Молекулярные основы гена и генетический код
advertisement
Молекулярные основы гена и генетический код Учитель биологии и географии Черпалюк Елена Дмитриевна Развитие представлений о гене • Изучение гена – центральная проблема генетики. • Понятие ген ввел датский биолог и генетик В.Л. Иогансен • В 1920-1930х годах А.С. Серебровский - доказал протяженность и сложную структуру гена и Н.П. Дубинин – впервые построил линейный план одного гена дрозофилы на основе исследования явления аллелизма. Генети́ческий код — свойственный всем живым огранизмам, способ кодирования аминокислотной последовательности белков при помощи последовательности нуклеотидов или другими словами: • система зашифровки наследственной информации в молекулах нуклеиновых кислот в виде последовательности нуклеотидов. Генетический код - Последовательность нуклеотидов ДНК и информационной РНК, определяющая последовательность аминокислот в молекуле белка. Наследственная информация записана в молекулах нуклеиновых кислот в виде последовательности нуклеотидов. Определенные участки молекулы ДНК и РНК (у вирусов) содержат информацию о первичной структуре одного белка и называются генами. 1 ген = 1 молекула белка Поэтому наследственную информацию, которую содержат ДНК называют генетической. Код ДНК. В каждой клетке синтезируется несколько тысяч различных белковых молекул. Белки недолговечны, время их существования ограничено, после чего они разрушаются. Код ДНК. Информация о последовательности аминокислот в белковой молекуле закодирована в виде последовательности нуклеотидов в ДНК. Кроме белков, нуклеотидная последовательность ДНК кодирует информацию о рибосомальных РНК и транспортных РНК. Код ДНК. Итак, последовательность нуклеотидов каким-то образом кодирует последовательность аминокислот. Все многообразие белков образовано из 20 различных аминокислот, а нуклеотидов в составе ДНК - 4 вида. Код ДНК. Транскрипция 1. Триплетность. Каждая аминокислота кодируется триплетом нуклеотидов – кодоном. 2. Однозначность. Кодовый триплет, кодон, соответствует только одной аминокислоте. 3. Вырожденность (избыточность). Одну аминокислоту могут кодировать несколько (до шести) кодонов. 4. Универсальность. Генетический код одинаков, одинаковые аминокислоты кодируются одними и теми же триплетами нуклеотидов у всех организмов Земли. Код ДНК. Транскрипция 5. Неперекрываемость. Последовательность нуклеотидов имеет рамку считывания по 3 нуклеотида, один и тот же нуклеотид не может быть в составе двух триплетов. (Жил был кот тих был сер мил мне тот кот); 6. Наличие кодона- инициатора и кодонов-терминаторов. Из 64 кодовых триплетов 61 кодон - кодирующие, кодируют аминокислоты, а 3 - бессмысленные, не кодируют аминокислоты, терминирующие синтез полипептида при работе рибосомы (УАА, УГА, УАГ). Кроме того, есть кодон инициатор (АУГ) - метиониновый, с которого начинается синтез любого полипептида. Реакции матричного синтеза К этой категории реакций относятся: 1. репликация, 2.транскрипция, 3.трансляция, 4.обратная транскрипция. Репликация - процесс самоудвоения молекулы ДНК . Транскрипция - процесс синтеза молекулы информационной (матричной)РНК на матрице ДНК . Реакции матричного синтеза К этой категории реакций относятся: 1. репликация, 2.транскрипция, 3.трансляция, 4.обратная транскрипция. Трансляция - процесс синтеза белка на матрице и-РНК . Реакции матричного синтеза К этой категории реакций относятся: 1. репликация, 2.транскрипция, 3.трансляция, 4.обратная транскрипция. Обратная транскрипция – процесс синтеза ДНК на матрице вирусной РНК . С помощью таблицы генетического кода определите какая аминокислота закодирована кодоном (триплетом) АГГ Таблица генетического кода (и-РНК) Второе основание Первое основание У Ц А Г Третье основание У Фен Фен Лей Лей Ц Сер Сер Сер Сер А Тир Тир - Г Цис Цис Три У Ц А Г Лей Лей Лей Лей Про Про Про Про Гис Гис Глн Глн Арг Арг Арг Арг У Ц А Г Иле Иле Иле Мет Тре Тре Тре Тре Асн Асн Лиз Лиз Сер Сер Арг Арг У Ц А Г Вал Вал Вал Вал Ала Ала Ала Ала Асн Асн Глу Глу Гли Гли Гли Гли У Ц А Г Первое основание У Ц А Г Третье основание Второе основание У Ц А Г Фен Фен Лей Лей Сер Сер Сер Сер Тир Тир - Цис Цис Три У Ц А Г Лей Лей Лей Лей Про Про Про Про Гис Гис Глн Глн Арг Арг Арг Арг У Ц А Г Иле Иле Иле Мет Тре Тре Тре Тре Асн Асн Лиз Лиз Сер Сер Арг Арг У Ц А Г Вал Вал Вал Вал Ала Ала Ала Ала Асн Асн Глу Глу Гли Гли Гли Гли У Ц А Г Первое основание У Ц А Г Второе основание Третье основание У Ц А Г Фен Фен Лей Лей Сер Сер Сер Сер Тир Тир - Цис Цис Три У Ц А Г Лей Лей Лей Лей Про Про Про Про Гис Гис Глн Глн Арг Арг Арг Арг У Ц А Г Иле Иле Иле Мет Тре Тре Тре Тре Асн Асн Лиз Лиз Сер Сер Арг У Ц А Арг Г Вал Вал Вал Вал Ала Ала Ала Ала Асн Асн Глу Глу Гли Гли Гли Гли У Ц А Г Кодон и-РНК: Аминокислота: АГГ АРГ (аргинин) С помощью таблицы генетического кода определите какая аминокислота закодирована кодоном (триплетом) УГГ Таблица генетического кода (и-РНК) Первое основание У Ц А Г Второе основание Третье основание У Фен Фен Лей Лей Ц Сер Сер Сер Сер А Тир Тир - Г Цис Цис Три ТРИ У Ц А Г Лей Лей Лей Лей Про Про Про Про Гис Гис Глн Глн Арг Арг Арг Арг У Ц А Г Иле Иле Иле Мет Тре Тре Тре Тре Асн Асн Лиз Лиз Сер Сер Арг Арг У Ц А Г Вал Вал Вал Вал Ала Ала Ала Ала Асн Асн Глу Глу Гли Гли Гли Гли У Ц А Г С помощью таблицы генетического кода определите какая аминокислота закодирована кодоном (триплетом) ГЦА Таблица генетического кода (и-РНК) Первое основание У Ц А Г Второе основание Третье основание У Фен Фен Лей Лей Ц Сер Сер Сер Сер А Тир Тир - Г Цис Цис Три У Ц А Г Лей Лей Лей Лей Про Про Про Про Гис Гис Глн Глн Арг Арг Арг Арг У Ц А Г Иле Иле Иле Мет Тре Тре Тре Тре Асн Асн Лиз Лиз Сер Сер Арг Арг У Ц А Г Вал Вал Вал Вал Ала Ала Ала Асн Асн Глу Глу Гли Гли Гли Гли У Ц А Г АЛА Ала Пятый тип задач - определение последовательности аминокислот по таблице генетического кода. Фрагмент цепи ДНК имеет последовательность нуклеотидов: ТГГАГТГАГТТА. Определите последовательность нуклеотидов на иРНК, антикодоны тРНК и аминокислотную последовательность фрагмента молекулы белка. Дано: ДНК Т-Г-Г-А-Г-Т-Г-А-Г-Т-Т-А Найти: иРНК, тРНК и аминокислотную последовательность белка Решение: на участке ДНК по принципу комплементарности (А-У, Г-Ц) построим иРНК, затем по цепи иРНК построим тРНК по принципу комплементарности ( А-У, Г-Ц) ДНК Т- Г- Г- А- Г- Т- Г- А- Г- Т- Т- А иРНК А-Ц-Ц-У- Ц- А- Ц- У- Ц- А- А- У тРНК У- Г- Г- А -Г- У- Г -А- Г- У- У-А иРНК разделим на триплеты и по таблице генетического кода определим аминокислотную последовательность белка: А-Ц-Ц тре, У-Ц-А сер, Ц-У-Ц лей, А- А-У асн. Ответ : иРНК А-Ц- Ц-У- Ц- А-Ц-У-Ц-А- А-У тРНК У- Г -Г- А- Г-У- Г-А-Г- У- У-А аминокислотную последовательность белка :тре, сер, лей, асн Решить задачи • При синдроме Фанкони у больного с мочей выделяются аминокислоты, которым соответствуют кодоны в иРНК: АУА,ГУЦ,АУГ,УЦА,УУГ,ГУУ,АУУ. • Определите, выделение каких аминокислот с мочой характерно для синдрома Фанкони, если у здорового человека в моче содержаться аминокислоты аланин, серин, глутаминовая кислота и глицин Домашнее задание • § 64,65 читать, задача
