ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД

Свойства кода Характеристики
Код триплетен Каждой аминокислоте соответствует сочетание из 3-х нуклеотидов.
Код однозначен Каждый триплетный код соответствует только одной аминокислоте.
Код вырожден Каждая аминокислота имеет более, чем 1 код.
Например: для глицина существует 4 кода: ЦЦА; ЦЦГ; ЦЦТ; ЦЦЦ. В основном аминокислоты имеют 2-3 кода
Код универсален Все живые организмы имеют одинаковый код аминокислот.
Код непрерывен Между кодами нет промежутков. Всего 64 кода; из них 61 - смысловой, то есть соответствует аминокислотам; а 3 кода - стоп-коды, которые не соответствуют аминокислотам, а заполняют промежутки между генами.

БИОСИНТЕЗ БЕЛКА



ЭТАПЫ СИНТЕЗА ХАРАКТЕРИСТИКА
I. Транскрипция Биосинтез всех видов РНК на матрице ДНК. Протекает в ядре в синтетиче-скую фазу. Синтез идет только на одной цепи ДНК. В зависимости от генов синтезируются различные иРНК и 20 разновидностей тРНК, соответствующие 20 аминокислотам
II. Трансляция Синтез полипептидных цепей белка, осуществляемый на рибосомах, иРНК является посредником в передаче информации о структуре белка
1. Образование комплекса рибосома - тРНК Происходит соединение иРНК с 2-мя субъединицами рибосомы и образование комплекса
2. Активирование аминокислот Каждая аминокислота соединяется со своей тРНК, антикодон которой соответствует кодону иРНК. Присоединение идет за счет энергии АТФ. тРНК переносит аминокислоты к месту синтеза на рибосомы
3. Собственно синтез белка тРНК с аминокислотами по принципу комплементарности соединяются с иРНК и входят в рибосому. В пептидном центре происходит освобождение аминокислоты от тРНК и образование пептидной связи между предыдущей и последующей аминокислотой, иРНК каждый раз продвигается на один триплет, внося в рибосому тРНК с аминокислотой, а вынося свободную тРНК
4. Окончание синтеза Синтез заканчивается, когда на иРНК начинаются бессмысленные кодоны (набор 3-х стоп-кодов). Рибосомы соскакивают с иРНК и распадаются на 2 субъединицы. Полипептидная цепь одновременно снимается с рибосомы и поступает внутрь ЭПС, где дозревает и приобретает все структуры белка

Таблица генетического кода

Аминокислота Кодирующие триплеты — кодоны
Аланин ГЦУ ГЦЦ ГЦА ГЦГ  
Аргинин ЦГУ ЦГЦ ЦГА ЦГГ АГА АГГ
Аспарагин ААУ ААЦ  
Аспарагиновая кислота ГАУ ГАЦ  
Валин ГУУ ГУЦ ГУА ГУГ  
Гистидин ЦАУ ЦАЦ  
Глицин ГГУ ГГЦ ГГА ГГГ  
Глутамин   ЦАА ЦАГ  
Глутаминовая кислота   ГАА ГАГ  
Изолейцин АУУ АУЦ АУА  
Лейцин ЦУУ ЦУЦ ЦУА ЦУГ УУА УУГ
Лизин   ААА ААГ  
Метионин   АУГ  
Пролин ЦЦУ ЦЦЦ ЦЦА ЦЦГ  
Серин УЦУ УЦЦ УЦА УЦГ АГУ АГЦ
Тирозин УАУ УАЦ  
Треонин АЦУ АЦЦ АЦА АЦГ  
Триптофан   УГГ  
Фенилаланин УУУ УУЦ  
Цистеин УГУ УГЦ  
Знаки препинания   УГА УАГ УАА  

Рекомендации к теме

Проработав эти темы, Вы должны уметь:

  1. Охарактеризовать приведенные ниже понятия и объяснить соотношения между ними:
    • полимер, мономер;
    • углевод, моносахарид, дисахарид, полисахарид;
    • липид, жирная кислота, глицерин;
    • аминокислота, пептидная связь, белок;
    • катализатор, фермент, активный центр;
    • нуклеиновая кислота, нуклеотид.
  2. Перечислить 5-6 причин, которые делают воду столь важным компонентом живых систем.
  3. Назвать четыре главных класса органических соединений содержащихся в живых организмах; охарактеризовать роль каждого из них.
  4. Объяснить, почему контролируемые ферментами реакции зависят от температур, рН и присутствием коферментов.
  5. Рассказать о роли АТФ в энергетическом хозяйстве клетки.
  6. Назвать исходные вещества, основные этапы и конечные продукты реакций, вызываемых светом и реакции фиксации углерода.
  7. Дать краткое описание общей схемы клеточного дыхания, из которого было бы ясно, какое место занимают реакции гликолиза, цикла Г.Кребса (цикла лимонной кислоты) и цепь переноса электронов.
  8. Сравнить дыхание и брожение.
  9. Описать строение молекулы ДНК и объяснить почему число остатков аденина равно числу остатков тимина, а число остатков гуанина равно числу остатков цитозина.
  10. Составить краткую схему синтеза РНК на ДНК (транскрипция) у прокариот.
  11. Описать свойства генетического кода и объяснить, почему он должен быть триплетным.
  12. Исходя из данной цепи ДНК и таблицы кодонов определить комплементарную последовательность матричной РНК, указать кодоны транспортной РНК и аминокислотную последовательность, которая образуется в результате трансляции.
  13. Перечислить этапы белкового синтеза на уровне рибосом.

Алгоритм решения задач.

Тип 1. Самокопирование ДНК.

Одна из цепочек ДНК имеет такую последовательность нуклеотидов:
      АГТАЦЦГАТАЦТЦГАТТТАЦГ...
Какую последовательность нуклеотидов имеет вторая цепочка той же молекулы?

Чтобы написать последовательность нуклеотидов второй цепочки молекулы ДНК, когда известна последовательность первой цепочки, достаточно заменить тимин на аденин, аденин на тимин, гуанин- на цитозин и цитозин на гуанин. Произведя такую замену, получаем последовательность:
      ТАЦТГГЦТАТГАГЦТАААТГ...

Тип 2. Кодирование белков.

Цепочка аминокислот белка рибонуклеазы имеет следующее начало: лизин-глутамин-треонин-аланин-аланин-аланин-лизин...
С какой последовательности нуклеотидов начинается ген, соответствующий этому белку?

Для этого следует воспользоваться таблицей генетического кода. Для каждой аминокислоты находим ее кодовое обозначение в виде соответствующей тройки нуклеотидов и выписываем его. Располагая эти тройки друг за другом в таком же порядке, в каком идут соответствующие им аминокислоты, получаем формулу строения участка информационной РНК. Как правило таких троек несколько , выбор делается по Вашему решению (но, берется только одна из троек). Решений соответственно может быть несколько.
      АААЦАААЦУГЦГГЦУГЦГААГ

Тип 3. Декодирование молекул ДНК.

С какой последовательности аминокислот начинается белок, если он закодирован такой последовательностью нуклеотидов:
      АЦГЦЦЦАТГГЦЦГГТ...

По принципу комплементарности находим строение участка информационной РНК, образующейся на данном отрезке молекулы ДНК:
      УГЦГГГУАЦЦГГЦЦА...

Затем обращаемся к таблице генетического кода и для каждой тройки нуклеотидов, начиная с первой, находим и выписываем соответствующую ей аминокислоту:
      Цистеин-глицин-тирозин-аргинин-пролин-...



Рекомендованная литература:

Иванова Т.В., Калинова Г.С., Мягкова А.Н. "Общая биология". Москва, "Просвещение", 2000
  • Тема 4. "Химический состав клетки." §2-§7 стр. 7-21
  • Тема 5. "Фотосинтез." §16-17 стр. 44-48
  • Тема 6. "Клеточное дыхание." §12-13 стр. 34-38
  • Тема 7. "Генетическая информация." §14-15 стр. 39-44