Від генетичної інформації до продукту біотехнології - сервер освіти Гамбурга

Від генетичної інформації до продукту біотехнології

Кожен уважний читач давно помітив одне: цифри 4 (інформаційні елементи ДНК) і 20 (будівельні блоки білків) якимось чином не збігаються. Як можна закодувати 20 амінокислот за допомогою 4 інформаційних одиниць? Природа знайшла просте рішення: вона об’єднала 3 інформаційні елементи - основи - в одну інформаційну одиницю. Це відкриває 4³ = 4x4x4 = 64 різні можливі комбінації для чотирьох інформаційних елементів A, C, G і T.

інформації

Одиниця інформації - або кодове слово -, що складається з трьох основ, також відома як кодон. Кожному кодону може бути присвоєна одна з 20 амінокислот, що містяться в білках, тобто. H. деякі амінокислоти зайняті більш ніж одним кодоном. Так програмується амінокислота глутамінова кислота кодонами GAA та GAG. Розшифровка "генетичні коди", значення всіх 64 кодонів було досягнуто в 1960 р. Отже, сьогодні ми можемо зрозуміти ДНК організму, за умови, що він був виділений і визначена послідовність основ: ми можемо перевести його в білкову послідовність. Було виявлено, що не всі кодони програмують амінокислоти, але деякі з них також означають "розділові знаки" в молекулярному письмі: AUG сигналізує як Початковий кодон закінчити початок білка, який Кодони зупинки або припинення UAA, UGA та UAG синтез білка.

Генетичний код застосовується універсально, будь то ґрунтові бактерії, слони чи люди, інформація для синтезу конкретних білків кодується завжди однаково. Різними є лише розміри геному. Генетична інформація прокаріотичного організму, наприклад, кишкової бактерії Escherichia coli, складається лише з однієї подвійної спіралі ДНК (бактеріальної хромосоми), закритої для утворення кільця. Генетичний матеріал вищих організмів приблизно в 1000 разів ширший, ніж бактерій. У людини це три мільярди пар основ. Тому ця велика кількість ДНК розподіляється по різних хромосомах.

Амінокислоти віднесені до основних триплетів (кодони мРНК; U відповідає Т, див. Текст). З 64 різних можливостей 61 кодує двадцять різних амінокислот, що містяться в білках. Це означає, що амінокислота може кодуватися різними триплетами; це також відомо як "виродження" генетичного коду. Через цю дегенерацію неможливо однозначно зробити висновок про послідовність ДНК з білкової послідовності; існує невизначеність у третьому базовому положенні відповідних кодонів.
Охра, бурштин і опал - назви 3 кодонів, що залишилися, що не кодують амінокислоту. Початковим кодоном завжди є AUG і кодує амінокислоту метіонін: кожен білок починається з метіоніну, але метіонін всередині амінокислотного ланцюга також кодується AUG.

ГЕНЕТИЧНИЙ КОДЕКС
Триплетне кодове словозначенняТриплетне кодове словозначення
AAAЛисCAAГлн
AACAsnСАСЙого
AAGЛисCAGГлн
AAUAsnCAUЙого
ACAЧтCCAПер
ACCЧтCCCПер
АКГЧтCCGПер
ACUЧтЦКУПер
AGAАргCGAАрг
AGCСерCGCАрг
AGGАргCGGАрг
АГУСерCGUАрг
AUAІльАВПЛей
AUCІльCUCЛей
СЕРПЕНЬМідCUGЛей
AUUІльCUUЛей
БанкоматGluUAAохра
GACAspUACТир
GAGGluUAGбурштин
GAUAspUAUТир
GCAАлаУКАСер
GCCАлаКУКСер
GCGАлаUCGСер
GGAБлискучийUGAопал
GGCБлискучийUGCCys
GGGБлискучийUGGTrp
GGUБлискучийУГУCys
GUAВальUUAЛей
GUCВальUUCPhe
ГУГВальUUGЛей
ГУУВальUUUPhe

Рибонуклеїнові кислоти виступають посередниками в реалізації генетичного коду. Експресія гена відбувається у два етапи: На першому етапі в ядрі утворюється копія сегмента ДНК (гена) у вигляді передавальної РНК (мРНК). Цей перший крок у експресії генів також відомий як транскрипція. Другий крок Переклад, відбувається в цитоплазмі після того, як мРНК експортується з ядра. Тут білки синтезуються на рибосомах згідно з інформацією про РНК (див. Нижче).

Молекули РНК за структурою дуже схожі на ДНК. Однак є дві відмінності: молекула цукру, дезоксирибоза, знаходиться в РНК через рибозу та основу Тимін (T) - через основу Урацил (U) замінено. Хімічно кажучи, урацил відрізняється від тиміну тим, що йому не вистачає метильної групи. Це не змінює інформаційний зміст, U мРНК відповідає Т ДНК. Однак через цю структурну різницю ферменти можуть диференціювати ДНК та мРНК.