לפי הקוד הגנטי, נהוג להבין מערכת סימנים כזו המציינת את הסידור הרציף של תרכובות נוקלאוטידים ב-DNA וב-RNA, התואם למערכת סימנים אחרת המציגה את רצף תרכובות חומצות האמינו במולקולת חלבון.
זה חשוב!
כאשר מדענים הצליחו לחקור את תכונות הקוד הגנטי, האוניברסליות הוכרה כאחת העיקריות שבהן. כן, ככל שזה נשמע מוזר, הכל מאוחד בקוד גנטי אחד, אוניברסלי, משותף. הוא נוצר במשך תקופה ארוכה, והתהליך הסתיים לפני כ-3.5 מיליארד שנים. לכן, במבנה הקוד ניתן לאתר עקבות של התפתחותו, מרגע תחילתו ועד היום.
כשמדברים על רצף היסודות בקוד הגנטי, זה אומר שהוא רחוק מלהיות כאוטי, אלא יש לו סדר מוגדר בהחלט. וזה גם קובע במידה רבה את תכונות הקוד הגנטי. זה שווה ערך לסידור האותיות וההברות במילים. כדאי לשבור את הסדר הרגיל, ורוב מה שנקרא על דפי הספרים או העיתונים יהפוך לג'יבריש מגוחך.
תכונות בסיסיות של הקוד הגנטי
בדרך כלל הקוד נושא מידע מסוים המוצפן בצורה מיוחדת. כדי לפענח את הקוד, אתה צריך לדעת את המאפיינים המבדילים.
אז, המאפיינים העיקריים של הקוד הגנטי הם:
- שְׁלִישִׁיָה;
- ניוון או יתירות;
- ייחודיות;
- הֶמשֵׁכִיוּת;
- הרבגוניות שכבר הוזכרה לעיל.
בואו נסתכל מקרוב על כל נכס.
1. טריפליטי
זה כאשר שלוש תרכובות נוקלאוטידים יוצרות שרשרת רציפה בתוך מולקולה (כלומר DNA או RNA). כתוצאה מכך נוצרת תרכובת שלישייה או מקודדת לאחת מחומצות האמינו, מיקומה בשרשרת הפפטידים.
קודונים (הם מילות קוד!) נבדלים על ידי רצף החיבורים שלהם ועל ידי סוג התרכובות החנקניות (נוקלאוטידים) שהן חלק מהם.
בגנטיקה נהוג להבחין ב-64 סוגי קודונים. הם יכולים ליצור שילובים של ארבעה סוגים של נוקלאוטידים, 3 בכל אחד. זה שווה ערך להעלאת המספר 4 לחזקה שלישית. לפיכך, היווצרות של 64 שילובי נוקלאוטידים אפשרית.
2. יתירות של הקוד הגנטי
תכונה זו נצפית כאשר נדרשים מספר קודונים כדי להצפין חומצת אמינו אחת, בדרך כלל בתוך 2-6. ורק טריפטופן יכול להיות מקודד עם שלישייה בודדת.
3. ייחודיות
הוא נכלל במאפייני הקוד הגנטי כאינדיקטור לתורשת גנים בריאה. לדוגמה, שלישיית ה-GAA במקום השישי בשרשרת יכולה לספר לרופאים על מצב טוב של דם, על המוגלובין תקין. הוא זה שנושא מידע על המוגלובין, והוא גם מקודד על ידו.ואם אדם אנמי, אחד הנוקלאוטידים מוחלף באות אחרת של הקוד - U, שהיא אות למחלה.
4. המשכיות
כשכותבים תכונה זו של הקוד הגנטי, יש לזכור שקודונים, כמו חוליות שרשרת, ממוקמים לא במרחק, אלא בסמיכות ישירה, בזה אחר זה בשרשרת חומצת הגרעין, ושרשרת זו אינה נקטעת - יש לה אין התחלה או סוף.
5. רבגוניות
לעולם אסור לשכוח שהכל על פני כדור הארץ מאוחד בקוד גנטי משותף. ולכן, בפרימאט ובאדם, בחרק ובציפור, באובב בן מאה ועלה דשא שבקושי בקעה מהאדמה, חומצות אמינו דומות מקודדות בשלישיות זהות.
בגנים מאוחסן המידע הבסיסי על תכונותיו של אורגניזם, מעין תוכנית שהאורגניזם יורש מאלה שחיו קודם לכן וקיימת כקוד גנטי.
הרצאה 5 קוד גנטי
הגדרת מושג
הקוד הגנטי הוא מערכת לרישום מידע על רצף חומצות האמינו בחלבונים באמצעות רצף הנוקלאוטידים ב-DNA.
מכיוון שה-DNA אינו מעורב ישירות בסינתזת חלבון, הקוד כתוב בשפת ה-RNA. RNA מכיל אורציל במקום תימין.
מאפייני הקוד הגנטי
1. טריפליטי
כל חומצת אמינו מקודדת ברצף של 3 נוקלאוטידים.
הגדרה: טריפלט או קודון הוא רצף של שלושה נוקלאוטידים המקודד לחומצת אמינו אחת.
הקוד לא יכול להיות מונופלטי, שכן 4 (מספר הנוקלאוטידים השונים ב-DNA) הוא פחות מ-20. הקוד לא יכול להיות כפול, מכיוון 16 (מספר הצירופים והתמורות של 4 נוקלאוטידים על 2) הוא פחות מ-20. הקוד יכול להיות שלישייה, מכיוון 64 (מספר הצירופים והתמורות מ-4 ל-3) גדול מ-20.
2. ניוון.
כל חומצות האמינו, למעט מתיונין וטריפטופן, מקודדות על ידי יותר משלישייה אחת:
2 AKs עבור שלישייה אחת = 2.
9 AKs x 2 שלישיות = 18.
1 AK 3 שלישיות = 3.
5 AKs x 4 שלישיות = 20.
3 AKs x 6 שלישיות = 18.
סך הכל 61 קודי שלישיה ל-20 חומצות אמינו.
3. נוכחות של סימני פיסוק בין-גניים.
הַגדָרָה:
גֵן הוא קטע של DNA המקודד לשרשרת פוליפפטיד אחת או מולקולה אחת tPHK, רRNA אוsPHK.
גניםtPHK, rPHK, sPHKחלבונים אינם מקודדים.
בסוף כל גן המקודד לפוליפפטיד, יש לפחות אחד מ-3 שלישיות המקודדות קודונים לעצור של RNA, או אותות עצירה. ב-mRNA הם נראים כך: UAA, UAG, UGA . הם מפסיקים (מסיימים) את השידור.
בדרך כלל, הקודון חל גם על סימני פיסוקאוגוסט - הראשון אחרי רצף המנהיגים. (ראה הרצאה 8) הוא מבצע את הפונקציה של אות גדולה. במצב זה, הוא מקודד לפורמילמתיונין (בפרוקריוטים).
4. ייחודיות.
כל שלישייה מקודדת רק חומצת אמינו אחת או שהיא מסיים תרגום.
היוצא מן הכלל הוא הקודוןאוגוסט . בפרוקריוטים, במיקום הראשון (אות גדולה) הוא מקודד לפורמילמתיונין, ובכל מיקום אחר הוא מקודד למתיונין.
5. קומפקטיות, או היעדר סימני פיסוק תוך-גניים.
בתוך גן, כל נוקלאוטיד הוא חלק מקודון משמעותי.
בשנת 1961, סימור בנצר ופרנסיס קריק הוכיחו בניסוי שהקוד הוא טריפלטי וקומפקטי.
מהות הניסוי: מוטציית "+" - החדרת נוקלאוטיד אחד. מוטציה "-" - אובדן של נוקלאוטיד אחד. מוטציה בודדת של "+" או "-" בתחילת הגן משחית את הגן כולו. מוטציה כפולה של "+" או "-" גם מקלקלת את הגן כולו.
מוטציה משולשת של "+" או "-" בתחילת הגן מקלקלת רק חלק ממנו. מוטציה מרובעת של "+" או "-" שוב מקלקלת את כל הגן.
הניסוי מוכיח זאת הקוד הוא שלישייה ואין סימני פיסוק בתוך הגן.הניסוי בוצע על שני גנים פאג'ים סמוכים והראה, בנוסף, נוכחות של סימני פיסוק בין גנים.
6. רבגוניות.
הקוד הגנטי זהה לכל היצורים החיים על פני כדור הארץ.
ב-1979 נפתחה בורל אִידֵאָלִיקוד מיטוכונדריאלי אנושי.
הַגדָרָה:
"אידיאל" הוא הקוד הגנטי שבו מתקיים כלל הניוון של הקוד המעיין-דאבלט: אם שני הנוקלאוטידים הראשונים בשתי שלישיות חופפים, והנוקלאוטידים השלישי שייכים לאותה מחלקה (שניהם פורינים או שניהם פירמידינים) , אז השלשות הללו מקודדות לאותה חומצת אמינו .
ישנם שני חריגים לכלל זה בקוד גנרי. שתי הסטיות מהקוד האידיאלי באוניברסלי מתייחסות לנקודות היסוד: ההתחלה והסוף של סינתזת חלבון:
קודון | אוניברסלי קוד | קודים מיטוכונדריאליים |
|||
בעלי חוליות | חסרי חוליות | שמרים | צמחים |
||
תפסיק | תפסיק |
||||
עם UA | |||||
A G A | תפסיק | ||||
תפסיק | 230 תחליפים אינם משנים את המעמד של חומצת האמינו המקודדת. לקריעה. בשנת 1956, גאורגי גאמוב הציע גרסה של הקוד החופף. על פי הקוד של Gamow, כל נוקלאוטיד, החל מהשלישי בגן, הוא חלק מ-3 קודונים. כאשר הקוד הגנטי פוענח, התברר שהוא לא חופף, כלומר. כל נוקלאוטיד הוא חלק מקודון אחד בלבד. יתרונות הקוד הגנטי החופף: קומפקטיות, תלות פחותה של מבנה החלבון בהחדרה או מחיקה של נוקלאוטיד. חסרון: תלות גבוהה של מבנה החלבון בהחלפת נוקלאוטידים והגבלה על שכנים. בשנת 1976, ה-DNA של הפאג' φX174 עבר רצף. יש לו DNA עגול גדילי יחיד של 5375 נוקלאוטידים. הפאג היה ידוע כמקודד ל-9 חלבונים. עבור 6 מהם זוהו גנים הממוקמים בזה אחר זה. התברר שיש חפיפה. הגן E נמצא לחלוטין בתוך הגןד . קודון ההתחלה שלו מופיע כתוצאה משינוי נוקלאוטיד אחד בקריאה. גֵןי מתחיל היכן שהגן מסתייםד . קודון ייזום גניםי חופף לקודון הסיום של הגןד עקב תזוזה של שני נוקלאוטידים. העיצוב נקרא "שינוי מסגרת קריאה" על ידי מספר נוקלאוטידים שאינו כפול של שלושה. עד כה, חפיפה הוצגה רק עבור כמה פאגים. יכולת מידע של DNA יש 6 מיליארד אנשים על פני כדור הארץ. מידע תורשתי עליהם 4x10 13 דפי ספר. דפים אלה יתפסו את שטחם של 6 בנייני NSU. 6x10 9 זרע תופסים חצי אצבעון. ה-DNA שלהם תופס פחות מרבע אצבעון. | ||||
אם יש צורך לסנתז חלבונים, מתעוררת בעיה רצינית אחת מול התא - המידע ב-DNA מאוחסן בצורה של רצף מקודד 4 תווים(נוקלאוטידים) וחלבונים מורכבים 20 סמלים שונים(חומצות אמינו). אם תנסו להשתמש בכל ארבעת הסמלים בבת אחת כדי לקודד חומצות אמינו, תקבלו רק 16 שילובים, בעוד שיש 20 חומצות אמינו פרוטאוגניות. לא מספיק ...
יש דוגמה לחשיבה גאונית בהקשר זה:
"קחו, למשל, חפיסת קלפים שבה אנו שמים לב רק לסוג הקלף. כמה שלישיות מאותו מין אפשר להשיג? ארבע כמובן: שלושה לבבות, שלושה יהלומים, שלושה של אלות ושלושה של אלות. כמה שלישיות עם שני קלפים מאותה צורה ואחד מהשני? נניח שיש לנו ארבע אפשרויות עבור הקלף השלישי. אז יש לנו 4x3 = 12 אפשרויות. בנוסף יש לנו ארבע שלישיות עם כל שלושת הקלפים השונים. אז, 4 + 12 + 4 = 20, וזה המספר המדויק של חומצות אמינו שרצינו לקבל "(ג'ורג' גאמוב, ג'ורג' גאמוב האנגלי, 1904-1968, פיזיקאי תיאורטי סובייטי ואמריקאי, אסטרופיזיקאי ופופולרי המדע).
אכן, ניסויים הראו שלכל חומצת אמינו יש שני נוקלאוטידים חובה ומשתנה שלישי, פחות ספציפי (" אפקט נדנדה"). אם לוקחים שלושה תווים מתוך ארבעה, מקבלים 64 צירופים, שחופפים מאוד את מספר חומצות האמינו. כך, נמצא שכל חומצת אמינו מקודדת על ידי שלושה נוקלאוטידים. השלישייה הזו נקראת קודון. הם, כאמור, יש 64 אפשרויות. שלושה מהם אינם מקודדים עבור חומצת אמינו כלשהי, אלו הם מה שנקרא " קודונים שטויות"(צָרְפָתִית. אי חושים- שטויות) או "עצור קודונים".
קוד גנטי
קוד גנטי (ביולוגי) הוא דרך לקידוד מידע על מבנה החלבונים בצורה של רצף נוקלאוטידים. הוא נועד לתרגם את שפת ארבע הספרות של נוקלאוטידים (A, G, U, C) לשפה בת עשרים ספרות של חומצות אמינו. יש לו את התכונות האופייניות:
- טריפליטישלושה נוקלאוטידים יוצרים קודון המקודד לחומצת אמינו. ישנם 61 קודוני חישה בסך הכל.
- ספֵּצִיפִיוּת(אוֹ ייחודיות) - כל קודון מתאים לחומצת אמינו אחת בלבד.
- ניווןחומצת אמינו אחת יכולה להיות בעלת קודונים מרובים.
- רבגוניות- הקוד הביולוגי זהה לכל סוגי האורגניזמים על פני כדור הארץ (עם זאת, ישנם יוצאי דופן במיטוכונדריה של יונקים).
- קולינאריות- רצף הקודונים מתאים לרצף חומצות האמינו בחלבון המקודד.
- לא חופף- שלישיות אינן חופפות זו לזו, ממוקמות זו לצד זו.
- חסר סימני פיסוק- אין נוקלאוטידים נוספים או כל אותות אחרים בין השלשות.
- חַד כִּוּוּנִי- במהלך סינתזת החלבון, קריאת הקודון ממשיכה ברצף, ללא פערים או חזרה לאחור.
עם זאת, ברור שהקוד הביולוגי אינו יכול להתבטא ללא מולקולות נוספות הממלאות תפקיד מעבר או פונקציית מתאם.
תפקיד המתאם של RNAs העברה
העברה RNAs הם המתווך היחיד בין רצף של חומצות גרעין של 4 אותיות ורצף חלבון של 20 אותיות.
לכל RNA העברה יש רצף שלישייה ספציפי בלולאת האנטיקודון ( אנטיקודון) ויכול לצרף רק חומצת אמינו התואמת את האנטיקודון הזה. נוכחות אנטיקודון כזה או אחר ב-tRNA היא שקובעת איזו חומצת אמינו תיכלל במולקולת החלבון, tk. לא הריבוזום ולא ה-mRNA מזהים את חומצת האמינו.
לכן, תפקיד המתאם של tRNAהוא:
- בקשירה ספציפית לחומצות אמינו,
- באופן ספציפי, על פי אינטראקציה קודון-אנטיקודון, נקשרות ל-mRNA,
- וכתוצאה מכך, הכללת חומצות אמינו בשרשרת החלבון בהתאם למידע ה-mRNA.
התקשרות של חומצת אמינו ל-tRNA מתבצעת על ידי אנזים סינתזה של aminoacyl-tRNA, שיש לו סגוליות לשתי תרכובות בו זמנית: כל חומצת אמינו וה-tRNA המקביל לה. התגובה דורשת שני קשרים מאקרו-אירגיים של ATP. חומצת האמינו מתחברת לקצה ה-3' של לולאת המקבל tRNA דרך קבוצת ה-α-carboxyl שלה, והקשר בין חומצת האמינו ל-tRNA הופך מאקרו-אירגי. קבוצת ה-α-amino נשארת חופשית.
תגובת סינתזה של Aminoacyl-tRNA
מכיוון שיש כ-60 tRNAs שונים, כמה חומצות אמינו מתאימות לשני tRNA או יותר. tRNAs שונים שמצרפים את אותה חומצת אמינו נקראים isoacceptor.
לאחר שעבדתי על הנושאים האלה, אתה אמור להיות מסוגל:
- תאר את המושגים הבאים והסביר את הקשר ביניהם:
- פולימר, מונומר;
- פחמימה, חד סוכר, דו סוכר, פוליסכריד;
- שומנים, חומצת שומן, גליצרול;
- חומצת אמינו, קשר פפטיד, חלבון;
- זרז, אנזים, אתר פעיל;
- חומצת גרעין, נוקלאוטיד.
- ציין 5-6 סיבות מדוע מים הם מרכיב כה חשוב במערכות חיים.
- ציין את ארבעת המחלקות העיקריות של תרכובות אורגניות המצויות באורגניזמים חיים; לתאר את התפקיד של כל אחד.
- הסבירו מדוע תגובות מבוקרות אנזים תלויות בטמפרטורה, pH ונוכחות קו-אנזימים.
- תאר את תפקידו של ATP במשק האנרגיה של התא.
- ציין את חומרי המוצא, השלבים העיקריים והתוצרים הסופיים של תגובות הנגרמות על ידי אור ותגובות קיבוע פחמן.
- תן תיאור קצר של הסכימה הכללית של הנשימה התאית, שממנה יהיה ברור מה המקום שבו תופסות התגובות של הגליקוליזה, מחזור G. Krebs (מחזור חומצת לימון) ושרשרת הובלת האלקטרונים.
- השווה נשימה ותסיסה.
- תאר את מבנה מולקולת ה-DNA והסבר מדוע מספר שיירי האדנין שווה למספר שיירי התימין, ומספר שיירי הגואנין שווה למספר שיירי הציטוזין.
- ערכו סכמה קצרה לסינתזה של RNA ל-DNA (תעתוק) בפרוקריוטים.
- תאר את תכונות הקוד הגנטי והסבר מדוע הוא צריך להיות שלישייה.
- בהתבסס על שרשרת DNA זו וטבלת הקודונים, קבעו את הרצף המשלים של ה-RNA המטריצה, ציינו את הקודונים של ה-Transfer RNA ואת רצף חומצות האמינו שנוצר כתוצאה מהתרגום.
- רשום את שלבי סינתזת החלבון ברמת הריבוזומים.
אלגוריתם לפתרון בעיות.
סוג 1. העתקה עצמית של DNA.
לאחת משרשרות ה-DNA יש את רצף הנוקלאוטידים הבא:
AGTACCGATACCGATTTCG...
איזה רצף של נוקלאוטידים יש לשרשרת השנייה של אותה מולקולה?
כדי לכתוב את רצף הנוקלאוטידים של הגדיל השני של מולקולת ה-DNA, כאשר רצף הגדיל הראשון ידוע, מספיק להחליף את הטימין באדנין, אדנין בטימין, גואנין בציטוזין וציטוזין בגואנין. ביצוע ההחלפה הזו, נקבל את הרצף:
TACTGGCTATGAGCTAAATG...
סוג 2. קידוד חלבון.
לשרשרת חומצות האמינו של חלבון הריבונוקלאז יש את ההתחלה הבאה: ליזין-גלוטמין-תראונין-אלנין-אלנין-אלנין-ליזין ...
איזה רצף של נוקלאוטידים מתחיל את הגן המתאים לחלבון זה?
לשם כך, השתמש בטבלה של הקוד הגנטי. עבור כל חומצת אמינו, אנו מוצאים את ייעוד הקוד שלה בצורה של שלישיית הנוקלאוטידים המתאימה וכותבים אותו. מסדרים את השלשות הללו בזו אחר זו באותו סדר שבו עוברות חומצות האמינו המתאימות, אנו מקבלים את הנוסחה למבנה של מקטע ה-RNA שליח. ככלל, יש כמה טריפלים כאלה, הבחירה נעשית לפי החלטתכם (אבל נלקחת רק אחת מהשלשות). ייתכנו מספר פתרונות, בהתאמה.
AAACAAAATSUGTSGGTSUGTSGAG
באיזה רצף חומצות אמינו מתחיל חלבון אם הוא מקודד על ידי רצף כזה של נוקלאוטידים:
ACGCCATGGCCGGT...
על פי עקרון ההשלמה, אנו מוצאים את המבנה של קטע ה-RNA האינפורמטיבי שנוצר על קטע נתון של מולקולת ה-DNA:
UGCGGGUACCCGCCCA...
לאחר מכן נפנה לטבלת הקוד הגנטי ולכל שלישיית נוקלאוטידים, החל מהראשון, אנו מוצאים וכותבים את חומצת האמינו המתאימה לו:
ציסטאין-גליצין-טירוזין-ארגינין-פרולין-...
Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. "ביולוגיה כללית". מוסקבה, "נאורות", 2000
- נושא 4. "הרכב כימי של התא". §2-§7 עמ' 7-21
- נושא 5. "פוטוסינתזה". §16-17 עמ' 44-48
- נושא 6. "נשימה סלולרית". §12-13 עמ' 34-38
- נושא 7. "מידע גנטי". §14-15 עמ' 39-44
הקוד הגנטי הוא דרך לקידוד רצף חומצות האמינו במולקולת חלבון באמצעות רצף הנוקלאוטידים במולקולת חומצת גרעין. תכונות הקוד הגנטי נובעות מהתכונות של קידוד זה.
כל חומצת אמינו של חלבון קשורה לשלושה נוקלאוטידים עוקבים של חומצת גרעין - שְׁלִישִׁיָה, או קודון. כל אחד מהנוקלאוטידים יכול להכיל אחד מארבעה בסיסים חנקניים. ב-RNA, אלו הם אדנין (A), אורציל (U), גואנין (G), ציטוזין (C). על ידי שילוב של בסיסים חנקן בדרכים שונות (במקרה זה, נוקלאוטידים המכילים אותם), אתה יכול לקבל שלישיות רבות ושונות: AAA, GAU, UCC, GCA, AUC וכו'. המספר הכולל של שילובים אפשריים הוא 64, כלומר 43.
החלבונים של יצורים חיים מכילים כ-20 חומצות אמינו. אם הטבע "הגה" לקודד כל חומצת אמינו לא עם שלושה, אלא עם שני נוקלאוטידים, אז המגוון של זוגות כאלה לא יספיק, שכן יהיו רק 16 מהם, כלומר. 42.
לכן, המאפיין העיקרי של הקוד הגנטי הוא השלישייה שלו. כל חומצת אמינו מקודדת על ידי שלישייה של נוקלאוטידים.
כיוון שיש הרבה יותר שלישיות שונות אפשריות מחומצות אמינו המשמשות במולקולות ביולוגיות, תכונה כמו יתירותקוד גנטי. חומצות אמינו רבות החלו להיות מקודדות לא על ידי קודון אחד, אלא על ידי כמה. לדוגמה, חומצת האמינו גליצין מקודדת על ידי ארבעה קודונים שונים: GGU, GGC, GGA, GGG. יתירות נקראת גם ניוון.
התכתבות בין חומצות אמינו וקודונים באה לידי ביטוי בצורה של טבלאות. לדוגמה, אלה:
ביחס לנוקלאוטידים, לקוד הגנטי יש את התכונה הבאה: ייחודיות(אוֹ ספֵּצִיפִיוּת): כל קודון מתאים לחומצת אמינו אחת בלבד. לדוגמה, קודון GGU יכול לקודד רק לגליצין וללא חומצת אמינו אחרת.
שוב. יתירות עוסקת בעובדה שמספר שלישיות יכולות לקודד את אותה חומצת אמינו. ספציפיות - כל קודון ספציפי יכול לקודד לחומצת אמינו אחת בלבד.
אין סימני פיסוק מיוחדים בקוד הגנטי (למעט קודוני עצירה המעידים על סיום סינתזת הפוליפפטיד). את הפונקציה של סימני פיסוק מבצעים השלשות עצמן - הסוף של אחד אומר שאחר יתחיל לאחר מכן. זה מרמז על שני המאפיינים הבאים של הקוד הגנטי: הֶמשֵׁכִיוּתו לא חופף. המשכיות מובנת כקריאה של שלישיות מיד בזו אחר זו. אי-חפיפה פירושה שכל נוקלאוטיד יכול להיות חלק משלישייה אחת בלבד. אז הנוקלאוטיד הראשון של השלישייה הבאה תמיד מגיע אחרי הנוקלאוטיד השלישי של השלישייה הקודמת. קודון אינו יכול להתחיל בנוקלאוטיד השני או השלישי של הקודון הקודם. במילים אחרות, הקוד אינו חופף.
לקוד הגנטי יש את המאפיין אוניברסליות. זה זהה לכל האורגניזמים על פני כדור הארץ, מה שמעיד על האחדות של מקור החיים. ישנם חריגים נדירים מאוד לכך. לדוגמה, כמה שלישיות של מיטוכונדריה וכלורופלסטים מקודדות לחומצות אמינו שאינן הרגילות שלהן. זה עשוי להצביע על כך שבשחר התפתחות החיים, היו וריאציות שונות במקצת של הקוד הגנטי.
לבסוף, יש לקוד הגנטי חסינות מפני רעש, שהיא תולדה של רכושו כיתירות. מוטציות נקודתיות, המתרחשות לעתים ב-DNA, גורמות בדרך כלל להחלפה של בסיס חנקני אחד באחר. זה משנה את הטריפלט. למשל, זה היה AAA, לאחר המוטציה זה הפך ל-AAG. עם זאת, שינויים כאלה לא תמיד מובילים לשינוי בחומצת האמינו בפוליפפטיד המסונתז, שכן שתי השלשות, בשל תכונת היתירות של הקוד הגנטי, יכולות להתאים לחומצת אמינו אחת. בהתחשב בכך שמוטציות מזיקות לעתים קרובות יותר, תכונת חסינות הרעש שימושית.
הקוד הגנטי, או הביולוגי, הוא אחד המאפיינים האוניברסליים של הטבע החי, המוכיח את אחדות מקורו. קוד גנטי- זוהי שיטה לקידוד רצף חומצות האמינו של פוליפפטיד באמצעות רצף נוקלאוטידים של חומצות גרעין (RNA אינפורמטיבי או קטע DNA משלים עליו מסונתז mRNA).
יש הגדרות אחרות.
קוד גנטי- זוהי ההתאמה לכל חומצת אמינו (שהיא חלק מחלבונים חיים) של רצף מסוים של שלושה נוקלאוטידים. קוד גנטיהוא הקשר בין בסיסי חומצות גרעין וחומצות אמינו חלבון.
בספרות המדעית, הקוד הגנטי אינו מובן כרצף הנוקלאוטידים ב-DNA של כל אורגניזם, הקובע את האינדיבידואליות שלו.
זה שגוי להניח שלאורגניזם או למין אחד יש קוד אחד, ולאחר יש אחר. הקוד הגנטי הוא האופן שבו חומצות אמינו מקודדות על ידי נוקלאוטידים (כלומר עיקרון, מנגנון); זה אוניברסלי עבור כל היצורים החיים, זהה עבור כל האורגניזמים.
לכן, זה לא נכון לומר, למשל, "הקוד הגנטי של אדם" או "הקוד הגנטי של אורגניזם", המשמש לעתים קרובות בספרות ובסרטים כמעט מדעיים.
במקרים אלו, אנו מתכוונים בדרך כלל לגנום של אדם, אורגניזם וכו'.
המגוון של אורגניזמים חיים ומאפייני פעילותם החיונית נובעים בעיקר ממגוון החלבונים.
המבנה הספציפי של חלבון נקבע לפי הסדר והכמות של חומצות האמינו השונות המרכיבות את הרכבו. רצף חומצות האמינו של הפפטיד מוצפן ב-DNA באמצעות הקוד הביולוגי. מנקודת המבט של המגוון של קבוצת המונומרים, ה-DNA הוא מולקולה פרימיטיבית יותר מאשר פפטיד. DNA הוא מגוון של חלופות של ארבעה נוקלאוטידים בלבד. זה מנע מחוקרים מזמן להתייחס ל-DNA כחומר התורשה.
כיצד חומצות אמינו מקודדות על ידי נוקלאוטידים
1) חומצות גרעין (DNA ו-RNA) הן פולימרים המורכבים מנוקלאוטידים.
כל נוקלאוטיד יכול לכלול אחד מארבעה בסיסים חנקניים: אדנין (A, en: A), גואנין (G, G), ציטוזין (C, en: C), תימין (T, en: T). במקרה של RNA, תימין מוחלף באורציל (Y, U).
כאשר בוחנים את הקוד הגנטי, רק בסיסים חנקניים נלקחים בחשבון.
אז ניתן לייצג את שרשרת ה-DNA כרצף הליניארי שלהם. לדוגמה:
אזור ה-mRNA המשלים לקוד זה יהיה כדלקמן:
2) חלבונים (פוליפפטידים) הם פולימרים המורכבים מחומצות אמינו.
באורגניזמים חיים משתמשים ב-20 חומצות אמינו לבניית פוליפפטידים (כמה נוספים נדירים מאוד). ניתן להשתמש גם באות אחת כדי לייעד אותם (אם כי שלוש משמשות לעתים קרובות יותר - קיצור לשם חומצת האמינו).
חומצות אמינו בפוליפפטיד מקושרות גם באופן ליניארי על ידי קשר פפטיד. לדוגמה, נניח שיש אזור של חלבון עם הרצף הבא של חומצות אמינו (כל חומצת אמינו מסומנת באות אחת):
3) אם המשימה היא לקודד כל חומצת אמינו באמצעות נוקלאוטידים, אז זה מסתכם באיך לקודד 20 אותיות באמצעות 4 אותיות.
ניתן לעשות זאת על ידי התאמת האותיות של האלפבית בן 20 האותיות למילים המורכבות ממספר אותיות באלפבית בן 4 האותיות.
אם חומצת אמינו אחת מקודדת על ידי נוקלאוטיד אחד, אז ניתן לקודד רק ארבע חומצות אמינו.
אם כל חומצת אמינו מותאמת לשני נוקלאוטידים עוקבים בשרשרת ה-RNA, אז ניתן לקודד שש עשרה חומצות אמינו.
ואכן, אם יש ארבע אותיות (A, U, G, C), אז מספר צירופי הזוגות השונים שלהן יהיה 16: (AU, UA), (AG, GA), (AC, CA), (UG, GU), ( UC, CU), (GC, CG), (AA, UU, GG, CC).
[משתמשים בסוגריים לצורך נוחות התפיסה.] פירוש הדבר שניתן לקודד רק 16 חומצות אמינו שונות בקוד כזה (מילה בת שתי אותיות): לכל אחת תהיה מילה משלה (שני נוקלאוטידים עוקבים).
מהמתמטיקה הנוסחה לקביעת מספר הצירופים נראית כך: ab = n.
כאן n הוא מספר הצירופים השונים, a הוא מספר אותיות האלפבית (או בסיס מערכת המספרים), b הוא מספר האותיות במילה (או ספרות במספר). אם נחליף את האלפבית בן 4 האותיות ואת המילים המורכבות משתי אותיות בנוסחה זו, נקבל 42 = 16.
אם משתמשים בשלושה נוקלאוטידים עוקבים בתור מילת הקוד של כל חומצת אמינו, אז ניתן לקודד 43 = 64 חומצות אמינו שונות, שכן 64 צירופים שונים יכולים להיות מורכבים מארבע אותיות בשלוש (לדוגמה, AUG, GAA, CAU, GGU וכו').
ד.). זה כבר די והותר כדי לקודד ל-20 חומצות אמינו.
בְּדִיוּק הקוד בן שלוש האותיות משמש בקוד הגנטי. שלושה נוקלאוטידים רצופים המקודדים לאותה חומצת אמינו נקראים שְׁלִישִׁיָה(אוֹ קודון).
כל חומצת אמינו קשורה לטריפלט ספציפי של נוקלאוטידים.
בנוסף, מכיוון ששילובי השלשות חופפים את מספר חומצות האמינו, חומצות אמינו רבות מקודדות על ידי מספר שלישיות.
שלוש שלישיות אינן מקודדות לאף אחת מחומצות האמינו (UAA, UAG, UGA).
הם מסמנים את סיום שידור ונקראים לעצור קודונים(אוֹ קודונים שטויות).
שלישיית AUG מקודדת לא רק לחומצת האמינו מתיונין, אלא גם יוזמת תרגום (ממלא את התפקיד של קודון התחלה).
להלן טבלאות התאמה של חומצות אמינו לשלישיות נוקלאואיטיד.
לפי הטבלה הראשונה, נוח לקבוע את חומצת האמינו המתאימה משלישייה נתונה. עבור השני - עבור חומצת אמינו נתונה, השלשות המתאימות לה.
שקול דוגמה ליישום הקוד הגנטי. שיהיה mRNA עם התוכן הבא:
בואו נחלק את רצף הנוקלאוטידים לשלישיות:
הבה נשווה כל שלישייה עם חומצת האמינו של הפוליפפטיד המקודדת על ידה:
מתיונין - חומצה אספרטית - סרין - תראונין - טריפטופן - לאוצין - לאוצין - ליזין - אספרגין - גלוטמין
השלישייה האחרונה היא קודון עצירה.
מאפייני הקוד הגנטי
התכונות של הקוד הגנטי הן במידה רבה תוצאה של אופן קידוד חומצות האמינו.
המאפיין הראשון והברור הוא שלישיות.
זה מובן כעובדה שיחידת הקוד היא רצף של שלושה נוקלאוטידים.
תכונה חשובה של הקוד הגנטי היא שלו לא חופף. נוקלאוטיד הכלול בשלישייה אחת לא יכול להיכלל באחרת.
כלומר, ניתן לקרוא את הרצף AGUGAA רק בתור AGU-GAA, אך לא, למשל, כך: AGU-GUG-GAA. כלומר, אם זוג GU כלול בשלישייה אחת, הוא לא יכול להיות כבר חלק אינטגרלי מאחר.
תַחַת ייחודיותהקוד הגנטי מבין שכל שלישיה מתאימה לחומצת אמינו אחת בלבד.
לדוגמה, הטריפלט AGU מקודד לחומצת האמינו סרין וללא חומצת אמינו אחרת.
קוד גנטי
שלישייה זו מתאימה באופן ייחודי לחומצת אמינו אחת בלבד.
מצד שני, כמה שלישיות יכולות להתאים לחומצת אמינו אחת. לדוגמה, אותו סרין, בנוסף ל-AGU, מתאים לקודון AGC. נכס זה נקרא ניווןקוד גנטי.
ניוון מאפשר לך להשאיר מוטציות רבות בלתי מזיקות, מכיוון שלעתים קרובות החלפת נוקלאוטיד אחד ב-DNA לא מובילה לשינוי בערך השלישייה. אם אתה מסתכל מקרוב על טבלת ההתאמה של חומצות אמינו לשלישיות, אתה יכול לראות שאם חומצת אמינו מקודדת על ידי כמה שלישיות, אז הם נבדלים לעתים קרובות בנוקלאוטיד האחרון, כלומר, זה יכול להיות כל דבר.
יש לציין גם כמה מאפיינים אחרים של הקוד הגנטי (המשכיות, חסינות לרעש, אוניברסליות וכו').
יציבות כהתאמה של צמחים לתנאי הקיום. התגובות העיקריות של צמחים לפעולה של גורמים שליליים.
עמידות הצמח היא היכולת לעמוד בהשפעות של גורמים סביבתיים קיצוניים (בצורת קרקע ואוויר).
חד-המשמעות של הקוד ge-not-ti-che-th מתבטאת בעובדה ש
תכונה זו פותחה בתהליך האבולוציה והיא מקובעת גנטית. באזורים עם תנאים לא נוחים נוצרו צורות דקורטיביות יציבות וזנים מקומיים של צמחים תרבותיים - עמידים לבצורת. רמה מסוימת של עמידות הטבועה בצמחים מתגלה רק בפעולה של גורמים סביבתיים קיצוניים.
כתוצאה מהופעת גורם כזה, מתחיל שלב הגירוי - סטייה חדה מהנורמה של מספר פרמטרים פיזיולוגיים וחזרתם המהירה לשגרה. לאחר מכן חל שינוי בעוצמת חילוף החומרים ופגיעה במבנים תוך תאיים. במקביל, כל הסינתטיים מדוכאים, כל ההידרוליטים מופעלים, ואספקת האנרגיה הכוללת של הגוף פוחתת. אם השפעת הגורם אינה עולה על ערך הסף, מתחיל שלב ההסתגלות.
צמח מותאם מגיב פחות לחשיפה חוזרת או גוברת לגורם קיצוני. ברמה האורגניזמית, האינטראקציה של איברי m / y מתווספת למנגנוני ההסתגלות. היחלשות זרימת המים, המינרלים והתרכובות האורגניות דרך הצמח מעצימה את התחרות בין האיברים, וצמיחתם נעצרת.
התנגדות ביולוגית בצמחים נקבעה. מקסימום הוא הערך של הגורם הקיצוני שבו הצמחים עדיין יוצרים זרעים ברי קיימא. קיימות אגרונומית נקבעת על פי מידת הפחתת היבול. צמחים מאופיינים בעמידותם לסוג מסוים של גורם קיצוני - חורפי, עמיד בגזים, עמיד במלח, עמיד לבצורת.
לתולעים עגולות מסוג, בניגוד לתולעים שטוחות, חלל גוף ראשוני - סכיזוצלה, הנוצר עקב הרס הפרנכימה הממלאת את הרווחים בין דופן הגוף לאיברים פנימיים - תפקידו הוא הובלה.
זה שומר על הומאוסטזיס. צורת הגוף היא עגולה בקוטר. האינטגמנט הוא cuticularized. השרירים מיוצגים על ידי שכבה של שרירים אורכיים. המעי הוא מקצה לקצה ומורכב מ-3 מקטעים: קדמי, אמצעי ואחורי. פתח הפה ממוקם על משטח הגחון של הקצה הקדמי של הגוף. ללוע יש לומן משולש אופייני. מערכת ההפרשה מיוצגת על ידי פרוטונפרידיה או עור מיוחד - בלוטות היפודרמיס. רוב המינים הם דו-ביתיים, עם רבייה מינית בלבד.
ההתפתחות היא ישירה, לעתים רחוקות עם מטמורפוזה. יש להם הרכב תאי קבוע של הגוף וחסרים את יכולת ההתחדשות. המעי הקדמי מורכב מחלל הפה, הלוע והוושט.
אין להם חלק אמצעי או אחורי. מערכת ההפרשה מורכבת מ-1-2 תאי ענק של ההיפודרמיס. תעלות ההפרשה האורכיות שוכנות ברכסים הצדדיים של ההיפודרמיס.
מאפייני הקוד הגנטי. הוכחות לקוד השלישייה. פענוח קודונים. קודוני סיום. הרעיון של דיכוי גנטי.
הרעיון שמידע מקודד בגן במבנה הראשוני של החלבון צוין על ידי F.
קריק בהשערת הרצף שלו, לפיה רצף יסודות הגנים קובע את רצף שיירי חומצות האמינו בשרשרת הפוליפפטידית. תקפותה של השערת הרצף מוכחת על ידי הקולינאריות של מבני הגן והפוליפפטיד המקודד על ידו. ההישג המשמעותי ביותר ב-1953 היה הרעיון ש. שסביר להניח שהקוד הוא טריפלט.
; זוגות בסיסים של DNA: A-T, T-A, G-C, C-G - יכולים לקודד רק 4 חומצות אמינו אם כל זוג מתאים לחומצת אמינו אחת. כידוע, בחלבונים יש 20 חומצות אמינו בסיסיות. אם נניח שכל חומצת אמינו מתאימה ל-2 זוגות בסיסים, אז ניתן לקודד 16 חומצות אמינו (4*4) - זה שוב לא מספיק.
אם הקוד הוא טריפלט, אז 64 קודונים (4*4*4) יכולים להיעשות מ-4 זוגות בסיסים, וזה די והותר כדי לקודד 20 חומצות אמינו. קריק ועמיתיו הניחו שהקוד הוא שלישייה, שאין "פסיקים" בין קודונים, כלומר, תווים מפרידים; קריאת הקוד בתוך גן מתרחשת מנקודה קבועה בכיוון אחד. בקיץ 1961 דיווחו קירנברג ומטיי על פענוח הקודון הראשון והציעו שיטה לקביעת הרכב הקודונים במערכת נטולת תאים של סינתזת חלבונים.
אז, הקודון של פנילאלנין פוענח כ-UUU ב-mRNA. יתרה מכך, כתוצאה מיישום השיטות שפותחו על ידי הקוראן, נירנברג ולדר ב-1965.
מילון קוד חובר בצורתו המודרנית. לפיכך, השגת מוטציות בפאג' T4 שנגרמו על ידי מחיקה או הוספה של בסיסים הייתה עדות לקוד הטריפלט (תכונה 1). הנשירה והתוספות הללו, שהובילו לשינויי מסגרת בעת "קריאת" הקוד, בוטלו רק על ידי שחזור נכונות הקוד, דבר זה מנע הופעת מוטנטים. ניסויים אלו גם הראו שהשלישיות אינן חופפות, כלומר כל בסיס יכול להיות שייך רק לטריפלט אחד (מאפיין 2).
לרוב חומצות האמינו יש יותר מקודון אחד. קוד שבו מספר חומצות האמינו קטן ממספר הקודונים נקרא מנוון (תכונה 3), כלומר.
ה. חומצת אמינו נתונה יכולה להיות מקודד על ידי יותר משלישייה אחת. בנוסף, שלושה קודונים אינם מקודדים עבור חומצת אמינו כלל ("קודונים שטויות") ומתפקדים כ"אות עצור". קודון העצירה הוא נקודת הסיום של היחידה הפונקציונלית של ה-DNA, הסיסטרון. קודוני סיום זהים בכל המינים ומיוצגים כ-UAA, UAG, UGA. תכונה בולטת של הקוד היא שהוא אוניברסלי (מאפיין 4).
בכל היצורים החיים, אותן שלישיות מקודדות לאותן חומצות אמינו.
קיומם של שלושה סוגים של קודונים מוטנטיים - terminators ודיכוי שלהם הוכח ב-E. coli ושמרים. הגילוי של גנים - מדכאים, "להבין" שטויות - אללים של גנים שונים, מצביע על כך שתרגום הקוד הגנטי יכול להשתנות.
מוטציות המשפיעות על אנטיקודון tRNA משנות את סגוליות הקודון שלהן ויוצרות הזדמנות לדיכוי מוטציה ברמת התרגום. דיכוי ברמת התרגום עלול להתרחש עקב מוטציות בגנים המקודדים לכמה חלבוני ריבוזום. כתוצאה ממוטציות אלו, הריבוזום "טעה", למשל, בקריאת קודונים שטויות ו"מבין" אותם על חשבון כמה tRNAs שאינם מוטנטיים. לצד דיכוי גנוטיפי, הפועל ברמת התרגום, אפשרי גם דיכוי פנוטיפי של אללים שטותיים: עם ירידה בטמפרטורה, עם פעולת אנטיביוטיקה של אמינוגליקוזיד הנקשרת לריבוזומים, כמו סטרפטומיצין, על תאים.
22. רבייה של צמחים גבוהים: צומח וא-מיני. היווצרות נבגים, מבנה נבגים, שווה והטרוספורי. רבייה כתכונה של חומר חי, כלומר יכולתו של פרט להוליד סוג משלו, הייתה קיימת בשלבים הראשונים של האבולוציה.
ניתן לחלק את צורות הרבייה ל-2 סוגים: א-מיני ומינית. למעשה רבייה א-מינית מתבצעת ללא השתתפות של תאי נבט, בעזרת תאים מיוחדים - נבגים. הם נוצרים באיברים של רבייה א-מינית - ספורנגיה כתוצאה מחלוקה מיטוטית.
הנבג במהלך נביטתו מייצר פרט חדש, בדומה להורה, למעט נבגים של צמחי זרע, בהם איבד הנבג את תפקיד הרבייה וההתיישבות. נבגים יכולים להיווצר גם על ידי חלוקת צמצום, כאשר נבגים חד-תאיים נשפכים החוצה.
ריבוי צמחים בעזרת וגטטיבי (חלק מנורה, עלה, שורש) או חלוקה של אצות חד-תאיות לשניים נקרא וגטטיבי (בולה, ייחורים).
רבייה מינית מתבצעת על ידי תאי מין מיוחדים - גמטות.
גמטות נוצרות כתוצאה ממיוזה, יש נקבות וזכרים. כתוצאה מההתמזגות שלהם, מופיעה זיגוטה, שממנה מתפתח לאחר מכן אורגניזם חדש.
צמחים שונים בסוגי הגמטות. בכמה אורגניזמים חד-תאיים, הוא מתפקד כגמט בזמן מסוים. אורגניזמים מסוגים שונים (גמטות) מתמזגים - תהליך מיני זה נקרא הולוגמיה.אם הגמטות הזכריות והנקבות דומות מבחינה מורפולוגית, ניידים - אלו הם איזוגמטים.
והתהליך המיני איזוגמית. אם הגמטות הנשיות קצת יותר גדולות ופחות ניידות מגמטות זכריות, אז אלו הן הטרוגמטות, והתהליך הוא הטרוגמיה. אוגמיה - הגמטות הנשיות גדולות מאוד וחסרות תנועה, הגמטות הזכריות קטנות וניידות.
12345678910הבא ⇒
קוד גנטי - התאמה בין שלישיות DNA לחומצות אמינו של חלבונים
הצורך לקודד את מבנה החלבונים ברצף הליניארי של נוקלאוטידים mRNA ו-DNA מוכתב על ידי העובדה שבמהלך התרגום:
- אין התאמה בין מספר המונומרים במטריצת ה-mRNA לבין המוצר - החלבון המסונתז;
- אין דמיון מבני בין RNA ומונומרים חלבונים.
זה מבטל את האינטראקציה המשלימה בין המטריצה למוצר, העיקרון שלפיו בניית מולקולות DNA ו-RNA חדשות מתבצעת במהלך שכפול ותעתוק.
מכאן מתברר שחייב להיות "מילון" המאפשר לגלות איזה רצף נוקלאוטידים mRNA מספק הכללת חומצות אמינו ברצף נתון בחלבון. "מילון" זה נקרא הקוד הגנטי, הביולוגי, הנוקלאוטיד או חומצת אמינו. זה מאפשר לך לקודד את חומצות האמינו המרכיבות חלבונים באמצעות רצף ספציפי של נוקלאוטידים ב-DNA וב-mRNA. יש לו תכונות מסוימות.
טריפליטי.אחת השאלות המרכזיות בבירור תכונות הקוד הייתה שאלת מספר הנוקלאוטידים, שאמור לקבוע את הכללת חומצת אמינו אחת בחלבון.
נמצא שהיסודות המקודדים בקידוד רצף חומצות האמינו הם אכן שלישיות של נוקלאוטידים, או שלישיות,אשר זכו לשמות "קודונים".
המשמעות של קודונים.
ניתן היה לקבוע שמתוך 64 קודונים, הכללת חומצות אמינו בשרשרת הפוליפפטיד המסונתזת מקודדת ל-61 שלישיות, וה-3 הנותרים - UAA, UAG, UGA אינם מקודדים הכללת חומצות אמינו בחלבון ונקראו במקור. קודונים חסרי משמעות או חסרי משמעות. עם זאת, מאוחר יותר הוכח שהשלשות הללו מאותתות על השלמת התרגום, ולכן הן נודעו כקודונים של סיום או עצירה.
לקודונים של mRNA ושלישיות נוקלאוטידים בגדיל המקודד DNA עם כיוון מ-5' ל-3'-קצה יש אותו רצף של בסיסים חנקניים, אלא שב-DNA במקום באורציל (U), האופייני ל-mRNA, נמצא תימין (T).
ספֵּצִיפִיוּת.
כל קודון מתאים לחומצת אמינו ספציפית אחת בלבד. במובן זה, הקוד הגנטי הוא חד משמעי לחלוטין.
טבלה 4-3.
חד משמעיות היא אחת התכונות של הקוד הגנטי, המתבטאת בעובדה ש...
המרכיבים העיקריים של מערכת סינתזת החלבון
| רכיבים נדרשים | פונקציות |
| 1 . חומצות אמינו | מצע לסינתזת חלבון |
| 2. tRNA | tRNAs פועלים כמתאמים. הם מקיימים אינטראקציה עם הקצה המקובל עם חומצות אמינו, ועם האנטיקודון - עם קודון ה-mRNA. |
| 3.
Aminoacyl-tRNA סינתזה |
כל סינתזה aa-tRNA מזרז את תגובת הקישור הספציפית של אחת מ-20 חומצות האמינו עם ה-tRNA המקביל |
| 4.mRNA | המטריצה מכילה רצף ליניארי של קודונים הקובעים את המבנה הראשוני של חלבונים |
| 5. ריבוזומים | מבנים תת-תאיים של ריבונוקלאופרוטאין שהם האתר של סינתזת חלבון |
| 6. | מקורות אנרגיה |
| 7. גורמי חלבון של התחלה, התארכות, סיום | חלבונים חוץ-ריבוזומליים ספציפיים הנדרשים לתהליך התרגום (12 גורמי התחלה: elF; 2 גורמי התארכות: eEF1, eEF2 וגורמי סיום: eRF) |
| 8.
יוני מגנזיום |
קו-פקטור המייצב את מבנה הריבוזומים |
הערות:שֵׁדוֹן( גורמי חניכה אוקריוטיים) הם גורמי חניכה; eEF( גורמי התארכות אוקריוטיים) הם גורמי התארכות; eRF ( גורמים לשחרור איקריוטים) הם גורמי סיום.
ניוון. ב-mRNA וב-DNA, 61 שלישיות הגיוניות, שכל אחת מהן מקודדת להכללה של אחת מ-20 חומצות האמינו בחלבון.
מכאן נובע שבמולקולות מידע הכללת אותה חומצת אמינו בחלבון נקבעת על ידי מספר קודונים. תכונה זו של הקוד הביולוגי נקראת ניוון.
בבני אדם, רק 2 חומצות אמינו מוצפנות עם קודון אחד - Met ו-Tri, בעוד Leu, Ser ו-Apr - עם שישה קודונים, ו-Ala, Val, Gli, Pro, Tre - עם ארבעה קודונים (טבלה 1).
היתירות של רצפי קידוד היא התכונה היקרה ביותר של הקוד, מכיוון שהיא מגבירה את ההתנגדות של זרימת המידע להשפעות השליליות של הסביבה החיצונית והפנימית. בקביעת אופי חומצת אמינו שיש לכלול בחלבון, הנוקלאוטיד השלישי בקודון אינו חשוב כמו השניים הראשונים. כפי שניתן לראות מהטבלה. 4-4, עבור חומצות אמינו רבות, החלפת הנוקלאוטיד במיקום השלישי של הקודון אינה משפיעה על משמעותו.
ליניאריות של רישום מידע.
במהלך התרגום, קודוני mRNA "נקראים" מנקודת התחלה קבועה ברצף ואינם חופפים. אין איתותים ברישום המידע המצביעים על סוף קודון אחד ותחילתו של הקודון הבא. קודון AUG מתחיל ונקרא הן בהתחלה והן באזורים אחרים של ה-mRNA כ-Met. הטריפלטים הבאים אחריו נקראים ברצף ללא פערים עד לקודון העצירה, שבו הושלמה הסינתזה של שרשרת הפוליפפטיד.
רבגוניות.
עד לאחרונה, האמינו שהקוד הוא אוניברסלי לחלוטין, כלומר. המשמעות של מילות קוד זהה לכל האורגניזמים שנחקרו: וירוסים, חיידקים, צמחים, דו-חיים, יונקים, כולל בני אדם.
עם זאת, לאחר מכן נודע חריג אחד, התברר ש-mRNA מיטוכונדריאלי מכיל 4 שלישיות בעלות משמעות שונה מאשר ב-mRNA ממקור גרעיני. לפיכך, ב-mRNA המיטוכונדריאלי, שלישיית UGA מקודדת ל-Tri, קודי AUA ל-Met, ו-ACA ו-AGG נקראים כקודוני עצירה נוספים.
קולינאריות של גנים ומוצרים.
בפרוקריוטים נמצאה התאמה ליניארית בין רצף הקודונים של הגן לרצף חומצות האמינו בתוצר החלבון, או כמו שאומרים, ישנה קולינאריות בין הגן לתוצר.
טבלה 4-4.
קוד גנטי
| קרן ראשונה | בסיס שני | |||
| U | עם | א | G | |
| U | מייבש שיער UUU | UCU Cep | צמיג UAU | UGU Cys |
| מייבש שיער UUC | UCC Ser | iASTir | UGC Cys | |
| UUA Lei | UCA Cep | UAA* | UGA* | |
| UUG Lei | UCG Ser | UAG* | UGG אפריל | |
| עם | Cuu Lei | CCU Pro | CAU Gis | CGU אפריל |
| CUC Lei | SSS Pro | SAS Gis | CGC אפריל | |
| CUA Lei | SSA Pro | CAA Gln | CGA אפריל | |
| CUG Lei | CCG Pro | CAG Gln | CGG באפריל | |
| א | AUU Ile | ACU Tpe | AAU Asn | AGU Ser |
| AUC Ile | ACC Tre | AAS Asn | AGG Ser | |
| AUA Met | ASA Tre | AAA ליז | AGA אפריל | |
| אוגוסט נפגש | ACG Tre | א.א.ג ליז | AGG אפריל | |
| G | GUU Ban | GCU עלא | GAU Asp | GGU Glee |
| פיר GUC | GCC עלא | GAC Asp | GGC Glee | |
| GUA Val | GSA עלא | GAA Glu | GGA Glee | |
| פיר GUG | GСG עלא | GAG Glu | GGG Glee |
הערות: U, uracil; C - ציטוזין; א - אדנין; G, גואנין; * - קודון סיום.
באאוקריוטים, רצפי הבסיס בגן, רצפי חומצות האמינו הקו-לינאריות בחלבון, נקטעים על ידי אינטרונים.
לכן, בתאים איקריוטים, רצף חומצות האמינו של חלבון הוא קו-ליניארי עם רצף האקסונים בגן או mRNA בוגר לאחר הסרה של אינטרונים לאחר שעתוק.