Генетический код

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Пермский государственный национальный исследовательский университет»

Реферат

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД

студентки Русских Е.А.

Преподаватель: Данилова М.А.

Пермь 2014

С незапамятных времен, около 2500 лет назад известный ученый Аристотель предполагал, что гаметы - это структура содержащая информацию о развитии эмбриона. «Однако развитие этой идеи в современных исследованиях стало возможным лишь после опытов Менделя, показавших, что гены представляют собой элементарные факторы наследственности» [4, с. 55]. Открытие генетической роли ДНК - основа представления о том, что наследуется генетическая информация. «Последовательность оснований в полинуклеотидной цепи имеет важное значение не для самой структуры ДНК, а постольку, поскольку она кодирует последовательность аминокислот в белке» [4, с. 55].

«Согласно общепринятому в молекулярной биологии представлению, каждая соматическая клетка организма содержит одинаковый набор хромосом и следовательно, обладает одинаковой генетической информацией. Однако не вся эта информация экспрессируется в каждой клетке. Значит, генетический материал можно рассматривать как хранилище генетической информации. В каждой клетке экспрессируется только часть этого материала, остальная же информация хранит молчание» [4, с. 55].

А сейчас, разберемся, что же называют генетическим кодом.

· «Между последовательностью нуклеотидов ДНК и последовательностью аминокислот в молекуле белка имеется соответствие - называемое генетическим кодом» [1, c. 50];

· «В любом данном участке ДНК только одна из двух нитей ДНК кодирует аминокислоты, поэтому код - это последовательность нуклеотидов, а не пар нуклеотидов» [2, с. 6-12];

· «ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД, системная информация, накопленная в ГЕНАХ. Точно устанавливает, каким образом в организме вырабатывается весь сложный комплекс веществ, находящихся в живой клетке, а также способ воспроизведения самой клетки» [5].

Таким образом, можно сделать вывод, что генетический код - это система записи информации о последовательности расположения аминокислот в белках с помощью последовательности расположения нуклеотидов в ДНК.

Первичную структуру полипептидной связи составляет последовательность аминокислот входящих в нее. В результате свободного вращения относительно химических связей в первичной структуре полипептидной цепи происходит формирование вторичной структуры. Третичная структура - законченная трехмерная организация всех атомов полипептидной цепи. Конформация мультимерных белков - четвертичная структура.

«Проблема кодирования в молекулярной биологии была впервые поставлена Г. Гамовым еще в начале 50х годов, т.е. задолго до открытия самой мРНК. Размышляя над тем, как линейная последовательность четырех различных нуклеотидов может определить последовательность двадцати разных аминокислот в белке, Гамов предположил, что генетический код является триплентным. Он же поставил вопросы и о других свойствах генетического кода» [2, с. 6-13].

«Генетический код включает 64 триплета, которые еще называются кодонами. Триплет - это три последовательно расположенных нуклеотида в цепочке ДНК. Три кодона не соответствуют никакой аминокислоте и называются стоп-сигнлами. Остальные 61 кодируют 20 аминокислот. Некоторые аминокислоты кодируются одним триплетом, другие несколькими. Это свойство генетического кода называется вырожденностью. Код не перекрывается. Это означает, что в последовательности ДНК каждый нуклеотид входит в состав только одного кодона. Код не имеет запятых - за последним нуклеотидом одного кодона стоит первый нуклеотид следующего кодона» [1, с. 50, 52].

Кодон - последовательность трех нуклеотидов, соответствующая одной аминокислоте.

Ф. Крик в своей гипотезе последовательности конкретизировал представление о том, что в гене закодирована информация о первичной структуре белка. Согласно его гипотезе последовательность элементов гена определяет последовательность аминокислотных остатков в полипептидной цепи. Данная гипотеза нашла экспериментальное доказательство уже после расшифровки генетического кода.

Генетический анализ кода

В 1953 г. после опубликования статьи Дж. Уотсона и Ф. Крика посвященной описанию структуры ДНК, начали рассматривать возможные варианты структуры генетического кода.

Существенное достижение данного периода - код триплетен. Это было эксперементально доказано в статье Ф. Крика, Л. Барнетта, С. Бреннера и Р. Уоттс-Тобина «Общая природа генетического кода для белков» в 1961 г.

«Приступая к своим экспериментам, Ф. Крик с сотрудниками исходили из предложения, что код триплетен (или кодовое число кратно трем), что между кодонами нет «запятых», т.е. разделяющих знаков, что считывание кода в пределах гена происходит с фиксированной точки в одном направлении. Генетический анализ показал, что ревертанты возникли за счет внутригенных супрессорных мутаций, т.е. повторных мутаций того же гена» [3, c. 391].

При проведении экспериментов, Крик выявил:

1. Одна мутации приводит к замене одного аминокислотного остатка, код неперекрывающийся.

2. Код является вырожденным - одной аминокислоте может соответствовать несколько кодонов.

Расшифровка генетического кода.

«Статья Ф. Крика с сотрудниками, посвященная природе генетического кода, была опубликована в первом номере журнала «Nature» за 1961 г., а летом того же года на одном из заседаний V Международного биохимического конгресса в Москве М. Ниренберг и Дж. Маттей сообщили о расшифровке первого кодона и, что еще более важно, предложили метод установления состава кодонов в бесклеточной системе белкового синтеза» [3, c. 391].

В течении последующих лет проблему генетического кода усиленно исследовали используя бесклеточные системы белкового синтеза. Был выяснен состав большинства кодонов в лабораториях М. Ниренберга и C. Очоа.

Методы определения последовательности нуклеотидов в кодонах:

1. Метод химического синтеза ДНК-подобных полимеров с заданной последовательностью нуклеотидов. Этот метод разработал Г. Коран с сотрудниками, согласно ему: «Применяя такие полидезоксирибонуклеотиды в качестве матрицы для синтеза РНК при помощи ДНК-зависимой РНК-полимеразы, можно было получить РНК с заранее известной последовательностью и использовать ее в бесклеточной системе белкового синтеза» [3, c. 394];

2. Метод связывания рибосом. «Второй изящный метод выяснения последовательностей нуклеотидов в кодонах предложил М. Ниренберг и П. Ледер. Он был основан на том, что промежуточными продуктами в синтезе белка являются аминокислоты, связанные с тРНК. Молекулы тРНК выполняют роль адаптеров, которые подставляют аминокислотные остатки в растущую полипептидную цепь в соответствии с кодонами иРНК, находящейся на рибосоме. Ниренберг и Ледер убедились в том, что одного трунулеотида н рибосоме достаточно для связывания и с рибосомой и с тРНК. Тринуклеотидные матрацы с определенным чередованием оснований были использованы для изучения связывания с рибосомами тРНК, заряженных аминокислот» [3, c. 395].

1965 г. - составлен кодовый словарь на результатах применения вышеуказанных подходах. Генетический код является триплетным, неперекрывающимся, вырожденным, кодоны ничем не отделены друг от друга, считывается с фиксированной точки в одном направлении в пределах гена. Миссенс-мутация - это точковая мутация, которая приводит к изменению триплета на кодон для другой аминокислоты.

Нонсенс-мутация - преждевременная терминация синтеза белка в том месте, где расположен мутантный кодон, при этом нарушается функция белка.

В 1961 г. Бензер и Чаймпом использовали генетический тест, благодаря которому удалось разграничить мутации типа «нонсенс» и «миссенс».

Универсальный код

генетический код аминокислота молекулярный

Кодоны, используемые в мРНК одного вида, имеют такой же смысл для рибосом и тРНК других видов.

«Прямое доказательство универсальности кода было получено при сравнении последовательностей ДНК с соответствующими белковыми последовательностями. Оказалось, что во всех бактериальных и эукариотических геномах используются одни и те же наборы кодовых значений» [4, с. 62]. После расшифровки генетического кода была создана концепция «последовательность белка закодирована в последовательности ДНК в виде серии триплетных кодонов» [4, с. 62]. Из данной концепции следует что только одна рамка считывания из трех возможных используется в каждом гене. «Рамка считывания, содержащая последовательную серию кодонов, соответствующих аминокислотной последовательности, называется открытой. Две другие рамки считывания, которые находятся в иной фазе по отношению к открытой рамку считывания, обычно не могут быть использованы для синтеза белка, поскольку в их последовательности слишком часто встречаются кодоны-терминатры. Такие рамки считывания называются блокированными» [4, с. 63].

Одна последовательность ДНК может кодировать два белка при использовании перекрывающих рамок считывания.

Список литературы

1. Астраментова Л.А., Филиповцева О.В. Введение в психодиагностику: Учебное пособие. - 3-е изд., - М.: Флинта: МПСИ, 2008. - 472с.: ил.

2. Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетика: Учебное пособие. - 4-е изд., - Новосибирск: «Сибирское университетское издательство», 2007. - 479с.: ил.

3. Инге-Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции: Учеб. для биол. спец. ун-тов. - М.: Выш. шк., 1989. - 591 с.: ил.

4. Льюин Б. Гены: перевод с англ. А.Л. Гинцбург, Т.С. Ильиной, Э.С. Каляевой, Т.Ю. Переслени; под ред. Г.П. Георгиева. - М.: Мир, 1987. - 543 с.: ил.

Размещено на Allbest.ru