Что значит между генами имеются знаки препинания
Что значит между генами имеются знаки препинания
Раздел ЕГЭ: 2.6. Генетическая информация в клетке. Гены, генетический код и его свойства. Матричный характер реакций биосинтеза. Биосинтез белка и нуклеиновых кислот
На Земле живет уже более 6 млрд людей. Если не считать 25-30 млн пар однояйцевых близнецов, то генетически все люди разные. Это означает, что каждый из них уникален, обладает неповторимыми наследственными особенностями, свойствами характера, способностями, темпераментом и многими другими качествами. Чем же определяются такие различия между людьми? Конечно различиями в их генотипах, т.е. наборах генов данного организма. У каждого человека он уникален, так же как уникален генотип отдельного животного или растения. Но генетические признаки данного человека воплощаются в белках, синтезированных в его организме. Следовательно, и строение белка одного человека отличается, хотя и совсем немного, от белка другого человека. Вот почему возникает проблема пересадки органов, вот почему возникают аллергические реакции на продукты, укусы насекомых, пыльцу растений и т.д. Сказанное не означает, что у людей не встречается совершенно одинаковых белков. Белки, выполняющие одни и те же функции, могут быть одинаковыми или совсем незначительно отличаться одной-двумя аминокислотами друг от друга. Но не существует на Земле людей (за исключением однояйцевых близнецов), у которых все белки были бы одинаковы.
Информация о первичной структуре белка закодирована в виде последовательности нуклеотидов в участке молекулы ДНК — гене. Ген — это единица наследственной информации организма. Каждая молекула ДНК содержит множество генов. Совокупность всех генов организма составляет его генотип.
Кодирование наследственной информации происходит с помощью генетического кода. Код подобен всем известной азбуке Морзе, которая точками и тире кодирует информацию. Азбука Морзе универсальна для всех радистов, и различия состоят только в переводе сигналов на разные языки. Генетический код также универсален для всех организмов и отличается лишь чередованием нуклеотидов, образующих гены и кодирующих белки конкретных организмов.
Свойства генетического кода: триплетность, специфичность, универсальность, избыточность и неперекрываемость.
Итак, что же собой представляет генетический код? Изначально он состоит из троек (триплетов) нуклеотидов ДНК, комбинирующихся в разной последовательности. Например, ААТ, ГЦА, АЦГ, ТГЦ и т.д. Каждый триплет нуклеотидов кодирует определенную аминокислоту, которая будет встроена в полипептидную цепь. Так, например, триплет ЦГТ кодирует аминокислоту аланин, а триплет ААГ — аминокислоту фенилаланин. Аминокислот 20, а возможностей для комбинаций четырех нуклеотидов в группы по три — 64. Следовательно, четырех нуклеотидов вполне достаточно, чтобы кодировать 20 аминокислот. Вот почему одна аминокислота может кодироваться несколькими триплетами. Часть триплетов вовсе не кодирует аминокислоты, а запускает или останавливает биосинтез белка.
Собственно генетическим кодом считается последовательность нуклеотидов в молекуле иРНК, ибо она снимает информацию с ДНК (процесс транскрипции) и переводит ее в последовательность аминокислот в молекулах синтезируемых белков (процесс трансляции). В состав иРНК входят нуклеотиды АЦГУ. Триплеты нуклеотидов иРНК называются кодонами. Уже приведенные примеры триплетов ДНК на иРНК будут выглядеть следующим образом — триплет ЦГТ на иРНК станет триплетом ГЦА, а триплет ДНК — ААГ — станет триплетом УУЦ. Именно кодонами иРНК отражается генетический код в записи. Итак, генетический код триплетен, универсален для всех организмов на земле, вырожден (каждая аминокислота шифруется более чем одним кодоном). Между генами имеются знаки препинания — это триплеты, которые называются стоп-кодонами. Они сигнализируют об окончании синтеза одной полипептидной цепи. Существуют таблицы генетического кода, которыми нужно уметь пользоваться, для расшифровки кодонов иРНК и построения цепочек белковых молекул (в скобках — комплементарные ДНК).
Знаки препинания (Генетическая пунктуация)
Знаки препинания (Генетическая пунктуация)
Вот как выглядит, например, одна из страниц ДНКового текста, содержащаяся в томе (хромосоме) 11 человека (рис. 17).
Рис. 17. Страница Энциклопедии человека, на которой записана последовательность нуклеотидов ДНК человека, кодирующая белок альфа-интерферон. Ген интерферона выделен курсивом. Подчеркнут участок, кодирующий белок, состоящий из 188 аминокислот. Жирным шрифтом выделены знаки пунктуации в этом гене, обеспечивающие его правильную транскрипцию с образованием мРНК и последующую правильную трансляцию этой мРНК
Глядя на этот рисунок, даже специалисту сразу трудно что-то понять. Однако простая компьютерная программа быстро позволяет найти здесь участок, кодирующий белок интерферон. Это осуществляется в результате того, что в генах имеются специальные сигналы-ярлычки, которые можно рассматривать как знаки препинания в ДНКовом тексте. И компьютер способен их различить. Рассмотрим главные их них.
Так, в генах человека, как и у других высших организмов, имеются специальные последовательности-сигналы, которые определяют начало и конец процесса транскрипции, то есть синтеза мРНК.
Фермент, называемый РНК-полимеразой, узнает эти сигналы и осуществляет синтез «правильных» молекул мРНК (со строго запрограммированными в геноме концами). Одним из таких знаков препинания в ДНКовом тексте, отмечающим начало процесса транскрипции, служит короткая последовательность нуклеотидов: ТАТА (как пример, см. рис. 17).
Для процесса трансляции, то есть синтеза белка на мРНК, также имеются свои специальные знаки препинания. Таковыми являются отдельные тройки нуклеотидов (триплеты). На рис. 17 они выделены жирным шрифтом. Место, с которого начинается кодирование белка, — старт-сигнал — триплет АУТ. Далее следуют триплеты, которые кодируют аминокислоты в белке. А в конце текста имеется специальный стоп-сигнал (триплет УГА).
Но это еще не все. ДНК иногда претерпевает некоторые химические изменения. Известна такая химическая модификация ДНК, как метилирование, которая происходит строго по динуклеотидам-сигналам, представляющим собой пару нуклеотидов, в которой первым идет Г, а за ним Ц. Наконец, важными сигналами в генах являются участки, определяющие такой важный процесс, как сплайсинг, который происходит уже после образования РНК на гене. Об этом и пойдет речь дальше.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Продолжение на ЛитРес
Читайте также
Генетическая грамматика
Генетическая грамматика После установления химического строения и пространственной структуры ДНК оставалось еще множество вопросов, основной из которых заключался в том, как же ДНК кодирует белки, то есть, что представляет из себя генетический код этой молекулы, какую
Знаки препинания (Генетическая пунктуация)
Знаки препинания (Генетическая пунктуация) Как в письменном языке пунктуация (точки, запятые, тире и т. д.) используется для членения и графической организации текста, так и в ДНКовом тексте существуют всевозможные знаки-сигналы, обозначающие границы отдельных
Генетическая грамматика
Генетическая грамматика После установления химического строения и пространственной структуры ДНК оставалось еще множество вопросов, основной из которых заключался в том, как же ДНК кодирует белки, то есть, что представляет из себя генетический код этой молекулы, какую
Глава 9. Пунктуация пунктуализма
Глава 9. Пунктуация пунктуализма Согласно Книге Исхода[21], сынам израилевым потребовалось 40 лет, чтобы перейти Синайскую пустыню и достичь Земли Обетованной. Расстояние там — примерно 200 миль (322 км.). Следовательно, средняя скорость их перемещения составила примерно 24
Доступная генетическая вариация
Доступная генетическая вариация Может оказаться, что несмотря на силу возможного давления отбора, эволюция не породит ничего, если нет генетической вариации, над которой она могла бы работать. «Таким образом, хотя можно доказать, что обладание крыльями в дополнение к
Глава 1. Генетическая информация
Глава 1. Генетическая информация Ключевой проблемой биологии, по-видимому, можно считать вопрос о том, как увековечивает свой опыт живая материя. М. Дельбрюк (1906–1981), американский генетик, лауреат Нобелевской премии 1969 г. При изучении любого биологического феномена
Генетическая детерминация пола
Генетическая детерминация пола Пол — это признак, о котором с наибольшей очевидностью можно сказать, что он наследуется. Несомненно, на развитии признаков пола сказываются и факторы среды: наличие в матке близнеца противоположного пола вызывает у некоторых
11.5. Генетическая психофизиология
11.5. Генетическая психофизиология Генетическая психофизиология изучает взаимодействие генотипа и факторов среды в формировании физиологических систем организма, обеспечивающих психическую деятельность (Булаева К. Б., 1991).Структурная единица нервной системы – нейрон –
Чем знаки зодиака отличаются от зодиакальных созвездий?
Чем знаки зодиака отличаются от зодиакальных созвездий? Зодиакальные созвездия различны по величине, что вызывает определенные неудобства при определении движения Солнца, Луны и планет по отношению к ним. Поэтому в древности астрономы разделили зодиакальный круг на 12
Глава 3. Генетическая информация
Глава 3. Генетическая информация Носителями наследственной информации в природе являются нуклеиновые кислоты. Именно они выполняют три необходимые для жизни функции: хранение, воспроизведение и реализацию этой информации. В ходе эволюции ключевая роль по хранению и
Время и генетическая дивергенция
Время и генетическая дивергенция Скорости и способы видообразования очень удобно рассмотреть на примере большой группы видов сем. Drosophilidae, эндемичных для Гавайских островов, которую так отлично изучил Карсон (Н. Carson) со своими сотрудниками и студентами. Наш выбор
Родительские знаки отличия
Родительские знаки отличия Новорожденный гусенок считает матерью первый появившийся над ним предмет. В природе это обычно гусыня. У гусенка, которого мы вывели в инкубаторе, — человек. Но и ящик (если человек не пришел вовремя).Как только вы позовете гусенка, склонившись
Генетическая символика
Генетическая символика Гены обозначаются буквами латинского или греческого алфавита. Доминантные аллели обычно записывают заглавными буквами, а рецессивные – строчными. Иногда символом служат несколько букв – сокращение слова, обозначающее контролируемый признак (vg
3. Генетическая сеть жизни [11]
3. Генетическая сеть жизни [11] Склонись робко перед фактом, словно малое дитя, будь готов оставить любое мнение, любой предрассудок, покорно следуй за природой к любой пропасти — иначе ничего не узнаешь и ничему не научишься. Томас Генри Гексли [12] Когда жарким
Генетический код и его свойства
Основой видовой специфичности являются белки. Всякий вид растений или животных обладает неповторимым, только ему присущим набором белков. Матрицей для синтеза белков, носителем генетической информации служит ДНК. Многочисленные ДНК содержат информацию о белках — ферментах, гормонах, — которые в большом количестве производятся клеткой. Ген — единица наследственной информации, фрагмент ДНК, в котором хранится информация об одной полипептидной цепи.
Транскрипция — это процесс передачи информации с ДНК на информационную РНК. На следующем этапе иРНК отправляется в цитоплазму, где на ее матрице синтезируется белок. Является ли иРНК копией молекулы ДНК? Она не копирует ДНК полностью, а только один ген у эукариот, или группу взаимосвязанных генов у прокариот.
Каковы четыре стадии трансляции?
1. РНК-полимераза связывается с промотором (специальной посадочной посадкой).
2. Инициация — старт синтеза. В этот момент создается первая фосфодиэфирная связь.
3. Элонгация — увеличение длины цепи РНК благодаря присоединение нуклеотидов. Порядок тот же, в каком составлены комплементарные нуклеотиды в транскрибируемой нити ДНК. Элонгация происходит со скоростью до 50 нуклеотидов в секунду.
4. Терминация — последняя фаза синтеза иРНК.
Свойства генетического кода
Как же переводится информация между двумя языками, нуклеотидов и аминокислот? Что такое код или шифр?
1. Перевод идет с помощью генетического кода (шифра). Код — это некая система символов, служащих для «упаковки» и преобразования одной формы информации в другую.
2. О чем «говорит» генетический код? О том, как информация про последовательность расположения аминокислот в белках записана с помощью последовательности нуклеотидов в иРНК. Итак, код — это связка «аминокислоты — нуклеотиды РНК».
3. Например, русский язык закодирован в русско-английских словарях множеством английских слов. В нашем же случае надо закодировать всего 20 аминокислот. Но если каждое русское слово кодируется английским, то каждая аминокислота кодируется триплетом нуклеотидов, которых всего существует 64.
4. Итак, код триплетен. Любая из 20 аминокислот зашифрована определенной последовательностью тройки нуклеотидов, получивших название триплет или кодон. Можно в этом случаем метафорически представить, что аминокислота — это мама троих детей (триплетов).
5. Всего 20 аминокислот, целых 64 триплета. Выходит, 44 триплета лишние? Нет, так как код вырожден, избыточен — некоторые аминокислоты могут кодироваться и более чем двумя триплетами, от 2 до 6. Одним триплетом кодируются только метионин и триптофан.
6. При этом код однозначен, определенный кодон шифрует только одну определенную аминокислоту. Каждый из этих деток-тройняшек (кодонов, триплетов) имеет только одну маму.
7. Между генами имеются «знаки препинания», отделяющие один ген от другого — УАА, УАГ, УГА. А вот внутри генов «знаки препинания» не расставлены. Поэтому мы говорим, что ген целостный, в нем триплеты нуклеотидов следуют друг за другом. При выпадении одного нуклеотида может нарушаться синтез белка по причине сдвига всей рамки считывания.
8. Код универсален. Для всех живых существ генетический код един, — те же триплеты кодируют те же 20 аминокислот.
Что значит между генами имеются знаки препинания
Генетический код и его свойства
«Самым трудным в проблеме кода было понять, что код существует. На это потребовалось целое столетие.
Когда это поняли, то для того чтобы разобраться в деталях, хватило каких-нибудь десяти лет.»
Ичас М. Биологический код. М.: Мир, 1971
Первое кодовое слово было расшифровано Ниренбергом и Маттеи в 1961 г. Они получили из кишечной палочки экстракт, содержащий рибосомы и прочие факторы, необходимые для синтеза белка. Получилась бесклеточная система для синтеза белка, которая могла бы осуществлять сборку белка из аминокислот, если в среду добавить необходимую мРНК. Добавив в среду синтетическую РНК, состоящую только из урацилов, они обнаружили, что образовался белок, состоящий только из фенилаланина (полифенилаланин). Так было установлено, что триплет нуклеотидов УУУ (кодон) соответствует фенилаланину. В течение последующих 5-6 лет были определены все кодоны генетического кода.
Свойства генетического кода
Внутри гена каждый нуклеотид входит в состав значащего кодона. В 1961г. Сеймур Бензер и Френсис Крик экспериментально доказали триплетность кода и его непрерывность (компактость) [показать]
Тройная мутация («+» или «-«) в начале гена портит лишь часть гена.
Четверная «+» или «-» мутация опять портит весь ген.
В конце каждого гена, кодирующего полипептид, находится, по меньшей мере, один из 3-х терминирующих кодонов, или стоп-сигналов: UAA, UAG, UGA. Они терминируют трансляцию.
Причина вырожденности кода состоит в том, что главную смысловую нагрузку несут два первых нуклеотида в триплете, а третий не так важен. Отсюда правило вырожденности кода: если два кодона имеют два одинаковых первых нуклеотида, а их третьи нуклеотиды принадлежат к одному классу (пуриновому или пиримидиновому), то они кодируют одну и ту же аминокислоту.
Однако из этого идеального правила есть два исключения. Это кодон АUА, который должен соответствовать не изолейцину, а метионину и кодон UGА, который является терминирующим, тогда как должен соответствовать триптофану. Вырожденность кода имеет, очевидно, приспособительное значение.
| Кодон | Универсальный код | Митохондриальные коды | |||
| Позвоночные | Беспозвоночные | Дрожжи | Растения | ||
| UGA | STOP | Trp | Trp | Trp | STOP |
| AUA | Ile | Met | Met | Met | Ile |
| CUA | Leu | Leu | Leu | Thr | Leu |
| AGA | Arg | STOP | Ser | Arg | Arg |
| AGG | Arg | STOP | Ser | Arg | Arg |
Возможно, в начале эволюции у всех простейших организмов был такой же код, как и у митохондрий, а затем он претерпел небольшие отклонения.
В 1976г. была секвенирована ДНК фага φХ174. У него одноцепочечная кольцевая ДНК, состоящая из 5375 нуклеотидов. Было известно, что фаг кодирует 9 белков. Для 6 из них были определены гены, располагающиеся друг за другом.
Выяснилось, что есть перекрывание. Ген Е полностью находится внутри гена D. Его инициирующий кодон появляется в результате сдвига считывания на один нуклеотид. Ген J начинается там, где кончается ген D. Инициирующий кодон гена J перекрывается с терминирующим кодоном гена D в результате сдвига на два нуклеотида. Конструкция называется «сдвиг рамки считывания» на число нуклеотидов, некратное трем. На сегодняшний день перекрывание показано только для нескольких фагов.
Мутации замен нуклеотидов, не приводящие к смене класса кодируемой аминокислоты, называют консервативными. Мутации замен нуклеотидов, приводящие к смене класса кодируемой аминокислоты, называют радикальными.
Между генами имеются знаки препинания
Код однозначен (специфичен).
Код не перекрываем.
Код универсален.
Код избыточен, или вырожден.
Код включает все возможные сочетания трех из четырех азотистых оснований. Таких сочетаний может быть 4 3 =64, в то время как кодируется только 20 аминокислот. В результате некоторые аминокислоты кодируются несколькими триплетами. Такая избыточность генетического кода имеет большое значение для повышения надежности передачи генетической информации.
Код един для всех живущих на Земле существ. У бактерии и грибов, злаков и мхов, муравья и лягушки, окуня и пеликана, человека одни и те же триплеты кодируют одни и и те же аминокислоты.
Каждый триплет шифрует только одну аминокислоту.
В генетическом коде существуют три специальных триплета (УАА, УАГ, УГА), каждый из которых обозначает прекращение синтеза одной полипептидной цепи. Таким образом, эти триплеты выполняют функцию знаков препинания. Они находятся в конце каждого гена.
РНК строение, виды, значение.
Молекула РНК одноцепочечная. РНК – полимер, структурными компонентами которого (мономерами) являются нуклеотиды- рибонуклеотиды. Каждый из нуклеотидов, входящих в состав РНК, содержит пятицуглеродный сахар – рибозу, одно из четырех азотистых оснований- аденин (А), урацил (У), цитозин (Ц), гуанин (Г), остаток фосфорной кислоты.
РНК обнаруживается как в ядре, так и в цитоплазме. В ядре она локализована в ядрышке, нуклеоплазме и хроматине; в цитоплазме она составляет значительную часть рибосом.
Существуют различные типы РНК, различающиеся по величине молекул, структуре, расположению в клетке и функции.
Информационные, или матричные РНК (и-РНК) несмотря на относительно низкое процентное содержание (около 5%) в общей массе РНК клетки, и-РНК по значению стоят на первом месте, поскольку они осуществляют передачу информации о структуре белка с ДНК к месту синтеза белка. Именно и-РНК, которая строится комплементарно одной из нитей ДНК, определяет порядок расположения аминокислот в белковых молекулах.
Транспортная РНК (т-РНК) составляют примерно 10% от всего количества клеточной РНК. При реализации генетической информации каждая т-РНК присоединяет и переносит только определенную аминокислоту к рибосомам – месту синтеза белка. Следовательно, существует намного больше двадцати различных т-РНК, которые различаются по своей первичной структуре (имеют различную последовательность нуклеотидов).
Рибосомные РНК (р-РНК) составляют до 85% всех РНК клетки. Они входят в состав рибосом, выполняя тем самым структурную функцию. Кроме того, р-РНК участвует в формировании активного центра рибосомы, где происходит образование пептидных связей между молекулами аминокислот в процессе биосинтеза белка.
Таким образом, значение всех типов РНК определяется тем, что они представляют собой функционально объединенную систему, направленную на осуществление синтеза в клетке специфических для нее белков.
Вопросы для самоконтроля
1.Что является мономером ДНК и РНК?
2.Назовите состав нуклеотида ДНК?
3.Какие азотистые основания входят в состав нуклеотида ДНК?
4.Какие виды РНК существуют
5.Какая функция и-РНК?
6.Какова функция в клетке т-РНК?
7.Какие азотистые основания входят в состав нуклеотида РНК?
8.Известна последовательность нуклеотидов одной из нитей ДНК, на основе правила комплиментарности достройте вторую нить