Какое свойство генетического кода называется универсальностью. Open Library - открытая библиотека учебной информации
Генетический код - это способ кодирования последовательности аминокислот в молекуле белка с помощью последовательности нуклеотидов в молекуле нуклеиновой кислоты. Свойства генетического кода вытекают из особенностей этого кодирования.
Каждой аминокислоте белка сопоставляется в соответствие три подряд идущих нуклеотида нуклеиновой кислоты - триплет
, или кодон
. Каждый из нуклеотидов может содержать одно из четырех азотистых оснований. В РНК это аденин
(A), урацил
(U), гуанин
(G), цитозин
(C). По-разному комбинируя азотистые основания (в данном случае содержащие их нуклеотиды) можно получить множество различных триплетов: AAA, GAU, UCC, GCA, AUC и т. д. Общее количество возможных комбинаций - 64, т. е. 4 3 .
В состав белков живых организмов входит около 20 аминокислот. Если бы природа «задумала» кодировать каждую аминокислоту не тремя, а двумя нуклеотидами, то разнообразия таких пар не хватило бы, так как их оказалось бы всего 16, т.е. 4 2 .
Таким образом, основное свойство генетического кода - его триплетность . Каждая аминокислота кодируется тройкой нуклеотидов.
Поскольку возможных разных триплетов существенно больше, чем используемых в биологических молекулах аминокислот, то в живой природе было реализовано такое свойство как избыточность генетического кода. Многие аминокислоты стали кодироваться не одним кодоном, а несколькими. Например, аминокислота глицин кодируется четырьмя различными кодонами: GGU, GGC, GGA, GGG. Избыточность также называют вырожденностью .
Соответствие между аминокислотами и кодонами отражают в виде таблиц. Например, таких:
По отношению к нуклеотидам генетический код обладает таким свойством как однозначность (или специфичность ): каждый кодон соответствует только одной аминокислоте. Например, кодоном GGU можно закодировать только глицин и больше никакую другую аминокислоту.
Еще раз. Избыточность - это про то, что несколько триплетов могут кодировать одну и ту же аминокислоту. Специфичность - каждый конкретный кодон может кодировать только одну аминокислоту.
В генетическом коде нет специальных знаков препинания (если не считать стоп-кодонов, обозначающих окончание синтеза полипептида). Функцию знаков препинания выполняют сами триплеты - окончание одного обозначает, что следом начнется другой. Отсюда следуют следующие два свойства генетического кода: непрерывность и неперекрываемость . Под непрерывность понимают считывание триплетов сразу друг за другом. Под неперекрываемостью - то, что каждый нуклеотид может входить в состав только одного триплета. Так первый нуклеотид следующего триплета всегда стоит после третьего нуклеотида предшествующего триплета. Кодон не может начаться со второго или третьего нуклеотида предшествующего кодона. Другими словами, код не перекрывается.
Генетический код обладает свойством универсальности . Он един для всех организмов на Земле, что говорит о единстве происхождения жизни. При этом встречаются очень редкие исключения. Например, некоторые триплеты митохондрий и хлоропластов кодируют другие, а не обычные для них, аминокислоты. Это может говорить о том, что на заре развития жизни существовали немного различные вариации генетического кода.
Наконец, генетический код обладает помехоустойчивостью , которая является следствием такого его свойства как избыточность. Точечные мутации , иногда происходящие в ДНК , обычно приводят к замене одного азотистого основания на другое. При этом изменяется триплет. Например, было AAA, после мутации стало AAG. Однако подобные изменения не всегда приводят к изменению аминокислоты в синтезируемом полипептиде, так как оба триплета из-за свойства избыточности генетического кода могут соответствовать одной аминокислоте. Учитывая, что мутации чаще вредны, свойство помехоустойчивости полезно.
Генетический код – система записи генетической информации в ДНК (РНК) в виде определенной последовательности нуклеотидов.Определённой последовательности нуклеотидов в ДНК и РНК соответствует определённая последовательность аминокислот в полипептидных цепях белков. Код принято записывать с помощью заглавных букв русского или латинского алфавита. Каждый нуклеотид обозначается буквой, с которой начинается название входящего в состав его молекулы азотистого основания: А (А) – аденин, Г (G) – гуанин, Ц (С) – цитозин, Т (Т) – тимин; в РНК вместо тиминаурацил – У (U). Последовательность нуклеотидов определяет последовательность включения АК в синтезируемый белок.
Свойства генетического кода:
1. Триплетность
- значащей единицей кода является сочетание трёх нуклеотидов (триплет, или кодон) .
2. Непрерывность
- между триплетами нет знаков препинания, то есть информация считывается непрерывно.
3. Неперекрываемость
- один и тот же нуклеотид не может входить одновременно в состав двух или более триплетов (не соблюдается для некоторых перекрывающихся генов вирусов, митохондрий и бактерий, которые кодируют несколько белков, считывающихся со сдвигом рамки) .
4. Однозначность
(специфичность) - определённый кодон соответствует только одной аминокислоте (однако, кодон UGA у Euplotescrassus кодирует две аминокислоты - цистеин и селеноцистеин)
5. Вырожденность
(избыточность) - одной и той же аминокислоте может соответствовать несколько кодонов.
6. Универсальность
- генетический код работает одинаково в организмах разного уровня сложности - от вирусов до человека (на этом основаны методы генной инженерии; есть ряд исключений, показанный в таблице раздела «Вариации стандартного генетического кода» ниже) .
Условия биосинтеза
Для биосинтеза белка необходима генетическая информация молекулы ДНК; информационная РНК - переносчик этой информации из ядра к месту синтеза; рибосомы - органоиды, где происходит собственно синтез белка; набор аминокислот в цитоплазме; транспортные РНК, кодирующие аминокислоты и переносящие их к месту синтеза на рибосомы; АТФ - вещество, обеспечивающее энергией процесс кодирования и биосинтеза.
Этапы
Транскрипция - процесс биосинтеза всех видов РНК на матрице ДНК, который протекает в ядре.
Определенный участок молекулы ДНК деспирализуется, водородные связи между двумя цепочками разрушаются под действием ферментов. На одной цепи ДНК, как на матрице, по принципу комплементарное из нуклеотидов синтезируется РНК-копия. В зависимости от участка ДНК таким образом синтезируются рибосомные, транспортные, информационные РНК.
После синтеза иРНК она выходит из ядра и направляется в цитоплазму к месту синтеза белка на рибосомы.
Трансляция - процесс синтеза полипептидных цепей, осуществляемый на рибосомах, где иРНК является посредником в передаче информации о первичной структуре белка.
Биосинтез белка состоит из ряда реакций.
1. Активирование и кодирование аминокислот. тРНК имеет вид клеверного листа, в центральной петле которого располагается триплет-ный антикодон, соответствующий коду определенной аминокислоты и кодону на иРНК. Каждая аминокислота соединяется с соответствующей тРНК за счет энергии АТФ. Образуется комплекс тРНК-аминокислота, который поступает на рибосомы.
2. Образование комплекса иРНК-рибосома. иРНК в цитоплазме соединяется рибосомами на гранулярной ЭПС.
3. Сборка полипептидной цепи. тРНК с аминокислотами по принципу комплементарности антикодона с кодоном соединяются с иРНК и входят в рибосому. В пептидном центре рибосомы между двумя аминокислотами образуется пептидная связь, а освободившаяся тРНК покидает рибосому. При этом иРНК каждый раз продвигается на один триплет, внося новую тРНК - аминокислоту и вынося из рибосомы освободившуюся тРНК. Весь процесс обеспечивается энергией АТФ. Одна иРНК может соединяться с несколькими рибосомами, образуя полисому, где идет одновременно синтез многих молекул одного белка. Синтез заканчивается, когда на иРНК начинаются бессмысленные кодоны (стоп-коды). Рибосомы отделяются от иРНК, с них снимаются полипептидные цепи. Так как весь процесс синтеза протекает на гранулярной эндо-плазматической сети, то образовавшиеся полипептидные цепи поступают в канальца ЭПС, где приобретают окончательную структуру и превращаются в молекулы белка.
Все реакции синтеза катализируются специальными ферментами с затратой энергии АТФ. Скорость синтеза очень велика и зависит от длины полипептида. Например, в рибосоме кишечной палочки белок из 300 аминокислот синтезируется приблизительно за 15-20 с.
Одним из свойств генетического кода является"универсальность".Это означает,что:1)все живые организмы состоят из нуклеиновых кислот и белков
2)законы кода применимы ко всем группам живых существ
3)одна аминокислота может кодироваться несколькими триплетами
4)один и тот же нуклеотид не может одновременно входить в состав нескольких триплетов
2. Перечислите уровни организации жизни от организма и выше.
3. Основные методы изучения в биологии?
4. Перечислите элементы первой и второй группы.
5. Перечислите функции, которые выполняет вода в клетке.
6. Запишите пример буферной системы.
7. На какие группы делятся углеводы?
8. Напишите формулы важнейших пентоз.
9. Какие вещества относятся к полисахаридам?
10. Что является мономером гликогена, клетчатки?
11. Какие функции выполняют углеводы?
12. Что представляют из себя жиры?
13. Какие липиды входят в состав мембран?
14. Перечислите жирорастворимые витамины.
15. Перечислите 5 важнейших функций жиров.
16. Запишите общую формулу аминокислоты.
17. Запишите структурную формулу дипептида.
18. Как называется связь между двумя аминокислотами?
19. Какие аминокислоты называются незаменимыми? Сколько их?
20. Какие белки называются полноценными?
21. Чем представлена первичная структура белков?
22. Чем представлена вторичная структура белка?
23. Какими связями удерживается третичная структура белков?
24. Сколько энергии выделяется при расщеплении 1 г белков, углеводов, липидов?
25. Перечислите функции белков.
26. Каковы основные свойства ферментов?
27. Из остатков каких веществ состоит нуклеотид ДНК?
28. Запишите структурную формулу нуклеотида ДНК.
29. Какие азотистые основания входят в состав нуклеотидов ДНК?
30. Какие пуриновые азотистые основания входят в состав молекулы ДНК?
31. Как нуклеотиды ДНК соединены в одну цепь?
32. Сколько водородных связей между комплементарными азотистыми основаниями?
33. Что такое "принцип комплементарности"?
34. Какие функции выполняют ДНК?
35. Запишите структурную формулу нуклеотида РНК.
ут быть два варианта 3) что означает термин "моногибридное " скрещивание: независимое распределение генов,преобладание одного из признаков,скрещивание родительских пар,различающихся по одному признаку 4) укажите генотип гомозиготной особи по двум домминантым аллеям: АаВВ,Аавв,ААВВ 5)что изучает генетика: основные закономерности наследования, закономерности размножения,основные свойства организма 6) укажите генотип дигетерозиготной особи: Аа,АА,АаВв,ААВв 7)какие особи называют гибритными: организмы.получаемые от скрещивания особей,различающихся многими наследственными задатками. особи,различающиеся между собой 8)какой признак доминирует,если от скрещивания безрогого (гомозиготного) быка с рогатой (гомозиготной)коровой потомство оказалось безрогим:доминирует аллель рогатости, проявляется домининтный аллель,имеет место дигибритное скрещивание 9)какие гены можно назвать аллельными: все гены аллельные. только те гены,которые контролируют развитие одного признака. гены, находящиеся в гомологичных хромосомах и расположенные друг против друга. гены сцепленные. гены расположенные в разных, негомологичных хромосомах 10)что влияет на формирование фенотипа: ничего не влияют. влияют генотип организма. влияют условия среды. влияет взаимодействие генов. 11)в чём заключается значение метода анализирующего скрещивания для генетического анализа в селекции: не имеет значения. играет роль в эволюции. помогает выявить рецесивные аллеи. помогает выявить доминатные аллеи. помогает определить гаметы анализируемой формы
Какие организмы относят к эукариотам и по какому признаку?
Эукариотами являются одноклеточные и многоклеточные протисты (простейшие, водоросли, гидроподобные), растения, грибы и животные. Все эукариоты имеют в своих клетках четко оформленное ядро.
Какие организмы относятся к прокариотам и по какому признаку?
К прокариотам относятся бактерии и археи, то есть организмы, не обладающие оформленным клеточным ядром и другими мембранными органоидами.
На чем основано деление организмов на про- и эукариоты?
Деление организмов на про- и эукариоты основано, в первую очередь, на наличии или отсутствии оформленного клеточного ядра.
4. Доказательство генетической роли ДНК как … наследственности.
Эксперименты с E.Coli, выращенных на двух средах: радиоактивного изотопа серы, радиоактивного изотопа фосфора. Итог: клетки на сере – имеют ее лишь в белковой оболочке, клетки на фосфоре – имеют ДНК, меченную им. Сделали два вывода:
1. В бактериальную клетку проникает лишь фаговая ДНК, которая размножаясь, дает начало потомству.
2. Наследственным материалом является ДНК, определяющая не только структуру и свойства ДНК потомства, но и свойства фаговых белков.
Особенности реализации наследственной информации у прокариот.
Так как геном прокариот организован в виде кольцевидной молекулы ДНК, располагающейся непосредственно в цитоплазме клетки, этапы релализации наследственной информации не отграничены ни во времени, ни в пространстве. Транскрипция и трансляция протекают практически одновременно. По мере освобождения начала молекулы иРНК от матрицы ДНК к ней крепятся рибосомы, что ведет к началу синтеза пептидных цепей.
Этапы реализации наследственной информации у эукариот.
В процессе реализации наследственной информации у эукариот выделяют следующие этапы:
- Транскрипция - перенос генетической информации с ДНК на РНК.,
- Процессинг (Посттранскрипционные процессы) - превращения первичного транксрипта, направленные на формирование стабилизированной иРНК, способной выполнять матричную функцию,
- Трансляция - процесс сборки пептидной цепи, происходящий по программе иРНК,
- Посттрансляционные процессы.
Модель строения ДНК.
По Уотсону и Крику.
1. Молекула ДНК состоит из двух параллельных цепочек и напоминает собой длинную лестницу.
2. Основы цепочек образованы переплетенными углевод – фосфатными цепями, а основания
(буквы наследственного кода) расположены внутри, между остовами, образуя поперечные "перекладины - ступеньки".
3. Лестница из остовов и перекладин - оснований заключена в спираль.
Особенности строения молекул ДНК и РНК.
Молекула ДНК – биополимер, состоящих из 2х полинуклеотидных цепей, соединенных друг с другом при помощи водородных связей. Каждый нуклеотид включает: азотистые основания (А, Т, Г, Ц), углевод – дезоксирибозу, остаток фосфорной кислоты.
Молекула РНК – полимер, ее мономером являются нуклеотиды, которые имеют азотистые основания: А, У, Г, Ц, сахар – рибозу, три остатка фосфорной кислоты.
Отличие молекул ДНК от молекул РНК.
ДНК (!) в отличие от РНК: двуцепочечная структура, в ДНК входит сахар дезоксирибоза, в состав нуклеотидов входит тимин вместо урацила, состоит из большего числа нуклеотидов, не участвует в процессе трансляции, является генной структурой.
Правило Чаргаффа. Его значение.
Соотношение пуриновых оснований (А, Г) и пиримидиновых (Т, Ц) всегда одно и то же и составляет 1:1 или А+Г=Т+Ц. Сыграло решающую роль в расшифровке структуры ДНК Уотсоном и Криком.
Что кодируют функциональные участки ДНК?
Почему ген называют функциональной единицей ДНК?
Ген отвечает за синтез одной белковой молекулы.
Чему коллинеарны кодоны структурного гена?
Чему коллинеарны кодоны ДНК в структурном гене?
Аминокислотам полипептидных цепей.
Что такое генетический код?
Генетический код – соответствие определенной последовательности нуклеотидов определенной аминокислоте.
Перечислить свойства генетического кода.
Триплетность, вырожденность, неперекрываемость, универсальность, специфичность, однонаправленность, наличие знаков препинания в конце гена и их отсутствие внутри него.