Меню

Генетический код и его признаки таблица

Генетический код и его признаки таблица

Тихонова Елена Николаевна

Данная презентация используется для обучения учащихся работе с таблицей генетического кода.

Скачать:

Вложение Размер
kak_polzovatsya_tablitsey_geneticheskogo_koda.ppsx 77.04 КБ

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Как пользоваться таблицей генетического кода 05.11.2019 © Тихонова Е.Н.

Первое основание Второе основание Третье основание У Ц А Г У Фен Фен Лей Лей Сер Сер Сер Сер Тир Тир — — Цис Цис — Три У Ц А Г Ц Лей Лей Лей Лей Про Про Про Про Гис Гис Глн Глн Арг Арг Арг Арг У Ц А Г А Иле Иле Иле Мет Тре Тре Тре Тре Асн Асн Лиз Лиз Сер Сер Арг Арг У Ц А Г Г Вал Вал Вал Вал Ала Ала Ала Ала Асн Асн Глу Глу Гли Гли Гли Гли У Ц А Г Таблица генетического кода ( и-РНК )

С помощью таблицы генетического кода определите какая аминокислота закодирована кодоном (триплетом) АГГ

Первое основание Второе основание Третье основание У Ц А Г У Фен Фен Лей Лей Сер Сер Сер Сер Тир Тир — — Цис Цис — Три У Ц А Г Ц Лей Лей Лей Лей Про Про Про Про Гис Гис Глн Глн Арг Арг Арг Арг У Ц А Г А Иле Иле Иле Мет Тре Тре Тре Тре Асн Асн Лиз Лиз Сер Сер Арг Арг У Ц А Г Г Вал Вал Вал Вал Ала Ала Ала Ала Асн Асн Глу Глу Гли Гли Гли Гли У Ц А Г Таблица генетического кода ( и-РНК )

Первое основание Второе основание Третье основание У Ц А Г У Фен Фен Лей Лей Сер Сер Сер Сер Тир Тир — — Цис Цис — Три У Ц А Г Ц Лей Лей Лей Лей Про Про Про Про Гис Гис Глн Глн Арг Арг Арг Арг У Ц А Г А Иле Иле Иле Мет Тре Тре Тре Тре Асн Асн Лиз Лиз Сер Сер Арг Арг У Ц А Г Г Вал Вал Вал Вал Ала Ала Ала Ала Асн Асн Глу Глу Гли Гли Гли Гли У Ц А Г

Первое основание Второе основание Третье основание У Ц А Г У Фен Фен Лей Лей Сер Сер Сер Сер Тир Тир — — Цис Цис — Три У Ц А Г Ц Лей Лей Лей Лей Про Про Про Про Гис Гис Глн Глн Арг Арг Арг Арг У Ц А Г А Иле Иле Иле Мет Тре Тре Тре Тре Асн Асн Лиз Лиз Сер Сер Арг Арг У Ц А Г Г Вал Вал Вал Вал Ала Ала Ала Ала Асн Асн Глу Глу Гли Гли Гли Гли У Ц А Г

Кодон и-РНК : АГГ Аминокислота: АРГ (аргинин)

С помощью таблицы генетического кода определите какая аминокислота закодирована кодоном (триплетом) УГГ

Первое основание Второе основание Третье основание У Ц А Г У Фен Фен Лей Лей Сер Сер Сер Сер Тир Тир — — Цис Цис — Три У Ц А Г Ц Лей Лей Лей Лей Про Про Про Про Гис Гис Глн Глн Арг Арг Арг Арг У Ц А Г А Иле Иле Иле Мет Тре Тре Тре Тре Асн Асн Лиз Лиз Сер Сер Арг Арг У Ц А Г Г Вал Вал Вал Вал Ала Ала Ала Ала Асн Асн Глу Глу Гли Гли Гли Гли У Ц А Г Таблица генетического кода ( и-РНК ) ТРИ

С помощью таблицы генетического кода определите какая аминокислота закодирована кодоном (триплетом) ГЦА

Первое основание Второе основание Третье основание У Ц А Г У Фен Фен Лей Лей Сер Сер Сер Сер Тир Тир — — Цис Цис — Три У Ц А Г Ц Лей Лей Лей Лей Про Про Про Про Гис Гис Глн Глн Арг Арг Арг Арг У Ц А Г А Иле Иле Иле Мет Тре Тре Тре Тре Асн Асн Лиз Лиз Сер Сер Арг Арг У Ц А Г Г Вал Вал Вал Вал Ала Ала Ала Ала Асн Асн Глу Глу Гли Гли Гли Гли У Ц А Г Таблица генетического кода ( и-РНК ) АЛА

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Презентация «Польза и вред продуктов, полученных в результате генетических изменений»

Презентация создана на основе лекций по биотехнологии КБН Даньковой Е.В. в ГОУ Педакадемии г.Москвы и дополненная информацией из интернета. Использую ее на уроках, касающихся биотехнологии или к.

Презентация «Решение задач с использованием таблицы генетического кода»

Ресурс содержит презентацию с основным материалом по теме «Решение задач на синтез белка с использованием таблицы генетического кода»: повторение теоретических вопросов синтеза белка, разбор основных .

Таблица генетического кода

Таблица генетического кода.

Информация о проведении в МБОУ Липницкой средней общеобразовательной школе посёлка Косицы Севского района тематического урока «Час кода в России» в рамках Всероссийской акции «Час Кода»

В МБОУ Липницкой СОШ с 5 по 10 декабря 2016г. прошла Всероссийская акция «Час кода» в рамках Международной недели изучения информатики и Дня информ.

Методичесок пособие «Решение задач с использованием таблицы генетического кода»

Решение задач с использованием таблицы генетического кода.

Тематическое планирование по русскому языку 9 класс ФГОС (с указанием кодов КЭС и кодов личностных и метапредметных результатов)

Тематичекое планирование уроков русского языка в 9 классе предметной линии Ладыженской на основе ФГОС с указанием КЭС , кодов требований к уровню подготовки выпускника и кодов личностных и метапредмет.

Знакомство с немецким яыком. Небольшой экскурс в мир немецкого языка. (с использованием программы- сканер QR-кодов и генератор QR-кодов).

Данные материалы предназначены для работы во внеурочной деятельности. Возрастной диапозон-5, 6 классы (аудитория слушателей, которая изучает немецкий язык в качестве второго иностранного, первый год о.

Источник



Генетический код

Генети́ческий код — свойственный всем живым организмам способ кодирования аминокислотной последовательности белков при помощи последовательности нуклеотидов.

В ДНК используется четыре азотистых основания — аденин (А), гуанин (G), цитозин (С), тимин (T), которые в русскоязычной литературе обозначаются буквами А, Г, Ц и Т. Эти буквы составляют алфавит генетического кода. В РНК используются те же нуклеотиды, за исключением тимина, который заменён похожим нуклеотидом — урацилом, который обозначается буквой U (У в русскоязычной литературе). В молекулах ДНК и РНК нуклеотиды выстраиваются в цепочки и, таким образом, получаются последовательности генетических букв.

Белки практически всех живых организмов построены из аминокислот всего 20 видов. Эти аминокислоты называют каноническими. Каждый белок представляет собой цепочку или несколько цепочек аминокислот, соединённых в строго определённой последовательности. Эта последовательность определяет строение белка, а следовательно все его биологические свойства.

Реализация генетической информации в живых клетках (то есть синтез белка, кодируемого геном) осуществляется при помощи двух матричных процессов: транскрипции (то есть синтеза мРНК на матрице ДНК) и трансляции генетического кода в аминокислотную последовательность (синтез полипептидной цепи на мРНК). Для кодирования 20 аминокислот, а также сигнала «стоп», означающего конец белковой последовательности, достаточно трёх последовательных нуклеотидов. Набор из трёх нуклеотидов называется триплетом. Принятые сокращения, соответствующие аминокислотам и кодонам, изображены на рисунке.

Содержание

Свойства

  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 Euplotes crassus кодирует две аминокислоты — цистеин и селеноцистеин) [1]
  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).
  7. Помехоустойчивость — мутации замен нуклеотидов, не приводящие к смене класса кодируемой аминокислоты, называют консервативными; мутации замен нуклеотидов, приводящие к смене класса кодируемой аминокислоты, называют радикальными.

Таблицы соответствия кодонов мРНК и аминокислот

UUU (Phe/F)Фенилаланин
UUC (Phe/F)Фенилаланин
UUA (Leu/L)Лейцин
UUG (Leu/L)Лейцин

UCU (Ser/S)Серин
UCC (Ser/S)Серин
UCA (Ser/S)Серин
UCG (Ser/S)Серин

UAU (Tyr/Y)Тирозин
UAC (Tyr/Y)Тирозин
UAA Ochre (Стоп)
UAG Amber (Стоп)

UGU (Cys/C)Цистеин
UGC (Cys/C)Цистеин
UGA Opal (Стоп)
UGG (Trp/W)Триптофан

CUU (Leu/L)Лейцин
CUC (Leu/L)Лейцин
CUA (Leu/L)Лейцин
CUG (Leu/L)Лейцин

CCU (Pro/P)Пролин
CCC (Pro/P)Пролин
CCA (Pro/P)Пролин
CCG (Pro/P)Пролин

CAU (His/H)Гистидин
CAC (His/H)Гистидин
CAA (Gln/Q)Глутамин
CAG (Gln/Q)Глутамин

CGU (Arg/R)Аргинин
CGC (Arg/R)Аргинин
CGA (Arg/R)Аргинин
CGG (Arg/R)Аргинин

AUU (Ile/I)Изолейцин
AUC (Ile/I)Изолейцин
AUA (Ile/I)Изолейцин
AUG (Met/M)Метионин, Start [2]

ACU (Thr/T)Треонин
ACC (Thr/T)Треонин
ACA (Thr/T)Треонин
ACG (Thr/T)Треонин

AAU (Asn/N)Аспарагин
AAC (Asn/N)Аспарагин
AAA (Lys/K)Лизин
AAG (Lys/K)Лизин

AGU (Ser/S)Серин
AGC (Ser/S)Серин
AGA (Arg/R)Аргинин
AGG (Arg/R)Аргинин

GUU (Val/V)Валин
GUC (Val/V)Валин
GUA (Val/V)Валин
GUG (Val/V)Валин

GCU (Ala/A)Аланин
GCC (Ala/A)Аланин
GCA (Ala/A)Аланин
GCG (Ala/A)Аланин

GAU (Asp/D)Аспарагиновая кислота
GAC (Asp/D)Аспарагиновая кислота
GAA (Glu/E)Глутаминовая кислота
GAG (Glu/E)Глутаминовая кислота

GGU (Gly/G)Глицин
GGC (Gly/G)Глицин
GGA (Gly/G)Глицин
GGG (Gly/G)Глицин

Обратная таблица (указаны кодоны для каждой аминокислоты, а также стоп-кодоны)

Ala/A GCU, GCC, GCA, GCG Leu/L UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG
Arg/R CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG Lys/K AAA, AAG
Asn/N AAU, AAC Met/M AUG
Asp/D GAU, GAC Phe/F UUU, UUC
Cys/C UGU, UGC Pro/P CCU, CCC, CCA, CCG
Gln/Q CAA, CAG Ser/S UCU, UCC, UCA, UCG, AGU, AGC
Glu/E GAA, GAG Thr/T ACU, ACC, ACA, ACG
Gly/G GGU, GGC, GGA, GGG Trp/W UGG
His/H CAU, CAC Tyr/Y UAU, UAC
Ile/I AUU, AUC, AUA Val/V GUU, GUC, GUA, GUG
START AUG STOP UAG, UGA, UAA

Вариации стандартного генетического кода

Первый пример отклонения от стандартного генетического кода был открыт в 1979 году при исследовании генов митохондрий человека. С того времени было найдено несколько подобных вариантов [3] , включая многообразные альтернативные митохондриальные коды, [4] например, прочитывание стоп-кодона УГА в качестве кодона, определяющего триптофан у микоплазм. У бактерий и архей ГУГ и УУГ часто используются как стартовые кодоны. В некоторых случаях гены начинают кодировать белок со старт-кодона, который отличается от обычно используемого данным видом [3] .

В некоторых белках нестандартные аминокислоты, такие как селеноцистеин и пирролизин, вставляются рибосомой, прочитывающей стоп-кодон, что зависит от последовательностей в мРНК. Селеноцистеин сейчас рассматривается в качестве 21-й, а пирролизин 22-й аминокислот, входящих в состав белков.

Несмотря на эти исключения, у всех живых организмов генетический код имеет общие черты: кодон состоят из трёх нуклеотидов, где два первых являются определяющими, кодоны транслируются тРНК и рибосомами в последовательность аминокислот.

Отклонения от стандартного генетического кода [3] [5] .

Пример Кодон Обычное значение Читается как:
Некоторые виды дрожжей рода Candida CUG Лейцин Серин
Митохондрии, в частности у Saccharomyces cerevisiae CU(U, C, A, G) Лейцин Серин
Митохондрии высших растений CGG Аргинин Триптофан
Митохондрии (у всех без исключения исследованных организмов) UGA Стоп Триптофан
Митохондирии млекопитающих, дрозофилы, S. cerevisiae и многих простейших AUA Изолейцин Метионин = Старт
Прокариоты GUG Валин Старт
Эукариоты (редко) CUG Лейцин Старт
Эукариоты (редко) GUG Валин Старт
Прокариоты (редко) UUG Лейцин Старт
Эукариоты (редко) ACG Треонин Старт
Митохондрии млекопитающих AGC, AGU Серин Стоп
Митохондрии дрозофилы AGA Аргинин Стоп
Митохондрии млекопитающих AG(A, G) Аргинин Стоп

История представлений о генетическом коде

Знания о белках и нуклеиновых кислотах накапливались в течение длительного времени. К середине XX века их стало достаточно для того, чтобы выдвинуть первые идеи о природе генетического кода. К 1953 году было известно, что отдельные белки имеют уникальные аминокислотные последовательности и что, по-видимому, не существует никаких ограничений на порядок аминокислот в полипептиде [6] . Имелись данные о том, что белки состоят примерно из 20—23 различных аминокислот, однако списки различались у разных авторов. В генетике была сформирована концепция «один ген — один фермент» (более точно «один ген — один полипептид»), также было установлено, что гены это ДНК, а не белки [7] .

В 1953 году Уотсон и Крик опубликовали две работы: в первой говорилось о вторичной структуре ДНК [8] , а во второй — о возможном механизме копирования ДНК путём матричного синтеза [9] . В последней работе, они указали на то, что определённая последовательность оснований является кодом, который несёт генетическую информацию. Теперь предстояло решить вопрос о том, как эта последовательность оснований определяет последовательность аминокислот в белках.

Хотя некоторые предположения о механизме кодирования высказывались и раньше [10] , первым кто предложил абстрактную гипотезу кодирования, а также способ её проверки, был советский и американский физик-теоретик Георгий (Джордж) Гамов. В 1954 году Гамов опубликовал свою работу, в которой предложил в качестве механизма кодирования установление соответствия между боковыми цепями аминокислот и ромбовидными «дырами», образованными четырьмя нуклеотидами ДНК [11] . Позднее этот код был назван ромбическим или бубновым. Исходя из своей модели Гамов предположил, что код может быть триплетным. Несмотря на все очевидные недочёты этой гипотезы (например, идея о том, что структура белка напрямую кодируется ДНК) она стала первой среди многих более и менее абстрактных гипотез о природе кода. Гамов был первым, кто представил проблему кодирования не как биохимическую, а просто как задачу перевода их четырёхзначной системы в двадцатизначную.

За несколько последующих лет было предложено большое количество разных моделей. Все предложенные коды можно разделить на две категории: перекрывающиеся (один нуклеотид входит в состав более чем одного кодона) и неперекрывающиеся. К перекрывающимся кодам относятся треугольный, мажорно-минорный и последовательный коды Гамова с коллегами [12] . По мере накопления данных об аминокислотных последовательностях белков, стало ясно, что порядок аминокислот в них может быть любым, поэтому нужно отдавать предпочтение неперекрывающимся кодам. Наиболее известными неперекрывающимися кодами являются комбинационный код Гамова и Ичаса и «код без запятых» Крика, Гриффита и Оргела. Согласно комбинационному коду аминокислоты кодируются триплетами нуклеотидов, при этом значение имеет не порядок нуклеотидов в триплете, а его состав (например, триплеты ТТА, ТАТ и АТТ кодируют одну и ту же аминокислоту) [13] . «Код без запятых» даёт объяснение тому, как выбирается рамка считывания [14] . Согласно этой модели, некоторые триплеты имеют смысл (соответствуют аминокислотам), а некоторые — нет. При этом код устроен таким образом, что если расположить любые значащие триплеты друг за другом, то триплеты в другой рамке считывания будут бессмысленными. Крик с соавторами показали, что можно подобрать триплеты, удовлетворяющие этим требованиям, и что их ровно 20. Несмотря на то что сами авторы сомневались в обоснованности этой модели, она получила признание и господствовала в течение следующих пяти лет [15] .

Тем не менее в начале 60-х годов XX века новые данные обнаружили несостоятельность гипотезы «кода без запятых». Тогда эксперименты показали, что кодоны, считавшиеся Криком бессмысленными, могут провоцировать белковый синтез в пробирке, и к 1965 году был установлен смысл всех 64 триплетов. Оказалось, что некоторые кодоны просто-напросто избыточны, то есть целый ряд аминокислот кодируется двумя, четырьмя или даже шестью триплетами.

Источник

32. Клетка как биологическая система Читать 0 мин.

32.275. Генетический код и его свойства

Ранее мы подчёркивали, что нуклеотиды имеют важную для формирования жизни на Земле особенность ― при наличии в растворе одной полинуклеотидной цепочки спонтанно происходит процесс образования второй (параллельной) цепочки на основании комплементарного соединения родственных нуклеотидов. Одинаковое число нуклеотидов, в обоих цепочках и их химическое родство, является непременным условием для осуществления такого рода реакций. Однако при синтезе белка, когда информация с иРНК реализуется в структуру белка никакой речи о соблюдении принципа комплементарности идти не может. Это связано с тем, что в иРНК, и в синтезированном белке различно не только число мономеров, но и, что особенно важно, отсутствует структурное сходство между ними (с одной стороны нуклеотиды, с другой аминокислоты). Понятно, что в этом случае возникает необходимость создания нового принципа точного перевода информации с полинуклеотида в структуру полипептида. В эволюции такой принцип был создан и в его основу был заложен генетический код.

Генетический код ― это система записи наследственной информации в молекулах нуклеиновых кислот, основанная на определённом чередовании последовательностей нуклеотидов в ДНК или РНК, образующих кодоны, соответствующие аминокислотам в белке.

Генетический код имеет несколько свойств:

  • Триплетность.
  • Вырожденность или избыточность.
  • Однозначность.
  • Полярность.
  • Неперекрываемость.
  • Компактность.
  • Универсальность.

Следует отметить, что некоторые авторы предлагают ещё и другие свойства кода, связанные с химическими особенностями входящих в код нуклеотидов или с частотой встречаемости отдельных аминокислот в белках организма и т.д. Однако эти свойство вытекают из вышеперечисленных, поэтому там мы их и рассмотрим.

Генетический код, как и многое сложно организованные система имеет наименьшую структурную и наименьшую функциональную единицу. Триплет ― наименьшая структурная единица генетического кода. Состоит она из трёх нуклеотидов. Кодон ― наименьшая функциональная единица генетического кода. Как правило, кодонами называют триплеты иРНК. В генетическом коде кодон выполняет несколько функций. Во-первых, главная его функция заключается в том, что он кодирует одну аминокислоту. Во-вторых, кодон может не кодировать аминокислоту, но, в этом случае, он выполняет другую функцию (см. далее). Как видно из определения, триплет ― это понятие, которое характеризует элементарную структурную единицу генетического кода (три нуклеотидов). Кодон ― характеризует элементарную смысловую единицу генома ― три нуклеотида определяют присоединение к полипептидной цепочки одной аминокислоты.

Элементарную структурную единицу вначале расшифровали теоретически, а затем её существование подтвердили экспериментально. И действительно, 20 аминокислот невозможно закодировать одним или двумя нуклеотидом т.к. последних всего 4. Три нуклеотида из четырёх дают 43 = 64 варианта, что с избытком перекрывает число имеющихся у живых организмах аминокислот (см.табл. 1).

Представленные в таблице 64 сочетания нуклеотидов имеют две особенности. Во-первых, из 64 вариантов триплетов только 61 являются кодонами и кодируют какую-либо аминокислоту, их называют смысловые кодоны. Три триплета не кодируют.

Таблица 1.

Кодоны информационной РНК и соответствующие им аминокислотыявляются стоп-сигналами, обозначающие конец трансляции. Таких триплетов три ― УАА, УАГ, УГА, их ещё называют «бессмысленные» (нонсенс кодоны). В результате мутации, которая связана с заменой в триплете одного нуклеотида на другой, из смыслового кодона может возникнуть бессмысленный кодон. Такой тип мутации называют нонсенс-мутация. Если такой стоп-сигнал сформировался внутри гена (в его информационной части), то при синтезе белка в этом месте процесс будет постоянно прерываться ― синтезироваться будет только первая (до стоп-сигнала) часть белка. У человека с такой патологией будет ощущаться нехватка белка и возникнут симптомы, связанные с этой нехваткой. Например, такого рода мутация выявлена в гене, кодирующем бета-цепь гемоглобина. Синтезируется укороченная неактивная цепь гемоглобина, которая быстро разрушается. В результате формируется молекула гемоглобина, лишённая бета-цепи. Понятно, что такая молекула вряд ли будет полноценно выполнять свои обязанности. Возникает тяжёлое заболевания, развивающееся по типу гемолитической анемии (бета-ноль талассемия, от греческого слова «Таласа» ― Средиземное море, где эта болезнь впервые обнаружена).

Механизм действия стоп-кодонов отличается от механизма действия смысловых кодонов. Это следует из того, что для всех кодоны, кодирующие аминокислоты, найдены соответствующие тРНК. Для нонсенс-кодонов тРНК не найдены. Следовательно, в процессе остановки синтеза белка тРНК не принимает участие.

Кодон АУГ (у бактерий иногда ГУГ) не только кодируют аминокислоту метионин и валин, но и является инициатором трансляции.

61 из 64 триплетов кодируют 20 аминокислот. Такое трёхразовое превышение числа триплетов над количеством аминокислот позволяет предположить, что в переносе информации могут быть использованы два варианта кодирования. Во-первых, не все 64 кодона могут быть задействованы в кодировании 20 аминокислот, а только 20 и, во-вторых, аминокислоты могут кодироваться несколькими кодонами. Исследования показали, что природа использовала последний вариант.

Код, при котором одна аминокислота кодируется несколькими триплетами, называется вырожденным или избыточным. Почти каждой аминокислоте соответствует несколько кодонов. Так, аминокислота лейцин может кодироваться шестью триплетами — УУА, УУГ, ЦУУ, ЦУЦ, ЦУА, ЦУГ. Валин кодируется четырьмя триплетами, фенилаланин — двумя и только триптофан и метионин кодируются одним кодоном. Свойство, которое связано с записью одной и той же информации разными символами носит название вырожденность.

Число кодонов, предназначенных для одной аминокислоты, хорошо коррелируется с частотой встречаемости аминокислоты в белках. И это, скорее всего, не случайно. Чем больше частота встречаемости аминокислоты в белке, тем чаще представлен кодон этой аминокислоты в геноме, тем выше вероятность его повреждения мутагенными факторами. Поэтому понятно, что мутированный кодон имеет больше шансов кодировать туже аминокислоту при высокой его вырожденности. С этих позиций вырожденность генетического кода является механизмом защищающим геном человека от повреждений.

Необходимо отметить, что термин вырожденность используется в молекулярной генетики и в другом смысле. Так основная часть информации в кодоне приходится на первые два нуклеотида, основание в третьем положении кодона оказывается малосущественным. Этот феномен называют “вырожденностью третьего основания”. Последняя особенность сводит до минимума эффект мутаций. Например, известно, что основной функцией эритроцитов крови является перенос кислорода от легких к тканям и углекислого газа от тканей к легким. Осуществляет эту функцию дыхательный пигмент — гемоглобин, который заполняет всю цитоплазму эритроцита. Состоит он из белковой части ― глобина, который кодируется соответствующим геном. Кроме белка в молекулу гемоглобина входит ген, содержащий железо. Мутации в глобиновых генах приводят к появлению различных вариантов гемоглобинов. Чаще всего мутации связаны с заменой одного нуклеотида на другой и появлением в гене нового кодона, который может кодировать новую аминокислоту в полипептидной цепи гемоглобина. В триплете, в результате мутации может быть заменён любой нуклеотид ― первый, второй или третий.

Известно несколько сотен мутаций, затрагивающих целостность генов глобина. Около 400 из них связаны с заменой единичных нуклеотидов в гене и соответствующей аминокислотной заменой в полипептиде. Из них только 100 замен приводят к нестабильности гемоглобина и различного рода заболеваниям от легких до очень тяжелых. 300 (примерно 64%) мутаций-замен не влияют на функцию гемоглобина и не приводят к патологии. Одной из причин этого является упомянутая выше “вырожденность третьего основания”, когда замена третьего нуклеотида в триплете, кодирующем серин, лейцин, пролин, аргинин и некоторые другие аминокислоты приводит к появлению кодона-синонима, кодирующего ту же аминокислоту. Фенотипически такая мутация не проявится. В отличие от этого любая замена первого или второго нуклеотида в триплете в 100 % случаях приводит к появлению нового варианта гемоглобина. Но и в этом случае тяжёлых фенотипических нарушений может и не быть. Причиной этому является замена аминокислоты в гемоглобине на другую сходную с первой по физико-химическим свойствам. Например, если аминокислота, обладающая гидрофильными свойствами, заменена на другую аминокислоту, но с такими же свойствами.

Гемоглобин состоит из железопорфириновой группы гема (к ней и присоединяются молекулы кислорода и углекислоты) и белка — глобина. Гемоглобин взрослого человека (НвА) содержит две идентичные a-цепи и две b-цепи. Замена в гене, кодирующем b-цепь гемоглобина первого или второго нуклеотида практически всегда приводит к появлению в белка новых аминокислот, нарушению функций гемоглобина и тяжёлым последствия для больного. Например, замена “Ц” в одном из триплетов ЦАУ (гистидин) на “У” — приведет к появлению нового триплета УАУ, кодирующего другую аминокислоту — тирозин. Фенотипически это проявится в тяжёлом заболевании. Аналогичная замена в 63 положении b-цепи полипептида гистидина на тирозин приведет к дестабилизации гемоглобина. Развивается заболевание метгемоглобинемия. Замена, в результате мутации, глутаминовой кислоты на валин в 6-м положении b-цепи является причиной тяжелейшего заболевания — серповидно-клеточной анемии. Не будем продолжать печальный список. Отметим только, что при замене первых двух нуклеотидов может появится аминокислота по физико-химическим свойствам похожая на прежнюю. Так, замена 2-го нуклеотида в одном из триплетов, кодирующего глутаминовую кислоту (ГАА) в b-цепи на “У” приводит к появлению нового триплета (ГУА), кодирующего валин, а замена первого нуклеотида на “А” формирует триплет ААА, кодирующий аминокислоту лизин. Глутаминовая кислота и лизин сходны по физико-химическим свойствам — они обе гидрофильны. Валин — гидрофобная аминокислота. Поэтому, замена гидрофильной глютаминовой кислоты на гидрофобный валин, значительно меняет свойства гемоглобина, что, в конечном итоге, приводит к развитию серповидноклеточной анемии, замена же гидрофильной глютаминовой кислоты на гидрофильный лизин в меньшей степени меняет функцию гемоглобина — у больных возникает легкая форма малокровия. В результате замены третьего основания новый триплет может кодировать туже аминокислоты, что и прежней. Например, если в триплете ЦАУ урацил был заменён на цитозин и возник триплет ЦАЦ, то практически никаких фенотипических изменений у человека выявлено не будет. Это понятно, т.к. оба триплета кодируют одну и туже аминокислоту ― гистидин.

В заключении уместно подчеркнуть, что вырожденность генетического кода и вырожденность третьего основания с общебиологических позиция являются защитными механизмами, которые заложены в эволюции в уникальной структуре ДНК и РНК.

Каждый триплет (кроме бессмысленных) кодирует только одну аминокислоту. Таким образом, в направлении кодон ― аминокислота генетический код однозначен, в направлении аминокислота ― кодон ― неоднозначен (вырожденный).

И в этом случае необходимость однозначности в генетическом коде очевидна. При другом варианте при трансляции одного и того же кодона в белковую цепочку встраивались бы разные аминокислоты и в итоге формировались белков с различной первичной структурой и разной функцией. Метаболизм клетки перешёл бы в режим работы «один ген ― несколько поипептидов». Понятно, что в такой ситуации регулирующая функция генов была бы полностью утрачена.

Считывание информации с ДНК и с иРНК происходит только в одном направлении. Полярность имеет важное значение для определения структур высшего порядка (вторичной, третичной и т.д.). Ранее мы говорили о том, что структуры низшего порядка определяют структуры более высшего порядка. Третичная структура и структуры более высокого порядка у белков, формируются сразу же как только синтезированная цепочка РНК отходит от молекулы ДНК или цепочка полипептида отходит от рибосомы. В то время, когда свободный конец РНК или полипептида приобретает третичную структуру, другой конец цепочки ещё продолжает синтезироваться на ДНК (если транскрибируется РНК) или рибосоме (если транскрибируется полипептид).

Поэтому однонаправленный процесс считывания информации (при синтезе РНК и белка) имеет существенное значение не только для определения последовательности нуклеотидов или аминокислот в синтезируемом веществе, но для жёсткой детерминации вторичной, третичной и т.д. структур.

Код может быть перекрывающимся и не перекрывающимся. У большинства организмов код не перекрывающийся. Перекрывающийся код найден у некоторых фагов.

Сущность не перекрывающего кода заключается в том, что нуклеотид одного кодона не может быть одновременно нуклеотидом другого кодона. Если бы код был перекрывающим, то последовательность из семи нуклеотидов (ГЦУГЦУГ) могла кодировать не две аминокислоты (аланин-аланин) (рис.33, А) как в случае с не перекрывающимся кодом, а три (если общим является один нуклеотид) (рис. 33, Б) или пять (если общими являются два нуклеотида) (см. рис. 33, В). В последних двух случаях мутация любого нуклеотида привела бы к нарушению в последовательности двух, трёх и т.д. аминокислот.

Однако установлено, что мутация одного нуклеотида всегда нарушает включение в полипептид одной аминокислоты. Это существенный довод в пользу того, что код является не перекрывающимся. Неперекрываемость генетического кода связана с ещё одним свойством ― считывание информации начинается с определённой точки ― сигнала инициации. Таким сигналом инициации в иРНК является кодон, кодирующий метионин АУГ. Следует отметить, что у человека всё-таки имеется небольшое число генов, которые отступают от общего правила и перекрываются.

Между кодонами нет знаков препинания. Иными словами триплеты не отделены друг от друга, например, одним ничего не значащим нуклеотидом. Отсутствие в генетической коде «знаков препинания» было доказано в экспериментах.

Код един для всех организмов, живущих на Земле. Прямое доказательство универсальности генетического кода было получено при сравнении последовательностей ДНК с соответствующими белковыми последовательностями. Оказалось, что во всех бактериальных и эукариотических геномах используется одни и те же наборы кодовых значений. Есть и исключения, но их не много.

Первые исключения из универсальности генетического кода были обнаружены в митохондриях некоторых видов животных. Это касалось кодона терминатора УГА, который читался так же как кодон УГГ, кодирующий аминокислоту триптофан. Были найдены и другие более редкие отклонения от универсальности.

Для повторения:

Генетический код ― это система записи наследственной информации в молекулах нуклеиновых кислот, основанная на определённом чередовании последовательностей нуклеотидов в ДНК или РНК, образующих кодоны, соответствующие аминокислотам в белке. Генетический код имеет несколько свойств.

1. Триплетность. Триплет состоит из трёх нуклеотидов. 61 кодон ― смысловые, т.е. кодируют какую-либо аминокислоту, три ― бессмысленные, т.е. не кодируют аминокислоты.

2. Вырожденность или избыточность. Одна аминокислота может кодироваться несколькими кодонами.

3. Однозначность. Один кодон кодирует только одну аминокислоту.

4. Полярность. Считывание информации с ДНК и с иРНК происходит только в одном направлении.

5. Неперекрываемость. Генетический код является не перекрывающимся.

6. Компактность. Между кодонами нет знаков препинания.

7. Универсальность. Код един для всех живущих на земле организмов.

Источник

Как пользоваться таблицей генетического кода
методическая разработка по биологии (10 класс)

Тихонова Елена Николаевна

Данная презентация используется для обучения учащихся работе с таблицей генетического кода.

Скачать:

Вложение Размер
kak_polzovatsya_tablitsey_geneticheskogo_koda.ppsx 77.04 КБ

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Как пользоваться таблицей генетического кода 05.11.2019 © Тихонова Е.Н.

Первое основание Второе основание Третье основание У Ц А Г У Фен Фен Лей Лей Сер Сер Сер Сер Тир Тир — — Цис Цис — Три У Ц А Г Ц Лей Лей Лей Лей Про Про Про Про Гис Гис Глн Глн Арг Арг Арг Арг У Ц А Г А Иле Иле Иле Мет Тре Тре Тре Тре Асн Асн Лиз Лиз Сер Сер Арг Арг У Ц А Г Г Вал Вал Вал Вал Ала Ала Ала Ала Асн Асн Глу Глу Гли Гли Гли Гли У Ц А Г Таблица генетического кода ( и-РНК )

С помощью таблицы генетического кода определите какая аминокислота закодирована кодоном (триплетом) АГГ

Первое основание Второе основание Третье основание У Ц А Г У Фен Фен Лей Лей Сер Сер Сер Сер Тир Тир — — Цис Цис — Три У Ц А Г Ц Лей Лей Лей Лей Про Про Про Про Гис Гис Глн Глн Арг Арг Арг Арг У Ц А Г А Иле Иле Иле Мет Тре Тре Тре Тре Асн Асн Лиз Лиз Сер Сер Арг Арг У Ц А Г Г Вал Вал Вал Вал Ала Ала Ала Ала Асн Асн Глу Глу Гли Гли Гли Гли У Ц А Г Таблица генетического кода ( и-РНК )

Первое основание Второе основание Третье основание У Ц А Г У Фен Фен Лей Лей Сер Сер Сер Сер Тир Тир — — Цис Цис — Три У Ц А Г Ц Лей Лей Лей Лей Про Про Про Про Гис Гис Глн Глн Арг Арг Арг Арг У Ц А Г А Иле Иле Иле Мет Тре Тре Тре Тре Асн Асн Лиз Лиз Сер Сер Арг Арг У Ц А Г Г Вал Вал Вал Вал Ала Ала Ала Ала Асн Асн Глу Глу Гли Гли Гли Гли У Ц А Г

Первое основание Второе основание Третье основание У Ц А Г У Фен Фен Лей Лей Сер Сер Сер Сер Тир Тир — — Цис Цис — Три У Ц А Г Ц Лей Лей Лей Лей Про Про Про Про Гис Гис Глн Глн Арг Арг Арг Арг У Ц А Г А Иле Иле Иле Мет Тре Тре Тре Тре Асн Асн Лиз Лиз Сер Сер Арг Арг У Ц А Г Г Вал Вал Вал Вал Ала Ала Ала Ала Асн Асн Глу Глу Гли Гли Гли Гли У Ц А Г

Кодон и-РНК : АГГ Аминокислота: АРГ (аргинин)

С помощью таблицы генетического кода определите какая аминокислота закодирована кодоном (триплетом) УГГ

Первое основание Второе основание Третье основание У Ц А Г У Фен Фен Лей Лей Сер Сер Сер Сер Тир Тир — — Цис Цис — Три У Ц А Г Ц Лей Лей Лей Лей Про Про Про Про Гис Гис Глн Глн Арг Арг Арг Арг У Ц А Г А Иле Иле Иле Мет Тре Тре Тре Тре Асн Асн Лиз Лиз Сер Сер Арг Арг У Ц А Г Г Вал Вал Вал Вал Ала Ала Ала Ала Асн Асн Глу Глу Гли Гли Гли Гли У Ц А Г Таблица генетического кода ( и-РНК ) ТРИ

С помощью таблицы генетического кода определите какая аминокислота закодирована кодоном (триплетом) ГЦА

Первое основание Второе основание Третье основание У Ц А Г У Фен Фен Лей Лей Сер Сер Сер Сер Тир Тир — — Цис Цис — Три У Ц А Г Ц Лей Лей Лей Лей Про Про Про Про Гис Гис Глн Глн Арг Арг Арг Арг У Ц А Г А Иле Иле Иле Мет Тре Тре Тре Тре Асн Асн Лиз Лиз Сер Сер Арг Арг У Ц А Г Г Вал Вал Вал Вал Ала Ала Ала Ала Асн Асн Глу Глу Гли Гли Гли Гли У Ц А Г Таблица генетического кода ( и-РНК ) АЛА

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Презентация «Польза и вред продуктов, полученных в результате генетических изменений»

Презентация создана на основе лекций по биотехнологии КБН Даньковой Е.В. в ГОУ Педакадемии г.Москвы и дополненная информацией из интернета. Использую ее на уроках, касающихся биотехнологии или к.

Презентация «Решение задач с использованием таблицы генетического кода»

Ресурс содержит презентацию с основным материалом по теме «Решение задач на синтез белка с использованием таблицы генетического кода»: повторение теоретических вопросов синтеза белка, разбор основных .

Таблица генетического кода

Таблица генетического кода.

Информация о проведении в МБОУ Липницкой средней общеобразовательной школе посёлка Косицы Севского района тематического урока «Час кода в России» в рамках Всероссийской акции «Час Кода»

В МБОУ Липницкой СОШ с 5 по 10 декабря 2016г. прошла Всероссийская акция «Час кода» в рамках Международной недели изучения информатики и Дня информ.

Методичесок пособие «Решение задач с использованием таблицы генетического кода»

Решение задач с использованием таблицы генетического кода.

Тематическое планирование по русскому языку 9 класс ФГОС (с указанием кодов КЭС и кодов личностных и метапредметных результатов)

Тематичекое планирование уроков русского языка в 9 классе предметной линии Ладыженской на основе ФГОС с указанием КЭС , кодов требований к уровню подготовки выпускника и кодов личностных и метапредмет.

Знакомство с немецким яыком. Небольшой экскурс в мир немецкого языка. (с использованием программы- сканер QR-кодов и генератор QR-кодов).

Данные материалы предназначены для работы во внеурочной деятельности. Возрастной диапозон-5, 6 классы (аудитория слушателей, которая изучает немецкий язык в качестве второго иностранного, первый год о.

Источник

Читайте также:  Нормализация таблицы это процесс
Adblock
detector