Charakterystyka i wyjątki kodu genetycznego - omówiono!

Charakterystyka i wyjątki kodu genetycznego!

Istnieje ścisły związek między genami a syntezą polipeptydów lub enzymów. Geny składają się z nukleotydów ułożonych w określony sposób. We współczesnej terminologii gen odnosi się do cistronu DNA. Cistron składa się z dużej liczby nukleotydów.

Rozmieszczenie nukleotydów lub ich zasad azotowych jest związane z syntezą białek poprzez wpływ na wbudowywanie w nie aminokwasów. Związek między sekwencją aminokwasów w polipeptydzie i sekwencją nukleotydową DNA lub mRNA nazywany jest kodem genetycznym.

DNA zawiera tylko cztery typy zasad azotowych lub nukleotydów, podczas gdy liczba aminokwasów wynosi 20. Dlatego też przyjęto hipotezę, że kod tripletowy (składający się z trzech sąsiednich zasad dla jednego aminokwasu) działa. Różne badania, które pomogły w rozszyfrowaniu kodu genetycznego trójki, są następujące.

1. Crick i wsp. (1961) zaobserwowali, że delecja lub addycja jednej lub dwóch par zasad w DNA bakteriofaga T4 zakłóca prawidłowe funkcjonowanie DNA. Jednak po dodaniu lub usunięciu trzech par zasad zakłócenie było minimalne.

2. Nirenberg i Mathaei (1961) argumentowali, że pojedynczy kod (jeden aminokwas określony przez jedną zasadę azotową) może określać tylko 4 kwasy (4 ¹ ), kod dublowy tylko 16 (4 ² ), podczas gdy kod tripletowy może określać do 64 aminokwasy (4 ³ ). Ponieważ istnieje 20 aminokwasów, kod tripletowy (trzy zasady azotowe dla jednego aminokwasu) może działać.

3. Nirenberg (1961) przygotował polimery czterech nukleotydów: UUUUUUU ... (kwas poliuridylowy), CCCCCC ... (kwas policytidylowy), AAAAAAA ... (kwas poliadenylowy) i GGGGGGG ... (kwas poliguanylowy). Zauważył, że poli-U stymuluje tworzenie polifenyloalaniny, poli-C poliproliny, podczas gdy poli-A pomaga tworzyć polilizynę. Jednak poli-G nie działał (tworzył strukturę potrójnie skręconą, która nie działa w translacji). Później stwierdzono, że GGG koduje aminokwas glicyny.

Stół. Przypisanie kodonów mRNA do aminokwasów.

4. Khorana (1964) zsyntetyzował kopolimery nukleotydów, takich jak UGUGUGUGUG i zaobserwował, że stymulują one tworzenie polipeptydów o naprzemiennie podobnych aminokwasach, jak cysteina-walina-cysteina. Jest to możliwe tylko wtedy, gdy trzy sąsiednie nukleotydy określają jeden aminokwas (np. UGU), a pozostałe trzy drugi aminokwas (np. GUG).

GUG UGU GUG UGU GUG

Val - Cys - Val - Cys - Val

5. Kodony trypletów potwierdzono przez przypisanie kodonów in vivo przez (i) badania zastępowania aminokwasów (ii) mutacje przesunięcia ramki.

6. Powoli wszystkie kodony zostały opracowane, niektóre aminokwasy są określone przez więcej niż jeden kodon. Języki kodujące DNA i mRNA są komplementarne. Zatem oba kodony dla fenyloalaniny są UUU i UUC w przypadku mRNA, podczas gdy są AAA i A AG dla DNA.

Charakterystyka:

1. Kod trypletowy:

Trzy sąsiednie zasady azotowe tworzą kodon, który określa umieszczenie jednego aminokwasu w polipeptydzie.

2. Uruchom sygnał:

Synteza polipeptydu jest sygnalizowana przez dwa kodony inicjacji -AUG lub kodon metioninowy i kodon GUG lub walinowy.

3. Zatrzymaj sygnał:

Zakończenie łańcucha polipeptydowego jest sygnalizowane przez trzy kodowane terminale UAA (ochrow), UAG (amber) i UGA (opal). Nie określają żadnego aminokwasu i stąd są również nazywane kodonami nonsensownymi.

4. Kod uniwersalny:

Kod genetyczny ma zastosowanie uniwersalne, tj. Kodon określa ten sam aminokwas z wirusa na drzewo lub człowieka. Tak więc mRNA z jajkowatego pisklęcia wprowadzonego do Escherichia coli powoduje owalbumen w bakterii dokładnie podobnej do tej uformowanej u piskląt.

5. Niejednoznaczne kodony:

Jeden kodon określa tylko jeden aminokwas, a nie inny.

6. Powiązane kodony:

Aminokwasy o podobnych właściwościach mają pokrewne kodony, np. Aromatyczne aminokwasy tryptofan (UGG), fenyloalanina (UUC, UUU), tyrozyna (UAC, UAU).

7. Commaless:

Kod genetyczny jest ciągły i nie ma pauz po trojaczkach. Jeśli nukleotyd zostanie usunięty lub dodany, cały kod genetyczny będzie czytał inaczej. Zatem polipeptyd mający 50 aminokwasów powinien być określony liniową sekwencją 150 nukleotydów. Jeśli nukleotyd zostanie dodany lub usunięty w środku tej sekwencji, pierwsze 25 aminokwasów polipeptydu będzie takie samo, ale kolejne 25 aminokwasów będzie zupełnie inne.

8. Niezachowujący się kod:

Baza azotowa jest składnikiem tylko jednego kodonu.

9. Degeneracja kodu:

Ponieważ istnieje 64 trypletów kodonów i tylko 20 aminokwasów, na włączenie niektórych aminokwasów musi wpływać więcej niż jeden kodon. Tylko tryptofan (UGG) i metionina (AUG) są określone przez pojedyncze kodony.

Wszystkie inne aminokwasy są określone przez 2-6 kodonów. Te ostatnie nazywane są zdegenerowanymi kodonami. W zdegenerowanych kodonach pierwsze dwie zasady azotowe są podobne, podczas gdy trzecia jest inna. Ponieważ trzecia baza azotowa nie ma wpływu na kodowanie, to samo nazywa się pozycją chybotania.

10. Colinearity:

Zarówno polipeptyd jak i DNA lub mRNA mają liniowy układ ich składników. Ponadto, sekwencja trójpolowych zasad nukleotydowych w DNA lub mRNA odpowiada sekwencji aminokwasów w polipeptydzie wytworzonym pod kierunkiem tego pierwszego. Zmiana w sekwencji kodonów również powoduje podobną zmianę w sekwencji aminokwasowej polipeptydu.

11. Parytet cistron-polipeptyd:

Fragment DNA zwany cistron (= gen) określa tworzenie konkretnego polipeptydu. Oznacza to, że system genetyczny powinien mieć tyle cistronów (= genów), ile rodzajów polipeptydów znajdujących się w organizmach.

Wyjątki:

1. Różne kodony:

W Paramecium i kilku innych ciliates kodonów terminacji UAA i kod UGA dla glutaminy.

2. Nakładające się geny:

ф xl74 ma 5375 nukleotydów kodujących 10 białek, które wymagają ponad 6000 zasad. Trzy z jego genów E, B i K pokrywają się z innymi genami. Sekwencja nukleotydów na początku genu E jest zawarta w genie D. Podobnie gen K pokrywa się z genami A i CA podobny stan znajduje się w SV-40.

3. Geny mitochondrialne:

Kod AGG i AGA dla argininy, ale działają jako sygnały stop w mitochondrium człowieka. UGA, kodon terminacyjny, odpowiada tryptofanowi, podczas gdy AUA (kodon dla izoleucyny) oznacza metioninę w ludzkich mitochondriach.