Informacija

Kiek galimų kodonų?

Kiek galimų kodonų?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Apsvarstykite NNK formos kodoną (kur N = Adeninas, Ctozinas, Guaninas arba Uracil & K = Urasis arba Guaninas). Kiek kodonų dabar yra? Žinau, jei visi būtų prieinami, būtų 4^3 = 64 kodonai. Kiek dabar įmanoma? Kai bandžiau derinius rankiniu būdu, man pasirodė 32, ar tai teisinga?


Taip, 32 yra teisingas.

Techniškai neturiu ką pridurti to, ko Gerardo Furtado ir tigras dar nepaminėjo, bet grafinis visų permutacijų vaizdavimas gali padėti tai suprasti šiek tiek geriau.

Pirmosioms 2 pozicijoms kodone galime pasirinkti iš 4 bazių (adeninas, guaninas, uracilas ir ctozinas). Taigi matematiškai tai galima pavaizduoti kaip 4 x 4 = 16 arba vizualiai kaip:

Dabar kitai pozicijai (dominančiajai pozicijai) turime pasirinkti tik iš dviejų bazių (uracilas ir guaninas). Paliekant mums 4 x 4 x 2 = 32 skirtingas permutacijas arba vizualiai:


Taip tai yra.

Gerardo Furtado jau pateikė trumpą atsakymą komentaruose, bet leiskite paaiškinti kodėl.

4^3 = 64, jei visas bazes galima pasirinkti laisvai, sumažėja iki 4*4*4=64, nes kiekvienai iš 3 bazių galite pasirinkti iš 4 parinkčių.

Jei apribosite vienos iš bazių galimybes, pvz. yra tik 2 parinktys trečiai bazei (kaip jūsų pavyzdyje), formulė pasikeičia į 4*4*2=32, nes galite rinktis iš 4 variantų pirmiems 2 pagrindams ir iš 2 variantų 3-iai bazei.

Redaguoti: Jei 2 'N' iš 'NNK' turi būti vienodi, galite laisvai pasirinkti pirmąją bazę (4 parinktys), antra bazė jau apibrėžta (ji turi būti tokia pati kaip pirmoji bazė, 1 parinktis) ir yra 2 parinktys 3-iajai bazei, kaip aprašyta aukščiau. Taigi gauname 4*1*2=8 galimus kodonus

Tikiuosi, kad man pavyks tai išsiaiškinti.


Kas yra genetinis kodas?

The genetinis kodas susideda iš azoto bazių sekos DNR arba RNR polinukleotidinėje grandinėje. Bazės yra adeninas (A), citozinas (C), guaninas (G) ir timinas (T) (arba uracilas, U, esantis RNR). Keturios bazės sudaro genetinio kodo &ldquoleters&rdquo. Raidės sujungiamos į grupes po tris, kad sudarytų kodą &ldquowords & rdquo vadinamas kodonai. Kiekvienas kodonas reiškia (koduoja) vieną aminorūgštį, nebent jis koduoja pradžios arba pabaigos signalą. Baltymuose yra 20 įprastų aminorūgščių. Kai keturios bazės sudaro trijų bazių kodonus, yra 64 galimi kodonai. 61 kodono yra daugiau nei pakankamai 20 aminorūgščių kodavimui, taigi daugiau nei vienas kodonas koduoja vieną aminorūgštį. Genetinius kodus rasite lentelėje (PageIndex<1>).

Lentelė (PageIndex<1>): kodono diagrama. Norėdami rasti konkretaus kodono aminorūgštį, lentelėje raskite pirmosios, antrosios ir trečiosios kodono bazių ląstelę. Suradę kodoną, atitinkamą aminorūgštį galite rasti gretimoje ląstelėje, esančioje dešinėje kodono ląstelės pusėje. Pavyzdžiui, CUG koduoja leuciną (Leu), AAG koduoja liziną (Lys) ir GGG koduoja gliciną (Gly).
Antroji bazė U Amino rūgštis Antroji bazė C Amino rūgštis Antroji bazė A Amino rūgštis Antroji bazė G Amino rūgštis
Pirmoji bazė U UUU Phe UCU Ser UAU Tyr UGU Cys Trečioji bazė U
Pirmoji bazė U UUC Phe UCC Ser UAC Tyr UGC Cys Trečioji bazė C
Pirmoji bazė U UUA Leu UCA Ser UAA (stop) be aminorūgščių UGA (stop) be aminorūgščių Trečioji bazė A
Pirmoji bazė U UUA Leu UCG Ser UAG (stop) be aminorūgščių UGG Trp Trečioji bazė G
Pirmoji bazė C CUU Leu CCU Pro CAU Jo CGU Arg Trečioji bazė U
Pirmoji bazė C CUC Leu CCC Pro ŠMC Jo CGC Arg Trečioji bazė C
Pirmoji bazė C CUA Leu CCA Pro CAA Gln CGA Arg Trečioji bazė A
Pirmoji bazė C CUG Leu CCG Pro CAG Gln CGG Arg Trečioji bazė G
Pirmoji bazė A AUU Ile ACU Thr AAU Asn AGU Ser Trečioji bazė U
Pirmoji bazė A AUC Ile ACC Thr AAC Asn AGC Ser Trečioji bazė C
Pirmoji bazė A AUA Ile ACA Thr AAA Lys AGA Arg Trečioji bazė A
Pirmoji bazė A RUG Susipažino (pradžia) ACG Thr AAG Lys AGG Arg Trečioji bazė G
Pirmoji bazė G GUU Val GCU Ala GAU Asp GGU Gly Trečioji bazė U
Pirmoji bazė G GUC Val GCC Ala GAC Asp GGC Gly Trečioji bazė C
Pirmoji bazė G GUA Val GCA Ala GAA Glu GGA Gly Trečioji bazė A
Pirmoji bazė G GUG Val GCG Ala GAG Glu GGG Gly Trečioji bazė G

Genetinis kodas: 8 svarbios genetinio kodo savybės

(1) Kodas yra trigubas (2) Kodas yra išsigimęs (3) Kodas yra nepersidengiantis (4) Kodas yra be kablelio (5) Kodas yra vienareikšmis (6) Kodas yra universalus (7) Bendras tiesiškumas ir (8) Geno-polipeptido paritetas.

Genetinis kodas reiškia ryšį tarp azoto bazių sekos (UCAG) mRNR ir aminorūgščių sekos polipeptidinėje grandinėje. Kitaip tariant, ryšys tarp 4 raidžių nukleotidų kalbos ir dvidešimties raidžių aminorūgščių kalbos yra žinomas kaip genetinis kodas.

DNR (arba RNR) neša visą genetinę informaciją ir ji išreiškiama baltymų pavidalu. Baltymai sudaryti iš 20 skirtingų aminorūgščių. Informacija apie šių aminorūgščių, sudarančių baltymą, skaičių ir seką, yra DNR, o transkripcijos metu perduodama mRNR. Forma, kuria ji perduodama, nebuvo ilgai suprasta.

Cukrus (pentozė) ir DNR fosfatas negalėjo atlikti šio darbo perduoti genetinę žinią mRNR, nes cukrus yra tik vienos rūšies, taigi ir fosfatas. Tai palieka tik keturis nukleotidus, kad sudarytų pranešimą apie 20 aminorūgščių, tačiau 4 nukleotidų yra per mažai dvidešimčiai aminorūgščių.

Ši sudėtinga problema buvo išspręsta atradus, kad kodonas (paveldimas geno vienetas), turintis koduotą informaciją apie vieną aminorūgštį, susideda iš trijų nukleotidų (ty tripleto kodo). Taigi dvidešimčiai aminorūgščių galimos 64 (4 x 4 x 4 arba 4 3 = 64) permutacijos. Šis persilaužimas lėmė 64 kodonų žodyną - Genetinį kodą.

Pasak Barko (1970), genetinis kodas yra aminorūgščių kodas, konkrečiai jis susijęs su tuo, kokie kodonai nurodo kokias aminorūgštis. Genetinis kodas yra M. Nirenbergo, S. Ochoa, H. Khoranos, F. Cricko ir Mathaei eksperimentų rezultatas. Už šį puikų darbą profesorius M. Nirenbergas 1961 metais buvo apdovanotas Nobelio premija.

Genetinio kodo žodyne naudojamos RNR raidės (U, C, A, G, t. y. A = adeninas, U = uracilas, C = citozinas, G = guaninas)

Eksperimentiškai buvo nustatytas aminorūgščių, kurios yra vienodos visose žinomose gyvybės formose, kodonas. Jos pateiktos 7.3 pav.

7.3 pav. atkreipkite dėmesį, kad daugiau nei vienas kodonas gali signalizuoti, kad tam tikra aminorūgštis turi būti įtraukta į baltymą. Be to, kai kurie kodonai atlieka specialias funkcijas.

Pavyzdžiui, kodonas AUG atlieka dvi funkcijas:

(1) kaip kodono iniciatorius, signalizuojantis peptido sintezės pradžiai, ir

(2) Metionino įtraukimui į augančią peptido grandinę. Kiti specialios paskirties kodonai yra UAA (Ochre), UAG (Gintaras) ir UGA (Umber), kurie visi signalizuoja STOP.

Kai ribosomų sintezės vieta susiduria su vienu iš šių stop kodonų, peptidinė grandinė išsiskiria ir įgauna antrinę ir tretinę struktūrą. Kadangi UAA (Ochre), UAG (Gintaras) ir UGA (Umber) nenurodo jokios aminorūgšties, jie taip pat vadinami nesąmoningais kodonais.

„Kai prieš tai yra iniciatoriaus sritis, kodonas AUG signalizuoja: “Pradėti naują peptido molekulę, prasidedančią N-formilmetioninu arba fMet.” Kodonai UAA, UAG ir UGA signalizuoja baltymų sintezės pabaigą.

Genetinio kodo savybės:

Genetinio kodo savybes, nustatytas remiantis plačiais eksperimentiniais įrodymais, galima apibendrinti taip:

1. Kodas yra trijulė:

Kaip minėta anksčiau, aminorūgščių kodavimo vienetai arba kodonai susideda iš trijų raidžių žodžių, 4 x 4 x 4 arba 4 3 = 64. 64 kodonų visiškai pakanka nurodyti 20 baltymingų aminorūgščių.

2. Kodas yra išsigimęs:

Daugiau nei vieno kodono atsiradimas vienai aminorūgščiai vadinamas degeneruotu. Genetinio kodo žodyno peržiūra parodys, kad dauguma aminorūgščių turi daugiau nei vieną kodoną. Iš 61 funkcinio kodono AUG ir UGG koduoja po vieną aminorūgštį. Tačiau likusias 18 aminorūgščių koduoja 59 kodonai.

3. Kodeksas nepersidengia:

4. Kodas yra mažesnis kableliais:

Kodas be kablelio reiškia, kad tarp dviejų kodonų nėra nukleotido ar kablelio (arba skyrybos ženklų). Todėl kodas yra ištisinis, o kableliai yra mažiau ir jokia raidė nėra švaistoma tarp dviejų žodžių ar kodonų.

5. Kodeksas yra nedviprasmiškas:

Genetiniame kode nėra dviprasmybių. Tam tikras kodonas visada koduoja tam tikrą aminorūgštį, kad ir kur ji būtų.

6. Kodas yra universalus:

Nustatyta, kad genetinis kodas yra universalus visų rūšių gyvuose organizmuose - prokariotuose ir eukariotuose.

7. Bendratiesiškumas:

DNR yra linijinė polinukleotidų grandinė, o baltymas yra linijinė polipeptidinė grandinė. Aminorūgščių seka polipeptidinėje grandinėje atitinka ją koduojančio geno (DNR) nukleotidų bazių seką. Pakeitus specifinį kodoną DNR, pasikeičia aminorūgštis atitinkamoje polipeptido padėtyje. Teigiama, kad genas ir polipeptidas, kurį jis koduoja, yra vienodi.

8. Geno-polipeptido paritetas:

Specifinis genas transkribuoja specifinę mRNR, kuri gamina specifinį polipeptidą. Šiuo pagrindu ląstelė gali turėti tik tiek polipeptidų tipų, kiek turi genų tipų. Tačiau tai netaikoma tam tikriems virusams, kurių genai persidengia.

Susiję straipsniai:

Sveiki atvykę į Biologijos diskusiją! Mūsų misija yra suteikti internetinę platformą, kuri padėtų studentams dalytis pastabomis apie biologiją. Šioje svetainėje yra studijų pastabų, mokslinių darbų, esė, straipsnių ir kitos panašios informacijos, kurią pateikia tokie lankytojai kaip JŪS.

Prieš dalindamiesi žiniomis šioje svetainėje, perskaitykite šiuos puslapius:

Klausimai

Turinys

Apie mus

Pasiūlymai

Nauji klausimai ir atsakymai bei forumo kategorijos

Tai klausimų ir atsakymų forumas, skirtas studentams, mokytojams ir kitiems lankytojams keistis straipsniais, atsakymais ir pastabomis. Atsakykite dabar ir padėkite kitiems.


Greitos pastabos apie genetinį kodą | Ląstelių biologija

Gyvybės egzistavimas ir buvimas priklauso nuo baltymų, pastarieji gamina fermentus, reikalingus visoms cheminėms reakcijoms. Bet kurio baltymo sintezei patikslinti reikalinga struktūrinė informacija ir informacija, esanti DNR molekulėje, kuri turi dvigubos spiralės erdvinę konfigūraciją, kurią pasiūlė Watson ir Crick (1953).

Linijinė bazių seka DNR sudaro abėcėlę (paveldima 4 bazių raidė – A, T, C, C), kuri ‘koduoja’ kitą linijinę struktūrą – baltymą, parašytą kita 20 aminorūgščių abėcėle.

Tačiau tikrasis informacijos ir užkalbėjimo perdavimas yra netiesioginis. DNR yra RNR, kurios yra įtrauktos į ribosomas ir savo ruožtu veikia kaip baltymų sintezės šablonai, formavimosi „shiplatė“.

Visas baltymų savybes, įskaitant jo antrinę ir tretinę struktūrą, galiausiai lemia chro­mosominė DNR, o visas biologines savybes savo ruožtu lemia baltymų aminorūgščių seka organizme, atsižvelgiant į baltymų struktūrą ir fermentų aktyvumą.

Terminas „kodavimas“ reiškia ryšį tarp DNR ir baltymų. Koduojant paveldimas keturių DNR abėcėlių raidžių skaičius galiausiai paverčiamas baltymų kalba, sudaryta iš dvidešimties raidžių aminorūgščių abėcėlės.

Gene ir Polypep­tide kolineariškumas:

1958 metais Crickas iškėlė hipotezę, kad DNR lemia aminorūgščių seką polipeptide. Šio ryšio pagrindas yra tai, kad jie abu yra linijinės struktūros, vienu atveju nukleotidų seka, kitu atveju aminorūgščių seka.

Lygindami geno nukleotidų seką su baltymo aminorūgščių seka, galime tiesiogiai nustatyti, ar genas ir baltymas yra vienalyčiai, ar ne. Norint koduoti N aminorūgščių baltymą, reikalingas 3N bazių porų genas.

Geno ir baltymo linijiškumą iš pradžių ištyrė Yanofsky ir jo bendradarbiai E. coli triptofano sintetazės gene, panaudoję triptofano sintetazės fermento polipeptidinę grandinę A. Pastebėta, kad skirtingos mutacijos DNR sekoje buvo ta pačia tvarka, kaip ir pakitimų, pastebėtų atitinkamoje aminorūgščių sekoje polipeptido grandinėje A.

Recom­bination atstumai yra santykinai panašūs į tikrus atstumus baltyme, todėl šiuo atveju yra daug panašumų tarp recombina­tion žemėlapio ir fizinio žemėlapio.

Eukariotų suskaidytas genas, turintis intronus, kur visos bazių sekos nėra paverčiamos aminorūgštimis baltymuose, rodo, kad geno bazinės sekos ir aminorūgščių sekos baltyme kolineariškumas gali būti nutrauktas, bet nepažeistas.

Genetinio kodo savybės:

Kodas yra Triplet:

Tyrimus atliko Ochoa, Kornberg, Nirenberg, Brenner, Crick ir kiti, siekdami nustatyti kodavimo santykį, ty vienetų skaičių vienoje sistemoje, reikalingą norint nurodyti vieną vienetą kitoje sistemoje. Tikrai negalima pastebėti nukleotidų ir aminorūgščių atitikimo vienas su vienu.

Jei kiekviena nukleotidų rūšis nurodytų vieną aminorūgštį, būtų galima sukurti tik baltymus, susidedančius iš keturių aminorūgščių. Panašiai, aminorūgšties atitikimas dviem nukleotidams suteiktų daugiau galimybių, bet vis tiek nepakanka, tik = 16.

Tačiau jei naudojamas trijų skaitmenų kodas, iš viso sukuriama = 64 vienetų arba kodonų rūšys (15.1 pav.), daugiau nei pakankamai, kad užkoduotų dvidešimt aminorūgščių. Iš pradžių buvo manoma, kad keturiasdešimt keturių trynukų perteklius yra nesąmonių kodonai, o likusieji dvidešimt – jausmų kodonai.

Tačiau vėlesni tyrimai parodė, kad vieną aminorūgštį gali koduoti keli tripletai. Taigi nesąmonių trynukų skaičius yra labai mažas. Kai kurie nesąmoningi trynukai taip pat gali būti naudojami kaip ‘Skyrybos ženklai’, nurodantis cheminio pranešimo pabaigą.

Kritinė informacija apie koduojančių vienetų pobūdį (ty kodas yra tripletai) buvo surinkta tiriant muta­geninį poveikį polinukleotidų grandinei (DNR).

Mutageno panaudojimas lemia vienos nukleotidų poros arba kelių gretimų porų ištrynimą arba dubliavimą. Atitinkamai vienos ar dviejų bazių pridėjimas arba ištrynimas dažnai sukelia drastišką poveikį ir organizmai galiausiai miršta.

Kita vertus, trijų bazių pridėjimas arba ištrynimas, nors ir sukelia organizmo elgsenos pokyčius, nebūtinai gali sukelti mirtiną poveikį ir organizmas gali išgyventi su pakitusiu mutavusiu audiniu.

(i) Tiesioginius ir tikslius įrodymus, patvirtinančius tripleto kodo koncepciją, pateikė Crick ir kt. (1961), remdamiesi savo eksperimentais su virusu, T4 bakteriofagu (15.2 pav.). Jie nustatė, kad apdorojant chemine medžiaga, vadinama proflavinu, jo DNR molekulėje buvo pridėta arba pašalinta bazė, todėl virusas buvo pažeistas ir viruso forma buvo pakitusi arba mutavusi.

Pridėjus ir ištrynus bazę, buvo atkurtas pradinis virusas. Tai reiškė, kad normalios bazių sekos DNR molekulėje buvo atkurtos po antrojo pakeitimo.

Ištrynimas arba įterpimas visiškai sutrikdo skaitymo rėmelį, kaip matyti iš bazinės sekos GTCCAGACC pavyzdžio. Paprastai seka skaitoma kaip GTC, CAG, ACC, …, tačiau tarp pirmojo ir antrojo nukleotidų įterpus naują bazę T, gaunama seka GTTCCAGACC … ir nuskaitoma grupėse GTT, CCA, GAC, C … ir nurodo netinkamas aminorūgštis.

Panaši seka atsiranda ir ištrynus. Sujungus pridėjimą ir ištrynimą, bus atkurtas teisingas sekos skaitymo kadras, išskyrus sritį tarp jų. Nesunku pastebėti, kad dviejų mutantų deriniai dviejų įterpimų arba dviejų ištrynimų pavidalu vis tiek sukurs netinkamą skaitymo rėmelį.

Crickas (1961) nustatė, kad trys gretimų nukleotidų papildymai arba ištrynimai sukėlė normalaus viruso gamybą, nes DNR buvo atkurta normali bazinė seka.

Taigi eksperimentai, įrodantys, kad trijų intarpų ar ištrynimų derinys sukūrė visiškai normalios išvaizdos bakteriofagą ir kad rekombinantai, kurių intarpų ar delecijų skaičius nėra trijų kartotiniai, skatina tik neveikiantį arba netinkamą baltymą, pateikė tvirtų įrodymų, kad genetinis kodas veikia kaip tripletas kodas. arba kad vienas nukleotidų tripletas sudaro kodoną.

(ii) Kodo tripletas pobūdis buvo patvirtintas Nirenbergo ir Lederio (1965) moksliniais tyrimais, kurie nustatė, kad nors mažai tRNR buvo įmanoma susieti esant dinukleotidų pasiuntiniams, tai pirmiausia įvyko su trinukleotidais.

Jie sugebėjo paskatinti skirtingų aminorūgščių surišimą per skirtingas tų pačių trijų bazių sekas, dar kartą suteikdami tikėjimą tripleto kodo egzistavimu.

Kodas nepersidengiantis:

Gamtoje visada vyrauja polinkis į ekonomiškumą. Kaip pasiūlė Gamow, jo ‘over­lapping’ kodavimo hipotezėje kodas yra trynukų pavidalu, bet nėra išdėstytas tiesia grandine. Jis sutampa tuose regionuose, kur tam tikras nukleotidas yra daugiau nei viename kodavimo vienete.

Gamow pasiūlė persidengiantį kodą, remdamasis dviem savybėmis:

a) Atstumas tarp dviejų bazių DNR molekulėje yra 3,4 A

(b) Baltymų molekulėje atstumas tarp dviejų gretimų aminorūgščių taip pat yra 3,4 A.

Tai gali būti paaiškinta tiek monokodavimo, tiek persidengiančio kodavimo atvejais, tačiau tai yra gana netinkama, naudojant tiesios grandinės tripletą kodavimą. Nepersidengiančiame kode šeši nukleotidai koduotų dvi aminorūgštis, o esant per­lapping – iki keturių (15.3 pav.).

Nepersidengiančiame kode kiekviena raidė skaitoma tik vieną kartą, o persidengiančiame – tris kartus, kiekvieną kartą kaip skirtingų žodžių dalis. Mutacijos pokyčiai vienoje raidėje paveiktų tik vieną žodį nepersidengiančiame kode, o trys persidengiančio kodo žodžiai.

Yra įrodymų, kad genetinis kodas nesutampa.

(i) Eksperimentiniai Crick (1961) įrodymai įtikinamai pasisakė prieš pernelyg didelį kodą ir savo tyrimais pagrindė ankstesnių mokslininkų pateiktus argumentus, palaikančius nepersidengiantį kodą. Jie pradėjo nuo žinomos tripletinės sekos pasiuntinio ir panaudojo jį tam tikram baltymui sintezuoti.

Pridėjus prie jo nukleotidą, dalinis skilties baltymas nebegalėjo būti susintetintas.Rezultatas išliko nepakitęs net pridėjus antrą nekleotidą. Tinkama nukleotido funkcija buvo atkurta, įvedus trečiąjį nukleotidą.

Nurodyta nukleotidų seka ACTACTAC-TACT turi kodonus ACT, ACT, ACT, ACT pagal nepersidengias kodavimo sistemas. Nukleotido G įterpimas tarp pirmojo C ir pirmojo T pagal tokią sistemą pakeis nukleotidų seką į ACGTACTACTACT, o kodonų sekas į ACG, TAG, TAG, TAG, T.

Pridėjus nukleotidą, pradinio baltymo sintezė neįvyks. Vietoj to pakitusi aminorūgščių grandinė gamins visiškai kitokį baltymą. Antrasis kito nukleotido G įterpimas ir įterpimas tarp anksčiau pakeistos nukleotidų grandinės pirmojo C ir pirmojo G sukuria naują nukleotidų seką ACGGTACTACTACT ir atitinkamą kodono seką ACG, GTA, CTA, CTA, CT.

Konkretus baltymas vis dar negali būti sintetinamas. Trečiasis nukleotido papildymas, nukleotido G įterpimas nukleotidų grandinės pradžioje, pasiekiamoje po paskutinio žingsnio, verčia jį skaityti kaip GAGGGTACTACTACT, o atitinkama kodono grandinė yra GAC, GGT, ACT, ACT, ACT.

Trečiasis papildymas atkūrė didžiąją dalį pradinės tripletų sekos. Bazių ištrynimas iš DNR turi tokį patį poveikį kaip ir ištrynimas. Tačiau trečiasis ištrynimas atkurs didžiąją skaitymo kadro dalį ir leis aminorūgščių seką, kuri šiek tiek skiriasi nuo pradinės. Tai rodo, kad kodas nepersidengia.

(ii) Kitas įrodymas, patvirtinantis nesutampančio kodo egzistavimą ir buvimą, yra vienos vietos mutacijų poveikis.

Viena mutacija persidengiančioje kodavimo sistemoje visada paveiktų dvi ar daugiau gretimų aminorūgščių nukleotidų grandinėje. Nukleotidų sekos ATGATGATG mutacija nuo pirmojo G iki C sukels vieno kodono pasikeitimą tik tuo atveju, jei kodas nesutampa. Pirminė ATG, ATG, ATG kodonų seka po vienos mutacijos sudarys kodono seką ATC, ATG, ATG.

Tačiau, jei kodas buvo persidengiantis, pradinė kodonų seka ATG, TGA, GAT, ATG, TGA, GAT, ATG pasikeis į kodonų seką ATC, TGA, CAT, ATC, TGA, GAT, .ATG. Dėl vienos mutacijos įvyksta trys pokyčiai. Kodonų sekoje, kai persidengiantis kodas yra ope­ration.

Jei kodas nesutampa, tikimasi tik vieno pakeitimo. Kadangi atliekant eksperimentinius vienos vietos mutacijos tyrimus buvo pastebėti tik sin­gle aminorūgščių pokyčiai, šie įrodymai patvirtina nesutampančio kodo egzistavimą.

(iii) Brenneris (1957), remdamasis visais paskelbtais duomenimis apie aminorūgščių sekos tyrimus baltymuose, padarė išvadą, kad baltymuose nėra draudžiamų zonų, o greta esančios aminorūgštys visada buvo koduojamos nesusijusių nukleotidų grupių. .

Be to, buvo nustatyta, kad jokia specifinė aminorūgštis visada neturės tų pačių artimiausių kaimynų, o aminorūgščių sekos atrodo beveik visiškai atsitiktinės. Tokie apreiškimai nebūtų buvę įmanomi, jei kodeksas būtų sutampantis.

(iv) Yanofsky (1963) pateikė bene įtikinamiausius turimus įrodymus, kurie atmeta bet kokį sutampantį kodą. Tirdamas mutaciją ir rekombinaciją naudojant transduc­tion techniką, jis nustatė, kad kiekviename baltyme, turinčiame skirtingą aminorūgštį tam tikroje padėtyje, aminorūgštys abiejose pusėse liko nepakitusios.

Kodas yra išsigimęs:

Kartais trys ar keturi tripletai kodonai koduoja tam tikrą aminorūgštį. Toks genetinis kodas, kai yra daugiau nei vienas vienos aminorūgšties tripletas (kodonas), yra žinomas kaip degen&syerate kodas. Iš galimų 64 skirtingų kodonų 61 kodonas koduoja skirtingas aminorūgštis.

Kadangi yra 20 aminorūgščių, todėl akivaizdu, kad vieną aminorūgštį koduoja daugiau nei vienas kodonas ar tripletas. Jei kiekviena aminorūgštis yra koduota vienu kodonu, 44 kodonai iš 64 bus nenaudingi arba beprasmiai kodonai.

Daugybė įrodymų rodo, kad genetinis kodas yra išsigimęs.

(i) Jei tik dvidešimt trynukų būtų prasmingi, o likę keturiasdešimt keturi liktų nedrovūs, tada chromosomos ilgio mutacijos galėtų įvykti tik labai ribotose vietose, atitinkančiose trečdalį ilgio, o ne per visą ilgį.

Tačiau spontaniškos mutacijos greitis ir sukeltos mutacijos rentgeno spinduliais rezultatai parodė, kad beveik visa chromosomų vieta gali būti pakeista. Tai įmanoma, jei tik kodas yra degene­rate. Tačiau, nors buvo nustatytas išsigimęs kodo pobūdis, dėl didelio pasikartojančių sekų skaičiaus pagrindiniai chromosomų segmentai gali tapti nepakeičiami.

(ii) Kai dvi bazės U ir C 3:1 pro­porcijoje susintetinamos į RNR, galimi tripletai ir jų dažnis gali būti matematiškai ir nedrąsiai nustatyti:

UUU = 3/4 x 3/4 x 3/4 = 27/64 UUC = 3/4 x 3/4 x 1/4 = 9/64 UCU = 3/4 X 1/4 X 3/4 = 9/ 64 CUU = 1/4 x 3/4 x 3/4 = 9/64 UCC = 3/4 x 1/4 x 1/4 = 3/64 CUC = 1/4 x 3/4 x 1/4 = 3 /64 CCU = 1/4 x 1/4 x 3/4 = 3/64 CCC = 1/4 X 1/4 X 1/4 = 1/64.

Šios kompozicijos mRNR turėtų vadovautis aštuonių aminorūgščių įtraukimu, tačiau iš tikrųjų baltymų grandinėje buvo aptiktos tik keturios aminorūgštys, o tai rodo išsigimusią kodo prigimtį, ty kai kurie kodonai šiuo atveju nukreipė į tą patį įtraukimą. amino rūgštis.

(iii) Pagal Crick (1966) svyravimo hipotezę, pirmosios dvi tripleto kodono bazės poruojasi pagal nustatytas taisykles, ty A su U ir G su C, bet trečioji bazė turi daug daugiau judėjimo laisvės nei kiti du, svyruoja ir leidžia daugiau nei vieno tipo porą ir drovumą toje pozicijoje. Taigi svyravimo hipotezė tam tikru mastu paaiškina kodo išsigimimą.

Kartais teigiama, kad trečioji kodo bazė nėra labai svarbi, o kodono specifiškumą ypač lemia pirmosios dvi bazės. Buvo įrodyta, kad ta pati tRNR gali atpažinti daugiau nei vieną kodoną, besiskiriantį tik trečiojoje pozicijoje. Šis atskyrimas nėra labai stabilus ir leidžiamas dėl svyravimo pagrindų poroje šioje trečiojoje pozicijoje.

Crickas 1965 m. pasiūlė hipotezę, vadinamą bangavimo hipoteze, kad paaiškintų šį reiškinį. Jis atrado, kad jei U yra pirmoje antikodono padėtyje, jis gali susiporuoti su A arba G trečioje kodono padėtyje. Panašus atvejis yra su G, randamu antikodone, kuris gali susiporuoti su kodonu C arba U (15.1 A lentelė).

Svyravimo hipotezė vizualizuoja, kad daugelis kodonų gali toleruoti mutacijas trečiojoje bazės vietoje dėl neribojančių erdvinių apribojimų, susijusių su atitinkama antikodono baze. Trečiasis nukleotidas daugelyje kodonų buvo geriau toleruojamas ir galėjo būti pakeistas nepažeidžiant.

Atitinkama antikodono bazė svyruotų ir prisitaikytų. Toks bangavimas leidžia sutaupyti tRNR molekulių skaičių, nes ta pati tRNR atpažįsta kelis kodonus, skirtus tai pačiai aminorūgščiai.

Kodas yra be kablelio:

Kodas be kablelio reiškia, kad tarp dviejų žodžių nereikia jokių skyrybos ženklų. Kitaip tariant, galime sakyti, kad užkodavus vieną aminorūgštį, antroji aminorūgštis bus automatiškai užkoduota trimis sekančiomis raidėmis ir nė viena raidė nėra švaistoma (15.4 pav.).

Tačiau viso polipeptido, turinčio kelias aminorūgštis, kodas visada baigiamas beprasmiu kodonu, kuris kodavimo terminologijoje yra taškas.

Jei genetinis kodas veikia su kableliais, konkretus nukleotidas naudojamas kaip taškinio ir šlykštimo ženklas. Eksperimentais buvo nustatyta, kad poli-A (AAA) koduoja liziną, poli-C (CCC) – proliną, o poli-U (UUU) – fenilalaniną, o tai reiškia, kad kableliai nėra sudaryti iš A, C ir U.

Kodas yra nedviprasmiškas:

Dviprasmiškumas reiškia, kad vienas kodonas gali koduoti daugiau nei vieną aminorūgštį. Nedviprasmiškas reiškia, kad dėl konkretaus kodono nėra dviprasmybių. Tam tikras kodonas visada koduos tą pačią aminorūgštį.

Genetinis kodas paprastai nėra dviprasmiškas, gali būti eksperimentiškai patvirtintas naudojant specifinį vieną tripleto-ribosomų kompleksą, kuris nukreipia specifinės tRNR surišimą. Pavyzdžiui, UUU tripleto-ribosomų kompleksas nukreipia fenilalanino-tRNR prisijungimą, o AAA tripleto-ribosomų kompleksas - lizino-tRNR surišimą.

Panašiu būdu, naudojant žinomos sekos tripletus, buvo nustatyti valino, cisteino, leucino ir kai kurių kitų aminorūgščių kodonai, taip aiškiai nustatant nedviprasmišką genetinio kodo prigimtį natūraliomis fiziologinėmis sąlygomis.

Kodas universalus:

Genetinis kodas yra universalus. Tai reiškia, kad tas pats kodonas koduoja tą pačią aminorūgštį visuose organizmuose, nuo žmogaus iki viruso.

Eksperimentiškai įrodyta universali genetinio kodo prigimtis.

(i) Esminis genetinio kodo taškas yra tRNR su specifiniu antikodonu pritaikymas mRNR kodonui.

Taigi, jei mRNR paimama iš eukarioto, o tRNR iš prokarioto ir baltymų sintezė gali būti atliekama taip, kaip užkoduota mRNR, tada galima įrodyti, kad kodas yra universalus, jei mRNR ir ribosomos paimtos iš E. coli, o aminorūgštys ir tRNR iš žiurkės, pro­tein sintezė gali būti vykdoma taip, kaip užkoduota E. coli mRNR. Tai tiesa ir atvirkščiai.

Von Ehrensteinas ir Lipmannas nustatė, kad E. coli tRNR, į kurią buvo pridėta pažymėtų aminorūgščių, sudarys hemoglobiną, kai inkubuojama su triušio retikulo ir shycitų mRNR ir ribosomomis.

Šio tarpspecifinio prisirišimo tikslumas buvo parodytas paverčiant cisteiną alaninu aminorūgščių aktyvuotose tRNRcys ir tada pastebėjus, kad šis alaninas dabar buvo įterptas į peptido pozicijas, kurias paprastai ir nedrąsiai užima cisteinas, kitaip tariant, cisteino antikodonas. Bakterijų rūšies tRNR atpažino žinduolių mRNR cisteino kodoną, nepaisant to, kad tRNR buvo alanino aminorūgštis.

(ii) tRNR iš E. coli, Xenopus laevis ir jūrų pievos jungiasi prie tų pačių trinukleotidų, kaip parodyta Nirenberg ir kt., rodo kodo universalumą ir niūrumą.

(iii) Merril ir jo bendradarbių (1971) tyrimai atskleidė, kad bakterinis fermentas XD-galaktozės-1 fosfato uridiltransferazė, katalizuojanti galaktozės cukrų metabolizmą, gaminamas žmogaus audinių kultūros ląstelėse, kurios anksčiau negalėjo to gaminti, po infekcijos virusas, turintis E. coli gal + geną. Tai yra tvirtas įrodymas, kad kodas yra universalus.

(iv) Koreliuotos nukleotidų ir aminorūgščių sekos persidengiančiuose DNR bakteriofago ф x 174 genuose ir RNR bakteriofago MS2 kapsido baltymą koduojančiame genuose rodo, kad genetinis kodas yra universalus.

(v) homologinių baltymų aminorūgščių sekos vienodumas, pvz., citochromo c rinkinys, gautas iš labai skirtingų rūšių, tokių kaip žmogus, arklys, vištos, mielės ir bakterijos, parodė genetinio kodo universalumą.

(vi) Galiausiai žmogaus ir kitų organizmų genai buvo išreikšti E. coli, o genai iš bakterijų ir kitų organizmų augaluose. Kiekvienu tokiu atveju naujojo organizmo geno gaminamas polipeptidas buvo identiškas tam, kurį jis gamino savo kilmės organuose.

Genetinio kodo išimtys:

Tripletas kodonas reikalauja savo tRNR su papildomu antikodonu arba viena tRNR reaguoja į abu kodonų poros narius arba į visus (arba bent kai kuriuos) iš keturių kodonų šeimos narių. Dažnai viena tRNR gali atpažinti daugiau nei vieną kodoną, ty kodonas yra išsigimęs.

Tai reiškia, kad bazė, esanti pirmoje antikodono padėtyje, turi turėti galimybę sujungti alternatyvias bazes atitinkamoje trečiojoje kodono padėtyje. Tokiais atvejais gali skirtis alternatyvių atpažinimo reakcijų efektyvumas (paprastai paprastai naudojami kodonai yra skaitomi efektyviau).

Be tRNR rinkinio konstrukcijų, galinčių atpažinti visus kodonus, gali būti kelios tRNR, kurios reaguoja į tą patį kodoną. Svyravimo poravimosi prognozės labai gerai atitinka pastebėtus beveik visų tRNR gebėjimus. Tačiau yra išimčių, kai tRNR atpažįstami kodonai skiriasi nuo tų, kuriuos numato svyravimo taisyklės.

Toks poveikis tikriausiai atsiranda dėl gretimų bazių įtakos ir (arba) antikodono kilpos konformacijos bendroje tretinėje tRNR struktūroje. Iš tiesų, anti­codon kilpos struktūros svarba yra neatsiejama nuo pačios bangavimo hipotezės idėjos.

Tolesnę paramą supančios struktūros įtakai ir blizgesiui suteikia atsitiktinių mutantų išskyrimas, kai bazės pasikeitimas kitame molekulės regione pakeičia antikodono gebėjimą atpažinti kodonus.

Kita netikėta susiejimo reakcija yra iš anksto nulemta bakterinio iniciatoriaus fMet-tRNA ƒmet gebėjimo atpažinti ir AUG, ir GUG. Šis netinkamas elgesys apima trečiąją antikodono bazę. Nors genetinis kodas nėra dviprasmiškas, tačiau GUG koduoja metioniną, kai naudojamas kaip iniciatoriaus kodonas, tačiau koduoja valiną, jei jis yra tarpkalinėje padėtyje, o tai rodo dviprasmišką jo prigimtį.

Genetinio kodo universalumas yra nerimtas, tačiau yra keletas išimčių. Jie linkę paveikti kodonus, susijusius su inicijavimu arba terminija ir šinacija, ir atsiranda dėl tam tikrus kodonus reprezentuojančių tRNR gamybos (arba nebuvimo). Beveik visi pagrindinių genomų pokyčiai veikia terminacijos kodonus.

Prokariotiniame Mycoplasma capricolum UGA nenaudojamas nutraukimui, o koduoja triptofaną. Tiesą sakant, tai yra vyraujantis Trp kodonas, o UGG naudojamas tik retai. Egzistuoja dvi Trp-tRNR rūšys su antikodonais UCA (skaito UCA ir UGG) ir CCA (skaito tik UGG).

Kai kurie blakstienos (vienaląsčiai pirmuonys) skaito UAA ir UAG kaip glutaminą, o ne termino ir shytion signalus. Tetrahymena thermophile, vienas iš blakstienų, turi tris tRNAglu rūšis. Vienas atpažįsta įprastus glutamino kodonus CAA ir CAG, atpažįsta ir UAA, ir UAG (pagal wobble hipotezę), o paskutinis atpažįsta tik UAG.

Manome, kad išsiskyrimo faktoriaus eRF specifiškumas yra ribotas, palyginti su kitų eukariotų specifiškumu.

Kitame blakstiena (Euplotes octacarinatus) UGA koduoja cisteiną. Tik UAA naudojamas kaip termino kodonas, o UAG nerasta. UGA reikšmės pasikeitimas gali būti pasiektas modifikuojant tRNAcys antikodoną, kad jis galėtų skaityti UGA su įprastu kodonu UGU ir UGC.

Vienintelis aminorūgščių kodavimo pakaitalas vyksta mielėse (Candida), kur CUG vietoj leucino reiškia seriną (o UAG naudojamas kaip jutimo kodonas).

Visi šie pokyčiai yra atsitiktiniai, o tai reiškia, kad jie, atrodo, įvyko nepriklausomai ir nedrąsiai tam tikrose evoliucijos linijose. Jie gali būti sutelkti į terminavimo kodonus, nes šie pokyčiai neapima vienos aminorūgšties pakeitimo kita. Taigi skirtingi termino kodonų naudojimo būdai gali būti jų ‘užfiksuoti’ įprastiems kodavimo tikslams.

Universalaus genetinio kodo išimčių pasitaiko ir kelių rūšių mitochondrijose.

Ankstyviausias pokytis buvo uni­versal stop kodono UGA panaudojimas triptofanui koduoti, kuris būdingas visoms (ne augalinėms) mitochonams&shidrijai. Mažai tikėtina, kad UGA universaliame kode kodavo tripto ir shifano, bet buvo pakeistas į terminą citoplazminiame vertime, nes tai yra bakterijų, augalų mitochondrijų ir branduolio genomų stop kodonas.

Nukrypimai nuo universalaus kodo, visi ne augalų mitochondrijose, yra CUN (leucinas) treoninui (mielėse), AAA (lizinas) asparaginui (platihelmintams ir dygiaodžiams), UAA (stop) tirozinui (Planarijoje) ir AGR (argininas) serinui (kelioms gyvūnų rūšims ir stopui (stuburiniams) [N = A, U, G arba CR = A arba G) (15.1B lentelė).

Augalų ir pirmuonių mitochondrijos skiriasi tuo, kad importuoja ir naudoja branduolio ir mitochondrijų genomo koduotas tRNR, o gyvūnų mitochondrijose visas tRNR koduoja organelės.

Mažas mitochondrijų genomo koduojamų tRNR skaičius išryškina svarbią mitochondrijų genetinės sistemos ypatybę – šiek tiek kitokio genetinio kodo naudojimą, kuris skiriasi nuo universalaus kodo, kurį naudoja ir prokariotinės, ir eukariotinės ląstelės.

Kai kurie iš šių pakeitimų supaprastina kodą, pakeičiant du kodonus, kurie turėjo skirtingas reikšmes, pora, kuri turi vieną reikšmę. Taip traktuojamos poros apima UGG ir UGA Trp vietoj vieno Trp ir vieną pabaigą) ir AUG ir AUA (abi Met vietoj vieno Met ir kitas melas).

Pokyčius paprastai nulemia kodono praradimas iš visų organizmo ar organelių koduojančių sekų, dažnai dėl kryptinės mutacijos slėgio, kartu prarandant kodoną verčiančios tRNR.

Kodas vėl pasirodo vėliau, konvertuojant kitą kodoną ir atsirandant tRNR, kuri vėl pasirodžiusį kodoną paverčia kitokiu priskyrimu ir drovumu. Išleidimo veiksnių pokyčiai taip pat prisideda prie šios peržiūrėtos paskyrimo. Taigi genetinis kodas, kuris anksčiau buvo laikomas užšaldytu, dabar yra evoliucijos būsenoje.

Genetinio kodo iššifravimas:

Nebuvo įmanoma pasakyti, kuris kodonas iš galimų 64 kodonų turėtų koduoti kurią iš 20 aminorūgščių, kol pirmoji šios problemos užuomina neatėjo, kai M. W. Nirenbergas panaudojo in vitro sys­tem polipeptido sintezei naudojant dirbtinai susintetintą mRNR molekulę.

1961 m. Nirenbergas ir Mathaei apibūdino pirmąsias specifines kodavimo sekas, kurios padėjo analizuoti genetinį kodą.

Jų sėkmė iššifruojant kodą priklausė nuo dviejų eksperimentinių sistemų:

i) In vitro (be ląstelių) baltymų sintezės sistema,

(ii) fermentas, polinukleotido fosforilazė, kuri leido sintetinti mRNR. Šios mRNR tarnavo kaip šablonai polipeptidų sintezei sistemoje be ląstelių.

Fermentas polinukleotido fosforilazė veikia metaboliškai bakterijose, kad skaidytų RNR, tačiau esant didelėms ribo&šinukleotidų difosfatų koncentracijoms, reakcija gali būti ‘priversta’ priešinga kryptimi sintetinti RNR.

Kaip ir RNR polimerazei, jai nereikia jokio DNR šablono, kiekvienas ribo&šinukleotido pridėjimas yra atsitiktinis, atsižvelgiant į santykinę keturių į reakcijos mišinius pridėtų ribonukleoziddifosų ir šifatų koncentraciją. Konkretaus ribonukleo ir šitido įterpimo tikimybė yra proporcinga tos molekulės prieinamumui, palyginti su kitais turimais ribonukleo ir šitidais.

Baltymų sintezės be ląstelių sistema ir sintetinių mRNR prieinamumas suteikė galimybę iššifruoti įvairių specifines aminorūgštis koduojančių tripletų ribonukleotidų sudėtį.

Homopolimerų metodas (poli U eksperimentas):

Pradiniuose eksperimentuose Nirenbergas ir Mathaei susintetino RNR homopolimerus, kurių kiekvienas susideda tik iš vieno tipo ribonukleotidų, ty in vitro sistemoje pagaminta mRNR yra UUUUU …, AAAAA …, CCCCC … arba GGGGG … Tiriant kiekvieną mRNR, buvo labai lengva nustatyti, kuri aminorūgštis buvo įtraukta į polipeptidinę grandinę.

Įvairios aminorūgštys buvo paženklintos naudojant 14 C ir tiriamos atskirai skaičiuojant radioaktyvųjį aktyvumą. Sintetintoje RNR, naudojant tik uracilą, per visą mRNR ilgį nebuvo jokios kitos bazės ir vienintelis galimas tripletas buvo UUU.

Kai toks poli-U (RNR) buvo naudojamas polipeptido sintezei (naudojant visus E. coli ekstraktus ir tiekiant visus reikiamus baltymų sintezės mechanizmų komponentus), buvo susintetintas tik polifenilalaninas, o tai reiškia, kad vienintelė koduota aminorūgštis buvo fenilalaninas.

Todėl iš karto buvo padaryta išvada, kad UUU įvestis koduoja aminorūgštį fenilalaniną. Vėliau poli A davė poliliziną, o poli C – poliproliną. Todėl UUU buvo priskirtas fenilalaninui, AAA – lizinui, o CCC – pro&shilinui. Tačiau poli G nebuvo naudojamas kaip šablonas, nes jis užlenkiamas ant savęs, nes šiai užduočiai buvo taikomas kitas metodas.

Heteropolimerai (atsitiktiniai): mišrių kopolimerų technika:

Polinukleotidų tyrimas buvo toliau pratęstas naudojant kopolimerus kaip sintetinius messen ir shygerius, turinčius dvi ar daugiau bazių tam tikromis proporcijomis sistemoje be ląstelių. Šie atsitiktinai susintetinti polinukleotidai lėmė tiesioginį aminorūgščių įtraukimą į baltymą tokiu būdu, kuris parodė, kad skirtingų aminorūgščių surišime dalyvauja daugybė skirtingų kodų žodžių.

Kultūroje be ląstelių, naudojant šiuos sintetinius poliribonukleotidus, skirtingos aminorūgštys, įtrauktos į pasiuntinį, gali būti aiškiai koreliuojamos su numatomais skirtingų tripletų sintetinių kopolimerų dažnio pokyčiais. Taigi šis eksperimentas parodė būdą, kaip gauti kiekvienos aminorūgšties tripletų nukleotidų sudėtį.

Nirenbergas, Mathaei ir Ochoa atliko savo eksperimentus naudodami RNR heteropolimerus šiuo metodu, kartu buvo pridėta dviejų ar daugiau skirtingų ribonukleozidų difosfatų, kad susidarytų dirbtinis pranešimas. Tam tikro tripleto kodono dažnis sintetinėje mRNR priklausė nuo santykinės ribo ir šinukleotidų pridėjimo proporcijos sistemoje be ląstelių.

Konkrečios aminorūgšties įtraukimo į polipeptidinę grandinę procentas gali būti naudojamas prognozuojant konkretų tripleto kodoną.

Pavyzdžiui, sistemoje A ir C pridedami santykiu 1 A: 5C. Dabar ribonu ir šikleotido įterpimas bet kurioje RNR molekulės vietoje jo sintezės metu nustatomas pagal A:C santykį. Todėl yra 1/6 galimybė, kad A ir 5/6 tikimybė, kad C užimtų kiekvieną poziciją.

Remdamiesi tuo, galime apskaičiuoti bet kurio pranešimo tripleto dažnį. AAA atveju dažnis yra (1/6) 3 arba 0,4%. AAC, ACA ir CAA dažniai yra identiški (1/6) 3 x 5/6 arba 2,3%, visų trijų kartu tai yra 6,9%. Tuo pačiu būdu apskaičiuojamas 1A:2C, kuris yra 1/6 x (5/6) 2 arba 11,6% arba visi kartu 34,8%, o CCC yra (5/6)3 arba 57,9% trynukų.

Dabar, išnagrinėjus bet kurios aminorūgšties, įtrauktos į baltymą, susintetintą pagal šį pranešimą, procentą, galima pasiūlyti tikėtiną bazės sudėtį. Kadangi prolino yra 69%, galima daryti išvadą, kad prolinas greičiausiai yra koduotas CCC (57,9%) ir vienu iš trijų kodų 1A: 2C veislių (11,6%), ty 57,9 + 11,6.

Histidino įtraukimo procentas yra 14%, o tai tikriausiai užkoduota viena 1A:2C kategorija ir kita 1C:2A kategorija (11,6 + 2,3). Treonino inkorporacija yra 12%, t. Atrodo, kad asparaginą ir glutaminą koduoja vienas iš 1C:2A tripletų, o lizinas – AAA.

Naudojant net visus keturis ribonukleotidus tokio tipo atsitiktiniams sintetinės mRNR heteropolimerams konstruoti, galima buvo nustatyti tripletų kodų žodžių, atitinkančių visas 20 aminorūgščių, sudėtį (15.2 lentelė).

Heteropolimerai (užsakyta): Repea­ting Copolymers Technique:

1960-ųjų pradžioje H.G. Khorana galėjo chemiškai ir nedrąsiai susintetinti ilgą RNR molekulę, susidedančią iš daug kartų kartojamų trumpų sekų. Trumpos sekos buvo sudarytos iš di-, tri- arba tetranukleotidų, kurie buvo daug kartų replikuoti ir galiausiai susijungę fermentiniu būdu sudarydami ilgus polinu ir šikleotidus.

Dinukleotidų pasikartojimai bus trans-šilinami dviem skirtingoms amino rūgštims. Trinukleotidų pasikartojimai bus konvertuojami į 3 potencialius tripletus, priklausomai nuo taško, kuriame įvyksta iniciacija, o tetranukleotidas sukuria keturis pasikartojimo ir šlifavimo tripletus.

Kai šios sintetinės mRNR buvo įtrauktos į sistemą be ląstelių ir suderinamas aminorūgščių įtraukimas, galima daryti išvadas iš kompozicijos priskyrimo ir tripleto surišimo, ir buvo įmanomos konkrečios priskyrimai.

Kai pasikartojanti dinukleotidų seka yra UCUCUCUC…, ji gamina tripletus UCU ir CUC – jie gali įtraukti leuciną ir seriną į polipeptidą. Kai pasikartojanti trinukleotidų seka yra UUCUUCUUC…, galimi tripletai yra trijų tipų: UUC, UCU ir CUU, priklausomai nuo iniciacijos taško, ir juose gali būti fenilalanino, serino ir leucino.

Iš aukščiau pateiktų dviejų rezultatų galima daryti išvadą, kad UCU ir CUC koduoja seriną ir leuciną, taip pat UUC arba CUU koduoja seriną arba leuciną, o kiti koduoja fenilalą ir šininą. Be to, kai kartojama tetranukleotidų seka UUAC, ji sukuria UUA, UAC, ACU ir CUU.

Čia įtrauktos aminorūgštys yra leucinas, treoninas ir tirozinas. Pirmiau minėtais dviem atvejais bendras kodas yra CUU, o įterpta aminorūgštis yra leucinas, todėl galima daryti išvadą, kad CUU koduoja leuciną.

Dabar iš šių eksperimentų galima logiškai nustatyti, kad UCU koduoja seriną, o likusi UUC – fenilalaniną, o CUC – leuciną (15.3 lentelė).

Tokiu būdu, remiantis loginėmis interpretacijomis, Khorana dar kartą patvirtino trynukus, kurie jau buvo iššifruoti ir užpildyti kitų požiūrių paliktas spragas (15.4 lentelė).

Trigubų rišimo technika:

Nirenbergas ir Lederis 1964 m. nustatė, kad jei sintetinis trinukleotidas žinomai sekai naudojamas su ribosoma ir tam tikra aminoacil-tkNA, jie sudarys kompleksą, jei naudojamas kodonas koduoja aminorūgštį, prijungtą prie nurodytos aminoacil-tRNR. .

Norint nustatyti visų 20 aminorūgščių kodą, visi galimi 64 tripletai turėjo būti išbandyti kultūroje be ląstelių.

Eksperimento metu buvo paimta 20 mėginių iš visų 20 aminorūgščių mišinio ir kiekviename mėginyje viena aminorūgštis buvo radioaktyvi taip, kad kiekviena aminorūgštis būtų radioaktyvi viename ar kitame mėginyje, o ne dviejų mėginių. turi tą pačią radioaktyviąją aminorūgštį. Pavyzdžiui, viename rinkinyje valinas buvo paženklintas, o likusieji 19 liko nepaženklinti.

Panašiai kitame rinkinyje lizinas buvo paženklintas, o likusieji 19 liko nepaženklinti. Tada tRNR ir ribosomos sumaišomos su kiekvienu iš šių mėginių ir visiems rinkiniams naudojamas tas pats kodonas. Mišinį užpylus ant nitro-shiceliuliozės membranos, radioaktyvumas ant membranos bus stebimas tik tada, kai radioaktyvioji aminorūgštis dalyvauja formuojant kompleksą.

Kadangi kiekviename mėginyje radioaktyvioji aminorūgštis yra žinoma, būtų galima aptikti aminorūgštį, užkoduotą tam tikro kodono, pagal radioaktyvumą ant membranos. Toks gydymas buvo atliktas visiems 64 sintetiniams kodonams ir buvo nustatytos jų atitinkamos aminorūgštys.

Kodonų žodynas:

Bazinė seka mRNR ir gaunama aminorūgščių seka baltyme atskleidžia kiekvienos aminorūgšties kodą. Visi 64 kodonai kartu su jų aminorūgštimis yra pateikti 15.5 lentelėje.

Kodų lentelės tyrimas atskleidžia šias charakteristikas:

i. Kiekvienas kodonas susideda iš trijų nukleo&šitidų, ty kodas yra tripletas. 61 kodonas reiškia 20 aminorūgščių. Trys žymi (UAA, UAG, UGA) skyrybos ženklus, skirtus pro­tein sintezei nutraukti.

ii. Beveik visos aminorūgštys yra koduotos daugiau nei vienu kodonu, išskyrus metioniną ir triptofaną, kurie turi tik vieną kodoną. Fenilalaninas, tirozinas, histidinas, glutaminas, asparaginas, lizinas, asparto rūgštis, glutamo priedas ir cisteinas yra devynios aminorūgštys, kurios yra vaizduojamos dviem kodonais. Trys aminorūgštys, ty argininas, serinas ir leucinas, turi po šešis kodonus. Lentelėje nurodytas genetinio kodo išsigimimas.

iii. Jei aminorūgštis turi daugiau nei vieną kodoną, pirmieji du nukleotidai yra identiški, o trečiasis nukleotidas gali būti citozinas arba uracilas. Adeninas ir guaninas taip pat yra panašiai keičiami trečioje vietoje. Pavyzdžiui, UUU ir UUC, abu koduoja fenilalaniną, o UCU, UCC, UGA ir UCG koduoja seriną.

Tačiau yra keletas pirmųjų dviejų nukleotidų lygiavertiškumo taisyklės išimčių, nes AGU ir AGC taip pat koduoja seriną, išskyrus UCU, UCC, UCA ir UCG.

Panašiai aminorūgštis leucinas taip pat koduoja šešis kodonus, ty UUA, UUG, CUU, CUC, CUA ir CUG.

Dažnas citozino ir uracilo arba guanino ir adenino kaita rodo, kad tam tikruose organizmuose gali atsirasti didelių AT/GC santykio skirtumų, nedarant įtakos dideliems santykinių juose esančių aminorūgščių proporcijų pokyčiams, nes beveik kiekvienai aminorūgščiai yra vienas kodonas. kuris neša G arba C, o kitas turi A arba U kaip trečiąjį nukleotidą.

Du organizmai, turintys tą pačią baltymų sekos informaciją savo DNR, pasirinkdami vieną ar kitą sinonimo kodoną, gali parodyti skirtingus AT/GC santykius.

iv. Genetinis kodas turi apibrėžtą struktūrą ta prasme, kad tos pačios aminorūgšties sinonimai nėra atsitiktinai paskirstyti lentelėje, o paprastai randami kartu. Vienintelės išimtys yra kodonai, po šešis argininui, serinui ir leucinui, kurie yra paskirstyti ant stalo.

v. Keli aminorūgšties kodonai paprastai rodo pirmųjų dviejų nukleotidų panašumą, o trečiasis nukleotidas skiriasi.

AUG yra iniciacijos kodonas, ty polipeptidinė grandinė prasideda metioninu. Ši aminorūgštis yra suformuota metionino forma. Iniciacijos kodonas jungiasi prie fmet-tRNR, turinčios antikodoną 3′ UAC 5′, kuris yra identiškas met-tRNR, ty tiek met-tRNR, tiek fmet-tRNR koduoja AUG, bet signalas pradinei aminorūgščiai. yra daug sudėtingesnis nei visų kitų aminorūgščių signalas.

Pasak Stento, egzistuoja dvi atskiriamos tRNR rūšys, galinčios priimti metioniną. Tik vieno iš jų metioninas paverčiamas formilo metioninu, veikiant specialiam fermentui. Kita arba įprasta met-tRNR įtraukia metioniną į augančios polipeptidinės grandinės vidų ir reaguoja tik į kodoną AUG.

Formil-met-tRNR inicijuoja polipeptidinę grandinę ir taip pat reaguoja į GUG (valino kodoną). GUG, būdamas iniciacijos taške, koduoja metioniną, o tarpkalarinėje padėtyje – valiną. Atrodo, kad šios tRNR rūšies antikodonas yra neryškus pirmosios kodono nukleotidų bazės atžvilgiu ir selektyvus antrosios ir trečiosios nukleotidų bazės atžvilgiu.

UAA, UAG ir UGA yra grandinės pabaigos kodonai. Jie nekoduoja jokios aminorūgšties, bet tarnauja kaip stop kodonas. Šie kodonai neturi jokios tRNR, bet juos nuskaito specifiniai baltymai, vadinami release fac­tors. Šie kodonai taip pat vadinami nesąmonių kodonais.

Genetinio pranešimo viduryje vykstanti mutacija iš jausminio kodono į nesąmonę sukelia nesubrendusių arba neužbaigtų polipeptidų, kurie neturi jokio biologinio aktyvumo, išsiskyrimą. Mutagenai gali sukelti nesąmones mutacijas. UAG anksčiau buvo žinomas kaip gintaras, UAA kaip ochra ir UGA kaip opalas.


Kiek galimų kodonų? – Biologija

Atsižvelgiant į skirtingą raidžių skaičių mRNR ir baltymų abėcėlėse, mokslininkai iškėlė teoriją, kad nukleotidų deriniai atitinka atskiras aminorūgštis. Nukleotidų dubletų nepakaktų kiekvienai aminorūgščiai nurodyti, nes yra tik 16 galimų dviejų nukleotidų derinių (42). Priešingai, yra 64 galimi nukleotidų tripletai (43), o tai yra daug daugiau nei aminorūgščių skaičius. Mokslininkai iškėlė teoriją, kad aminorūgštis koduoja nukleotidų tripletai ir kad genetinis kodas buvo išsigimęs. Kitaip tariant, tam tikrą aminorūgštį gali užkoduoti daugiau nei vienas nukleotidų tripletas. Vėliau tai buvo patvirtinta eksperimentiškai, Francis Crick ir Sydney Brenneris panaudojo cheminį mutageną proflaviną, kad į viruso geną įterptų vieną, du ar tris nukleotidus. Kai buvo įterptas vienas ar du nukleotidai, baltymų sintezė buvo visiškai panaikinta. Kai buvo įterpti trys nukleotidai, baltymas buvo susintetintas ir funkcionalus. Tai parodė, kad trys nukleotidai nurodo kiekvieną aminorūgštį. Šie nukleotidų tripletai vadinami kodonai. Vieno ar dviejų nukleotidų įterpimas visiškai pakeitė tripleto skaitymo rėmelį, taip pakeisdamas kiekvienos paskesnės aminorūgšties pranešimą (1 pav.). Nors įterpus tris nukleotidus vertimo metu buvo įterpta papildoma aminorūgštis, likusio baltymo vientisumas buvo išlaikytas.

1 pav. Dviejų nukleotidų ištrynimas perkelia mRNR skaitymo rėmą ir pakeičia visą baltymo pranešimą, sukurdamas neveikiantį baltymą arba visiškai nutraukdamas baltymų sintezę.

Mokslininkai kruopščiai išsprendė genetinį kodą išversdami sintetines mRNR in vitro ir nustatydami jų nurodytų baltymų seką (2 pav.).

2 pav. Šiame paveikslėlyje parodytas genetinis kodas, skirtas kiekvienam mRNR nukleotido tripletui paversti aminorūgštimi arba baigties signalu atsirandančiame baltyme. (kreditas: NIH pakeitęs darbą)

Be nurodymų pridėti konkrečią aminorūgštį į polipeptidinę grandinę, trys iš 64 kodonų užbaigia baltymų sintezę ir atpalaiduoja polipeptidą iš vertimo mechanizmo. Šie trynukai vadinami nonsense kodonais arba stop kodonais. Kitas kodonas AUG taip pat turi specialią funkciją. Be to, kad nurodo aminorūgštį metioniną, jis taip pat tarnauja kaip pradžios kodonas, inicijuojantis vertimą. Skaitymo rėmelį vertimui nustato AUG pradžios kodonas šalia mRNR 5′ galo.

Genetinis kodas yra universalus. Išskyrus keletą išimčių, praktiškai visos rūšys baltymų sintezei naudoja tą patį genetinį kodą. Kodonų išsaugojimas reiškia, kad išgryninta mRNR, koduojanti arklių globino baltymą, gali būti perkelta į tulpės ląstelę, o tulpė sintetintų arklio globiną. Tai, kad yra tik vienas genetinis kodas, yra galingas įrodymas, kad visa gyvybė Žemėje turi bendrą kilmę, ypač atsižvelgiant į tai, kad yra apie 1084 galimi 20 aminorūgščių ir 64 tripletų kodonų deriniai.

Transkribuokite geną ir paverskite jį baltymu, naudodami papildomą poravimą ir genetinį kodą šioje vietoje.

Manoma, kad degeneracija yra ląstelių mechanizmas, mažinantis neigiamą atsitiktinių mutacijų poveikį. Kodonai, nurodantys tą pačią aminorūgštį, paprastai skiriasi tik vienu nukleotidu. Be to, aminorūgštys su chemiškai panašiomis šoninėmis grandinėmis yra koduojamos panašių kodonų. Šis genetinio kodo niuansas užtikrina, kad vieno nukleotido pakeitimo mutacija gali nurodyti tą pačią aminorūgštį, bet neturėti jokio poveikio, arba nurodyti panašią aminorūgštį, neleidžiant baltymui tapti visiškai nefunkcionaliu.


Susiję straipsniai

Chromosomos

Galbūt esate susipažinęs su terminu chromosomos, bet kas tai yra ir ką chromosomos veikia? Chromosomos yra genetinės medžiagos paketai – tai .

DNR nukleotidai

Nukleotidai yra pagrindiniai nukleorūgščių, įskaitant DNR ir RNR, statybiniai blokai. Nukleotidai taip pat yra energijos kaupimo molekulė. Sužinokite daugiau adresu .

Kur ląstelėje randama DNR?

Nuo pavienių bakterijų ląstelių iki trilijonų žmonių – ląstelės, dažnai vadinamos „gyvybės statybiniais blokais“, sudaro viską, kas gyva. Mokytis .


TRNR struktūra ir funkcija

Pernešimo RNR koduoja daugybė genų ir dažniausiai yra trumpos molekulės, kurių ilgis yra nuo 70 iki 90 nukleotidų (5 nm). Dvi svarbiausios tRNR dalys yra jos antikodonas ir galinė 3’ hidroksilo grupė, kuri gali sudaryti esterio ryšį su aminorūgštimi. Tačiau yra ir kitų tRNR struktūros aspektų, tokių kaip D-ranka ir T-ranka, kurie prisideda prie aukšto jos specifiškumo ir efektyvumo lygio. Tik 1 iš 10 000 aminorūgščių yra neteisingai prijungtos prie tRNR, o tai yra puikus skaičius, atsižvelgiant į daugelio aminorūgščių cheminius panašumus.

Pernešimo RNR, kaip ir visos kitos ląstelių nukleorūgštys, turi cukraus ir fosfato pagrindą, o ribozės cukraus orientacija lemia molekulės kryptingumą. Viename RNR gale yra reaktyvioji fosfato grupė, prijungta prie penktojo ribozės anglies atomo, o kitame gale yra laisva hidroksilo grupė trečiajame anglies atome. Dėl to susidaro 5' ir 3' RNR galai, nes visos kitos fosfato ir hidroksilo grupės yra susijusios su fosfodiesterio ryšiais nukleorūgštyje.

Paskutinės trys bazės tRNR 3’ gale visada yra CCA – du citozinai, po kurių seka viena adenino bazė. Šis ruožas yra molekulės akceptoriaus dalis, kurioje aminorūgštis yra kovalentiškai prijungta prie galinio adenino nukleotido ribozės cukraus hidroksilo grupės. Akceptoriaus rankoje taip pat yra tRNR 5' galo dalys, kurių 7-9 nukleotidų ruožas iš priešingų molekulės bazės galų susiporuoja vienas su kitu.

Kita struktūra, turinti įtakos tRNR vaidmeniui vertime, yra T-ranka. Panašiai kaip D-rankoje, jame yra nukleotidų ruožas, kuris poruojasi vienas su kitu, ir kilpa, kuri yra vienos grandinės. Suporuotas regionas vadinamas „stiebu“ ir daugiausia susideda iš 5 bazinių porų. Kilpoje yra modifikuotų bazių ir ji taip pat vadinama TΨC svirtimi, siekiant nurodyti, ar yra timidino, pseudouridino ir citidino likučių (modifikuotų bazių). tRNR molekulės yra neįprastos, nes jose yra daug modifikuotų bazių, taip pat yra timidino, paprastai matomo tik DNR. T-ranka dalyvauja tRNR sąveikoje su ribosoma.

Galiausiai tarp antikodono kilpos ir T rankos yra kintamoji ranka, kurioje yra mažiau nei 20 nukleotidų. Jis vaidina svarbų vaidmenį AATS atpažįstant tRNR, tačiau kai kuriose rūšyse jo gali nebūti.

Teigiama, kad antrinė tRNR struktūra, kurioje yra akceptoriaus sritis, D ir T rankos bei antikodono kilpa, primena dobilo lapą.Po to, kai RNR susilanksto į tretinę struktūrą, ji yra L formos, kai akceptoriaus kamienas ir T-ranka sudaro išplėstą spiralę, o antikodono kilpa ir D-ranka panašiai sudaro kitą išplėstą spiralę. Šios dvi spiralės yra viena kitai statmenos taip, kad D-ranka ir T-ranka būtų arti, o antikodono kilpa ir akceptoriaus svirtis yra priešinguose molekulės galuose.

Šiame paveikslėlyje 3 colių CCA sritis yra geltona, akceptoriaus svirtis yra purpurinė, kintamoji kilpa yra oranžinė, D-ranka yra raudona, T-ranka yra žalia, o antikodono kilpa yra mėlyna.


Genetinis kodas ir aminorūgščių vertimas

1 lentelėje parodytas ribonukleorūgšties pasiuntinio (mRNR) genetinis kodas, t.

Kiekvienas dezoksiribonukleorūgšties (DNR) kodonas koduoja arba nurodo vieną aminorūgštį, o kiekvienas nukleotidų vienetas susideda iš fosfato, dezoksiribozės cukraus ir vienos iš 4 azotinių nukleotidų bazių, adenino (A), guanino (G), citozino (C). ) ir timinas (T). Bazės yra suporuotos ir sujungtos vandeniliniais ryšiais dviguboje DNR spiralėje. mRNR atitinka DNR (t. y. nukleotidų seka abiejose grandinėse yra vienoda), išskyrus tai, kad RNR timinas (T) yra pakeistas uracilu (U), o dezoksiribozė – riboze.

Genetinės informacijos vertimo į baltymo surinkimą procesui pirmiausia reikia mRNR, kuri nuskaitoma nuo 5' iki 3' (tiksliai kaip DNR), o tada perkeliama ribonukleino rūgštis (tRNR), kuri nuskaitoma nuo 3' iki 5'. tRNR yra taksi, kuri informaciją apie ribosomą paverčia aminorūgščių grandine arba polipeptidu.

MRNR galimi 4 3 = 64 skirtingi nukleotidų deriniai su trijų nukleotidų tripletu kodonu. Visos 64 galimos kombinacijos pateiktos 1 lentelėje. Tačiau ne visi 64 genetinio kodo kodonai nurodo vieną aminorūgštį vertimo metu. Priežastis ta, kad žmonėms tik 20 aminorūgščių (išskyrus selenocisteiną) dalyvauja vertime. Todėl vieną aminorūgštį gali koduoti daugiau nei vienas mRNR kodonas-tripletas. Argininą ir leuciną koduoja 6 tripletai, izoleuciną – 3, metioniną ir triptofaną – 1, o visas kitas aminorūgštis – 4 arba 2 kodonai. Pertekliniai kodonai paprastai skiriasi 3-ioje bazėje. 2 lentelėje parodytas atvirkštinis kodono priskyrimas, ty kuris kodonas nurodo, kuri iš 20 standartinių aminorūgščių, dalyvaujančių transliacijoje.

1 lentelė. Genetinis kodas: mRNR kodonas -> aminorūgštis

1-oji
Bazė
2-oji
Bazė
3
Bazė
U C A G
U Fenilalaninas Serinas Tirozinas Cisteinas U
Fenilalaninas Serinas Tirozinas Cisteinas C
Leucinas Serinas Sustabdyti Sustabdyti A
Leucinas Serinas Sustabdyti Triptofanas G
C Leucinas Prolinas Histidinas Argininas U
Leucinas Prolinas Histidinas Argininas C
Leucinas Prolinas Glutaminas Argininas A
Leucinas Prolinas Glutaminas Argininas G
A Izoleucinas Treoninas Asparaginas Serinas U
Izoleucinas Treoninas Asparaginas Serinas C
Izoleucinas Treoninas Lizinas Argininas A
Metioninas (pradžia) 1 Treoninas Lizinas Argininas G
G Valinas Alaninas Aspartatas Glicinas U
Valinas Alaninas Aspartatas Glicinas C
Valinas Alaninas Glutamatas Glicinas A
Valinas Alaninas Glutamatas Glicinas G

2 lentelė. Atvirkštinio kodono lentelė: aminorūgštis -> mRNR kodonas

Amino rūgštis mRNR kodonai Amino rūgštis mRNR kodonai
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 RUG
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
Jo/H CAU, ŠMC Tyr/Y UAU, UAC
Ile/I AUU, AUC, AUA Val/V GUU, GUC, GUA, GUG
PRADĖTI RUG SUSTABDYTI UAG, UGA, UAA

MRNR skaitymo kryptis yra nuo 5 iki 3 colių. tRNR (skaitoma nuo 3' iki 5') turi antikodonus, papildančius mRNR kodonus, ir gali būti kovalentiškai įkrauti aminorūgštimis jų 3' gale. Crick teigimu, bazių porų surišimas tarp mRNR kodono ir tRNR antikodono vyksta tik 1 ir 2 bazėje. Prisirišimas prie 3-iosios bazės (t. y. tRNR antikodono 5' gale) yra silpnesnis ir gali sukelti skirtingas poras. Kad jungimasis tarp kodono ir antikodono išsipildytų, bazės turi svyruoti iš savo pozicijų ribosomoje. Todėl bazinės poros kartais vadinamos svyruojančiomis poromis.

3 lentelėje parodytos galimos svyravimo poros 1, 2 ir 3 bazėje. Galimi porų deriniai 1-oje ir 2-oje bazėje yra identiški. 3-ioje bazėje (t. y. mRNR 3' gale ir tRNR 5' gale) galimi porų deriniai yra ne tokie vienareikšmiški, o tai lemia mRNR pertekliškumą. Deamininimas (amino grupės NH pašalinimas2) adenozino (nepainioti su adeninu) tRNR gamina inoziną (I), kuris sukuria nestandartines bangavimo poras su U, C arba A (bet ne su G) ant mRNR. Inozinas gali atsirasti 3-ioje tRNR bazėje.

3 lentelė. Bazių poros: mRNR kodonas -> tRNR antikodonas

3 lentelė skaitoma taip: 1-ajai ir 2-ajai bazių poroms svyruojančios poros suteikia unikalumo taip, kad U ant tRNR visada atsiranda iš A ant mRNR, A ant tRNR visada atsiranda iš U ant mRNR ir kt. 3 bazinė pora genetinis kodas yra perteklinis, nes U ant tRNR gali atsirasti iš A arba G ant mRNR, G ant tRNR gali atsirasti iš U arba C ant mRNR ir I ant tRNR gali atsirasti iš U, C arba A ant mRNR. Tik A ir C 3-ioje tRNR vietoje yra vienareikšmiškai priskiriami U ir G 3-ioje mRNR vietoje.

Dėl šios derinio struktūros tRNR gali prisijungti prie skirtingų mRNR kodonų, kur sinoniminiai arba pertekliniai mRNR kodonai skiriasi 3-ioje bazėje (t. y. tRNR 5' gale ir 3' mRNR gale). Pagal šią logiką minimalus tRNR antikodonų, reikalingų visoms aminorūgštims koduoti, skaičius sumažėja iki 31 (išskyrus 2 STOP kodonus AUU ir ACU, žr. 5 lentelę). Tai reiškia, kad bet kuris tRNR antikodonas gali būti koduotas vienu ar daugiau skirtingų mRNR kodonų (4 lentelė). Tačiau yra daugiau nei 31 tRNR antikodonas, galintis transliuoti visus 64 mRNR kodonus. Pavyzdžiui, serinas turi keturis kartus išsigimusią vietą 3-ioje padėtyje (UCU, UCC, UCA, UCG), kurią gali išversti AGI (UCU, UCC ir UCA) ir AGC ant tRNR (UCG), bet taip pat AGG ir UCG. AGU. Tai savo ruožtu reiškia, kad bet kurį mRNR kodoną taip pat gali išversti vienas ar keli tRNR antikodonai (žr. 5 lentelę).

Priežastis, dėl kurios atsiranda skirtingų svyravimo porų, koduojančių tą pačią aminorūgštį, gali būti dėl kompromiso tarp baltymų sintezės greičio ir saugumo. MRNR kodonų perteklius egzistuoja tam, kad būtų išvengta transkripcijos klaidų, kurias sukelia mutacijos ar variacijos 3-ioje padėtyje, bet ir kitose pozicijose. Pavyzdžiui, pirmoji leucino kodonų padėtis (UCA, UCC, CCU, CCC, CCA, CCG) yra dvigubai išsigimusi vieta, o antroji padėtis yra vienareikšmė (ne perteklinė). Kitas pavyzdys – serinas su mRNR kodonais UCA, UCG, UCC, UCU, AGU, AGC. Žinoma, serinas taip pat yra dvigubai išsigimęs pirmoje padėtyje ir keturis kartus išsigimęs trečioje padėtyje, tačiau papildomai jis yra dvigubai išsigimęs antroje padėtyje. 4 lentelėje parodytas mRNR kodonų priskyrimas bet kuriam galimam tRNR antikodonui eukariotuose 20 standartinių aminorūgščių, dalyvaujančių transliacijoje. Tai atvirkštinis kodono priskyrimas.

4 lentelė. Atvirkštinis aminorūgščių kodavimas: aminorūgštis -> tRNR antikodonas -> mRNR kodonas

Nors neįmanoma numatyti konkretaus DNR kodono iš aminorūgšties, DNR kodonus galima vienareikšmiškai iššifruoti į aminorūgštis. Priežastis ta, kad yra 61 skirtingas DNR (ir mRNR) kodonas, nurodantis tik 20 aminorūgščių. Atkreipkite dėmesį, kad grandinės nutraukimui yra 3 papildomi kodonai, ty yra 64 DNR (taigi ir 64 skirtingos mRNR) kodonai, tačiau tik 61 iš jų nurodo aminorūgštis.

5 lentelėje parodytas visų 64 DNR kodonų vertimo genetinis kodas, pradedant nuo DNR per mRNR ir tRNR iki aminorūgščių. Paskutiniame stulpelyje lentelėje rodomi skirtingi tRNR antikodonai, kurių minimaliai reikia norint paversti visus DNR kodonus į aminorūgštis, ir susumuojamas skaičius paskutinėje eilutėje. Tai atskleidžia, kad mažiausias tRNR antikodonų skaičius, norint išversti visus DNR kodonus, yra 31 (plius 2 STOP kodonai). Didžiausias tRNR antikodonų skaičius, kuris gali atsirasti aminorūgščių transkripcijos metu, yra 70 (plius 3 STOP kodonai).

5 lentelė. Genetinis kodas: DNR -> mRNR kodonas -> tRNR antikodonas -> aminorūgštis

Pastaba:
1 Kodonas AUG koduoja metioniną ir tarnauja kaip iniciacijos vieta: pirmasis AUG mRNR koduojančiame regione prasideda transliacija į baltymą.


Sustabdykite kodono mutacijas

Stop kodono mutacijos gali lengvai atsirasti, ypač kai atsižvelgiame į genomo ilgį ir tūkstančius skirtingų nukleotidų tripletų. Tiek transkripcijos, tiek vertimo procesai yra jautrūs daugeliui galimų klaidų, kurios gali sukelti anatominius ir fiziologinius pokyčius arba ne. Nustatyta, kad netinkamo nukleotido įterpimas į KRT-9 geną šeimos nariams, jau linkusiems sirgti šia liga, prisideda prie odos ligos, vadinamos epidermolitine palmoplantarine keratoderma, išsivystymo.

Kokio tipo mutacija sukuria stop kodoną? Radiacija, chemikalai, tarša, infekcija ir senėjimo procesas yra tik keli būdai, kuriais DNR gali būti pažeista. Bandant atitaisyti šią žalą galima netyčia įterpti netinkamą nukleotidą. Tai gali pakeisti tripletą, kuris paprastai būtų užkodavęs aminorūgštį, į stop kodoną. Kai taip atsitinka, rezultatas yra nesąmonė. Nesąmoninga mutacija konkrečiai pakeičia aminorūgštis gaminantį tripletą į stop kodoną ir sukelia priešlaikinį baltymų sintezės nutraukimą ribosomoje.

Nors DNR į mRNR transkripcijos metu įvyksta visų rūšių mutacijų, mRNR tik nukopijuoja tai, kas parašyta, ir nereikia to suprasti. Tuo laikotarpiu, kai mRNR nesiliečia su ribosoma, net kelios mutacijos nesukels poveikio. Poveikis pastebimas tik tada, kai pakeistas kodas paverčiamas klaidingu baltymu. Štai kodėl dauguma mutacijų yra paženklintos kaip vertimo proceso dalis, kai redaguotas kodas gali arba negali gaminti kitokios aminorūgšties. Tai, kad dauguma aminorūgščių atitinka iki šešių skirtingų nukleotidų tripletų, reiškia, kad yra tikimybė, kad net esant mutacijai bus gaminamas tas pats baltymas. Paprastai genetines mutacijas siejame su liga, tačiau jos taip pat yra atsakingos už sėkmingą evoliuciją. Genetinės mutacijos padeda organizmams prisitaikyti prie aplinkos.

Yra įvairių genetinių mutacijų formų. Delecijos mutacijos nekopijuoja tam tikrų genomo dalių ir taip keičia nukleotidų tvarką. Gali būti visiškai praleista viena arba kelios bazės. Įterpimo mutacijos prideda vieną ar daugiau nukleotidų ir taip pat keičia genetinio kodo tvarką. Pakeitimo mutacijos (tylioji, netiesioginė ir nesąmoninga) pakeičia vieną nukleotidą (ne kelis nukleotidus) su kita baze ir tai gali pakeisti arba nepakeisti skirtingą aminorūgštį polipeptido grandinėje. Jei gaminamas tas pats baltymas, net ir esant mutacijai, tai vadinama tyliąja mutacija. Kai kuriais atvejais visa DNR dalis gali apsikeisti tarp dviejų grandžių – tai vadinama translokacija.

Jei į polipeptidinę grandinę pridedama kita aminorūgštis, kuri gali pakeisti arba nepakeisti jos funkcijos, priežastis yra missense mutacija. Kai pakeitimas sukuria stop kodoną, pakeisdamas nukleotido tripleto kodą, atitinkantį aminorūgštį, tai vadinama nesąmoninga mutacija. Žemiau esančiame paveikslėlyje parodytos trijų tipų mutacijos: A yra nesąmoninga mutacija, B - įterpimo mutacija, o C ir D rodomos delecijos mutacijos.


Žiūrėti video įrašą: Mokykla+. Biologija. 11-12 klasė. Polimerazinė grandininė reakcija. Laisvės TV X (Birželis 2022).


Komentarai:

  1. Duke

    Tai bet kokia urbanizacija

  2. Ardwolf

    Here actually the charade, why this

  3. Menelik

    Man tai atrodo nuostabi frazė

  4. Bleoberis

    Tu ne teisus. Esu užtikrinta. Aš galiu tai įrodyti. Rašykite man PM, aptarsime.



Parašykite pranešimą