira samo jednu aminokiselinu. Dakle, u pravcu kodon - aminokiselina, genetski kod je nedvosmislen, u pravcu aminokiselina - kodon je dvosmislen (degenerisan).

Nedvosmisleno

Kodon aminokiselina

Degenerisan

I u ovom slučaju, potreba za nedvosmislenošću u genetskom kodu je očigledna. U drugoj varijanti, tokom translacije istog kodona, različite aminokiseline bi se ubacile u proteinski lanac i kao rezultat bi se formirali proteini sa različitim primarnim strukturama i različitim funkcijama. Ćelijski metabolizam bi se prebacio na način rada "jedan gen - nekoliko poipeptida". Jasno je da bi u takvoj situaciji regulatorna funkcija gena bila potpuno izgubljena.

Polaritet

Čitanje informacija iz DNK i iz mRNA događa se samo u jednom smjeru. Polaritet je bitan za identifikaciju struktura višeg reda (sekundarne, tercijarne, itd.). Ranije smo raspravljali da strukture nižeg reda definiraju strukture višeg reda. Tercijarna struktura i strukture višeg reda u proteinima formiraju se odmah čim se sintetizirani lanac RNK odvoji od molekule DNK ili polipeptidni lanac ode od ribozoma. Dok slobodni kraj RNK ili polipeptida dobija tercijarnu strukturu, drugi kraj lanca se još uvijek sintetizira na DNK (ako je RNK transkribovana) ili ribosomu (ako se polipeptid transkribuje).

Stoga je jednosmjerni proces čitanja informacija (u sintezi RNK i proteina) bitan ne samo za određivanje redoslijeda nukleotida ili aminokiselina u sintetiziranoj supstanci, već i za kruto određivanje sekundarnih, tercijarnih itd. strukture.

e. Nepreklapanje.

Kod se može preklapati i ne preklapati. Većina organizama nema kod koji se preklapa. Kod nekih faga nalazi se kod koji se preklapa.

Suština koda koji se ne preklapa je da nukleotid jednog kodona ne može istovremeno biti nukleotid drugog kodona. Ako bi se kod preklapao, tada bi niz od sedam nukleotida (GCCHCUG) mogao kodirati ne dvije aminokiseline (alanin-alanin) (slika 33, A), kao u slučaju koda koji se ne preklapa, već tri (ako je jedna nukleotid je uobičajen) (slika 33, B) ili pet (ako su dva nukleotida zajednička) (vidi sliku 33, C). U posljednja dva slučaja, mutacija bilo kojeg nukleotida bi dovela do poremećaja u nizu dva, tri, itd. amino kiseline.

Međutim, otkriveno je da jedna mutacija nukleotida uvijek remeti uključivanje jedne aminokiseline u polipeptid. Ovo je značajan argument za kod koji se ne preklapa.

Objasnimo ovo na slici 34. Podebljane linije pokazuju triplete koji kodiraju aminokiseline u slučaju nepreklapanja i preklapanja koda. Eksperimenti su nedvosmisleno pokazali da se genetski kod ne preklapa. Ne ulazeći u detalje eksperimenta, napominjemo da ako zamijenimo treći nukleotid u nukleotidnoj sekvenci (vidi sliku 34)Imati (označeno zvjezdicom) na nešto drugo:

1. Sa kodom koji se ne preklapa, protein kontrolisan ovom sekvencom bi imao supstituciju jedne (prve) aminokiseline (označene zvjezdicama).

2. Sa kodom koji se preklapa u opciji A, došlo bi do promjene u dvije (prve i druge) aminokiseline (označene zvjezdicama). U opciji B, zamjena bi uticala na tri aminokiseline (označene zvjezdicama).

Međutim, brojni eksperimenti su pokazali da kada je jedan nukleotid u DNK poremećen, poremećaji u proteinu uvijek se tiču ​​samo jedne aminokiseline, što je karakteristično za kod koji se ne preklapa.

GCUGCUG GCUGCUG GCUGCUG

GCU GCU GCU UGC CUG GCU CUG UGC GCU CUG

*** *** *** *** *** ***

Alanin - Alanin Ala - Cis - Lei Ala - Lei - Lei - Ala - Lei

A B C

Nepreklapajući kod Preklapajući kod

Rice. 34. Šema koja objašnjava prisustvo nepreklapajućeg koda u genomu (objašnjenje u tekstu).

Nepreklapanje genetskog koda povezano je sa drugim svojstvom - čitanje informacija počinje od određene tačke - signala inicijacije. Takav inicijacijski signal u mRNA je kodon koji kodira metionin AUG.

Treba napomenuti da ljudi još uvijek imaju mali broj gena koji odstupaju od općeg pravila i preklapaju se.

e. Kompaktnost.

Između kodona nema znakova interpunkcije. Drugim riječima, trojke nisu odvojene jedna od druge, na primjer, jednim besmislenim nukleotidom. Eksperimentima je dokazano odsustvo "interpunkcijskih znakova" u genetskom kodu.

f. Svestranost.

Šifra je ista za sve organizme koji žive na Zemlji. Direktan dokaz univerzalnosti genetskog koda dobijen je poređenjem sekvenci DNK sa odgovarajućim sekvencama proteina. Pokazalo se da se isti skupovi vrijednosti koda koriste u svim bakterijskim i eukariotskim genomima. Ima izuzetaka, ali ne mnogo.

Prvi izuzeci od univerzalnosti genetskog koda pronađeni su u mitohondrijima nekih životinjskih vrsta. To se odnosilo na UGA terminator kodon, koji se čitao na isti način kao i UGG kodon koji kodira aminokiselinu triptofan. Pronađena su i druga rjeđa odstupanja od univerzalnosti.

MH. Genetski kod je sistem za beleženje naslednih informacija u molekulima nukleinske kiseline, zasnovan na određenoj alternaciji nukleotidnih sekvenci u DNK ili RNK koje formiraju kodone,

odgovara aminokiselinama u proteinu.Genetski kod ima nekoliko svojstava.