Роль гена в биосинтезе белка – Этапы экспрессии генов в процессе биосинтеза белка. Альтернативный сплайсинг. Регуляция этапов транскрипции и трансляции. Роль микро-РНК. Геном человека.

Биосинтез белков | Student Guru


Ген и его роль в биосинтезе.

Белки являются важнейшими компонентами живого не только потому, что составляют большую по массе часть клетки, но и потому, что обеспечивают ее функциональную активность и уникальность. Каждая клетка имеет набор своих специфических белков, которые характерны конкретно для этой клетки. Он отличается как от набора белков клеток других организмов, так и от набора белков, свойственных клеткам других тканей данного организма, т.к. в каждой клетке осуществляется синтез специфичных именно для нее белков. Информация о том, какие белки должны синтезироваться в клетках данного организма, сохраняется в ядре, «записана» эта инфомация в виде последовательности нуклеотидов в ДНК. Часть молекулы ДНК (участок ДНК), последовательность нуклеотидов, определяющая последовательность аминокислот в данном белке, называется геном. В молекуле ДНК в зависимости от эволюционного пути, который прошел данный организм, может содержаться от сотен до десятков тысяч генов.

Код ДНК.

Рассмотрим, каким образом последовательность нуклеотидов может определять последовательность аминокислот. Известно, что молекула ДНК состоит из четырех видов нуклеотидов, таким образом информацию в ДНК можно записать четырьмя буквами (А, Г, Т, Ц). Для кодирования одной аминокислоты, как показывает простой математический расчет, требуется более одного нуклеотида, поскольку в белках обнаруживается 20 различных аминокислот. Т.к. из 4 нуклеотидов можно сделать только 16 различных сочетаний по два нуклеотида (4

2 = 16), что менее 20, то кодирующая аминокислоту последовательность должна состоять более, чем из двух букв. Если же записывать кодирующее «слово» сочетанием  из трех букв (нуклеотидов), то в этом случае число различных вариантов уже составляет 64 (43 = 64), что явно больше 20. Таким образом, комбинации из трех нуклеотидов (триплетный код) будет достаточно, чтобы закодировать 20 аминокислот. Набор сочетаний из трех нуклеотидов, кодирующих определенные аминокислоты, называют кодом ДНК или иначе генетическим кодом.

В настоящее время код ДНК полностью расшифрован, т.е. известно, какие именно триплетные сочетания нуклеотидов кодируют 20 аминокислот, входящих в состав белка. Используя комбинацию, состоящую из трех нуклеотидов, можно создать существенно большее количество кодирующих «слов», чем необходимо для кодирования 20 аминокислот. Оказывается, что любая аминокислота кодируется более, чем одним триплетом, т.е.

генетический код является вырожденным (избыточным). Так, к примеру, аминокислота фенилаланин может кодироваться не только последовательностью УУУ (код иРНК), но и последовательностью УУЦ. Существует только две аминокислоты (триптофан и метионин), которые кодируются одним триплетом. Необходимо заметить, что значение слова «вырожденный» не значит «неточный», т.к. один триплет не может кодировать две разные аминокислоты. Таким образом, генетический код однозначен.

Последовательность трехбуквенных кодовых слов определяет последовательность аминокислот в полипептидной цепи.

Существенной особенностью генетического кода является то, что в нем отсутствуют сигналы, отделяющие одно кодирующее «слово» (его называют кодоном) от другого. Поэтому начало считывания информации должно находиться в правильном месте молекулы ДНК (РНК) и последовательно продолжаться от одного кодона к другому. В противном случае последовательность нуклеотидов окажется измененной во всех кодонах.

Это подтверждается появлением мутаций, причина которых в выпадении из последовательности (делеция), либо, наоборот, встраивании в нее (вставка) одного или двух нуклеотидов. При таких мутациях из-за сдвига рамки считывания синтезируется дефектный белок. Другой случай, если происходит выпадение или вставка трех нуклеотидов. На основе такого гена синтезируется белок, отличающийся от нормального лишь отсутствием одной аминокислоты (делеция 3-х нуклеотидов) или появлением дополнительной аминокислоты (вставка 3-х нуклеотидов).

Еще одной особенностью генетического кода является то, что три триплета (УАА, УАГ и УГА) кодируют не аминокислоты, а своеобразные «знаки препинания». Они выполняют роль стоп-сигналов, сигнализирующих об окончании синтеза полипептидной цепи. Генетический код универсален, т.е. триплеты, которые кодируют одинаковые аминокислоты, одинаковы для всех живых организмов. Один и тот же кодон кодирует определенную аминокислоту и у человека, и и у вируса, и у растения. Следовательно, генетический язык одинаков для всех видов.

Универсальность генетического кода свидетельствует о том, что он возник в процессе генетической эволюции почти в том виде, в котором существует и сегодня. Вырожденность кода относится только к третьему основанию кодона:  серин, например,  кодируется триплетами УЦУ, УЦЦ, УЦА и УЦГ. Таким образом, кодирование определенной аминокислоты определяется главным образом двумя первыми буквами. Из этого можно сделать предположение, что сначала генетический код был дуплетным и содержал информацию только о 16 (а, возможно, и менее) аминокислотах.

Реакции матричного синтеза.

Реакции матричного синтеза представляют собой реакции, которые идут с использованием матрицы. Матрица представляет собой готовую структуру, в соответствии с которой происходит синтез новой структуры. Для синтеза белковых молекул необходимо осуществление реакций двух типов: транскрипции, которая необходима для переноса генетической информации из ядра в цитоплазму, и трансляции. Кроме того, к реакциям матричного синтеза относится реакция самоудвоения ДНК (репликация). При синтезе ДНК и синтезе иРНК в качестве матрицы используется одна из цепей ДНК, на которой происходит образование комплементарной ей цепи. Таким образом, в результате реакций матричного синтеза образуются структуры, построенные по строго определенному плану. Реакции матричного синтеза встречаются только в живой природе, в результате них происходит передача информации от одного поколения живых организмов, к другому (репликация), а также синтез молекул белков в соответствии с той информацией, которая «записана» в генетическом материале.

Перейти к оглавлению.


from your own site.

www.studentguru.ru

Генетический код. Ген и его роль в биосинтезе белков

⇐ ПредыдущаяСтр 65 из 78Следующая ⇒

В ходе реакций матричного синтеза на основании генетического кода синтезируется полипептид с наследственно обусловленной структурой. Отрезок ДНК, содержащий информацию о структуре определенного полипептида, называется ген.

Однако, ген – это не просто участок ДНК, а единица наследственной информации, носителем которой являются нуклеиновые кислоты. Установлено, что ген имеет сложную структуру.

В большинстве случаев кодирующие участки (экзоны) разделены некодирующими (интронами). В то же время, благодаря альтернативному сплайсингу, деление участка ДНК на кодирующие и некодирующие оказывается условным. Некоторые участки ДНК могут перемещаться относительно друг друга – их называют мобильными генетическими элементами (МГЭ). Многие гены представлены несколькими копиями – тогда один и тот же белок кодируется разными участками ДНК. Еще сложнее закодирована генетическая информация у вирусов. У многих из них обнаружены перекрывающиеся гены: один и тот же участок ДНК может транскрибироваться с разных стартовых точек.

Процесс экспрессии генов обладает гибкостью: одному участку ДНК может соответствовать несколько полипептидов; один полипептид может кодироваться разными участками ДНК. Окончательная модификация белков происходит с помощью ферментов, которые кодируются различными участками ДНК.

Общие свойства генетического кода. Отражение одних объектов с помощью других называется кодированием. Отражение структуры белков в виде триплетов ДНК называется

кодом ДНК, или генетическим кодом. Благодаря генетическому коду устанавливается однозначное соответствие между нуклеотидными последовательностями нуклеиновых кислот и аминокислотами, входящими в состав белков. Генетический код обладает следующими основными свойствами:

1. Генетический код триплетен: каждая аминокислота кодируется триплетом нуклеотидов ДНК и соответствующим триплетом иРНК. При этом кодоны ничем не отделены друг от друга (отсутствуют «запятые»).

2. Генетический код является избыточным (вырожденным): почти все аминокислоты могут кодироваться разными кодонами. Только двум аминокислотам соответствует по одному кодону: метионину (АУГ) и триптофану (УГГ). Зато лейцину, серину и аргинину соответствует по 6 разных кодонов.

3. Генетический код является неперекрывающимся: каждая пара нуклеотидов принадлежит только одному кодону (исключения обнаружены у вирусов).

4. Генетический код един для подавляющего большинства биологических систем. Однако имеются и исключения, например, у инфузорий и в митохондриях разных организмов. Поэтому генетический код называют квазиуниверсальным

.

 

2. Регуляция экспрессии генов

Все гены организма можно разделить на две большие группы: конститутивные и индуцибельные.

Конститутивные гены – это гены с постоянной экспрессией, они постоянно включены, то есть функционируют на всех стадиях онтогенеза и во всех тканях. К конститутивным относятся гены, кодирующие тРНК, рРНК, ДНК-полимеразы, РНК-полимеразы, белки-гистоны, белки рибосом и т.д. Иначе говоря, это «гены домашнего хозяйства», без которых клетки не могут существовать.

Индуцибельные гены («гены роскоши») – это гены с регулируемой экспрессией, они могут включаться и выключаться. У многоклеточных организмов индуцибельные гены их называют тканеспецифичными, потому что они по-разному функционируют в разных тканях на разных этапах онтогенеза. Регуляция активности генов осуществляется и на уровне транскрипции, и на уровне трансляции. Включение генов называется индукцией, а выключение – репрессией. Регуляцию активности генов производят молекулярно-генетические системы управления, в состав которых входят различные эффекторы: индукторы и репрессоры – вещества, осуществляющие индукцию и репрессию.

mykonspekts.ru

6. Ген и его роль в биосинтезе белков

В ходе реакций матричного синтеза на основании генетического кода синтезируется полипептид с наследственно обусловленной структурой. Отрезок ДНК, содержащий информацию о структуре определенного полипептида, называется ген. Однако, ген – это не просто участок ДНК, а единица наследственной информации, носителем которой являются нуклеиновые кислоты. Установлено, что ген имеет сложную структуру. В большинстве случаев кодирующие участки (экзоны) разделены некодирующими (интронами). В то же время, благодаря альтернативному сплайсингу, деление участка ДНК на кодирующие и некодирующие оказывается условным. Некоторые участки ДНК могут перемещаться относительно друг друга – их называют мобильными генетическими элементами (МГЭ). Многие гены представлены несколькими копиями – тогда один и тот же белок кодируется разными участками ДНК. Еще сложнее закодирована генетическая информация у вирусов. У многих из них обнаружены перекрывающиеся гены: один и тот же участок ДНК может транскрибироваться с разных стартовых точек. Процесс экспрессии генов обладает гибкостью: одному участку ДНК может соответствовать несколько полипептидов; один полипептид может кодироваться разными участками ДНК. Окончательная модификация белков происходит с помощью ферментов, которые кодируются различными участками ДНК.

Общие свойства генетического кода. Отражение одних объектов с помощью других называется кодированием. Отражение структуры белков в виде триплетов ДНК называется кодом ДНК, или генетическим кодом. Благодаря генетическому коду устанавливается однозначное соответствие между нуклеотидными последовательностями нуклеиновых кислот и аминокислотами, входящими в состав белков. Генетический код обладает следующими основными свойствами:

1. Генетический код триплетен: каждая аминокислота кодируется триплетом нуклеотидов ДНК и соответствующим триплетом иРНК. При этом кодоны не отделены друг от друга (отсутствуют «запятые»).

2. Генетический код является избыточным (вырожденным): почти все аминокислоты могут кодироваться разными кодонами. Только двум аминокислотам соответствует по одному кодону: метионину (АУГ) и триптофану (УГГ). Зато лейцину, серину и аргинину соответствует по 6 разных кодонов.

3. Генетический код является неперекрывающимся: каждая пара нуклеотидов принадлежит только одному кодону (исключения обнаружены у вирусов).

4. Генетический код един для подавляющего большинства биологических систем. Однако имеются и исключения, например, у инфузорий и в митохондриях разных организмов. Поэтому генетический код называют квазиуниверсальным.

7. Регуляция экспрессии генов

Все гены организма можно разделить на две большие группы: конститутивные и индуцибельные. Конститутивные гены – это гены с постоянной экспрессией, они постоянно включены, то есть функционируют на всех стадиях онтогенеза и во всех тканях. К конститутивным относятся гены, кодирующие тРНК, рРНК, ДНК-полимеразы, РНК-полимеразы, белки-гистоны, белки рибосом и т.д. Иначе говоря, это «гены домашнего хозяйства», без которых клетки не могут существовать. Индуцибельные гены («гены роскоши») – это гены с регулируемой экспрессией, они могут включаться и выключаться. У многоклеточных организмов индуцибельные гены их называют тканеспецифичными, потому что они по-разному функционируют в разных тканях на разных этапах онтогенеза. Регуляция активности генов осуществляется и на уровне транскрипции, и на уровне трансляции. Включение генов называется индукцией, а выключение – репрессией. Регуляцию активности генов производят молекулярно-генетические системы управления, в состав которых входят различные эффекторы: индукторы и репрессоры – вещества, осуществляющие индукцию и репрессию.

Переключение генов у прокариот. Рассмотрим механизмы регуляции активности генов на примере лактозного оперона кишечной палочки. Оперон – это участок бактериальной ДНК, включающий следующие участки ДНК: промотор (Р), оператор (О), структурные гены (в данном случае – Z, Y, А) терминатор (Т). Промотор служит для присоединения РНК-полимеразы к молекуле ДНК. Оператор способен присоединять белок–репрессор (который кодируется соответствующим геном). Если белок–репрессор присоединен к оператору, то РНК-полимераза не может двигаться вдоль молекулы ДНК и синтезировать мРНК. Структурные гены кодируют ферменты, необходимые для расщепления лактозы (молочного сахара) на глюкозу и галактозу. Терминатор служит для отсоединения РНК-полимеразы после окончания синтеза мРНК, соответствующей структурным генам. Матричная РНК у прокариот функционирует всего несколько минут, после чего она расщепляется на нуклеотиды. Поэтому для возобновления запаса ферментов необходимо постоянно синтезировать соответствующую мРНК. Если в клетке имеется лактоза, то она взаимодействует с белком–репрессором и превращает его в неактивную форму. Белок–репрессор, связанный с лактозой, не может присоединиться к оператору и не преграждает путь РНК-полимеразе. Таким образом, лактоза является индуктором, она включает гены, ответственные за своё же расщепление. После того, как вся лактоза будет усвоена, белок–репрессор присоединяется к оператору и преграждает путь РНК–полимеразе. Синтез ферментов, отвечающих за усвоение лактозы, прекращается.

Переключение генов у эукариот. У эукариот опероны отсутствуют, и система управления активностью генов более сложная. В частности, у прокариот регуляторные участки составляют примерно 5 % от всей ДНК, а у эукариот длина регуляторных участков соизмерима с общей длиной структурных генов. У многоклеточных эукариот в ходе онтогенеза из исходной клетки развивается целостный организм. На разных этапах онтогенеза в разных тканях с разной интенсивностью экспрессируются разные гены. Активность генов у эукариот регулируется разнообразными эффекторами, в т. ч. гормонами.

Тотипотентность клеток. Способность исходной клетки реализовывать генетическую информацию в ходе клеточных делений и дифференцировки клеток называется тотипотентностью. У растений тотипотентны и оплодотворенные яйцеклетки, и почти все соматические клетки. У животных тотипотентна только зигота (а также некоторые клетки низших беспозвоночных). Поэтому методы клонирования животных основаны на пересадке ядер из соматических клеток в энуклеированные яйцеклетки (то есть яйцеклетки с убитым ядром).

Заключение

Почти полвека тому назад был открыт принцип структурной (молекулярной) организации генного вещества - дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Структура ДНК дала ключ к механизму точного воспроизведения генного вещества. Смысл ее состоит в том, что генетическая информация, записанная в ДНК, реализуется в виде белков, но не непосредственно, а через посредство родственного полимера - рибонуклеиновую кислоту (РНК), и этот путь от нуклеиновых кислот к белкам необратим. Таким образом, ДНК синтезируется на ДНК, обеспечивая собственное воспроизведение исходного генетического материала в поколениях; РНК синтезируется на ДНК, в результате чего происходит переписывание, или транскрипция, генетической информации в форму многочисленных копий РНК; молекулы РНК служат матрицами для синтеза белков - генетическая информация транслируется в форму полипептидных цепей. Итак, именно ДНК определяет наследственность организмов, то есть воспроизводящийся в поколениях набор белков и связанных с ними признаков. Биосинтез белка является центральным процессом живой материи, а нуклеиновые кислоты обеспечивают его, с одной стороны, программой, определяющей весь набор и специфику синтезируемых белков, а с другой - механизмом точного воспроизведения этой программы в поколениях. Следовательно, происхождение жизни в ее современной клеточной форме сводится к возникновению механизма наследуемого биосинтеза белков.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Шабарова З.А., Богданов А.А. Химия нуклеиновых кислот и их компонентов, М., 1978

2. Зенгер В. Принципы структурной организации нуклеиновых кислот. М., 1987.

3.  А. Микельсон – Химия нуклеозидов и нуклеотидов. 1966г. 668с.

4. Альтштейн А.Д. Происхождение генетической системы: гипотеза прогенов//Молекулярная биология. 1987. Т. 21

5. Основы биохии. Под редакцией прф. А.А. Анисимова. Издательство «Высшая школа». Москва. 1986г. 550с.

6. Опарин А.И. Возникновение жизни на Земле. М., 1957

23

studfiles.net

Общая характеристика биосинтеза белка. Роль нуклеиновых кислот в процессе передачи наследственной информации.

Биосинтез белков в клетках представляет собой начальный этап реализации, или экспрессии генетической информации. В основе биосинтеза единичного белка лежит последовательность реакций матричного типа, в ходе которых последовательная передача наследственной информации с одного типа молекул на другой приводит к образованию полипептидов с генетически обусловленной структурой.

В биосинтезе белков принимают участие разнообразные вещества и структуры: ДНК, мРНК, тРНК, рибосомы, разнообразные ферменты, источники энергии (АТФ и ГТФ), а также нуклеотиды (точнее, рибонуклеотиды) и аминокислоты.

Двухспиральная, или двухцепочечная ДНК является основным носителем генетической информации. В частности, ДНК содержит информацию о структуре белков. Отражение структуры белков с помощью последовательностей нуклеотидов ДНК называется кодом ДНК, или генетическим кодом – принцип «записи» информации о последовательности аминокислот в полипептидной цепи в виде последовательности нуклеотидов. Благодаря генетическому коду устанавливается однозначное соответствие между нуклеотидными последовательностями ДНК и аминокислотами, входящими в состав белков. При биосинтезе белков единицей генетического кода является триплет ДНК – последовательность из трех пар нуклеотидов (точнее, дезоксирибонуклетотидов) в двухцепочечной ДНК или последовательность из трех нуклеотидов в единичной цепи ДНК. Одна из цепей ДНК называется кодирующей (+), и её триплеты называются кодонами. Другая, комплементарная цепь ДНК называется антикодирующей (–), и её триплеты называются антикодонами.

Генетический код обладает рядом особенностей:

  • Код «вырожден», т.е. одна и та же аминокислота может кодироваться несколькими триплетами.

  • Код не перекрывается, т.е. один нуклеотид не может одновременно входить в состав соседних триплетов.

  • Код не имеет знаков препинания, и если один нуклеотид выпадет из тройки, то его место займет ближайший нуклеотид из соседней тройки.

  • У всех живых организмов одинаковые триплеты кодирует одинаковые аминокислоты, что свидетельствует о единстве происхождения всех живых организмов.

Матричная, или информационная РНК является посредником в передаче генетической информации и служит матрицей для синтеза полипептида на рибосомах. Каждая молекула мРНК синтезируется на матрице антикодирующей цепи ДНК из отдельных нуклеотидов (рибонуклеотидов) в соответствии с правилами комплементарности (А → У; Т → А; Г → Ц; Ц → Г ). В результате образуется последовательность триплетов, отражающая структуру кодирующей цепи ДНК. Таким образом, триплеты мРНК являются кодонами.

Основные этапы биосинтеза белка.

Синтез белка осуществляется в рибосомах. В процессе биосинтеза различают несколько этапов: транскрипция, процессинг, активация и транспорт аминокислот, трансляция.

При транскрипции генетическая информация, заключенная в молекуле ДНК, переписывается по принципу комплементарности в молекуле гя-РНК: процесс идет при участии ферментов и регулярных белков. Фермент полимераза связывается с геном промотором и начинает расплавлять Н-связи в молекуле ДНК в направлении 5 - 3. При этом к каждой свободной связи сразу же присоединяется нуклеотид молекуле РНК. При помощи ферментов нуклеотиды соединяются между собой, отщепляя полученную РНК от ДНК. Таким образом, синтезируется гя-РНК, которая является первичным транскриптом, несущим как информативные гены, так и неинформативные участки. Заканчиваетя транскрипция геном терминатором.

Созревание гя-РНК и превращения ее в и-РНК происходит в ядре в ходе процессинга. Большое участие в этом принимает структурный компанент ядра – сплайсосома. Сплайсосома охватывает участок молекулы РНК и втягивает его в виде петли внутрь. При этом экзонные участки сближаются и сшиваются ферментом лигазой. Затем фермент рестриктаза отрезает неинформативный участок. Образуется и-РНК, несущая только экзоны. В ходе процессинга происходит еще одно важное событие - защита концевых участком молекулы и-РНК, что обеспечивает ее устойчивость. На одном конце молекулы присоединяется цепочка, содержащая 150-200 адениновых нуклеотидов. На другом конце метилированный гуанин через 3 остатка фосфорной кислоты соединяется с первым нуклеотидом РНК.

CH3-Г-Р-Р-Р-…………………………………………….……..-А-А-А-….-А.

Образовавшаяся и–РНК в ядре соединяется с малой субъединицей рибосомы и переходит в цитоплазму. Активация аминокислот происходит с помощью АТФ путем ее присоединения. Полученный комплекс соединяется с т-РНК при участии ферментов. Образуется аминоацил-тРНК. Каждая т-РНК имеет акцепторный участок, к которому присоединяется аминокислота. В такой форме аминокислота попадает в рибосому.

Трансляция – перевод нуклеотидной последовательности и-РНК в полипептидную последовательность белка. Трансляция осуществляется в рибосоме. Связывание аминокислот происходит на большой субъединице. Рибосома имеет два участка для связывания т-РНК: А–участок - аминоацильный и П-участок - пептидильный Это определяет то, что внутри рибосомы в каждый данный момент находится всегда только два кодона и-РНК, один - в А–участке, другой - в П-участке. Рибосома движется относительно и-РНК только в одном направлении, смещаясь на один кодон.

Трансляция включает три этапа: инициация, элонгация и терминация.

1) начинается с активации П – участка инициирующей группой – кодон-инициатор АУГ при участии белка-фактора инициации.

2) Молекула т-РНК, несущая первую аминокислоту белковой молекулы, присоединяется к комплементарному ей кодону А-участка. Рибосома перемещается на один кодон вперед, и первая т-РНК оказывается в П-уч, а к новому кодону А–участка присоединяется следующая т-РНК, несущая вторую аминокислоту. Затем между аминокислотами возникает пептидная связь и образуется дипептид. Одновременно разрушается связь между первой аминокислотой и ее т-РНК, которая удаляется, а дипептид становится связанным только со второй т-РНК. Рибосома перемещается еще на один кодон. Комплекс т–РНК – дипептид перемещается в П – участок , а к кодону А–участка присоединяется третья т-РНК. Это происходит до тех пор, пока путем последовательного присоединения аминокислот не будет построена вся полипептидная цепь.

3) Сигналом к окончанию синтеза является приход в А–участок нонсенс- кодона, т.к. не существует ни одного кодона который бы к нему присоединился.

Таким образом, в результате трансляции образуется линейным полипептид - первичная структура белковой молекулы. Это, как правило, неактивная молекула. Созревание белковой молекулы и приобретение активной формы происходит в цитоплазме или каналах шероховатой ЭПС.

studfiles.net

Роль ферментов в биосинтезе белка.

Роль ферментов в биосинтезе белка. Не следует забывать, что ни один шаг в процессе синтеза белка не идет без участия ферментов. Все реакции белкового синтеза катализируются специальными ферментами. Синтез и-РНК ведет фермент, который "ползет вдоль молекулы ДНК от начала гена до его конца и оставляет позади себя готовую молекулу и-РНК. Ген в этом процессе дает только программу для синтеза, а сам процесс осуществляет фермент. Без участия ферментов не происходит и соединения аминокислот с т-РНК. Существуют особые ферменты, обеспечивающие захват и соединение аминокислот с их т-РНК. Наконец, в рибосоме в процессе сборки белка работает фермент, сцепляющий аминокислоты между собой.

Контрольные вопросы для закрепления:

  1. Гены прокариот

  2. Гены эукариот

  3. Группы структурных генов

  4. Группы функциональных генов

  5. Свойства генов

  6. Роль нуклеиновых кислот в процессе передачи наследственной информации

  7. Свойства генетического кода

  8. Этапы биосинтеза белка

  9. Этапы трансляции

  10. Роль ферментов в биосинтезе белка

Рекомендуемая литература

Основная:

  1. Биология. В 2 кн. Кн. 2: Учеб. для спец. вузов/ В.Н.Ярыгин, В.И.Васильева, И.Н.Волков, В.В.Синельщикова; Под ред. В.Н.Ярыгина.- 2-е изд., испр.- М.: Высш. шк., 2008.

  2. Биология с общей генетикой. Слюсарев А.А. изд. 2-Е, М.: Медицина, 2007

Дополнительная:

  1. Биология . Пособие для пост, в ВУЗы биол.-мед. профиля. -М.: Школа-Пресс, 2008.

  2. Гилберт С. Биология развития: в 3 т. / Пер. с англ. - М.: Мир, 2008.

  3. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология: в 3 т. / Пер. с англ. - М. : Мир, 2009.

  4. Богданова Т.Л. Биология: задания и упражнения. Пособие для поступающих в ВУЗы. - М.: Высшая школа, 2008.

  5. Морозов Е.И., Тарасевич Е.И., Анохин B.C. Генетика в вопросах и ответах. - Минск, 2007.

  6. Пехов А.П. Биология. Медицинская биология, генетика и паразитология. Учебник. Изд.2-е, испр. и доп.- М.: РУДН, 2007.- 664с.: ил.

  7. Дж. Харрисон и др. Биология человека //самая полная электронная библиотека книг: URL: http://bankknig.com/knigi/63750-biologiya-cheloveka.html (дата обращения 23.12.2010)

  8. Хен Ю.В. Усовершенствование человека (евгеника) как проблема биоэтики. // всемирный философский конгресс: URL: http://www.congress2008.dialog21.ru/Doklady/21811.htm (дата обращения 23.12.2010)

  9. Биология и генетика пола // Генетика: URL: http://www.twirpx.com/files/medicine/genetics/(дата обращения 23.12.2010)

  10. Щербо С.Н. Генодиагностика в современной лаборатории // Этапы развития генодиагностики. Преимущества в использовании нуклеиновых кислот для диагностики. Молекулярно-генетические методы диагностики: URL: http://www.twirpx.com/file/297399/ (дата обращения 23.12.2010)

  11. Строение хромосом // Конспекты лекций, учебные пособия: URL: http://www.twirpx.com/file/329582/ (дата обращения 23.12.2010)

  12. Презентация - ФКУ PPTX // Конспекты лекций, учебные пособия: URL: http://www.twirpx.com/file/286669/ (дата обращения 23.12.2010)

  13. Хромосомные болезни пола (синдром Тернера, синдром трисомии X) // Конспекты лекций, учебные пособия: URL: http://www.twirpx.com/file/113781/(дата обращения 23.12.2010)

  14. Тесты по медицинской биологии и общей генетике // Конспекты лекций, учебные пособия: URL: http://www.twirpx.com/file/266378/ (дата обращения 23.12.2010)

studfiles.net

Генетический код. Ген и его роль в биосинтезе белков

В ходе реакций матричного синтеза на основании генетического кода синтезируется полипептид с наследственно обусловленной структурой. Отрезок ДНК, содержащий информацию о структуре определенного полипептида, называется ген.

Однако, ген – это не просто участок ДНК, а единица наследственной информации, носителем которой являются нуклеиновые кислоты. Установлено, что ген имеет сложную структуру.

В большинстве случаев кодирующие участки (экзоны) разделены некодирующими (интронами). В то же время, благодаря альтернативному сплайсингу, деление участка ДНК на кодирующие и некодирующие оказывается условным. Некоторые участки ДНК могут перемещаться относительно друг друга – их называют мобильными генетическими элементами (МГЭ). Многие гены представлены несколькими копиями – тогда один и тот же белок кодируется разными участками ДНК. Еще сложнее закодирована генетическая информация у вирусов. У многих из них обнаружены перекрывающиеся гены: один и тот же участок ДНК может транскрибироваться с разных стартовых точек.

Процесс экспрессии генов обладает гибкостью: одному участку ДНК может соответствовать несколько полипептидов; один полипептид может кодироваться разными участками ДНК. Окончательная модификация белков происходит с помощью ферментов, которые кодируются различными участками ДНК.

Общие свойства генетического кода.Отражение одних объектов с помощью других называется кодированием. Отражение структуры белков в виде триплетов ДНК называетсякодом ДНК, илигенетическим кодом. Благодаря генетическому коду устанавливается однозначное соответствие между нуклеотидными последовательностями нуклеиновых кислот и аминокислотами, входящими в состав белков. Генетический код обладает следующими основными свойствами:

1. Генетический код триплетен: каждая аминокислота кодируется триплетом нуклеотидов ДНК и соответствующим триплетом иРНК. При этом кодоны ничем не отделены друг от друга (отсутствуют «запятые»).

2. Генетический код является избыточным(вырожденным): почти все аминокислоты могут кодироваться разными кодонами. Только двум аминокислотам соответствует по одному кодону: метионину (АУГ) и триптофану (УГГ). Зато лейцину, серину и аргинину соответствует по 6 разных кодонов.

3. Генетический код является неперекрывающимся: каждая пара нуклеотидов принадлежит только одному кодону (исключения обнаружены у вирусов).

4. Генетический код един для подавляющего большинства биологических систем. Однако имеются и исключения, например, у инфузорий и в митохондриях разных организмов. Поэтому генетический код называют квазиуниверсальным.

2. Регуляция экспрессии генов

Все гены организма можно разделить на две большие группы: конститутивные и индуцибельные.

Конститутивные гены – это гены с постоянной экспрессией, они постоянно включены, то есть функционируют на всех стадиях онтогенеза и во всех тканях. К конститутивным относятся гены, кодирующие тРНК, рРНК, ДНК-полимеразы, РНК-полимеразы, белки-гистоны, белки рибосом и т.д. Иначе говоря, это «гены домашнего хозяйства», без которых клетки не могут существовать.

Индуцибельные гены («гены роскоши») – это гены с регулируемой экспрессией, они могут включаться и выключаться. У многоклеточных организмов индуцибельные гены их называют тканеспецифичными, потому что они по-разному функционируют в разных тканях на разных этапах онтогенеза. Регуляция активности генов осуществляется и на уровне транскрипции, и на уровне трансляции. Включение генов называется индукцией, а выключение – репрессией. Регуляцию активности генов производят молекулярно-генетические системы управления, в состав которых входят различные эффекторы: индукторы и репрессоры – вещества, осуществляющие индукцию и репрессию.

studfiles.net

Ген и его роль в биосинтезе белков

Биология Ген и его роль в биосинтезе белков

просмотров - 243

Энергетика биосинтеза белков

Биосинтез белков – очень энергоемкий процесс. При аминоацилировании тРНК затрачивается энергия одной связи молекулы АТФ, при кодонзависимом связывании аминоацил-тРНК – энергия одной связи молекулы ГТФ, при перемещении рибосомы на один триплет – энергия одной связи еще одной молекулы ГТФ. В итоге на присоединœение аминокислоты к полипептидной цепи затрачивается около 100 кДж/моль. При гидролизе же пептидной связи высвобождается лишь 2 кДж/моль. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, при биосинтезе большая часть энергии безвозвратно теряется (рассеивается в виде тепла).

В ходе реакций матричного синтеза на основании генетического кода синтезируется полипептид с наследственно обусловленной структурой. Отрезок ДНК, содержащий информацию о структуре определœенного полипептида, принято называть ген.

Отражение одних объектов с помощью других принято называть кодированием. Отражение структуры белков в виде триплетов ДНК принято называть кодом ДНК, или генетическим кодом. Благодаря генетическому коду устанавливается однозначное соответствие между нуклеотидными последовательностями нуклеиновых кислот и аминокислотами, входящими в состав белков.

Общие свойства генетического кода:

1. Генетический код триплетен: каждая аминокислота кодируется триплетом нуклеотидов ДНК и соответствующим триплетом иРНК. При этом кодоны ничем не отделœены друг от друга (отсутствуют «запятые»).

2. Генетический код является избыточным (вырожденным): почти всœе аминокислоты могут кодироваться разными кодонами. Только двум аминокислотам соответствует по одному кодону: метионину (АУГ) и триптофану (УГГ). Зато лейцину, серину и аргинину соответствует по 6 разных кодонов.

3. Генетический код является неперекрывающимся: каждая пара нуклеотидов принадлежит только одному кодону (исключения обнаружены у вирусов).

4. Генетический код един для подавляющего большинства биологических систем. При этом имеются и исключения, к примеру, у инфузорий и в митохондриях разных организмов. По этой причине генетический код называют квазиуниверсальным.

Ген - ϶ᴛᴏ не просто участок ДНК, а единица наследственной информации, носителœем которой являются нуклеиновые кислоты. Установлено, что ген имеет сложную структуру.

В большинстве случаев кодирующие участки (экзоны) разделœены некодирующими (интронами). В то же время, благодаря альтернативному сплайсингу, делœение участка ДНК на кодирующие и некодирующие оказывается условным. Процесс экспрессии генов обладает гибкостью: одному участку ДНК может соответствовать несколько полипептидов, а один полипептид может кодироваться разными участками ДНК.

Некоторые участки ДНК могут перемещаться относительно друг друга – их называют мобильными генетическими элементами (МГЭ). Многие гены представлены несколькими копиями – тогда один и тот же белок кодируется разными участками ДНК. Еще сложнее закодирована генетическая информация у вирусов. У многих из них обнаружены перекрывающиеся гены: один и тот же участок ДНК может транскрибироваться с разных стартовых точек.

Окончательная модификация белков происходит с помощью ферментов, которые кодируются различными участками ДНК.

oplib.ru

Author: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *