Генетический код и его свойства. Современные представления о гене и геноме. Транскрипция

1.

Генетический код, его свойства.
Современные представления о г
ене и геноме. Транскрипция

2.

Генетический код
В каждой клетке синтезируется неск
олько тысяч различных белковых мо
лекул. Белки недолговечны, время и
х существования ограничено, после
чего они разрушаются.
Генетический код — это система з
аписи информации о последователь
ности расположения аминокислот в
белках с помощью последовательно
сти расположения нуклеотидов в ин
формационной РНК.

3.

Свойства генетического кода
1. Триплетность. Каждая аминокислота кодируется триплетом нукле
отидов – кодоном.
2. Однозначность. Кодовый триплет, кодон, соответствует только одн
ой аминокислоте.
3. Вырожденность (избыточность). Одну аминокислоту могут кодир
овать несколько (до шести) кодонов.
4. Универсальность. Генетический код одинаков, одинаковые аминок
ислоты кодируются одними и теми же триплетами нуклеотидов у в
сех организмов Земли.
5. Неперекрываемость. Последовательность нуклеотидов имеет рамк
у считывания по 3 нуклеотида, один и тот же нуклеотид не может б
ыть в составе двух триплетов
6. Наличие кодона- инициатора и кодонов-терминаторов. Из 64 кодо
вых триплетов 61 кодон — кодирующие, кодируют аминокислоты,
а 3 — бессмысленные, не кодируют аминокислоты, терминирующи
е синтез полипептида при работе рибосомы (УАА, УГА, УАГ). Кро
ме того, есть кодон — инициатор (метиониновый), с которого начи
нается синтез любого полипептида.

4.

Генетический код

5.

Структура прокариотического гена
В состав структурного гена прокариот входят регуляторные участки и к
одирующие последовательности.
К регуляторным участкам относятся промотор, оператор и терминатор
.
Промотором называют участок гена, к которому прикрепляется фермент
РНК-полимераза, обеспечивающий синтез иРНК в процессе транскрипц
ии.
С оператором, располагающимся между промотором и структурной пос
ледовательностью, может связываться белок-репрессор, не позволяющи
й РНК-полимеразе начать считывание наследственной информации с ко
дирующей последовательности, и только его удаление позволяет начать
транскрипцию.
Структура репрессора закодирована обычно в регуляторном гене, наход
ящемся в другом участке хромосомы.
Считывание информации заканчивается на участке гена, который назыв
ается терминатором.

6.

Структура прокариотического гена

7.

Структура эукариотического гена
Гены эукариот не содержат оператора, и каждый структурный
ген сопровождается только промотором и терминатором.
В генах эукариот значащие участки (экзоны) чередуются с нез
начащими (интронами), которые полностью переписываются н
а иРНК, а затем вырезаются в процессе их созревания.
Биологическая роль интронов состоит в снижении вероятности
мутаций в значащих участках. Регуляция генов эукариот намно
го сложнее, нежели описанная для прокариот.

8.

Структура эукариотического гена

9.

Геном человека
В каждой клетке человека в 46 хромосомах находится около 2
м ДНК, плотно упакованной в двойную спираль, которая состо
ит примерно из 3,2 х 109 нуклеотидных пар, что обеспечивает о
коло 101900000000 возможных уникальных комбинаций.
Два разных человека на 99,9% имеют сходные последовательн
ости нуклеотидов, и лишь остающиеся 0,1 % определяют нашу
индивидуальность.
В геноме человека было обнаружено примерно 30-40 тыс. стру
ктурных генов, однако затем их количество было снижено до 2
5-30 тыс. Среди этих генов имеются не только уникальные, но
и повторяющиеся сотни и тысячи раз.

10.

Реакции матричного синтеза
Реакции матричного синтеза – особ
ая категория химических реакций, п
роисходящих в клетках живых орган
измов. Во время этих реакций проис
ходит синтез полимерных молекул п
о плану, заложенному в структуре д
ругих полимерных молекул-матриц.
На одной матрице может быть синте
зировано неограниченное количеств
о молекул-копий.
К этой категории реакций относят
ся репликация, транскрипция и тран
сляция
Центральная догма молекулярной биологии: ДНК РНК белок.

11.

Транскрипция
Транскрипция – синтез РНК на матрице
ДНК.
До начала непосредственно транскрипци
и происходит подготовительный этап:
фермент РНК-полимераза узнает особый
участок молекулы ДНК - промотор и свя
зывается с ним.
После связывания с промотором происхо
дит раскручивание молекулы ДНК, состо
ящей из двух цепей: транскрибируемой
и смысловой.
В процессе транскрипции принимает уча
стие только транскрибируемая цепь ДН
К.

12.

13.

Транскрипция осуществляется в несколько этапов:
1.Инициация - образуется несколько начальных кодонов иРНК. РНК-по
лимераза узнает промотор, «садится» на матричную цепь, раскручивает
ближайший виток спирали ДНК и «ползет» по ней в направлении от 3' –
к 5' – концу. Образующаяся цепь РНК наращивается от 5' – к 3' – концу.
Первым нуклеотидом в иРНК всегда является пуриновый: аденин или, р
едко, гуанин, т. к. стартовыми кодонами служат АУГ или ГУГ.
2. Элонгация - нити ДНК последовательно расплетаются, освобождая ме
сто для передвигающейся РНК-полимеразы. Молекула иРНК быстро рас
тет.
3. Терминация - достигая особого участка цепи ДНК - терминатора, РН
К-полимераза получает сигнал к прекращению синтеза иРНК.
Терминатор транскрипции – специфичная последовательность ДНК, к
оторую узнает РНК - полимераза и отделяется как от ДНК, так и от РНК.
Транскрипция завершается. Синтезированная иРНК направляется из ядр
а в цитоплазму.