Generalmente se entiende por código genético un sistema de signos que indica la disposición secuencial de los compuestos de nucleótidos en el ADN y el ARN, que corresponde a otro sistema de signos que muestra la secuencia de compuestos de aminoácidos en una molécula de proteína.
¡Esto es importante!
Cuando los científicos lograron estudiar las propiedades del código genético, la universalidad fue reconocida como una de las principales. Sí, por extraño que parezca, todo está unido por un código genético común, universal. Se formó durante un largo período de tiempo y el proceso terminó hace unos 3.500 millones de años. En consecuencia, en la estructura del código se pueden rastrear huellas de su evolución, desde sus inicios hasta la actualidad.
Cuando hablamos de la secuencia de disposición de los elementos en el código genético, queremos decir que está lejos de ser caótica, pero tiene un orden estrictamente definido. Y esto también determina en gran medida las propiedades del código genético. Esto equivale a la disposición de las letras y sílabas de las palabras. Una vez que rompamos el orden habitual, la mayor parte de lo que leemos en las páginas de libros o periódicos se convertirá en una tontería ridícula.
Propiedades básicas del código genético.
Por lo general, el código contiene cierta información cifrada de una manera especial. Para descifrar el código, es necesario conocer las características distintivas.
Entonces, las principales propiedades del código genético son:
- triplicidad;
- degeneración o redundancia;
- falta de ambigüedad;
- continuidad;
- la versatilidad ya mencionada anteriormente.
Echemos un vistazo más de cerca a cada propiedad.
1. Triplete
Esto ocurre cuando tres compuestos de nucleótidos forman una cadena secuencial dentro de una molécula (es decir, ADN o ARN). Como resultado, se crea un compuesto triplete o codifica uno de los aminoácidos, su ubicación en la cadena peptídica.
Los codones (¡también son palabras clave!) se distinguen por su secuencia de conexiones y por el tipo de compuestos nitrogenados (nucleótidos) que forman parte de ellos.
En genética se acostumbra distinguir 64 tipos de codones. Pueden formar combinaciones de cuatro tipos de nucleótidos, 3 en cada uno. Esto equivale a elevar el número 4 a la tercera potencia. Por tanto, es posible la formación de 64 combinaciones de nucleótidos.
2. Redundancia del código genético
Esta propiedad se observa cuando se requieren varios codones para cifrar un aminoácido, generalmente en el rango de 2 a 6. Y solo el triptófano se puede codificar usando un triplete.
3. Sin ambigüedad
Está incluido en las propiedades del código genético como indicador de una herencia genética saludable. Por ejemplo, el triplete GAA, que ocupa el sexto lugar en la cadena, puede informar a los médicos sobre el buen estado de la sangre y sobre la hemoglobina normal. Es él quien transporta información sobre la hemoglobina y también está codificada por ella. Y si una persona tiene anemia, uno de los nucleótidos se reemplaza por otra letra del código: U, que es una señal de la enfermedad.
4. Continuidad
Al registrar esta propiedad del código genético, debe recordarse que los codones, como eslabones de una cadena, no se encuentran a distancia, sino en inmediata proximidad, uno tras otro en la cadena de ácido nucleico, y esta cadena no se interrumpe. no tiene principio ni fin.
5. Versatilidad
Nunca debemos olvidar que todo en la Tierra está unido por un código genético común. Y por tanto, en primates y humanos, en insectos y pájaros, en un baobab centenario y en una brizna de hierba que apenas ha emergido del suelo, tripletes similares están codificados por aminoácidos similares.
Es en los genes donde se encuentra la información básica sobre las propiedades de un organismo en particular, una especie de programa que el organismo hereda de quienes vivieron antes y que existe como un código genético.
Conferencia 5. código genético
Definición del concepto
El código genético es un sistema para registrar información sobre la secuencia de aminoácidos en las proteínas utilizando la secuencia de nucleótidos del ADN.
Dado que el ADN no participa directamente en la síntesis de proteínas, el código está escrito en lenguaje de ARN. El ARN contiene uracilo en lugar de timina.
Propiedades del código genético.
1. Triplete
Cada aminoácido está codificado por una secuencia de 3 nucleótidos.
Definición: un triplete o codón es una secuencia de tres nucleótidos que codifican un aminoácido.
El código no puede ser monopleto, ya que 4 (el número de nucleótidos diferentes en el ADN) es menor que 20. El código no puede ser doblete, porque 16 (el número de combinaciones y permutaciones de 4 nucleótidos de 2) es menor que 20. El código puede ser triplete, porque 64 (el número de combinaciones y permutaciones de 4 a 3) es más de 20.
2. Degeneración.
Todos los aminoácidos, a excepción de la metionina y el triptófano, están codificados por más de un triplete:
2 AK por 1 triplete = 2.
9 AK, 2 trillizos cada uno = 18.
1 AK 3 trillizos = 3.
5 AK de 4 trillizos = 20.
3 AK de 6 trillizos = 18.
Un total de 61 tripletes codifican 20 aminoácidos.
3. Presencia de signos de puntuación intergénicos.
Definición:
Gene - una sección de ADN que codifica una cadena polipeptídica o una molécula ARNt, rARN oARNs.
genesARNt, ARNr, ARNsLas proteínas no están codificadas.
Al final de cada gen que codifica un polipéptido hay al menos uno de los tres tripletes que codifican codones de parada de ARN o señales de parada. En ARNm tienen la siguiente forma: UAA, UAG, UGA . Terminan (finalizan) la transmisión.
Convencionalmente, el codón también pertenece a los signos de puntuación. AGO - el primero después de la secuencia líder. (Ver Conferencia 8) Funciona como letra mayúscula. En esta posición codifica formilmetionina (en procariotas).
4. Inequívoco.
Cada triplete codifica sólo un aminoácido o es un terminador de traducción.
La excepción es el codón. AGO . En procariotas, en la primera posición (mayúscula) codifica formilmetionina, y en cualquier otra posición codifica metionina.
5. Compacidad o ausencia de signos de puntuación intragénicos.
Dentro de un gen, cada nucleótido es parte de un codón significativo.
En 1961, Seymour Benzer y Francis Crick demostraron experimentalmente la naturaleza triple del código y su compacidad.
La esencia del experimento: mutación "+": inserción de un nucleótido. Mutación "-" - pérdida de un nucleótido. Una sola mutación "+" o "-" al comienzo de un gen estropea todo el gen. Una mutación doble "+" o "-" también estropea todo el gen.
Una triple mutación “+” o “-” al comienzo de un gen estropea sólo una parte del mismo. Una mutación cuádruple “+” o “-” vuelve a estropear todo el gen.
El experimento demuestra que El código se transcribe y no hay signos de puntuación dentro del gen. El experimento se llevó a cabo en dos genes de fagos adyacentes y mostró, además, Presencia de signos de puntuación entre genes.
6. Versatilidad.
El código genético es el mismo para todas las criaturas que viven en la Tierra.
En 1979, Burrell abrió ideal Código de mitocondrias humanas.
Definición:
“Ideal” es un código genético en el que se cumple la regla de degeneración del código cuasi-doblete: si en dos tripletes los dos primeros nucleótidos coinciden y el tercer nucleótido pertenece a la misma clase (ambos son purinas o ambos son pirimidinas) , entonces estos tripletes codifican el mismo aminoácido.
Hay dos excepciones a esta regla en el código universal. Ambas desviaciones del código ideal en lo universal se relacionan con puntos fundamentales: el comienzo y el final de la síntesis de proteínas:
codón | Universal código | Códigos mitocondriales |
|||
Vertebrados | Invertebrados | Levadura | Plantas |
||
DETENER | DETENER |
||||
Con UA | |||||
ag a | DETENER | ||||
DETENER | 230 sustituciones no cambian la clase del aminoácido codificado. a la capacidad de desgarramiento. En 1956, Georgiy Gamow propuso una variante del código superpuesto. Según el código Gamow, cada nucleótido, a partir del tercero del gen, forma parte de 3 codones. Cuando se descifró el código genético, resultó que no se superponía, es decir. Cada nucleótido es parte de un solo codón. Ventajas de un código genético superpuesto: compacidad, menor dependencia de la estructura proteica de la inserción o eliminación de un nucleótido. Desventaja: la estructura de la proteína depende en gran medida del reemplazo de nucleótidos y de las restricciones a los vecinos. En 1976, se secuenció el ADN del fago φX174. Tiene ADN circular monocatenario que consta de 5375 nucleótidos. Se sabía que el fago codificaba 9 proteínas. En 6 de ellos se identificaron genes situados uno tras otro. Resultó que hay una superposición. El gen E se encuentra completamente dentro del gen. D . Su codón de inicio resulta de un cambio de marco de un nucleótido. Gene j comienza donde termina el gen D . Codón de inicio del gen. j se superpone con el codón de parada del gen D como resultado de un desplazamiento de dos nucleótidos. La construcción se denomina “desplazamiento del marco de lectura” por un número de nucleótidos que no es múltiplo de tres. Hasta la fecha, sólo se ha demostrado superposición en unos pocos fagos. Capacidad de información del ADN. Hay 6 mil millones de personas viviendo en la Tierra. Información hereditaria sobre ellos. 4x10 13 páginas de libro. Estas páginas ocuparían el espacio de 6 edificios de NSU. 6x10 9 espermatozoides ocupan medio dedal. Su ADN ocupa menos de un cuarto de dedal. | ||||
Cuando es necesario sintetizar proteínas, surge un problema grave ante la célula: la información en el ADN se almacena en forma de una secuencia codificada. 4 personajes(nucleótidos), y las proteínas consisten en 20 símbolos diferentes(aminoácidos). Si intentas utilizar los cuatro símbolos a la vez para codificar aminoácidos, obtendrás sólo 16 combinaciones, mientras que hay 20 aminoácidos proteinógenos que no son suficientes...
Hay un ejemplo de pensamiento brillante sobre este asunto:
"Tomemos, por ejemplo, una baraja de naipes, en la que prestamos atención únicamente al palo de la carta. ¿Cuántos trillizos del mismo tipo puedes conseguir? Cuatro, por supuesto: tres de corazones, tres de diamantes, tres de espadas y tres de tréboles. ¿Cuántos trillizos hay con dos cartas del mismo palo y una de diferente palo? Digamos que tenemos cuatro opciones para la tercera carta. Por tanto tenemos 4x3 = 12 posibilidades. Además tenemos cuatro trillizos con las tres cartas diferentes. Entonces, 4+12+4=20, y este es el número exacto de aminoácidos que queríamos obtener" (George Gamow, ing. George Gamow, 1904-1968, físico teórico, astrofísico y divulgador de la ciencia soviético y estadounidense) .
De hecho, los experimentos han demostrado que para cada aminoácido hay dos nucleótidos obligatorios y un tercero variable, menos específico (“ efecto balanceo"). Si tomas tres caracteres de cuatro, obtienes 64 combinaciones, lo que excede con creces el número de aminoácidos. Por lo tanto, se descubre que cualquier aminoácido está codificado por tres nucleótidos. Este trío se llama codón. Como ya se mencionó, hay 64 opciones. Tres de ellos no codifican ningún aminoácido; estos son los llamados "; codones sin sentido"(Francés) disparates- tonterías) o "codones de terminación".
código genético
El código genético (biológico) es una forma de codificar información sobre la estructura de las proteínas en forma de secuencia de nucleótidos. Está diseñado para traducir el lenguaje de cuatro caracteres de los nucleótidos (A, G, U, C) al lenguaje de veinte caracteres de los aminoácidos. Tiene rasgos característicos:
- triplete– tres nucleótidos forman un codón que codifica un aminoácido. Hay un total de 61 codones sensoriales.
- Especificidad(o inequívoco) – cada codón corresponde a un solo aminoácido.
- Degeneración– un aminoácido puede corresponder a varios codones.
- Versatilidad– el código biológico es el mismo para todos los tipos de organismos de la Tierra (sin embargo, existen excepciones en las mitocondrias de los mamíferos).
- Colinealidad– la secuencia de codones corresponde a la secuencia de aminoácidos en la proteína codificada.
- No superpuestos– los trillizos no se superponen entre sí, estando ubicados uno al lado del otro.
- Sin puntuación– no hay nucleótidos adicionales ni ninguna otra señal entre los tripletes.
- Unidireccionalidad– durante la síntesis de proteínas, los codones se leen secuencialmente, sin saltar ni retroceder.
Sin embargo, está claro que el código biológico no puede expresarse sin moléculas adicionales que realicen una función de transición o función del adaptador.
Papel adaptador de los ARN de transferencia.
Los ARN de transferencia son el único intermediario entre la secuencia de ácido nucleico de 4 letras y la secuencia de proteína de 20 letras.
Cada ARN de transferencia tiene una secuencia triplete específica en el bucle anticodón ( anticodón) y sólo puede unir un aminoácido que coincida con este anticodón. Es la presencia de uno u otro anticodón en el ARNt lo que determina qué aminoácido se incluirá en la molécula de proteína, porque ni el ribosoma ni el ARNm reconocen el aminoácido.
De este modo, papel adaptador del ARNt es:
- en unión específica a aminoácidos,
- en concreto, según la interacción codón-anticodón, la unión al ARNm,
- y, como resultado, en la incorporación de aminoácidos a la cadena proteica de acuerdo con la información del ARNm.
La adición de un aminoácido al ARNt se realiza mediante una enzima. aminoacil-tRNA sintetasa, que tiene especificidad por dos compuestos simultáneamente: cualquier aminoácido y su correspondiente ARNt. La reacción requiere dos enlaces ATP de alta energía. El aminoácido se une al extremo 3" del bucle aceptor de ARNt a través de su grupo α-carboxilo, y el enlace entre el aminoácido y el ARNt se convierte en macroérgico. El grupo α-amino permanece libre.
Reacción de síntesis de aminoacil-ARNt
Dado que existen alrededor de 60 ARNt diferentes, algunos aminoácidos tienen dos o más ARNt. Los diferentes ARNt que añaden el mismo aminoácido se denominan isoaceptor.
Después de haber trabajado en estos temas, debería poder:
- Describe los conceptos siguientes y explica las relaciones entre ellos:
- polímero, monómero;
- carbohidratos, monosacáridos, disacáridos, polisacáridos;
- lípidos, ácidos grasos, glicerol;
- aminoácido, enlace peptídico, proteína;
- catalizador, enzima, sitio activo;
- ácido nucleico, nucleótido.
- Enumere 5 o 6 razones que hacen que el agua sea un componente tan importante de los sistemas vivos.
- Nombra las cuatro clases principales de compuestos orgánicos que se encuentran en los organismos vivos; Describe el papel de cada uno de ellos.
- Explique por qué las reacciones controladas por enzimas dependen de la temperatura, el pH y la presencia de coenzimas.
- Explicar el papel del ATP en la economía energética de la célula.
- Nombra los materiales de partida, los pasos principales y los productos finales de las reacciones inducidas por la luz y de las reacciones de fijación de carbono.
- Dé una breve descripción del esquema general de la respiración celular, a partir del cual quedaría claro qué lugar ocupan las reacciones de glucólisis, el ciclo de H. Krebs (ciclo del ácido cítrico) y la cadena de transporte de electrones.
- Compara la respiración y la fermentación.
- Describe la estructura de la molécula de ADN y explica por qué el número de residuos de adenina es igual al número de residuos de timina y el número de residuos de guanina es igual al número de residuos de citosina.
- Haga un breve diagrama de la síntesis de ARN a partir de ADN (transcripción) en procariotas.
- Describe las propiedades del código genético y explica por qué debería ser un código triplete.
- Con base en la cadena de ADN y la tabla de codones dadas, determine la secuencia complementaria del ARN mensajero, indique los codones del ARN de transferencia y la secuencia de aminoácidos que se forma como resultado de la traducción.
- Enumere las etapas de la síntesis de proteínas a nivel de ribosomas.
Algoritmo para la resolución de problemas.
Tipo 1. Autocopia del ADN.
Una de las cadenas de ADN tiene la siguiente secuencia de nucleótidos:
AGTACCGATACCGATTTACCG...
¿Qué secuencia de nucleótidos tiene la segunda cadena de la misma molécula?
Para escribir la secuencia de nucleótidos de la segunda hebra de una molécula de ADN, cuando se conoce la secuencia de la primera hebra, basta con sustituir timina por adenina, adenina por timina, guanina por citosina y citosina por guanina. Habiendo realizado este reemplazo, obtenemos la secuencia:
TATTGGGCTATGAGCTAAAATG...
Tipo 2. Codificación de proteínas.
La cadena de aminoácidos de la proteína ribonucleasa tiene el siguiente comienzo: lisina-glutamina-treonina-alanina-alanina-alanina-lisina...
¿Con qué secuencia de nucleótidos comienza el gen correspondiente a esta proteína?
Para hacer esto, use la tabla de códigos genéticos. Para cada aminoácido, encontramos su designación de código en forma del triple de nucleótidos correspondiente y lo escribimos. Disponiendo estos tripletes uno tras otro en el mismo orden que sus correspondientes aminoácidos, obtenemos la fórmula de la estructura de una sección de ARN mensajero. Como regla general, hay varios de estos trillizos, la elección se realiza de acuerdo con su decisión (pero solo se elige uno de los trillizos). En consecuencia, puede haber varias soluciones.
АААААААААЦУГЦГГЦУГЦГАAG
Con qué secuencia de aminoácidos comienza una proteína si está codificada por la siguiente secuencia de nucleótidos:
ACGGCCATGGCCGGT...
Utilizando el principio de complementariedad, encontramos la estructura de una sección de ARN mensajero formada en un segmento determinado de una molécula de ADN:
UGGGGGUACGGGGA...
Luego pasamos a la tabla del código genético y para cada triple de nucleótidos, comenzando por el primero, buscamos y escribimos el aminoácido correspondiente:
Cisteína-glicina-tirosina-arginina-prolina-...
Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. "Biología General". Moscú, "Ilustración", 2000
- Tema 4. "Composición química de la célula". §2-§7 págs. 7-21
- Tema 5. "Fotosíntesis". §16-17 págs. 44-48
- Tema 6. "Respiración celular". §12-13 págs. 34-38
- Tema 7. "Información genética". §14-15 págs. 39-44
El código genético es una forma de codificar la secuencia de aminoácidos en una molécula de proteína utilizando la secuencia de nucleótidos en una molécula de ácido nucleico. Las propiedades del código genético surgen de las características de esta codificación.
Cada aminoácido proteico se corresponde con tres nucleótidos de ácido nucleico consecutivos: trillizo, o codón. Cada nucleótido puede contener una de cuatro bases nitrogenadas. En el ARN son adenina (A), uracilo (U), guanina (G) y citosina (C). Combinando bases nitrogenadas (en este caso, los nucleótidos que las contienen) de diferentes formas, se pueden obtener muchos tripletes diferentes: AAA, GAU, UCC, GCA, AUC, etc. El número total de combinaciones posibles es 64, es decir, 43.
Las proteínas de los organismos vivos contienen alrededor de 20 aminoácidos. Si la naturaleza "planeara" codificar cada aminoácido no con tres, sino con dos nucleótidos, entonces la variedad de tales pares no sería suficiente, ya que solo habría 16 de ellos, es decir, 42.
De este modo, La principal propiedad del código genético es su triplicidad.. Cada aminoácido está codificado por un triple de nucleótidos.
Dado que hay muchos más tripletes diferentes posibles que los aminoácidos utilizados en las moléculas biológicas, en la naturaleza viva se ha obtenido la siguiente propiedad: redundancia código genético. Muchos aminoácidos comenzaron a codificarse no por un codón, sino por varios. Por ejemplo, el aminoácido glicina está codificado por cuatro codones diferentes: GGU, GGC, GGA, GGG. La redundancia también se llama degeneración.
La correspondencia entre aminoácidos y codones se muestra en tablas. Por ejemplo, estos:
En relación a los nucleótidos, el código genético tiene la siguiente propiedad: inequívoco(o especificidad): cada codón corresponde a un solo aminoácido. Por ejemplo, el codón GGU sólo puede codificar glicina y ningún otro aminoácido.
De nuevo. La redundancia significa que varios tripletes pueden codificar el mismo aminoácido. Especificidad: cada codón específico puede codificar solo un aminoácido.
No hay signos de puntuación especiales en el código genético (a excepción de los codones de parada, que indican el final de la síntesis de polipéptidos). La función de los signos de puntuación la realizan los propios trillizos: el final de uno significa que el siguiente comenzará otro. Esto implica las siguientes dos propiedades del código genético: continuidad Y no superpuesto. La continuidad se refiere a la lectura de tripletes inmediatamente uno después del otro. No superponerse significa que cada nucleótido puede ser parte de un solo triplete. Entonces, el primer nucleótido del siguiente triplete siempre viene después del tercer nucleótido del triplete anterior. Un codón no puede comenzar con el segundo o tercer nucleótido del codón anterior. En otras palabras, el código no se superpone.
El código genético tiene la propiedad. versatilidad. Es lo mismo para todos los organismos de la Tierra, lo que indica la unidad del origen de la vida. Hay muy raras excepciones a esto. Por ejemplo, algunos tripletes en las mitocondrias y los cloroplastos codifican aminoácidos distintos a los habituales. Esto puede sugerir que en los albores de la vida había variaciones ligeramente diferentes del código genético.
Finalmente, el código genético tiene inmunidad al ruido, lo cual es consecuencia de su propiedad como redundancia. Las mutaciones puntuales, que a veces ocurren en el ADN, generalmente resultan en el reemplazo de una base nitrogenada por otra. Esto cambia el triplete. Por ejemplo, era AAA, pero tras la mutación pasó a ser AAG. Sin embargo, tales cambios no siempre conducen a un cambio en el aminoácido del polipéptido sintetizado, ya que ambos tripletes, debido a la propiedad de redundancia del código genético, pueden corresponder a un aminoácido. Teniendo en cuenta que las mutaciones suelen ser perjudiciales, la propiedad de la inmunidad al ruido resulta útil.
El código genético o biológico es una de las propiedades universales de la naturaleza viva, lo que demuestra la unidad de su origen. código genético es un método para codificar la secuencia de aminoácidos de un polipéptido utilizando una secuencia de nucleótidos de ácido nucleico (ARN mensajero o una sección de ADN complementario en la que se sintetiza el ARNm).
Hay otras definiciones.
código genético- esta es la correspondencia de cada aminoácido (parte de las proteínas vivas) con una secuencia específica de tres nucleótidos. código genético Es la relación entre las bases de los ácidos nucleicos y los aminoácidos de las proteínas.
En la literatura científica, el código genético no significa la secuencia de nucleótidos en el ADN de un organismo que determina su individualidad.
Es incorrecto suponer que un organismo o especie tiene un código y otro tiene otro. El código genético es la forma en que los nucleótidos codifican los aminoácidos (es decir, principio, mecanismo); es universal para todos los seres vivos, igual para todos los organismos.
Por lo tanto, es incorrecto decir, por ejemplo, "El código genético de una persona" o "El código genético de un organismo", que se utiliza a menudo en la literatura y las películas pseudocientíficas.
En estos casos nos solemos referir al genoma de una persona, de un organismo, etc.
La diversidad de los organismos vivos y las características de su actividad vital se debe principalmente a la diversidad de proteínas.
La estructura específica de una proteína está determinada por el orden y la cantidad de los distintos aminoácidos que forman su composición. La secuencia de aminoácidos del péptido está codificada en el ADN mediante un código biológico. Desde el punto de vista de la diversidad del conjunto de monómeros, el ADN es una molécula más primitiva que un péptido. El ADN se compone de diferentes alternancias de tan solo cuatro nucleótidos. Esto ha impedido durante mucho tiempo que los investigadores consideren el ADN como material de herencia.
¿Cómo se codifican los aminoácidos por los nucleótidos?
1) Los ácidos nucleicos (ADN y ARN) son polímeros formados por nucleótidos.
Cada nucleótido puede contener una de cuatro bases nitrogenadas: adenina (A, en: A), guanina (G, G), citosina (C, en: C), timina (T, en: T). En el caso del ARN, la timina se sustituye por uracilo (U, U).
Al considerar el código genético, solo se tienen en cuenta las bases nitrogenadas.
Entonces la cadena de ADN se puede representar como su secuencia lineal. Por ejemplo:
La sección de ARNm complementaria a este código será la siguiente:
2) Las proteínas (polipéptidos) son polímeros que consisten en aminoácidos.
En los organismos vivos, se utilizan 20 aminoácidos para formar polipéptidos (algunos más son muy raros). Para designarlos, también puede usar una letra (aunque más a menudo usan tres, una abreviatura del nombre del aminoácido).
Los aminoácidos de un polipéptido también están conectados linealmente mediante un enlace peptídico. Por ejemplo, supongamos que hay una sección de una proteína con la siguiente secuencia de aminoácidos (cada aminoácido se designa con una letra):
3) Si la tarea es codificar cada aminoácido usando nucleótidos, entonces todo se reduce a cómo codificar 20 letras usando 4 letras.
Esto se puede hacer haciendo coincidir letras de un alfabeto de 20 letras con palabras formadas por varias letras de un alfabeto de 4 letras.
Si un aminoácido está codificado por un nucleótido, entonces sólo se pueden codificar cuatro aminoácidos.
Si cada aminoácido está asociado con dos nucleótidos consecutivos en la cadena de ARN, entonces se pueden codificar dieciséis aminoácidos.
De hecho, si hay cuatro letras (A, U, G, C), entonces el número de sus diferentes combinaciones de pares será 16: (AU, UA), (AG, GA), (AC, CA), (UG, GU), (UC, CU), (GC, CG), (AA, UU, GG, CC).
[Se utilizan corchetes para facilitar la percepción.] Esto significa que sólo 16 aminoácidos diferentes pueden codificarse con dicho código (una palabra de dos letras): cada uno tendrá su propia palabra (dos nucleótidos consecutivos).
Desde el punto de vista matemático, la fórmula para determinar el número de combinaciones queda así: ab = n.
Aquí n es el número de combinaciones diferentes, a es el número de letras del alfabeto (o la base del sistema numérico), b es el número de letras de la palabra (o dígitos del número). Si sustituimos en esta fórmula el alfabeto de 4 letras y palabras que constan de dos letras, obtenemos 42 = 16.
Si se utilizan tres nucleótidos consecutivos como palabra clave para cada aminoácido, entonces se pueden codificar 43 = 64 aminoácidos diferentes, ya que se pueden hacer 64 combinaciones diferentes a partir de cuatro letras tomadas en grupos de tres (por ejemplo, AUG, GAA, CAU , GGU, etc.).
d.). Esto ya es más que suficiente para codificar 20 aminoácidos.
Exactamente código de tres letras utilizado en el código genético. Tres nucleótidos consecutivos que codifican un aminoácido se denominan trillizo(o codón).
Cada aminoácido está asociado con un triplete específico de nucleótidos.
Además, dado que las combinaciones de tripletes se superponen en el número de aminoácidos en exceso, muchos aminoácidos están codificados por varios tripletes.
Tres tripletes no codifican ninguno de los aminoácidos (UAA, UAG, UGA).
Indican el final de la transmisión y se llaman codones de parada(o codones sin sentido).
El triplete AUG codifica no solo el aminoácido metionina, sino que también inicia la traducción (desempeña el papel de un codón de inicio).
A continuación se muestran tablas de correspondencia de aminoácidos con tripletes de nucleoítidos.
Utilizando la primera tabla, conviene determinar el aminoácido correspondiente de un triplete determinado. Para el segundo, para un aminoácido determinado, los tripletes que le corresponden.
Consideremos un ejemplo de la implementación de un código genético. Sea un ARNm con el siguiente contenido:
Dividamos la secuencia de nucleótidos en tripletes:
Asociemos cada triplete con el aminoácido del polipéptido que codifica:
Metionina - Ácido aspártico - Serina - Treonina - Triptófano - Leucina - Leucina - Lisina - Asparagina - Glutamina
El último triplete es un codón de terminación.
Propiedades del código genético.
Las propiedades del código genético son en gran medida consecuencia de la forma en que se codifican los aminoácidos.
La primera y obvia propiedad es triplicidad.
Se refiere a que la unidad de código es una secuencia de tres nucleótidos.
Una propiedad importante del código genético es su no superpuesto. Un nucleótido incluido en un triplete no puede incluirse en otro.
Es decir, la secuencia AGUGAA sólo se puede leer como AGU-GAA, pero no, por ejemplo, así: AGU-GUG-GAA. Es decir, si un par GU está incluido en un triplete, no puede ser ya componente de otro.
Bajo inequívoco El código genético entiende que a cada triplete le corresponde un solo aminoácido.
Por ejemplo, el triplete AGU codifica el aminoácido serina y nada más.
código genético
Este triplete corresponde únicamente a un solo aminoácido.
Por otro lado, a un aminoácido pueden corresponder varios tripletes. Por ejemplo, la misma serina, además de AGU, corresponde al codón AGC. Esta propiedad se llama degeneración código genético.
La degeneración permite que muchas mutaciones sigan siendo inofensivas, ya que a menudo la sustitución de un nucleótido en el ADN no conduce a un cambio en el valor del triplete. Si observa de cerca la tabla de correspondencia de aminoácidos con tripletes, puede ver que si un aminoácido está codificado por varios tripletes, a menudo difieren en el último nucleótido, es decir, puede ser cualquier cosa.
También se señalan algunas otras propiedades del código genético (continuidad, inmunidad al ruido, universalidad, etc.).
La resiliencia como adaptación de las plantas a las condiciones de vida. Reacciones básicas de las plantas ante la acción de factores desfavorables.
La resistencia de las plantas es la capacidad de resistir los efectos de factores ambientales extremos (sequía del suelo y del aire).
La singularidad del código genético se manifiesta en el hecho de que
Esta propiedad se desarrolló durante el proceso de evolución y quedó fijada genéticamente. En áreas con condiciones desfavorables, se han formado formas decorativas estables y variedades locales de plantas cultivadas resistentes a la sequía. Un nivel particular de resistencia inherente a las plantas se revela sólo bajo la influencia de factores ambientales extremos.
Como resultado de la aparición de tal factor, comienza la fase de irritación: una fuerte desviación de la norma de una serie de parámetros fisiológicos y su rápido regreso a la normalidad. Luego hay un cambio en la tasa metabólica y daño a las estructuras intracelulares. Al mismo tiempo, se suprimen todos los sintéticos, se activan todos los hidrolíticos y se reduce el suministro general de energía del cuerpo. Si el efecto del factor no supera el valor umbral, comienza la fase de adaptación.
Una planta adaptada reacciona menos a la exposición repetida o creciente a un factor extremo. A nivel del organismo, a los mecanismos de adaptación se suma la interacción entre órganos. El debilitamiento del movimiento de los flujos de agua y compuestos minerales y orgánicos a través de la planta exacerba la competencia entre órganos y se detiene su crecimiento.
Bioestabilidad en plantas definida. el valor máximo del factor extremo en el que las plantas todavía forman semillas viables. La estabilidad agronómica está determinada por el grado de reducción del rendimiento. Las plantas se caracterizan por su resistencia a un tipo específico de factor extremo: invernada, resistente a los gases, resistente a la sal y resistente a la sequía.
Este tipo de nematodos, a diferencia de los platelmintos, tienen una cavidad corporal primaria: el esquizocele, formado debido a la destrucción del parénquima que llena los espacios entre la pared del cuerpo y los órganos internos; su función es el transporte.
Mantiene la homeostasis. La forma del cuerpo es de diámetro redondo. El tegumento está cuticulado. Los músculos están representados por una capa de músculos longitudinales. El intestino es pasante y consta de 3 secciones: anterior, media y posterior. La abertura de la boca está ubicada en la superficie ventral del extremo anterior del cuerpo. La faringe tiene una luz triangular característica. El sistema excretor está representado por protonefridia o glándulas cutáneas especiales: las glándulas hipodérmicas. La mayoría de las especies son dioicas y se reproducen sólo sexualmente.
El desarrollo es directo, con menos frecuencia con metamorfosis. Tienen una composición celular constante del cuerpo y carecen de capacidad de regeneración. El intestino anterior está formado por la cavidad bucal, la faringe y el esófago.
No tienen sección media ni posterior. El sistema excretor consta de 1-2 células gigantes de la hipodermis. Los canales excretores longitudinales se encuentran en las crestas laterales de la hipodermis.
Propiedades del código genético. Evidencia de código triplete. Decodificación de codones. Codones de parada. El concepto de supresión genética.
La idea de que un gen codifica información en la estructura primaria de una proteína fue concretada por F.
Crick en su hipótesis de la secuencia, según la cual la secuencia de elementos genéticos determina la secuencia de residuos de aminoácidos en la cadena polipeptídica. La validez de la hipótesis de la secuencia queda demostrada por la colinealidad de las estructuras del gen y el polipéptido que codifica. El acontecimiento más significativo en 1953 fue la consideración de que. Que lo más probable es que el código sea triplete.
; Pares de bases de ADN: A-T, T-A, G-C, C-G: solo pueden codificar 4 aminoácidos si cada par corresponde a un aminoácido. Como sabes, las proteínas contienen 20 aminoácidos básicos. Si asumimos que cada aminoácido tiene 2 pares de bases, entonces se pueden codificar 16 aminoácidos (4*4); esto tampoco es suficiente.
Si el código es triplete, entonces se pueden formar 64 codones (4*4*4) a partir de 4 pares de bases, lo que es más que suficiente para codificar 20 aminoácidos. Crick y sus colegas supusieron que el código era triplete; no había "comas" entre los codones, es decir, marcas de separación; El código dentro de un gen se lee desde un punto fijo en una dirección. En el verano de 1961, Kirenberg y Mattei informaron sobre la decodificación del primer codón y sugirieron un método para establecer la composición de codones en un sistema de síntesis de proteínas libre de células.
Por tanto, el codón de fenilalanina se transcribió como UUU en ARNm. Además, como resultado de la aplicación de métodos desarrollados por Korana, Nirenberg y Leder en 1965.
Se compiló un diccionario de códigos en su forma moderna. Por tanto, la aparición de mutaciones en los fagos T4 provocadas por la pérdida o adición de bases era evidencia de la naturaleza triplete del código (propiedad 1). Estas eliminaciones y adiciones, que provocaban cambios de marco al "leer" el código, se eliminaron sólo al restaurar la corrección del código, lo que evitó la aparición de mutantes; Estos experimentos también demostraron que los tripletes no se superponen, es decir, cada base puede pertenecer a un solo triplete (propiedad 2).
La mayoría de los aminoácidos tienen varios codones. Un código en el que el número de aminoácidos es menor que el número de codones se llama degenerado (propiedad 3), es decir
e. un aminoácido determinado puede estar codificado por más de un triplete. Además, tres codones no codifican ningún aminoácido (“codones sin sentido”) y actúan como una “señal de parada”. Un codón de terminación es el punto final de una unidad funcional del ADN, el cistrón. Los codones de parada son los mismos en todas las especies y se representan como UAA, UAG, UGA. Una característica notable del código es que es universal (propiedad 4).
En todos los organismos vivos, los mismos tripletes codifican los mismos aminoácidos.
Se ha demostrado la existencia de tres tipos de terminadores de codones mutantes y su supresión en E. coli y levadura. El descubrimiento de genes supresores que “interpretan” alelos sin sentido de diferentes genes indica que la traducción del código genético puede cambiar.
Las mutaciones que afectan al anticodón de los ARNt cambian su especificidad de codón y crean la posibilidad de supresión de mutaciones a nivel de traducción. La supresión a nivel traduccional puede ocurrir debido a mutaciones en los genes que codifican ciertas proteínas ribosómicas. Como resultado de estas mutaciones, el ribosoma "comete errores", por ejemplo, al leer codones sin sentido y los "interpreta" utilizando algunos ARNt no mutantes. Junto con la supresión genotípica que actúa a nivel de traducción, también es posible la supresión fenotípica de alelos sin sentido: cuando baja la temperatura, cuando las células se exponen a antibióticos aminoglucósidos que se unen a los ribosomas, por ejemplo, la estreptomicina.
22. Reproducción de plantas superiores: vegetativa y asexual. La esporulación, la estructura de las esporas, iguales y heterosporosas, la reproducción como propiedad de la materia viva, es decir, la capacidad de un individuo para dar origen a los de su propia especie, existió en las primeras etapas de la evolución.
Las formas de reproducción se pueden dividir en 2 tipos: asexual y sexual. La reproducción asexual en sí se lleva a cabo sin la participación de células germinales, con la ayuda de células especializadas: las esporas. Se forman en los órganos de reproducción asexual: los esporangios como resultado de la división mitótica.
Durante su germinación, la espora reproduce un nuevo individuo, similar a la madre, a excepción de las esporas de las plantas con semillas, en las que la espora ha perdido la función de reproducción y dispersión. Las esporas también pueden formarse por división reductora, desprendiéndose esporas unicelulares.
La reproducción de plantas mediante vegetativo (parte de un brote, hoja, raíz) o división de algas unicelulares por la mitad se denomina vegetativa (bulbo, esquejes).
La reproducción sexual se lleva a cabo mediante células sexuales especiales: los gametos.
Los gametos se forman como resultado de la meiosis, los hay femeninos y masculinos. Como resultado de su fusión, aparece un cigoto, a partir del cual posteriormente se desarrolla un nuevo organismo.
Las plantas se diferencian por los tipos de gametos. En algunos organismos unicelulares funciona como gameto en determinados momentos. Los organismos de diferentes sexos (gametos) se fusionan; este proceso sexual se llama hologamia. Si los gametos masculinos y femeninos son morfológicamente similares y móviles, se trata de isogametos.
Y el proceso sexual isógamo. Si los gametos femeninos son algo más grandes y menos móviles que los masculinos, entonces se trata de heterogametos y el proceso es heterogamia. Oogamia: los gametos femeninos son muy grandes e inmóviles, los gametos masculinos son pequeños y móviles.
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Código genético: correspondencia entre tripletes de ADN y aminoácidos de proteínas.
La necesidad de codificar la estructura de las proteínas en una secuencia lineal de nucleótidos de ARNm y ADN viene dictada por el hecho de que durante la traducción:
- no existe correspondencia entre la cantidad de monómeros en la matriz de ARNm y el producto: la proteína sintetizada;
- No existe similitud estructural entre el ARN y los monómeros de proteínas.
Esto elimina la interacción complementaria entre la matriz y el producto, el principio mediante el cual se lleva a cabo la construcción de nuevas moléculas de ADN y ARN durante la replicación y la transcripción.
De esto queda claro que debe haber un "diccionario" que permita saber qué secuencia de nucleótidos de ARNm asegura la inclusión de aminoácidos en una proteína en una secuencia determinada. Este “diccionario” se llama código genético, biológico, de nucleótidos o de aminoácidos. Le permite cifrar los aminoácidos que forman las proteínas utilizando una secuencia específica de nucleótidos en el ADN y el ARNm. Se caracteriza por ciertas propiedades.
Tripletidad. Una de las principales cuestiones a la hora de determinar las propiedades del código fue la cuestión del número de nucleótidos, que debería determinar la inclusión de un aminoácido en la proteína.
Se descubrió que los elementos codificantes en el cifrado de una secuencia de aminoácidos son en realidad tripletes de nucleótidos, o trillizos, que fueron nombrados "codones".
El significado de los codones..
Se pudo establecer que de 64 codones, la inclusión de aminoácidos en la cadena polipeptídica sintetizada codifica 61 tripletes, y los 3 restantes (UAA, UAG, UGA) no codifican la inclusión de aminoácidos en la proteína y fueron inicialmente llamados codones sin sentido o sin sentido. Sin embargo, más tarde se demostró que estos tripletes señalan la finalización de la traducción y, por lo tanto, se les llamó codones de terminación o de parada.
Los codones del ARNm y los tripletes de nucleótidos en la cadena codificante del ADN con la dirección del extremo 5′ al 3′ tienen la misma secuencia de bases nitrogenadas, excepto que en el ADN, en lugar del uracilo (U), característico del ARNm, hay es timina (T).
Especificidad.
Cada codón corresponde a un solo aminoácido específico. En este sentido, el código genético es estrictamente inequívoco.
Tabla 4-3.
La falta de ambigüedad es una de las propiedades del código genético, que se manifiesta en el hecho de que...
Componentes principales del sistema sintetizador de proteínas.
| Componentes requeridos | Funciones |
| 1. Aminoácidos | Sustratos para la síntesis de proteínas. |
| 2. ARNt | Los ARNt actúan como adaptadores. Su extremo aceptor interactúa con los aminoácidos y su anticodón interactúa con el codón del ARNm. |
| 3.
Aminoacil-ARNt sintetasa |
Cada aa-tRNA sintetasa cataliza la unión específica de uno de los 20 aminoácidos al tRNA correspondiente. |
| 4.ARNm | La matriz contiene una secuencia lineal de codones que determinan la estructura primaria de las proteínas. |
| 5. Ribosomas | Estructuras subcelulares de ribonucleoproteínas que son el sitio de síntesis de proteínas. |
| 6. | Fuentes de energía |
| 7. Factores proteicos de iniciación, elongación y terminación. | Proteínas extrarribosomales específicas necesarias para el proceso de traducción (12 factores de iniciación: elF; 2 factores de elongación: eEFl, eEF2 y factores de terminación: eRF) |
| 8.
Iones de magnesio |
Cofactor que estabiliza la estructura de los ribosomas. |
Notas: duende( factores de iniciación eucariotas) — factores de iniciación; eEF ( factores de elongación eucariotas) — factores de elongación; FER ( factores liberadores eucariotas) son factores de terminación.
Degeneración. Hay 61 tripletes en el ARNm y el ADN, cada uno de los cuales codifica la inclusión de uno de los 20 aminoácidos de la proteína.
De esto se deduce que en las moléculas de información la inclusión del mismo aminoácido en una proteína está determinada por varios codones. Esta propiedad del código biológico se llama degeneración.
En los humanos, solo 2 aminoácidos están codificados por un codón: Met y Tri, mientras que Leu, Ser y Apr están codificados por seis codones, y Ala, Val, Gly, Pro, Tre, por cuatro codones (Tabla
La redundancia de secuencias de codificación es la propiedad más valiosa de un código, ya que aumenta la estabilidad del flujo de información ante los efectos adversos del entorno externo e interno. Al determinar la naturaleza del aminoácido que se incluirá en una proteína, el tercer nucleótido de un codón no es tan importante como los dos primeros. Como se puede ver en la tabla. 4-4, para muchos aminoácidos, reemplazar un nucleótido en la tercera posición de un codón no afecta su significado.
Linealidad del registro de información..
Durante la traducción, los codones de ARNm se "leen" secuencialmente desde un punto de partida fijo y no se superponen. El registro de información no contiene señales que indiquen el final de un codón y el comienzo del siguiente. El codón AUG es el codón de iniciación y se lee tanto al principio como en otras partes del ARNm como Met. Los tripletes que le siguen se leen secuencialmente sin espacios hasta el codón de parada, en el que se completa la síntesis de la cadena polipeptídica.
Versatilidad.
Hasta hace poco se creía que el código era absolutamente universal, es decir. El significado de las palabras clave es el mismo para todos los organismos estudiados: virus, bacterias, plantas, anfibios, mamíferos, incluidos los humanos.
Sin embargo, más tarde se conoció una excepción: resultó que el ARNm mitocondrial contiene 4 tripletes que tienen un significado diferente al del ARNm de origen nuclear. Así, en el ARNm mitocondrial, el triplete UGA codifica Tri, AUA codifica Met y ACA y AGG se leen como codones de parada adicionales.
Colinealidad de gen y producto..
En los procariotas se ha encontrado una correspondencia lineal entre la secuencia de codones de un gen y la secuencia de aminoácidos en el producto proteico o, como se suele decir, existe una colinealidad entre el gen y el producto.
Tabla 4-4.
código genético
| primera base | Segunda base | |||
| Ud. | CON | A | GRAMO | |
| Ud. | Secador de pelo UUU | CEP de la UCU | Campo de tiro de la UAU | UGU Cis |
| Secador de pelo UUC | Servidor UCC | iASTir | UGC Cis | |
| UUA Lei | Cep UCA | SAU* | UG* | |
| UUG Lei | Ser UCG | UAG* | UGG abril | |
| CON | CUU Lei | CCU Pro | CAU Gis | UGE abril |
| CUC Lei | SSS Pro | SAS Gis | CGC abril | |
| CUA Lei | SSA Pro | SAA Gln | CGA Abril | |
| CUG Lei | CCG Pro | CAG Gln | CGG abril | |
| A | AUU Isla | ACU Tpe | AAU Asn | AGU Ser |
| Isla AUC | ACC Tre | AAS | Gris | |
| Metanfetamina AUA | ASA Tre | liz aaa | AGA Abril | |
| AGO Se reunió | ACG Tre | Liz AAG | AGG abril | |
| GRAMO | Prohibición de GUU | GCU Ala | Áspid GAU | GGU Gli |
| GUC Val | CCG Ala | Áspid GAC | GGC Gli | |
| GUA Val | GSA Ala | Glu GAA | GGA Gli | |
| GUG Val | GСG Ala | Glu GAG | GGG alegría |
Notas: U - uracilo; C - citosina; A - adenina; G - guanina; *—codón de terminación.
En los eucariotas, las secuencias de bases de un gen que son colineales con la secuencia de aminoácidos de la proteína son interrumpidas por nitronas.
Por lo tanto, en las células eucariotas, la secuencia de aminoácidos de una proteína es colineal con la secuencia de exones en un gen o ARNm maduro después de la eliminación postranscripcional de los intrones.