Künstlerischer Sprechstil und sprachliche Mittel. Beispiele für künstlerischen Stil. Literarischer Text im Detail. Must-Have-Kleidungsstücke für eine Pariserin
1. Genetischer Code Triplett. 3 benachbarte Nukleotide tragen Informationen über eine Aminosäure. Es kann 64 solcher Drillinge geben (dies zeigt die Redundanz des genetischen Codes), aber nur 61 von ihnen tragen Informationen über das Protein (Codons). Die 3 Tripletts werden Anticodons genannt und sind Stoppsignale, bei denen die Proteinsynthese stoppt.
2. Der genetische Code ist degeneriert (20 Aminosäuren und 61 Codons), d. h. Eine Aminosäure kann durch mehrere Codons (von zwei bis sechs) kodiert werden. Methionin und Tryptophan haben jeweils ein Codon, weil Mit ihnen beginnt die Proteinsynthese (Startsignal).
3. Der Code ist eindeutig – er enthält Informationen über nur eine Aminosäure.
4. Der Code ist kollinear, d.h. Die Nukleotidsequenz in einem Gen entspricht der Aminosäuresequenz in einem Protein.
5. Der genetische Code ist nicht überlappend und kompakt – dasselbe Nukleotid kann nicht Teil von zwei verschiedenen Codons sein, das Ablesen erfolgt kontinuierlich hintereinander bis zum Stoppcodon. Der Code enthält keine „Satzzeichen“.
6. Der genetische Code ist universell – für alle Lebewesen gleich, d.h. das gleiche Triplett kodiert für die gleiche Aminosäure. 66.Was ist Reverse Transkription? Wie hängt dieser Prozess mit der Entwicklung von Viren zusammen?
REVERSE TRANSKRIPTION ist eine Methode zur Herstellung einer RNA-Kopie in Form doppelsträngiger DNA aus einem Virus. Die Technik wird häufig in der GENTECHNIK eingesetzt, um Kopien der MESSAGE-RNA in Form von DNA zu erhalten. Erreicht durch die Verwendung des ENZYM-Revertase, das in RETROVIREN vorkommt.
Viren, die verwenden Reverse Transkription, enthalten einzelsträngige RNA oder doppelsträngige DNA. RNA-Viren, die zur reversen Transkription fähig sind (Retroviren, z. B. HIV), verwenden eine DNA-Kopie des Genoms als Zwischenmolekül bei der RNA-Replikation, und diejenigen, die DNA enthalten (Pararetroviren, z. B. Hepatitis-B-Virus), verwenden RNA. In beiden Fällen wird Reverse Transkriptase oder RNA-abhängige DNA-Polymerase verwendet.
Retroviren integrieren die bei der Reverse Transkription gebildete DNA in das Wirtsgenom; dieser Zustand des Virus wird als Provirus bezeichnet. Viren, die die reverse Transkription nutzen, sind anfällig für antivirale Medikamente.
67. Beschreiben Sie die Struktur eukaryotischer Gene. Wie unterscheiden sich die Gene von Eukaryoten von denen von Prokaryoten?
Ein Gen ist ein Abschnitt der DNA, aus dem RNA kopiert wird.
Genstruktur in Eukaryoten: das allgemein akzeptierte Modell der Genstruktur – Exon-Intron-Struktur.
Ein Exon ist eine DNA-Sequenz, die in reifer RNA vorhanden ist. Das Gen muss mindestens ein Exon enthalten. Im Durchschnitt enthält ein Gen 8 Exons. Faktoren für die Initiierung und Beendigung der Transkription sind im ersten bzw. letzten Exon enthalten.
Ein Intron ist eine DNA-Sequenz zwischen Exons, die nicht Teil der reifen RNA ist. Introns haben bestimmte Nukleotidsequenzen, die ihre Grenzen zu Exons definieren: am 5. Ende – GU, am 3. Ende – AG. Kann regulatorische RNAs kodieren.
Das Polyadenylierungssignal 5 – AATAAA -3 ist Teil des letzten Exons. Polystellen schützen die mRNA vor dem Abbau.
5 und 3 flankierende Sequenzen – das Kopieren des Gens erfolgt in Richtung 5 – 3; an den Flanken gibt es spezifische Stellen, die das Gen begrenzen und regulatorische Elemente seiner Transkription enthalten.
Regulatorische Elemente – Promotor, Verstärker, Schalldämpfer, Isolatoren (fördern die Bildung von Chromosomenschleifen, die den Einfluss benachbarter regulatorischer Elemente begrenzen).
Eukaryontische Gene unterscheiden sich in Struktur und Transkription deutlich von prokaryontischen Genen. Ihre Besonderheit ist Diskontinuität, also der Wechsel von Nukleotidsequenzen in ihnen, die in der mRNA repräsentiert (Exons) oder nicht repräsentiert (Introns) sind. Eukaryontische Gene sind nicht in Operons gruppiert, daher hat jedes von ihnen seinen eigenen Promotor und Transkriptionsterminator.
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- A. Tier- und Pflanzenreich Seite 6. Wenn sogar Elementarteilchen – die Grundlage der materiellen Welt – solch widersprüchliche Eigenschaften aufweisen
1) Alle lebenden Organismen bestehen aus Nukleinsäuren und Proteine
2) Die Gesetze des Kodex gelten für alle Gruppen von Lebewesen
3) Eine Aminosäure kann durch mehrere Tripletts kodiert werden
4) Das gleiche Nukleotid kann nicht gleichzeitig Teil mehrerer Tripletts sein
2. Listen Sie die Organisationsebenen des Lebens ab dem Organismus auf.
3. Grundlegende Methoden des Biologiestudiums?
4. Listen Sie die Elemente der ersten und zweiten Gruppe auf.
5. Listen Sie die Funktionen auf, die Wasser in einer Zelle erfüllt.
6. Schreiben Sie ein Beispiel für ein Puffersystem auf.
7. In welche Gruppen werden Kohlenhydrate eingeteilt?
8. Schreiben Sie die Formeln der wichtigsten Pentosen.
9. Welche Stoffe gehören zu den Polysacchariden?
10. Was ist das Monomer von Glykogen und Ballaststoffen?
11. Welche Funktionen erfüllen Kohlenhydrate?
12. Was sind Fette?
13. Welche Lipide sind Bestandteile von Membranen?
14. Listen Sie fettlösliche Vitamine auf.
15. Liste 5 wichtige Funktionen fett
16. Schreiben Sie es auf allgemeine Formel Aminosäuren.
17. Schreiben Sie es auf Strukturformel Dipeptid.
18. Wie heißt die Bindung zwischen zwei Aminosäuren?
19. Welche Aminosäuren werden als essentiell bezeichnet? Wie viele sind es?
20. Welche Proteine werden als vollständig bezeichnet?
21. Wodurch wird es dargestellt? Primärstruktur Proteine?
22. Wodurch wird es dargestellt? Sekundärstruktur Eichhörnchen?
23. Welche Bindungen halten die Tertiärstruktur von Proteinen zusammen?
24. Wie viel Energie wird beim Abbau von 1 g Proteinen, Kohlenhydraten, Lipiden freigesetzt?
25. Listen Sie die Funktionen von Proteinen auf.
26. Was sind die Haupteigenschaften von Enzymen?
27. Aus welchen Resten welcher Stoffe besteht ein DNA-Nukleotid?
28. Schreiben Sie die Strukturformel eines DNA-Nukleotids auf.
29. Welche stickstoffhaltigen Basen sind Teil von DNA-Nukleotiden?
30. Welche purinhaltigen Stickstoffbasen sind Teil des DNA-Moleküls?
31. Wie werden DNA-Nukleotide zu einer Kette verbunden?
32. Wie viel Wasserstoffbrücken zwischen komplementären stickstoffhaltigen Basen?
33. Was ist das „Prinzip der Komplementarität“?
34. Welche Funktionen erfüllt die DNA?
35. Schreiben Sie die Strukturformel des RNA-Nukleotids auf.
Es gibt zwei Möglichkeiten: 3) Was bedeutet der Begriff „Monohybrid“-Kreuzung: unabhängiger Vertrieb Gene, das Vorherrschen eines der Merkmale, Kreuzung von Elternpaaren, die sich in einem Merkmal unterscheiden 4) geben den Genotyp des homozygoten Individuums in zwei dominanten Linien an: AaBB, AaBB, AABB 5) was genetische Studien untersuchen: Grundmuster der Vererbung, Muster von Fortpflanzung, grundlegende Eigenschaften des Organismus 6) geben den Genotyp eines diheterozygoten Individuums an: Aa, AA, AaBb, AABb 7) welche Individuen als Hybrid bezeichnet werden: Organismen, die aus der Kreuzung von Individuen entstanden sind, die sich in vielen erblichen Neigungen unterscheiden. Individuen, die sich voneinander unterscheiden 8) Welches Merkmal ist dominant, wenn sich herausstellt, dass die Nachkommen der Kreuzung eines hornlosen (homozygoten) Bullen mit einer gehörnten (homozygoten) Kuh hornlos sind: Das gehörnte Allel dominiert, das dominante Allel erscheint, es kommt zu einer Dihybridkreuzung 9 ), welche Gene als allelisch bezeichnet werden können: alle allelischen Gene. nur die Gene, die die Entwicklung eines Merkmals steuern. Gene gefunden in homologe Chromosomen und einander gegenüber liegen. verknüpfte Gene. Gene, die auf verschiedenen, nicht homologen Chromosomen liegen 10), die die Bildung des Phänotyps beeinflussen: Sie beeinflussen nichts. beeinflusst durch den Genotyp des Organismus. von Umweltbedingungen beeinflusst. beeinflusst das Zusammenspiel von Genen. 11) Welche Bedeutung hat die Methode zur Analyse der Kreuzung? genetische Analyse bei Auswahl: egal. spielt eine Rolle in der Evolution. hilft, rezessive Gassen zu identifizieren. hilft, dominante Gassen zu identifizieren. hilft, die Gameten der analysierten Form zu bestimmen
Zuvor haben wir betont, dass Nukleotide eine wichtige Funktion für die Entstehung des Lebens auf der Erde haben – in Gegenwart einer Polynukleotidkette in einer Lösung erfolgt spontan der Prozess der Bildung einer zweiten (parallelen) Kette auf der Grundlage der komplementären Verbindung verwandter Nukleotide . Die gleiche Anzahl an Nukleotiden in beiden Ketten und deren chemische Affinität sind eine unabdingbare Voraussetzung für die Durchführung dieser Art von Reaktion. Bei der Proteinsynthese, bei der Informationen aus der mRNA in die Proteinstruktur umgesetzt werden, kann jedoch von der Einhaltung des Komplementaritätsprinzips keine Rede sein. Dies liegt daran, dass in mRNA und im synthetisierten Protein nicht nur die Anzahl der Monomere unterschiedlich ist, sondern, was besonders wichtig ist, auch keine strukturelle Ähnlichkeit zwischen ihnen besteht (Nukleotide einerseits, Aminosäuren andererseits). ). Es ist klar, dass in diesem Fall ein Bedarf besteht, ein neues Prinzip für die genaue Übersetzung von Informationen aus einem Polynukleotid in die Struktur eines Polypeptids zu schaffen. In der Evolution entstand ein solches Prinzip und seine Grundlage war der genetische Code.
Der genetische Code ist ein System zur Aufzeichnung erblicher Informationen in Nukleinsäuremolekülen, das auf einer bestimmten Abwechslung von Nukleotidsequenzen in DNA oder RNA basiert und Codons bildet, die Aminosäuren in einem Protein entsprechen.
Der genetische Code hat mehrere Eigenschaften.
Dreifach.
Entartung oder Redundanz.
Eindeutigkeit.
Polarität.
Nicht überlappend.
Kompaktheit.
Vielseitigkeit.
Es ist zu beachten, dass einige Autoren auch andere Eigenschaften des Codes vorschlagen chemische Eigenschaften im Code der Nukleotide enthalten oder mit der Häufigkeit des Vorkommens einzelner Aminosäuren in den Proteinen des Körpers usw. Diese Eigenschaften ergeben sich jedoch aus den oben aufgeführten, sodass wir sie dort berücksichtigen.
A. Dreifach. Der genetische Code verfügt, wie viele komplex organisierte Systeme, über die kleinste strukturelle und kleinste funktionelle Einheit. Ein Triplett ist die kleinste Struktureinheit des genetischen Codes. Es besteht aus drei Nukleotiden. Ein Codon ist die kleinste funktionelle Einheit des genetischen Codes. Typischerweise werden Tripletts der mRNA als Codons bezeichnet. Im genetischen Code erfüllt ein Codon mehrere Funktionen. Erstens besteht seine Hauptfunktion darin, dass es eine einzelne Aminosäure kodiert. Zweitens kodiert das Codon möglicherweise nicht für eine Aminosäure, erfüllt aber in diesem Fall eine andere Funktion (siehe unten). Wie aus der Definition hervorgeht, ist ein Triplett ein charakterisierender Begriff elementar Struktureinheit genetischer Code (drei Nukleotide). Codon – charakterisiert elementare semantische Einheit Genom – drei Nukleotide bestimmen die Bindung einer Aminosäure an die Polypeptidkette.
Die elementare Struktureinheit wurde zunächst theoretisch entschlüsselt und anschließend ihre Existenz experimentell bestätigt. Tatsächlich können 20 Aminosäuren nicht mit einem oder zwei Nukleotiden kodiert werden, weil Von letzteren gibt es nur 4. Drei von vier Nukleotiden ergeben 4 3 = 64 Varianten, was die Anzahl der in lebenden Organismen verfügbaren Aminosäuren mehr als abdeckt (siehe Tabelle 1).
Die in der Tabelle dargestellten 64 Nukleotidkombinationen weisen zwei Merkmale auf. Erstens sind von den 64 Triplett-Varianten nur 61 Codons und kodieren für jede beliebige Aminosäure, die sie nennen Sense-Codons. Drei Tripletts kodieren nicht
Tabelle 1.
Messenger-RNA-Codons und entsprechende Aminosäuren
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GRÜNDUNG VON CODONOV |
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Unsinn |
Unsinn |
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Unsinn | |||||
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Meth |
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Welle |
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Aminosäuren a sind Stoppsignale, die das Ende der Translation anzeigen. Es gibt drei solcher Drillinge - UAA, UAG, UGA, sie werden auch „bedeutungslos“ (Nonsense-Codons) genannt. Durch eine Mutation, die mit dem Austausch eines Nukleotids in einem Triplett durch ein anderes verbunden ist, kann aus einem Sense-Codon ein Nonsense-Codon entstehen. Diese Art von Mutation wird aufgerufen Nonsens-Mutation. Wenn ein solches Stoppsignal innerhalb des Gens (in seinem Informationsteil) gebildet wird, wird der Prozess während der Proteinsynthese an dieser Stelle ständig unterbrochen – nur der erste (vor dem Stoppsignal) Teil des Proteins wird synthetisiert. Eine Person mit dieser Pathologie wird einen Proteinmangel verspüren und die mit diesem Mangel verbundenen Symptome verspüren. Beispielsweise wurde eine solche Mutation in dem Gen identifiziert, das für die Hämoglobin-Betakette kodiert. Es wird eine verkürzte inaktive Hämoglobinkette synthetisiert, die schnell zerstört wird. Dadurch entsteht ein Hämoglobinmolekül ohne Betakette. Es ist klar, dass ein solches Molekül seine Aufgaben wahrscheinlich nicht vollständig erfüllen wird. Entsteht ernsthafte Krankheit, die sich als hämolytische Anämie entwickelt (Beta-Null-Thalassämie, ab griechisches Wort„Talasa“ – Mittelmeer, wo diese Krankheit erstmals entdeckt wurde).
Der Wirkungsmechanismus von Stop-Codons unterscheidet sich vom Wirkungsmechanismus von Sense-Codons. Dies folgt aus der Tatsache, dass für alle Codons, die Aminosäuren kodieren, entsprechende tRNAs gefunden wurden. Für Nonsense-Codons wurden keine tRNAs gefunden. Folglich ist tRNA nicht am Prozess des Stoppens der Proteinsynthese beteiligt.
CodonAUG (in Bakterien manchmal GUG) kodieren nicht nur die Aminosäuren Methionin und Valin, sondern sind es auchInitiator der Sendung .
B. Entartung oder Redundanz.
61 der 64 Tripletts kodieren 20 Aminosäuren. Dieser dreifache Überschuss der Anzahl der Tripletts gegenüber der Anzahl der Aminosäuren legt nahe, dass bei der Informationsübertragung zwei Kodierungsmöglichkeiten genutzt werden können. Erstens können nicht alle 64 Codons an der Kodierung von 20 Aminosäuren beteiligt sein, sondern nur 20 und zweitens können Aminosäuren von mehreren Codons kodiert werden. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Natur die letztere Möglichkeit genutzt hat.
Seine Präferenz ist offensichtlich. Wenn von den 64 Varianten-Tripletts nur 20 an der Kodierung von Aminosäuren beteiligt wären, dann würden 44 Tripletts (von 64) nicht-kodierend bleiben, d. h. bedeutungslos (Unsinn-Codons). Zuvor haben wir darauf hingewiesen, wie gefährlich es für das Leben einer Zelle ist, ein kodierendes Triplett durch Mutation in ein Nonsense-Codon umzuwandeln – dies stört die normale Funktion der RNA-Polymerase erheblich und führt letztendlich zur Entstehung von Krankheiten. Derzeit sind drei Codons in unserem Genom Nonsense, aber stellen Sie sich nun vor, was passieren würde, wenn die Anzahl der Nonsense-Codons um etwa das Fünfzehnfache zunehmen würde. Es ist klar, dass in einer solchen Situation der Übergang von normalen Codons zu Nonsense-Codons unermesslich höher sein wird.
Ein Code, bei dem eine Aminosäure durch mehrere Tripletts kodiert wird, wird als degeneriert oder redundant bezeichnet. Fast jede Aminosäure hat mehrere Codons. Somit kann die Aminosäure Leucin durch sechs Tripletts kodiert werden – UUA, UUG, TSUU, TsUC, TsUA, TsUG. Valin wird durch vier Tripletts kodiert, Phenylalanin nur durch zwei Tryptophan und Methionin kodiert durch ein Codon. Die Eigenschaft, die mit der Aufzeichnung derselben Informationen mit unterschiedlichen Symbolen verbunden ist, wird aufgerufen Entartung.
Die Anzahl der für eine Aminosäure bestimmten Codons korreliert gut mit der Häufigkeit des Vorkommens der Aminosäure in Proteinen.
Und das ist höchstwahrscheinlich kein Zufall. Je häufiger eine Aminosäure in einem Protein vorkommt, je häufiger das Codon dieser Aminosäure im Genom vertreten ist, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit ihrer Schädigung durch mutagene Faktoren. Daher ist klar, dass ein mutiertes Codon eine größere Chance hat, dieselbe Aminosäure zu kodieren, wenn es stark degeneriert ist. Aus dieser Perspektive ist die Degeneration des genetischen Codes ein Mechanismus, der das menschliche Genom vor Schäden schützt.
Es ist zu beachten, dass der Begriff Degeneration in der Molekulargenetik in einem anderen Sinne verwendet wird. Somit ist der Großteil der Informationen in einem Codon in den ersten beiden Nukleotiden enthalten; die Base an der dritten Position des Codons erweist sich als von geringer Bedeutung. Dieses Phänomen wird „Entartung der dritten Base“ genannt. Letztes Feature minimiert die Wirkung von Mutationen. Es ist beispielsweise bekannt, dass die Hauptfunktion der roten Blutkörperchen darin besteht, Sauerstoff von der Lunge zum Gewebe und Kohlendioxid vom Gewebe zur Lunge zu transportieren. Diese Funktion übernimmt das Atmungspigment Hämoglobin, das das gesamte Zytoplasma des Erythrozyten ausfüllt. Es besteht aus einem Proteinteil – Globin, der vom entsprechenden Gen kodiert wird. Das Hämoglobinmolekül enthält neben Protein auch Häm, das Eisen enthält. Mutationen in Globin-Genen führen zum Auftreten verschiedener Hämoglobinvarianten. Am häufigsten sind Mutationen damit verbunden Ersetzen eines Nukleotids durch ein anderes und Auftreten eines neuen Codons im Gen, das möglicherweise eine neue Aminosäure in der Hämoglobin-Polypeptidkette kodiert. In einem Triplett kann durch Mutation jedes Nukleotid ersetzt werden – das erste, zweite oder dritte. Es sind mehrere hundert Mutationen bekannt, die die Integrität der Globin-Gene beeinträchtigen. Nahe 400 davon sind mit dem Austausch einzelner Nukleotide in einem Gen und dem entsprechenden Aminosäureaustausch in einem Polypeptid verbunden. Nur von diesen 100 Ersatz führt zu einer Instabilität des Hämoglobins und verschiedenen Arten von Krankheiten von leicht bis sehr schwer. 300 (ca. 64 %) Substitutionsmutationen beeinträchtigen die Hämoglobinfunktion nicht und führen nicht zu einer Pathologie. Einer der Gründe dafür ist die oben erwähnte „Degeneration der dritten Base“, wenn ein Ersatz des dritten Nukleotids in einem Triplett, das Serin, Leucin, Prolin, Arginin und einige andere Aminosäuren kodiert, zum Auftreten eines synonymen Codons führt codiert die gleiche Aminosäure. Eine solche Mutation wird sich phänotypisch nicht manifestieren. Im Gegensatz dazu führt jeder Austausch des ersten oder zweiten Nukleotids in einem Triplett in 100 % der Fälle zum Auftreten einer neuen Hämoglobinvariante. Aber auch in diesem Fall dürfen keine schwerwiegenden phänotypischen Störungen vorliegen. Der Grund dafür ist der Ersatz einer Aminosäure im Hämoglobin durch eine andere, die in ihren physikalisch-chemischen Eigenschaften der ersten ähnelt. Wenn beispielsweise eine Aminosäure mit hydrophilen Eigenschaften durch eine andere Aminosäure mit denselben Eigenschaften ersetzt wird.
Hämoglobin besteht aus der Eisen-Porphyrin-Gruppe von Häm (Sauerstoff- und Kohlendioxidmoleküle sind daran gebunden) und Protein - Globin. Das erwachsene Hämoglobin (HbA) enthält zwei identische -Ketten und zwei -Ketten. Molekül -Kette enthält 141 Aminosäurereste, -Kette - 146, - Und -Ketten unterscheiden sich in vielen Aminosäureresten. Die Aminosäuresequenz jeder Globinkette wird von einem eigenen Gen kodiert. Genkodierung -die Kette befindet sich im kurzen Arm von Chromosom 16, -Gen – im kurzen Arm von Chromosom 11. Substitution in der Genkodierung -Die Hämoglobinkette des ersten oder zweiten Nukleotids führt fast immer zum Auftreten neuer Aminosäuren im Protein, zu einer Störung der Hämoglobinfunktionen und zu schwerwiegenden Folgen für den Patienten. Wenn beispielsweise „C“ in einem der Tripletts CAU (Histidin) durch „Y“ ersetzt wird, entsteht ein neues Triplett UAU, das eine andere Aminosäure kodiert – Tyrosin. Phänotypisch äußert sich dies in einer schweren Krankheit Ähnlicher Ersatz auf Position 63 -Kette des Histidin-Polypeptids zu Tyrosin führt zu einer Destabilisierung des Hämoglobins. Es entwickelt sich die Krankheit Methämoglobinämie. Mutationsbedingter Ersatz von Glutaminsäure durch Valin an der 6. Stelle -Kette ist die Ursache der schwersten Krankheit – der Sichelzellenanämie. Lassen Sie uns die traurige Liste nicht fortsetzen. Beachten wir nur, dass beim Ersetzen der ersten beiden Nukleotide eine Aminosäure entstehen kann physikalische und chemische Eigenschaftenähnlich dem vorherigen. Somit erfolgt der Ersatz des 2. Nukleotids in einem der Tripletts, die für Glutaminsäure (GAA) kodieren -Kette mit „U“ führt zum Auftreten eines neuen Tripletts (GUA), das Valin kodiert, und das Ersetzen des ersten Nukleotids durch „A“ bildet das Triplett AAA, das die Aminosäure Lysin kodiert. Glutaminsäure und Lysin haben ähnliche physikalisch-chemische Eigenschaften – sie sind beide hydrophil. Valin ist eine hydrophobe Aminosäure. Daher verändert der Ersatz von hydrophiler Glutaminsäure durch hydrophobes Valin die Eigenschaften von Hämoglobin erheblich, was letztendlich zur Entwicklung einer Sichelzellenanämie führt, während der Ersatz von hydrophiler Glutaminsäure durch hydrophiles Lysin die Funktion von Hämoglobin in geringerem Maße verändert – Patienten entwickeln sich leichte Form Anämie. Durch den Austausch der dritten Base kann das neue Triplett die gleichen Aminosäuren wie das vorherige kodieren. Wenn beispielsweise im CAC-Triplett Uracil durch Cytosin ersetzt wurde und ein CAC-Triplett erschien, werden praktisch keine phänotypischen Veränderungen beim Menschen festgestellt. Das ist verständlich, denn Beide Tripletts kodieren für die gleiche Aminosäure – Histidin.
Abschließend ist es angebracht zu betonen, dass die Degeneration des genetischen Codes und die Degeneration der dritten Base aus einer allgemeinen biologischen Position Schutzmechanismen sind, die der Evolution inhärent sind einzigartige Struktur DNA und RNA.
V. Eindeutigkeit.
Jedes Triplett (außer Nonsense) kodiert nur eine Aminosäure. In der Richtung Codon – Aminosäure ist der genetische Code also eindeutig, in der Richtung Aminosäure – Codon ist er mehrdeutig (degeneriert).
Eindeutig
Aminosäure-Codon
Degenerieren
Und in diesem Fall ist die Notwendigkeit der Eindeutigkeit des genetischen Codes offensichtlich. Bei einer anderen Option würden sie bei der Translation desselben Codons in die Proteinkette integriert verschiedene Aminosäuren und dadurch entstanden Proteine mit unterschiedlichen Primärstrukturen und unterschiedlichen Funktionen. Der Zellstoffwechsel würde auf die Funktionsweise „Ein Gen – mehrere Polypeptide“ umstellen. Es ist klar, dass in einer solchen Situation die regulatorische Funktion der Gene völlig verloren gehen würde.
G. Polarität
Das Auslesen von Informationen aus DNA und mRNA erfolgt nur in eine Richtung. Polarität hat wichtig zur Bestimmung von Strukturen höherer Ordnung (sekundär, tertiär usw.). Zuvor haben wir darüber gesprochen, wie Strukturen niedrigerer Ordnung Strukturen höherer Ordnung bestimmen. Tertiärstruktur und Strukturen mehr hoher Auftrag In Proteinen werden sie sofort gebildet, sobald die synthetisierte RNA-Kette das DNA-Molekül verlässt oder die Polypeptidkette das Ribosom verlässt. Wenn das freie Ende einer RNA oder eines Polypeptids wird Tertiärstruktur Das andere Ende der Kette wird weiterhin an DNA (wenn RNA transkribiert wird) oder Ribosom (wenn ein Polypeptid transkribiert wird) synthetisiert.
Daher ist der unidirektionale Prozess des Lesens von Informationen (während der Synthese von RNA und Protein) nicht nur für die Bestimmung der Sequenz von Nukleotiden oder Aminosäuren in der synthetisierten Substanz, sondern auch für die strikte Bestimmung von Sekundär-, Tertiär- usw. wesentlich. Strukturen.
d. Nicht überlappend.
Der Code kann überlappend oder nicht überlappend sein. Bei den meisten Organismen überschneidet sich der Code nicht. In einigen Phagen findet sich überlappender Code.
Das Wesen eines nicht überlappenden Codes besteht darin, dass ein Nukleotid eines Codons nicht gleichzeitig ein Nukleotid eines anderen Codons sein kann. Wenn der Code überlappend wäre, könnte die Sequenz aus sieben Nukleotiden (GCUGCUG) nicht wie im Fall eines nicht überlappenden Codes zwei Aminosäuren (Alanin-Alanin) (Abb. 33, A) codieren, sondern drei (falls vorhanden). ein Nukleotid gemeinsam) (Abb. 33, B) oder fünf (wenn zwei Nukleotide gemeinsam sind) (siehe Abb. 33, C). In den letzten beiden Fällen würde eine Mutation eines beliebigen Nukleotids zu einer Verletzung der Reihenfolge von zwei, drei usw. führen. Aminosäuren.
Es wurde jedoch festgestellt, dass eine Mutation eines Nukleotids immer den Einbau einer Aminosäure in ein Polypeptid stört. Dies ist ein wichtiges Argument dafür, dass sich der Code nicht überschneidet.
Lassen Sie uns dies in Abbildung 34 erklären. Fette Linien zeigen Tripletts, die Aminosäuren kodieren, im Fall von nicht überlappendem und überlappendem Code. Experimente haben eindeutig gezeigt, dass sich der genetische Code nicht überschneidet. Ohne auf Details des Experiments einzugehen, stellen wir fest, dass, wenn Sie das dritte Nukleotid in der Nukleotidsequenz ersetzen (siehe Abb. 34)U (mit einem Sternchen markiert) auf etwas anderes:
1. Bei einem nicht überlappenden Code würde das von dieser Sequenz kontrollierte Protein eine Substitution einer (ersten) Aminosäure (mit Sternchen markiert) aufweisen.
2. Bei einem überlappenden Code in Option A würde eine Substitution in zwei (ersten und zweiten) Aminosäuren (mit Sternchen markiert) erfolgen. Bei Option B würde der Austausch drei Aminosäuren betreffen (mit Sternchen markiert).
Zahlreiche Experimente haben jedoch gezeigt, dass bei der Störung eines Nukleotids in der DNA die Störung im Protein immer nur eine Aminosäure betrifft, was typisch für einen nicht überlappenden Code ist.
GZUGZUG GZUGZUG GZUGZUG
AGB, AGB, AGB, UGC, AGB, AGB, AGB, AGB
*** *** *** *** *** ***
Alanin - Alanin Ala - Cis - Ley Ala - Ley - Ley - Ala - Ley
A B C
Nicht überlappender Code. Überlappender Code
Reis. 34. Ein Diagramm, das das Vorhandensein eines nicht überlappenden Codes im Genom erklärt (Erklärung im Text).
Die Nichtüberlappung des genetischen Codes ist mit einer anderen Eigenschaft verbunden – das Lesen von Informationen beginnt an einem bestimmten Punkt – dem Initiationssignal. Ein solches Initiationssignal in mRNA ist das Codon, das für Methionin AUG kodiert.
Es sollte beachtet werden, dass eine Person immer noch hat kleine Nummer Gene, die davon abweichen allgemeine Regel und überlappen.
e. Kompaktheit.
Es gibt keine Interpunktion zwischen Codons. Mit anderen Worten: Tripletts sind beispielsweise nicht durch ein bedeutungsloses Nukleotid voneinander getrennt. Das Fehlen von „Satzzeichen“ im genetischen Code wurde in Experimenten nachgewiesen.
Und. Vielseitigkeit.
Der Code ist für alle auf der Erde lebenden Organismen derselbe. Direkter Beweis Die Universalität des genetischen Codes wurde durch den Vergleich von DNA-Sequenzen mit entsprechenden Proteinsequenzen ermittelt. Es stellte sich heraus, dass alle bakteriellen und eukaryotischen Genome dieselben Codewerte verwenden. Es gibt Ausnahmen, aber nicht viele.
Die ersten Ausnahmen von der Universalität des genetischen Codes wurden in den Mitochondrien einiger Tierarten gefunden. Dabei handelte es sich um das Terminatorcodon UGA, das genauso lautet wie das Codon UGG, das für die Aminosäure Tryptophan kodiert. Es wurden auch andere seltenere Abweichungen von der Universalität festgestellt.
MZ. Der genetische Code ist ein System zur Aufzeichnung erblicher Informationen in Nukleinsäuremolekülen, das auf einem bestimmten Wechsel von Nukleotidsequenzen in DNA oder RNA basiert, die Codons bilden.
entsprechend den Aminosäuren im Protein.Der genetische Code hat mehrere Eigenschaften.
Welche Organismen werden als Eukaryoten klassifiziert und aufgrund welcher Eigenschaften?
Eukaryoten sind ein- und mehrzellige Protisten (Protozoen, Algen, Hydropoden), Pflanzen, Pilze und Tiere. Alle Eukaryoten haben einen klar definierten Zellkern.
Welche Organismen werden aus welchem Grund als Prokaryoten klassifiziert?
Zu den Prokaryoten zählen Bakterien und Archaeen, also Organismen, die keine Form besitzen Zellkern und andere Membranorganellen.
Was ist die Grundlage für die Einteilung von Organismen in Pro- und Eukaryoten?
Die Einteilung von Organismen in Pro- und Eukaryoten basiert zunächst auf dem Vorhandensein oder Fehlen eines gebildeten Zellkerns.
4. Beweis der genetischen Rolle der DNA als ... Vererbung.
Experimente mit E.Coli, gezüchtet auf zwei Medien: radioaktives Isotop Schwefel, ein radioaktives Isotop von Phosphor. Ergebnis: Zellen auf Schwefel haben es nur in einer Proteinhülle, Zellen auf Phosphor haben DNA, die damit markiert ist. Wir haben zwei Schlussfolgerungen gezogen:
1. B Bakterienzelle Es dringt nur Phagen-DNA ein, die durch Vermehrung Nachkommen hervorbringt.
2. Erbmaterial ist DNA, die nicht nur die Struktur und Eigenschaften der Nachkommen-DNA, sondern auch die Eigenschaften von Phagenproteinen bestimmt.
Merkmale der Umsetzung erblicher Informationen bei Prokaryoten.
Da das Genom von Prokaryoten in Form eines ringförmigen DNA-Moleküls organisiert ist, das sich direkt im Zytoplasma der Zelle befindet, sind die Stufen der Verwirklichung der Erbinformation weder zeitlich noch räumlich begrenzt. Transkription und Übersetzung erfolgen nahezu gleichzeitig. Wenn der Anfang des mRNA-Moleküls aus der DNA-Matrix freigesetzt wird, werden Ribosomen daran befestigt, was zum Beginn der Synthese von Peptidketten führt.
Phasen der Umsetzung erblicher Informationen bei Eukaryoten.
Im Prozess der Verwirklichung erblicher Informationen in Eukaryoten unterscheiden sie sich Nächste Schritte:
- Transkription- überweisen genetische Information von DNA zu RNA.,
- Wird bearbeitet(Posttranskriptionelle Prozesse) – Transformationen des Primärtranskripts, die auf die Bildung stabilisierter, leistungsfähiger mRNA abzielen Matrixfunktion,
- Übertragen- der Prozess des Aufbaus einer Peptidkette, der gemäß dem mRNA-Programm erfolgt,
- Posttranslationale Prozesse.
Modell der DNA-Struktur.
Laut Watson und Crick.
1. Das DNA-Molekül besteht aus zwei parallelen Ketten und ähnelt einer langen Leiter.
2. Die Basen der Ketten werden durch ineinander verschlungene Kohlenhydrat-Phosphat-Ketten und Basen gebildet
(Briefe Erbcode) befinden sich im Inneren zwischen den Rahmen und bilden quer verlaufende „Träger – Stufen“.
3. Eine Treppe aus Rahmen und Querstangen – den Sockeln – ist spiralförmig umschlossen.
Merkmale der Struktur von DNA- und RNA-Molekülen.
Ein DNA-Molekül ist ein Biopolymer, das aus zwei Polynukleotidketten besteht, die über Wasserstoffbrückenbindungen miteinander verbunden sind. Jedes Nukleotid enthält: stickstoffhaltige Basen (A, T, G, C), Kohlenhydrat – Desoxyribose, Phosphorsäurerest.
Das RNA-Molekül ist ein Polymer, sein Monomer sind Nukleotide mit stickstoffhaltigen Basen: A, U, G, C, Zucker – Ribose, drei Phosphorsäurereste.
Unterschied zwischen DNA-Molekülen und RNA-Molekülen.
DNA (!) im Gegensatz zu RNA: doppelsträngige Struktur, DNA enthält den Zucker Desoxyribose, Nukleotide enthalten Thymin statt Uracil, besteht aus mehr Nukleotide, die nicht am Translationsprozess beteiligt sind, sind eine Genstruktur.
Chargaffs Regel. Es bedeutet.
Das Verhältnis von Purinbasen (A, G) und Pyrimidinbasen (T, C) ist immer gleich und beträgt 1:1 bzw. A+G=T+C. Gespielt entscheidende Rolle bei der Entschlüsselung der DNA-Struktur durch Watson und Crick.
Wofür kodieren die funktionellen Regionen der DNA?
Warum wird ein Gen als funktionelle Einheit der DNA bezeichnet?
Das Gen ist für die Synthese eines Proteinmoleküls verantwortlich.
Mit welchen Codons kollinear ein Strukturgen?
Womit sind DNA-Codons kollinear? Strukturgen?
Aminosäuren von Polypeptidketten.
Was ist der genetische Code?
Der genetische Code ist die Entsprechung einer bestimmten Nukleotidsequenz zu einer bestimmten Aminosäure.
Listen Sie die Eigenschaften des genetischen Codes auf.
Tripelheit, Degeneration, Nichtüberlappung, Universalität, Spezifität, Unidirektionalität, das Vorhandensein von Satzzeichen am Ende des Gens und deren Abwesenheit darin.
Genetischer Code verschiedene Organismen hat einige allgemeine Eigenschaften:
1) Dreifachheit. Um beliebige Informationen, auch erbliche Informationen, aufzuzeichnen, wird eine bestimmte Chiffre verwendet, deren Element ein Buchstabe oder ein Symbol ist. Die Sammlung solcher Symbole bildet das Alphabet. Einzelne Nachrichten werden mit einer Kombination von Zeichen geschrieben, die Codegruppen oder Codons genannt werden. Ein bekanntes Alphabet, das nur aus zwei Zeichen besteht, ist der Morsecode. In der DNA gibt es 4 Buchstaben – die Anfangsbuchstaben der Namen stickstoffhaltiger Basen (A, G, T, C), was bedeutet, dass das genetische Alphabet nur aus 4 Zeichen besteht. Was ist eine Codegruppe oder ein Wort eines genetischen Codes? Es sind 20 grundlegende Aminosäuren bekannt, deren Inhalt durch den genetischen Code festgeschrieben werden muss, d. h. 4 Buchstaben müssen 20 Codewörter ergeben. Nehmen wir an, ein Wort besteht aus einem Zeichen, dann erhalten wir nur 4 Codegruppen. Wenn das Wort aus zwei Zeichen besteht, gibt es nur 16 solcher Gruppen, und das reicht eindeutig nicht aus, um 20 Aminosäuren zu kodieren. Daher in Codewort Es müssen mindestens 3 Nukleotide vorhanden sein, was 64 (43) Kombinationen ergibt. Diese Anzahl an Triplettkombinationen reicht völlig aus, um alle Aminosäuren zu kodieren. Somit ist ein Codon des genetischen Codes ein Triplett von Nukleotiden.
2) Entartung (Redundanz) ist eine Eigenschaft des genetischen Codes, die einerseits darin besteht, dass er redundante Tripletts, also Synonyme, und andererseits „bedeutungslose“ Tripletts enthält. Da der Code 64 Kombinationen umfasst und nur 20 Aminosäuren kodiert sind, werden einige Aminosäuren durch mehrere Tripletts kodiert (Arginin, Serin, Leucin – sechs; Valin, Prolin, Alanin, Glycin, Threonin – vier; Isoleucin – drei; Phenylalanin, Tyrosin, Histidin, Lysin, Asparagin, Glutamin, Cystein, Asparaginsäure und Glutaminsäure – zwei; Methionin und Tryptophan – ein Triplett). Einige Codegruppen (UAA, UAG, UGA) tragen nicht semantische Belastung, d. h. es handelt sich um „bedeutungslose“ Drillinge. „Sinnlose“ oder Unsinn-Codons fungieren als Kettenterminatoren – Satzzeichen im genetischen Text – und dienen als Signal für das Ende der Proteinkettensynthese. Diese Code-Redundanz hat sehr wichtig um die Zuverlässigkeit der Übertragung genetischer Informationen zu erhöhen.
3) Nicht überlappend. Code-Triplets überlappen sich nie, d. h. sie werden immer zusammen ausgestrahlt. Beim Lesen von Informationen aus einem DNA-Molekül ist es unmöglich, die stickstoffhaltige Base eines Tripletts in Kombination mit den Basen eines anderen Tripletts zu verwenden.
4) Eindeutigkeit. Es gibt keine Fälle, in denen dasselbe Triplett mehr als einer Säure entspricht.
5) Fehlen von Trennzeichen innerhalb des Gens. Der genetische Code wird abgelesen spezieller Ort keine Kommas.
6) Vielseitigkeit. U verschiedene Arten In lebenden Organismen (Viren, Bakterien, Pflanzen, Pilze und Tiere) kodieren dieselben Tripletts dieselben Aminosäuren.
7) Speziesspezifität. Die Anzahl und Reihenfolge der stickstoffhaltigen Basen in der DNA-Kette variiert von Organismus zu Organismus.
