Нуклеиновые кислоты АТФ

Что такоек ДНК?

ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) – это макромолекула, главное хранилище наследственной информации и генетической программы развития и функционирования живого организма.

ДНК имеет двухцепочечную структуру, где каждая цепочка представляет собой последовательность нуклеотидов: аденина, тимина, цитозина и гуанина. Нуклеотиды работают как небольшие «магнитики», которые сцепляют эти две цепочки водородными связями. Аденин соединяется только с тимином, а цитозин – с гуанином.

Длина ДНК обычно измеряется в числе пар нуклеотидов. У человека их около 3 миллиардов. ДНК человека сохраняется в ядре любой человеческой клетки в виде набора из 23 (в норме) хромосом.

И для чего нужна ДНК?

Соединенные вместе цепочки (знаменитая «двойная спираль» ДНК) представляют собой нечто похожее на винтовую лестницу. Каждая ступенька – это та самая пара нуклеотидов, например, аденин – тимин.

Крепления между ступеньками довольно прочные, а вот сами ступеньки – шаткие и легко переламываются, то есть разъединяются. И тогда на одной цепочке остается аденин, а на другой – тимин.

Это нужно для того, чтобы специальные белки могли «расплетать» ДНК и собирать на основе каждой цепочки комплементарную последовательности ДНК другую цепочку – РНК.

Что такое РНК?

РНК (рибонуклеиновая кислота) – это одноцепочечная последовательность, которая может выполнять совершенно разные задачи. РНК – своего рода зеркальное отражение ДНК. Если в ДНК на одном месте стоит аденин, то в РНК на том же месте будет тимин, и наоборот. Помните: нуклеотиды похожи на магнитики и соединяются только по парам.

Тем же самым зеркальным образом в РНК сохраняется та информация, что есть в ДНК.

А РНК чем занимается?

ДНК находится в ядре клетки, в специальных упаковках-хромосомах. А вот основная работа по синтезу белков происходит в цитоплазме клетки, где белки собирает специальная «машинка» –рибосома. Она связана с РНК.

Говоря по-простому, дело обстоит так. Белок расплетает ДНК, копирует информацию на РНК (зеркальным образом), а РНК доставляет информацию рибосоме.

В процессе этой доставки («процессинга») РНК проходит через целую последовательность преобразований, в частности, из нее вырезается информация, которая рибосоме не нужна.

Рибосома двигается по РНК и строит комплементарную цепочку. При этом она еще раз зеркально отражает информацию, возвращая ей изначальную ДНК-последовательность. И уже по комплементарной цепочке, расшифровывая генетический код, рибосома строит из подходящих аминокислот новые белки.

Строение и функции ДНК

ДНК — полимер, мономерами которой являются дезоксирибонуклеотиды. Модель пространственного строения молекулы ДНК в виде двойной спирали была предложена в 1953 г. Дж. Уотсоном и Ф. Криком (для построения этой модели они использовали работы М. Уилкинса, Р. Франклин, Э. Чаргаффа).

Молекула ДНК образована двумя полинуклеотидными цепями, спирально закрученными друг около друга и вместе вокруг воображаемой оси, т.е. представляет собой двойную спираль (исключение — некоторые ДНК-содержащие вирусы имеют одноцепочечную ДНК). Диаметр двойной спирали ДНК — 2 нм, расстояние между соседними нуклеотидами — 0,34 нм, на один оборот спирали приходится 10 пар нуклеотидов. Длина молекулы может достигать нескольких сантиметров. Молекулярный вес — десятки и сотни миллионов. Суммарная длина ДНК ядра клетки человека — около 2 м. В эукариотических клетках ДНК образует комплексы с белками и имеет специфическую пространственную конформацию.

Мономер ДНК — нуклеотид (дезоксирибонуклеотид) — состоит из остатков трех веществ: 1) азотистого основания, 2) пятиуглеродного моносахарида (пентозы) и 3) фосфорной кислоты. Азотистые основания нуклеиновых кислот относятся к классам пиримидинов и пуринов. Пиримидиновые основания ДНК (имеют в составе своей молекулы одно кольцо) — тимин, цитозин. Пуриновые основания (имеют два кольца) — аденин и гуанин.

Моносахарид нуклеотида ДНК представлен дезоксирибозой.

Название нуклеотида является производным от названия соответствующего основания. Нуклеотиды и азотистые основания обозначаются заглавными буквами.

Азотистое основание Название нуклеотида Обозначение
Аденин Адениловый А (A)
Гуанин Гуаниловый Г (G)
Тимин Тимидиловый Т (T)
Цитозин Цитидиловый Ц (C)

Полинуклеотидная цепь образуется в результате реакций конденсации нуклеотидов. При этом между 3′-углеродом остатка дезоксирибозы одного нуклеотида и остатком фосфорной кислоты другого возникает фосфоэфирная связь (относится к категории прочных ковалентных связей). Один конец полинуклеотидной цепи заканчивается 5′-углеродом (его называют 5′-концом), другой — 3′-углеродом (3′-концом).

Против одной цепи нуклеотидов располагается вторая цепь. Расположение нуклеотидов в этих двух цепях не случайное, а строго определенное: против аденина одной цепи в другой цепи всегда располагается тимин, а против гуанина — всегда цитозин, между аденином и тимином возникают две водородные связи, между гуанином и цитозином — три водородные связи. Закономерность, согласно которой нуклеотиды разных цепей ДНК строго упорядоченно располагаются (аденин — тимин, гуанин — цитозин) и избирательно соединяются друг с другом, называется принципом комплементарности. Следует отметить, что Дж. Уотсон и Ф. Крик пришли к пониманию принципа комплементарности после ознакомления с работами Э. Чаргаффа. Э. Чаргафф, изучив огромное количество образцов тканей и органов различных организмов, установил, что в любом фрагменте ДНК содержание остатков гуанина всегда точно соответствует содержанию цитозина, а аденина — тимину («правило Чаргаффа»), но объяснить этот факт он не смог.

Из принципа комплементарности следует, что последовательность нуклеотидов одной цепи определяет последовательность нуклеотидов другой.

Цепи ДНК антипараллельны (разнонаправлены), т.е. нуклеотиды разных цепей располагаются в противоположных направлениях, и, следовательно, напротив 3′-конца одной цепи находится 5′-конец другой. Молекулу ДНК иногда сравнивают с винтовой лестницей. «Перила» этой лестницы — сахарофосфатный остов (чередующиеся остатки дезоксирибозы и фосфорной кислоты); «ступени» — комплементарные азотистые основания.

Функция ДНК — хранение и передача наследственной информации.

Репликация (редупликация) ДНК

Репликация ДНК — процесс самоудвоения, главное свойство молекулы ДНК. Репликация относится к категории реакций матричного синтеза, идет с участием ферментов. Под действием ферментов молекула ДНК раскручивается, и около каждой цепи, выступающей в роли матрицы, по принципам комплементарности и антипараллельности достраивается новая цепь. Таким образом, в каждой дочерней ДНК одна цепь является материнской, а вторая — вновь синтезированной. Такой способ синтеза называется полуконсервативным.

«Строительным материалом» и источником энергии для репликации являются дезоксирибонуклеозидтрифосфаты (АТФ, ТТФ, ГТФ, ЦТФ), содержащие три остатка фосфорной кислоты. При включении дезоксирибонуклеозидтрифосфатов в полинуклеотидную цепь два концевых остатка фосфорной кислоты отщепляются, и освободившаяся энергия используется на образование фосфодиэфирной связи между нуклеотидами.

В репликации участвуют следующие ферменты:

  1. геликазы («расплетают» ДНК);
  2. дестабилизирующие белки;
  3. ДНК-топоизомеразы (разрезают ДНК);
  4. ДНК-полимеразы (подбирают дезоксирибонуклеозидтрифосфаты и комплементарно присоединяют их к матричной цепи ДНК);
  5. РНК-праймазы (образуют РНК-затравки, праймеры);
  6. ДНК-лигазы (сшивают фрагменты ДНК).

С помощью геликаз в определенных участках ДНК расплетается, одноцепочечные участки ДНК связываются дестабилизирующими белками, образуется репликационная вилка. При расхождении 10 пар нуклеотидов (один виток спирали) молекула ДНК должна совершить полный оборот вокруг своей оси. Чтобы предотвратить это вращение ДНК-топоизомераза разрезает одну цепь ДНК, что дает ей возможность вращаться вокруг второй цепи.

ДНК-полимераза может присоединять нуклеотид только к 3′-углероду дезоксирибозы предыдущего нуклеотида, поэтому данный фермент способен передвигаться по матричной ДНК только в одном направлении: от 3′-конца к 5′-концу этой матричной ДНК. Так как в материнской ДНК цепи антипараллельны, то на ее разных цепях сборка дочерних полинуклеотидных цепей происходит по-разному и в противоположных направлениях. На цепи 3’–5′ синтез дочерней полинуклеотидной цепи идет без перерывов; эта дочерняя цепь будет называться лидирующей. На цепи 5’–3′ — прерывисто, фрагментами (фрагменты Оказаки), которые после завершения репликации ДНК-лигазами сшиваются в одну цепь; эта дочерняя цепь будет называться запаздывающей (отстающей).

Особенностью ДНК-полимеразы является то, что она может начинать свою работу только с «затравки» (праймера). Роль «затравок» выполняют короткие последовательности РНК, образуемые при участи фермента РНК-праймазы и спаренные с матричной ДНК. РНК-затравки после окончания сборки полинуклеотидных цепочек удаляются.

Репликация протекает сходно у прокариот и эукариот. Скорость синтеза ДНК у прокариот на порядок выше (1000 нуклеотидов в секунду), чем у эукариот (100 нуклеотидов в секунду). Репликация начинается одновременно в нескольких участках молекулы ДНК. Фрагмент ДНК от одной точки начала репликации до другой образует единицу репликации — репликон.

Репликация происходит перед делением клетки. Благодаря этой способности ДНК осуществляется передача наследственной информации от материнской клетки дочерним.

Репарация («ремонт»)

Репарацией называется процесс устранения повреждений нуклеотидной последовательности ДНК. Осуществляется особыми ферментными системами клетки (ферменты репарации). В процессе восстановления структуры ДНК можно выделить следующие этапы: 1) ДНК-репарирующие нуклеазы распознают и удаляют поврежденный участок, в результате чего в цепи ДНК образуется брешь; 2) ДНК-полимераза заполняет эту брешь, копируя информацию со второй («хорошей») цепи; 3) ДНК-лигаза «сшивает» нуклеотиды, завершая репарацию.

Наиболее изучены три механизма репарации: 1) фоторепарация, 2) эксцизная, или дорепликативная, репарация, 3) пострепликативная репарация.

Изменения структуры ДНК происходят в клетке постоянно под действием реакционно-способных метаболитов, ультрафиолетового излучения, тяжелых металлов и их солей и др. Поэтому дефекты систем репарации повышают скорость мутационных процессов, являются причиной наследственных заболеваний (пигментная ксеродерма, прогерия и др.).

Аминокислоты в составе ДНК

Нуклеиновые кислоты – это полимеры, которые находятся в ядре клеток и состоят из нуклеотидов.

Например, ДНК состоит из азотистых оснований, дезоксирибиозы, фосфорной кислоты. В состав ДНК входят такие нуклеотиды как:

  • аденин,
  • тимин,
  • гуанин,
  • цитозин.

Каждое азотистое основание имеет уникальный механизм функционирования и позволяет в ходе различных сочетаний в триплете обеспечить высокое разнообразие формируемых аминокислот, которые по-разному регулируют функционирование каждой клетки живого организма.

Нуклеотидная последовательность дает информацию о различных типах РНК в клетке, а именно матричной, рибосомальной, транспортной. Все виды РНК выполняют собственную уникальную функцию.

Все виды РНК могут создаваться на ДНК матрице, путем копирования и самоудвоения нуклеиновой кислоты этого типа. Решающую роль в данном случае играет принцип комплементарности (попарного соединения нуклеотидов). Процесс трансляции представляет собой сборку белковой молекулы на рибосоме путем своеобразного считывания информации с ДНК-матрицы, которая уже была сформирована в ходе транскрипции.

Свойства и функции аминокислот

К функциям ДНК относят:

  • вхождение в состав хромосом, хранение наследственной информации о всех признаках организма, а также о первичной структуре белков. Первичная структура белков называется линейной, так как состоит из аминокислот, соединенных между собой простой, но устойчивой пептидной связью.
  • ДНК может удваиваться, т. е. обладает способностью к репликации. Самоудвоение происходит в интерфазе перед делением. Каждая хромосома состоит из двух хроматид, которые в последствии становятся дочерними хромосомами. Процесс удвоения даст возможность каждой из двух дочерних клеток получить одинаковую наследственную информацию.

Среди всех азотосодержащих соединений с двойственной функцией наряду с нуклеиновыми кислотами можно назвать аминокислоты.

Внутри клеток и живых тканей встречается около 300 различных аминокислот. Только 20 из них служат звеньями для построения пептидов и белков (создаваемых на ДНК – матрице). Эти 20 аминокислот называют белковыми аминокислотами.

Последовательность расположения этих аминокислот внутри белков закодирована в последовательности нуклеотидов ДНК или соответствующих генов. Остальные аминокислоты встречаются в виде свободных молекул, но и в связанном виде.

Многие аминокислоты встречаются только в определенных организмах, а есть также аминокислоты, которые представлены только в одном организме. Большинство растений и микроорганизмов синтезируют большинство необходимых им аминокислот. Животные и человек не способны к образованию незаменимых аминокислот, которые можно получить только с пищей.

Аминокислоты при этом участвуют в обмене белков и углеводов, а также при образовании важнейших органических соединений. Например, пуриновые и пиримидиновые основания являются неотъемлемой частью в составе аминокислот.

Кроме того, аминокислоты входят в состав гормонов, алкалоидов, токсинов, пигментов, антибиотиков и пр. Многие аминокислоты становятся посредником в процессе передачи нервных импульсов.

Аминокислоты – это органические соединения, которые имеют в своём составе карбоксильные группы и аминогруппы (– СООН и аминогруппы -NH2).

Аминокислоты классифицируются по нескольким признакам:

  • в зависимости от взаимного расположения амино- и карбоксильных групп выделяют α-, β-, γ-, δ-, ε- и т. д;
  • по количеству функциональных групп выделяют кислые, нейтральные, основные аминоксилоты;
  • по характеру углеводного радикала выделяют алифатические, ароматические, гетероциклические аминокислоты.

Согласно систематической номенклатуре названия аминокислот образуются из названий соответствующих кислот путем прибавлений приставки амино- и указанию места расположения аминогруппы по отношению к карбоксильной группе.

Часто используется также и другой способ названия аминокислот. Его основной смысл заключается в том, что тривиальное название карбоновой кислоты произносится совместно с приставкой амино-. Затем указывается буква греческого алфавита.

Существует несколько важнейших аминокислот. Например, глицин, аланин, валин, лейцин и пр.

Таким образом, аминокислоты представляют собой кристаллические вещества с высокой температурой плавления, мало отличающиеся от индивидуальных аминокислот и поэтому нехарактерных для многих живых организмов. Аминокислоты хорошо растворяются в воде и не растворятся в органических растворителях. Таким образом, можно говорить о том, что по некоторым свойствам они схожи с неорганическими соединения. Считается, что многие аминокислоты обладают сладким вкусом.

Количество аминокислот по длине фрагмента ДНК

Длина фрагмента молекулы ДНК бактерии равняется 20,4 нм. Сколько аминокислот будет в белке, кодируемом данным фрагментом ДНК?

Длина одного нуклеотида 0,34 нм.

Обратите внимание на примечание, оно явно здесь не просто так.

Итак, сейчас перед нами практически задача по математике из начальной школы.

Первое наше действие: У нас есть бусы, длина которых 20,4 единиц измерения. Диаметр одной бусины 0,34 единиц измерения. Сколько здесь бусин? Естественно, нужно просто поделить все бусы на размер одной их составляющей:

20,4 : 0,34= 60.

Мы нашли количество нуклеотидов. У генетического кода есть такое свойство как триплетность. Она аминокислота кодируется тремя нуклеотидами. Чтобы узнать число аминокислот нужно разбить нуклеотиды на группки по три:

60: 3= 20

20 аминокислот будет в белке с длинной фрагмента ДНК 20,4 нм.

Ответ: 20.

Таблицы аминокислот

Очень важно правильно представлять себе, что же это такое таблица кодов аминокислот. Каждый человек имеет свой генетический код. Это способ кодирования аминокислот. Весь организм человека состоит из молекул ДНК. Они же в свою очередь состоят из четырех аминокислот. Этими аминокислотами являются аденин, его обозначают кодом А.

Таблица аминокислот и генетических кодов
  • Еще в ДНК входит гуанин, буква Г его код. Далее есть еще цитозин, буква Ц и тимин со своим кодом Т. Это то, что составляет нашу ДНК. Именно поэтому очень важно правильно представлять себе, что такое таблица аминокислот ДНК. У каждого она своя. Например, она состоит из последовательности данных аминокислот и может иметь, например, такой вид: АТГТЦЦППФФЦЦ. Но многие все равно спорят, какие аминокислоты лучше. Точного ответа нет.

То есть ДНК просто сочетание аминокислот, в зависимости от их последовательности мы получаем ту или иную функцию нашего организма. Каждая аминокислота и генетические кодов, которые она создает, имеют огромное количество свойств. Рассмотрим их более детально. Первое свойство – это триплетность. Именно поэтому очень важно знать, какова таблица триплетов аминокислот. Триплетность – это разновидность аминокислот, которые состоят из трех последовательных нуклеотидов. Следующее свойство – это непрерывность данных нуклеотидов.

Разновидности аминокислот в табличном виде

То есть они абсолютно непрерывны и могут быть считаны последовательно. Они также являются непрерываемыми, то есть один нуклеотид входит в состав только одного триплета. Триплеты являются однозначными, они входят в состав только одной ДНК и соответствуют лишь ей и только ей. Генетические коды универсальные.

Разновидности аминокислот в табличном виде

То есть они одинаково работают в разных организмах, причем это не зависит от сложности организма, например, это может быть человеческий организм ил даже просто вирус. Так что таблица генетического кода аминокислот очень важна для любого живого организма. Именно она дает его функции жизнеспособности. Аминокислоты можно с легкостью найти в продуктах. Рассмотрим таблицу, где есть необходимые аминокислоты.

Таблицы соответствия кодонов мРНК и аминокислот

Генетический код — свойственный всем живым организмам способ кодирования последовательности аминокислотных остатков в составе белков при помощи последовательности нуклеотидов в составе нуклеиновой кислоты.

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 нуклеотида, содержащего тимин, который заменён похожим нуклеотидом, содержащим урацил, который обозначается буквой U (У в русскоязычной литературе). В молекулах ДНК и РНК нуклеотиды выстраиваются в цепочки и, таким образом, получаются последовательности генетических букв.

Генетический код

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. К последовательности триплетов (кодонов) в нуклеиновой кислоте, а, следовательно, и к последовательности аминокислотных остатков в белковой молекуле понятие «генетический код» не имеет отношения. Генетический код — это способ записи, а не содержание записи.

Генетический код, общий для большинства про- и эукариот. В таблице приведены все 64 кодона и указаны соответствующие аминокислоты. Порядок оснований — от 5′ к 3′ концу мРНК.

неполярный полярный основный кислотный (стоп-кодон)
Стандартный генетический код
1-е
основание
2-е основание 3-е
основание
U C A G
U UUU (Phe/F) Фенилаланин UCU (Ser/S) Серин UAU (Tyr/Y) Тирозин UGU (Cys/C) Цистеин U
UUC UCC UAC UGC C
UUA (Leu/L) Лейцин UCA UAA Стоп (Охра) UGA Стоп (Опал) A
UUG UCG UAG Стоп (Янтарь) UGG (Trp/W) Триптофан G
C CUU CCU (Pro/P) Пролин CAU (His/H) Гистидин CGU (Arg/R) Аргинин U
CUC CCC CAC CGC C
CUA CCA CAA (Gln/Q) Глутамин CGA A
CUG CCG CAG CGG G
A AUU (Ile/I) Изолейцин ACU (Thr/T) Треонин AAU (Asn/N) Аспарагин AGU (Ser/S) Серин U
AUC ACC AAC AGC C
AUA ACA AAA (Lys/K) Лизин AGA (Arg/R) Аргинин A
AUG[A] (Met/M) Метионин ACG AAG AGG G
G GUU (Val/V) Валин GCU (Ala/A) Аланин GAU (Asp/D) Аспарагиновая кислота GGU (Gly/G) Глицин U
GUC GCC GAC GGC C
GUA GCA GAA (Glu/E) Глутаминовая кислота GGA A
GUG GCG GAG GGG G
A Кодон AUG кодирует метионин и одновременно является сайтом инициации трансляции: первый кодон AUG в кодирующей области мРНК служит началом синтеза белка.
Секторный вариант записи, внутренний круг — 1-е основание кодона (от 5′-конца)
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
Отклонения от стандартного генетического кода
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
Ядерный геном инфузории Euplotes UGA Стоп Цистеин или селеноцистеин
Митохондрии 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

Каким образом нуклеотид кодирует аминокислоту

Каждая аминокислота белка кодируется так называемой последовательностью из трех нуклеотидов, расположенных друг за другом. Такая последовательность называется триплетом. Каждый триплет кодирует строго одну определенную аминокислоту, которая впоследствии встраивается в полипептидную цепь.

В состав ДНК входят четыре типа азотистых оснований:

  • аденин (А);
  • гуанин (Г);
  • тимин (Т);
  • цитозин (Ц).

Эти 4 основания в сочетаниях по три составляют 64 варианта. Другими словами ДНК кодирует 64 аминокислоты. Однако в реальности кодируется лишь 20 аминокислот. На практике открылся тот факт, что аминокислоте может соответствовать не только один, но и несколько кодонов.

Это свойство генетического кода называется вырожденностью. Оно необходимо для того, чтобы повысить надежность хранения генетической информации в клетках и ее сохранения при клеточном делении.

Генетический код

Генетический (биологический) код – это способ кодирования информации о строении белков в виде нуклеотидной последовательности. Он предназначен для перевода четырехзначного языка нуклеотидов (А, Г, У, Ц) в двадцатизначный язык аминокислот. Он обладает характерными особенностями:

  • Триплетность – три нуклеотида формируют кодон, кодирующий аминокислоту. Всего насчитывают 61 смысловой кодон.
  • Специфичность (или однозначность) – каждому кодону соответствует только одна аминокислота.
  • Вырожденность – одной аминокислоте может соответствовать несколько кодонов.
  • Универсальность – биологический код одинаков для всех видов организмов на Земле (однако в митохондриях млекопитающих есть исключения).
  • Колинеарность – последовательность кодонов соответствует последовательности аминокислот в кодируемом белке.
  • Неперекрываемость – триплеты не накладываются друг на друга, располагаясь рядом.
  • Отсутствие знаков препинания – между триплетами нет дополнительных нуклеотидов или каких-либо иных сигналов.
  • Однонаправленность – при синтезе белка считывание кодонов идет последовательно, без пропусков или возвратов назад.

Однако ясно, что биологический код не может проявить себя без дополнительных молекул, которые выполняют переходную функцию или функцию адаптора.

Адапторная роль транспортных РНК

Транспортные РНК являются единственным посредником между 4-х буквенной последовательностью нуклеиновых кислот и 20-ти буквенной последовательностью белков.

Каждая транспортная РНК имеет определенную триплетную последовательность в антикодоновой петле (антикодон) и может присоединить только такую аминокислоту, которая соответствует этому антикодону. Именно от наличия того или иного антикодона в тРНК зависит, какая аминокислота включится в белковую молекулу, т.к. ни рибосома, ни мРНК не узнают аминокислоту.

Таким образом, адапторная роль тРНК заключается:

  1. в специфичном связывании с аминокислотами,
  2. в специфичном, согласно кодон-антикодоновому взаимодействию, связывании с мРНК,
  3. и, как результат, во включении аминокислот в белковую цепь в соответствии с информацией мРНК.

Присоединение аминокислоты к тРНК осуществляется ферментом аминоацил-тРНК-синтетазой, имеющей специфичность одновременно к двум соединениям: какой-либо аминокислоте и соответствующей ей тРНК. Для реакции требуется две макроэргические связи АТФ. Аминокислота присоединяется к 3′-концу акцепторной петли тРНК через свою α-карбоксильную группу, и связь между аминокислотой и тРНК становится макроэргической. α-Аминогруппа остается свободной.

Реакция синтеза аминоацил-тРНК

Так как существует около 60 различных тРНК, то некоторым аминокислотам соответствует по две или более тРНК. Различные тРНК, присоединяющие одну аминокислоту, называют изоакцепторными.

Источники

  • https://zen.yandex.ru/media/labamedia/kak-rabotaet-dnk-populiarno-obiasniaem-azy-genetiki-5c81457b88216a00b34d61d7
  • https://licey.net/free/6-biologiya/21-lekcii_po_obschei_biologii/stages/258-
  • https://spravochnick.ru/biologiya/aminokisloty_v_sostave_dnk/
  • https://spadilo.ru/zadanie-3-ege-po-biologii/
  • https://zen.yandex.ru/media/id/5ac08ee848c85e8aa195c56e/tablica-aminokislot-i-geneticheskih-kodov-dlia-ejednevnogo-upotrebleniia-5b0a944e48c85e6e2be8eae8
  • https://nightquests.ru/knowledgebases/tablitsyi-sootvetstviya-kodonov-mrnk-i-a/
  • https://spravochnick.ru/biologiya/kodirovanie_nukleotidom_aminokisloty/
  • https://biokhimija.ru/matrichnye-biosintezy/geneticheskij-kod.html

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: