Genetikai kód és tulajdonságai
Nukleinsav kapta a nevét a latin nucleus - a sejtmag, ahogy fedezték fel 1868-ban a svájci orvos Friedrich Miescher Johann részeként a kernel. A „nukleinsav” vezették be 1889-ben Rihardom Altmanom.
Nukleinsavak együtt fehérjék fontos biopolimereket élő sejt. Az elsődleges funkciója a DNS - tárolására és továbbítására a genetikai információt. Hogy a DNS használják génsebészet új faj.
Mint a fehérjék, DNS, a primer, szekunder és tercier szerkezetét. DNS a sejtmagban van komplexálva fehérjékkel (hisztonok főként) formájában nukleoprotein, ahol NC összekapcsolt hidrogénkötések és a sót fehérjékkel.
NC áramkör épül eltérő elven, mint a lánc a fehérjék. nukleinsav lánc monoton. Ez áll az azonos egységek - nukleotidot. meghatalmazotti monomerek. A nukleotid áll három összetevőből áll: egy nitrogéntartalmú bázis (purin vagy pirimidin), gyűrűs öt-szén szénhidrát (ribóz vagy dezoxiribóz) és foszforsav maradékot (1.11 ábra.).
A bázist kapcsolódik az 1. szénhidrát szénatomon egy nitrogénatomján C-N- kötés (képződött nukleozid). foszforsav-maradékot kapcsolódik az éter kötés az 5. szén-szénhidrát. A formáció a nukleinsavak, nukleotidok járhat két csoport, eltérő jellegét cukrok és bázisok, amelyek szerepelnek azok összetétele - ribonukleotidokat (tartalmazó ribóz cukor) és dezoxiribonukleotid (tartalmazó dezoxiribóz). Az első forma ribonukleinsav (RNS). a második - DNS. A DNS-t, négy típusú nukleotid, amelyek egymástól csak nitrogéntartalmú bázisok. Ezek a bázisok két purin (Pu) - adenin (A) és guanin (G) - és két pirimidin (Py) - timin (T) és a citozin (C).
Ábra. 1.11. Reakcióvázlat a polinukleotid
Az RNS-t azonos egységeket tartalmaz, az A lépésben a timin az uracilt (U) a ribóz és a dezoxiribóz.
A szerkezet egyetlen nukleotid (a) és a nukleotid egyesült
egy DNS-szekvencia (b)
1953-ban, Watson és Crick olyan modellt javasolt a DNS-t. DNS két polinukleotid láncok pravozakruchennyh sodort össze, és egymáshoz képest tengely (ábra.). A polimerizáció foka nagyon magas, az áramkör állhat több tíz (30 - 40) több ezer nukleotidot (ábra.). Teljes spirál forradalom esik 10 bázispárból áll.
Minden lánc - egy szabályos polimer amelyekben néhány nukleotid összekapcsolták egy foszforsav maradék a harmadik szénatomon.
Ezzel szemben a szénhidrát-foszfát gerinc, a szekvenciát a purin és pirimidin bázisok a lánc mentén rendkívül szabálytalan, minden egyes típusú DNS-molekula azzal jellemezve, hogy egy adott szekvencia. A két lánc tartják össze hidrogénkötések között bázispár. Egy ilyen szerkezet az úgynevezett duplex. Láncok egymással komplementer, azaz. E. a bázisok sorrendjét egyik szálán meghatározza a szekvenciát a másikba. Adenin mindig megfelel a timin és guanin - citozin (A ↔ T; T ↔ C).
Megduplázása DNS. A DNS-molekulák az a tulajdonságuk, hogy nem rejlő bármely más ismert molekulák - képesség megduplázva. Az alapja a duplájára DNS molekulák is alapul a komplementaritás elvét. Speciális enzimekkel hidrogénkötés, rögzítő DNS-szál törés. Így két eredeti duplex szálait egymástól, és mindegyik képes kezelni az építkezés egy komplementer szálát monomerek eredményez rekonstrukció a két duplexek, amelyek azonosak az eredeti - „lánya molekulák.” Mindegyiküknek van egy szál kapott a szülő, és a másik szál, újra szintetizálják.
Mivel a DNS-molekulák sablonokat a szintézis minden fehérjék a DNS-t tartalmazott információt a szerkezete és aktivitása a sejtek és az egész szervezetre. Adag egy DNS-molekula templátként szolgáljon a fehérje szintézisét, az úgynevezett gén. és információkat tartalmazó DNS - genetikai.
Azonban, a nukleotidszekvenciát az egyes áramkör - ez csak egy rajz az új DNS-molekulák. Ahhoz, hogy építeni az új áramkörök szükség van egy megfelelő mennyiségű a monomerek, és egy speciális eszközt, amely végrehajtja a szekvenciális hozzáadásával új monomerek a növekvő polimer lánc. Ezek az eszközök nevezett enzimek DNS-polimerázok. Eljárás szintézisének egy komplementer utód-DNS-szálat az egyik áramkör az úgynevezett szülői replikáció.
Megalakulása után a DNS szerkezetét fogalmazták ötlet a genetikai kód. ez hogyan DNS-molekula aminosav-szekvenciák vannak írva programozva a fehérjék. Az elrendezés nukleotidok DNS-molekulák milyen sorrendben aminosavak a lineáris molekulák fehérjék, azaz. E. Az elsődleges szerkezete. Közvetlenül összeszerelés fehérjék aminosavak DNS nem ellenőrzi. Ez teszi az RNS, amely szintetizált segítségével DNS-t.
Ezzel szemben az egyszálú DNS-ribonukleinsavat, pravozakruchennaya spirál.
A fő kémiai különbség a DNS és RNS a cukor szerkezetének. Az a tény, hogy vannak lishnyayaON ribóz-csoport vezet az a tény, hogy az RNS-t könnyebb kitéve oxidálószerek, mint a DNS-t, azaz a. E. kevésbé stabil.
Ribonukleinsavak vannak osztva három fő típusa van: mátrix, vagy információ (mRNS), transzfer (azaz RNS) és riboszóma (rRNS). Mindhárom RNS szintetizálódik közvetlenül egy DNS, amely templátként szolgál a folyamat. Az RNS mennyiségét minden sejtben egyenesen arányos a fehérje mennyisége által termelt ezt a cellát.
Messenger RNS 3-5% a teljes RNS-t tartalmazott egy sejtben. Ez egy magas metabolikus aktivitás, folyamatosan szintetizálják és osztja újra.
Örökletes tárolt információ a DNS-molekulák (tulajdonságait a sejtek és az egész szervezet) kerül átvitelre m-RNS-molekulák. m- RNS át a citoplazmába, ahol keresztül ribosomidet fehérjeszintézist. Hogy az m-RNS-t, amely úgy van kialakítva egy komplementer DNS-szálat milyen sorrendben aminosavak a fehérje molekulák.
Riboszómális RNS egy részét riboszómák és meghatározza azok szerkezetét. Ez a nagy molekulatömegű RNS-t, oldhatatlan egy sejtben. Ez több, mint 80% a teljes sejt RNS-t. p-RNS által kódolt specifikus géneket, amelyek több kromoszómák, és található a nukleoláris. A bázisok sorrendjét a p-RNS azonos minden élőlények - a baktériumoktól a magasabb rendű növények és állatok.
Szállítás RNS körülbelül 15% -a a teljes sejtes RNS. Ez oldható kis molekulatömegű RNS a sejt körülmények között (ez magában foglal egy átlagos 80 nukleotid). tRNS szállít az aminosav az aktivált protein szintézis helyére - a riboszómák, sajátos gyárak a proteinek termelését. tRNS működik, mint egy kapcsolat az triplett kódot tartalmaz az m-RNS, és az aminosav-szekvencia a polipeptid-lánc. Az egyes aminosav-létesítő hordozható tRNS. Másodlagos és harmadlagos szerkezetének az e tRNS nagyon változó, és eltérnek a messenger és riboszomális RNS-t.
Szintézise molekulák mRNS
A szintézis az új RNS-molekulák - transzkripció - végezzük a sejtmagban az RNS - polimeráz. A megfelelő DNS résszel, amely információkat tartalmaz egy adott aminosav szekvenciát megfelel egy adott szekvenciát a kódoló elemek, épített ribonukleotidok. Így, az információ ágyazva a DNS-molekula alkalmazásával kerül átvitelre egy speciális műveletet a hírvivő RNS (mRNS). Szintézise m-RNS-ek egy szálának DNS-molekula, ahol a mechanizmus (r. F. Egy adott áramkör fogja olvasni a kódolt információ a nukleotidszekvencia) nem teljesen tisztázott.
Szintézise fehérjék riboszómák nazyvaetsyatranslyatsiey. m-RNS, amely hordoz információt elsődleges szerkezete fehérjemolekulák, áthalad a pórusokat, a nukleáris burok és elküldi a riboszómák, amikor a dekódolást a genetikai információ végezzük.
Az aminosavak, amelyek proteinek szintetizálódnak, szállítják a riboszómák használatával tRNS. A cellában van annyi különböző tRNS, hogy hány fajta kodon (triplett), titkosítja az aminosav. Minden T-RNS-molekula szekvenciája három nukleotid komplementer nukleotid kodon az mRNS. Az ilyen egy nukleotid szekvencia, egy szerkezet az úgynevezett tRNS antikodont. Speciális enzim „felismeri” antikodon és csatlakozzon a tRNS „saját” aminosav. Ez az első szakaszban a szintézis.
A második fázisban a fehérjeszintézis tRNS hordoz fordító funkciót a „nyelv” a nukleotidok a „nyelv” aminosavak. Az ilyen transzfer következik be a riboszóma. Ez magában foglalja a két részt: az egyik tRNS kap parancsot a m-RNS - antikodon felismeri kodont a másik - a megbízás - aminosavat elválasztjuk a tRNS.
A harmadik lépés a fehérje szintézisét, amely tulajdonít szakadjon szintetáz enzimet a tRNS aminosavat a növekvő fehérjemolekula. m-RNS riboszóma folyamatosan csúszik, mindegyik triplett, először belép az első részt, ahol felismerhető tRNS antikodon, majd a második rész. Ez is megy tRNS-t egy aminosavat kapcsolunk hozzá, leválasztják a aminosav-tRNS-t és csatlakoznak egymáshoz a sorrendben, amelyben hármasok követik egymást.
Amikor a riboszóma egyike a három hármas, amelyek az írásjelek a gének között az első fázisban, ami azt jelenti, hogy a fehérje-szintézis befejeződött. Ready-Protein lánc eltér a riboszóma.
Replikáció, transzkripció és fordítás - három pillére a folyamat, amelynek alapja minden fontos funkciókat.
Így annak érdekében, hogy az élet fenntartásához, a sejt kell: az anyag, amelyből ez épület saját sejtszervecskék; energiát kell használni ezt az anyagot és információkat reprodukálni a saját fajtája. Az anyag és az energia származik fehérje; megőrzése és információtovábbítás végezzük NC.
Genetikai kód és tulajdonságai
A genetikai információ foglalt DNS-t és az mRNS, zárják egy nukleotidszekvencia elrendezés molekulák. A lényege a kódot, hogy a nukleotid szekvencia, a helyét a mRNS határozza meg a szekvencia aminosavak fehérjék. Ez a kód nevezik genetikai értelmezése - az egyik nagy vívmánya a tudomány. Carrier genetikai információ DNS, hanem közvetlenül részt vesz a fehérje szintézis folyik m-RNS - egy példányát a DNS szálak, a genetikai kód van írva, hogy az RNS „nyelv”.
triplett kódot. A szerkezet egy RNS magában foglalja a 4 nukleotid A, G, C, U. Ha megpróbálta, hogy kijelölje egyetlen aminosav egyetlen nukleotid, lehetséges lenne, hogy csak titkosítani 4 aminosavak, mivel azok a 20 és ezek mind használják a fehérjék szintézisében. Kétbetűs kódot lehetővé tenné, hogy titkosítsa a 16 aminosavból (a 4 nukleotid képezhetnek 16 különböző kombinációi, amelyek mindegyike 2 nukleotid).
A természetben van egy hárombetűs vagy triplett kódot. Ez azt jelenti, hogy mind a 20 aminosav által kódolt szekvencia 3 nukleotid, t. E. Triplet, úgynevezett kodon. 4 nukleotid lehet létrehozni 64 különböző kombinációi nukleotidok minden egyes 3 (4 3 = 64). Ez bőséges 20 aminosav elég kódolni.
Kód egyértelmű. Minden triplett kódol csak egy aminosav.
vannak írásjeleket a gének között. Minden egyes gén egy egyetlen fehérje láncot. Mivel egyes esetekben m-RNS egy másolata több gén és a különböző lánc egymás mentén kialakított, ők kell elválasztani egymástól. Ezért, három speciális triplettek (UAA, UAG, UGA) a genetikai kód, melyek mindegyike egy terminációs szintézisének egyetlen fehérje láncot. Így ezek a hármasok jár írásjeleket. Ezek a végén az egyes gének. nincs központozás a génen belül. Mivel a genetikai kód hasonlít a nyelv, mi magyarázza ezt a tulajdonság például ilyen, alkotják hármasok, a mondatot:
Élt egy csendes macska szürke volt kedves számomra, hogy a macska.
ILB ylk Ott IHB yls EPM ILM nem TCI re.
Ugyan felmerül a veszteség egy vagy két nukleotidot tartalmaz egy gént. A fehérje, amely olvassa az ilyen „elrontott” gén lenne semmi köze a kódolt, normális gént. Ezért, a gén a DNS-lánc szigorúan meghatározott kezdési olvasás.
Kód univerzális. A kód ugyanaz az összes élő lények a Földön. A baktériumok, gombák, az ember, rák, asters ugyanazon triplettek kódolni ugyanazt az aminosavat.